Die Anzahl der Schwingungen pro einer gewählten Zeit nennt man Frequenz, angegeben in der Einheit Hertz, Einheitenzeichen Hz.

Eine Periode ist die regelmäßige Wiederholung gleicher Zustände eines physikalischen Systems in einem festen Zeitabstand, den man Periodendauer T nennt. Bei einem Wechselstrom ist eine Periode z. B. die aufeinanderfolgende positive und negative Halbschwingung. Die Periodendauer T errechnet sich aus dem Kehrwert der Frequenz f

Der in Deutschland übliche Wechselstrom aus der Steckdose hat eine Periodendauer von

Vorzugsweise für theoretische Berechnungen wird neben der Frequenz auch mit die Kreisfrequenz ω verwendet:

Bei einem Wechselstrom mit einer Frequenz von 50 Hz:

Wenn es sich um eine Maschine mit nur zwei Polen handelt, läuft sie von der Mitte eines N-Pols über den S-Pol zur nächsten N-Pol-Mitte. Damit ist eine Periode, also 360° zurückgelegt.

Der zeitabhängige Verlauf des Wechselstromes bringt Probleme mit sich bei der Angabe über die Stromstärke.

• Augenblickswerte sind zur Charakterisierung ungeeignet.
• Der Scheitelwert als besonderer Augenblickswert ist nur bei Sinusform repräsentativ; allzu oft ist der Strom nicht sinusförmig. Seine Messung mittels Oszilloskop ist häufig schwierig (allein schon aus Erdungsgründen).
• Der Mittelwert ist definitionsgemäß gleich null (DIN 40110-1:1994).
• Der Gleichrichtwert ist die am leichtesten messbare Größe, hat aber außerhalb der Messtechnik nur wenig Bedeutung.
• Der Effektivwert ist die bevorzugte Angabe, wenn Energieumsetzung von Bedeutung ist.

Der Effektivwert eines Wechselstroms entspricht dem Wert eines Gleichstroms, der in einem ohmschen Widerstand dieselbe Wärme erzeugt. Er kann mit einem effektivwert-bildenden Strommesser, z. B. mit Dreheisenmesswerk gemessen werden. Aus dem Effektivwert und dem Formfaktor eines sinusförmigen Wechselstroms kann dessen Amplitude berechnet werden

Bei nicht sinusförmigem Wechselstrom ergibt sich ein anderer Zusammenhang zwischen Scheitelwert und Effektivwert, bei jeder Kurvenform anders. Bei dem oben gezeigten symmetrischen Rechteckwechselstrom ist

Falls nichts anderes angegeben wird, sind bei Wechselströmen und Wechselspannungen immer die Effektivwerte gemeint. So beträgt bei einer Nennspannung von 230 V der Scheitelwert

Die linearen Verbraucher für Wechselstrom sind ohmscher Widerstand, Kondensator und Spule. Kondensatoren und Spulen verhalten sich bei Wechselstrom anders als bei Gleichstrom. Sie können bei sinusförmigem Wechselstrom wie Widerstände behandelt werden, bewirken aber zusätzlich eine Phasenverschiebung zwischen dem Strom- und Spannungsverlauf.
Nahezu alle Halbleiter verhalten sich als nicht lineare Verbraucher.

• Ohmscher Widerstand bei Wechselstrom: Ein ohmscher Widerstand bewirkt keine Phasenverschiebung. In einem Wechselstromkreis mit rein ohmschen Widerständen sind Strom und Spannung in Phase. Der Wechselstromwiderstand Z_R ist gleich dem Gleichstromwiderstand R.

• Kondensator bei Wechselstrom: Bei Gleichstrom lässt ein Kondensator während des Aufladens einen Strom fließen; dabei baut er eine Gegenspannung auf und unterbricht damit den Stromfluss. Bei Wechselstrom fließt infolge des ständigen Umladens der metallischen Platten ständig Strom, der durch den „kapazitiven“ Wechselstromwiderstand X_C = -1/(ω C) und die Spannung bestimmt wird. C ist dabei die Kapazität des Kondensators. Ein sinusförmiger Lade-Strom baut am Kondensator eine ebenfalls sinusförmige Spannung auf und zwar verzögert um 90°.

• Spule bei Wechselstrom: Bei einer verlustlosen Spule eilt die Spannung dem Strom um 90° voraus, weil durch Selbstinduktion (siehe Lenzsche Regel) in der Spule eine Gegenspannung erzeugt wird, die den Strom erst allmählich ansteigen lässt. Der „induktive“ Wechselstromwiderstand, den die Spule dem Strom entgegensetzt, ist durch X_L = ω L gegeben. L ist dabei die Induktivität der Spule.

Zur Berechnung wird auf die komplexe Wechselstromrechnung verwiesen. Alle messbaren physikalischen Größen wie Strom und Spannung sind reell; die Verwendung von komplexen Größen ist ein reiner Rechentrick, der die mathematische Behandlung vereinfacht.

Mit der Spannung und dem Strom , die sich mit der Zeit t ändern, gilt für den Augenblickswert der Leistung  :

Als zeitunabhängige Größen werden die Wirkleistung P, die Blindleistung Q oder die Scheinleistung S angegeben.

• An einem ohmschen Widerstand haben u und i immer dasselbe Vorzeichen, daher ist die augenblickliche Leistung p immer positiv, wie das nebenstehende Bild zeigt. Der Stromfluss durch einen ohmschen Widerstand erzeugt stets „wirksam“ Energie, die nach außen abgegeben wird; diese Energie pro Zeit wird als Wirkleistung bezeichnet. Sie steht für die im zeitlichen Mittel bezogene Leistung.

• Wenn Spulen (Induktivitäten) oder Kondensatoren (Kapazitäten) in einer Schaltung enthalten sind, entstehen bei sinusförmigen Größen Phasenverschiebungen. Bei einem ideal induktiven Verbraucher wird von der Spannungsquelle gelieferte Energie verwendet, um das magnetische Feld aufzubauen. Die Energie wird zunächst im Magnetfeld gespeichert, jedoch mit dem periodischen Wechsel im Vorzeichen der Leistung wird das Feld wieder abgebaut und die Energie ins Netz zurückgespeist, wie das Bild an negativen Werten von p zeigt. Entsprechendes gilt auch für kapazitive Verbraucher. Der zeitliche Mittelwert über p zeigt, dass ein idealer Blindwiderstand keine Wirkleistung bezieht. Die Energie pro Zeit, die im Netz pendelt, wird als Blindleistung bezeichnet.

• Die Scheinleistung ist eine aus den Effektivwerten von Spannung und Strom gebildete Größe, bei der die zeitlichen Zusammenhänge zwischen u und i unbeachtet bleiben.

Zu den exakten Definitionen und weiteren Einzelheiten wird auf die Artikel Wirkleistung und Blindleistung verwiesen.

Die grundlegenden Voraussetzungen des heutigen „Stromes aus der Steckdose“ schuf Michael Faraday im Jahre 1831 mit seinen Untersuchungen zur elektromagnetischen Induktion. Durch seine Grundlagenforschung war es möglich, mechanische Leistung in elektrische Leistung umzusetzen .

Die magnetoelektrischen Maschinen der ersten Epoche waren noch groß und unwirtschaftlich, doch Werner Siemens entdeckte 1866 das dynamoelektrische Prinzip, welches die bisher eingesetzten Stahlmagnete durch sich selbst induzierende Elektromagnete ersetzte und daher zu einer größeren Wirtschaftlichkeit führte . Andere Quellen besagen, Ányos Jedlik hätte das dynamoelektrische Prinzip bereits 5 Jahre vor Siemens entdeckt.

Siehe auch: Stromkrieg

Thomas Edison gelang 1879 ein Versuch, der eine langlebige Glühlampe in Aussicht stellte. Die besagte Glühlampe brannte mit einem Kohlefaden 13,5 Stunden, wurde weiter verbessert und 1880 zum Patent angemeldet . 1882 stellte Edison den Bau eines Kraftwerkes mit Gleichstromgeneratoren im Herzen von New York fertig. Sein erklärtes Ziel war es, elektrisches Licht in alle Haushalte zu bringen, nicht zuletzt aus ökonomischen Interessen heraus . Die Spannung musste für Edisons Glühlampe immer 110 V betragen, daher wurden die Grenzen der Gleichstromtechnik schnell klar:

Die Kunden Edisons griffen mit ihren Glühlampen eine Leistung ab. Je mehr Leistung abgegriffen wurde, desto mehr musste die Stromstärke ansteigen, um die Spannung konstant zu halten. Damit die höhere Stromstärke nicht zu einem noch höheren Spannungsabfall in den einen ohmschen Widerstand darstellenden Leitungen führte, musste der Leiterquerschnitt erhöht werden . Bei Edisons ortsnahen Generatoren führte dies noch nicht zu einem Wettbewerbsnachteil. Diese reichten jedoch für eine immer größer werdende Leistungsabnahme nicht aus. Es hätten ortsferne Wasserkraftgeneratoren mit größerer Leistung eingesetzt werden müssen, deren Leitungen extreme Ausmaße gehabt hätten .

Für zehn Haushalte würde ein Kabelquerschnitt von 1 cm² benötigt, also für eintausend Haushalte 100 cm². Möchte man also eine Strecke von 32 km überwinden, so bräuchte man ein Kabel mit der Masse von 2.880 t mit einem heutigen Wert von 5,8 Millionen Euro. Dieses Rechenbeispiel zeigt die fehlende Wirtschaftlichkeit hoher Stromstärken auf . In dieser Zeit führte Oskar von Miller bahnbrechende Versuche zur Übertragung elektrischer Energie mit Hochspannung durch : 1882 wurde erstmals anlässlich der „Elektrotechnischen Ausstellung Deutschlands“ in München eine Energieübertragung über 57 km Entfernung bei einer Gleichspannung von ca. 2000 Volt durchgeführt. Dabei wurde die Strecke Miesbach – München überwunden. Doch der Wirkungsgrad war mit 25 % sehr gering und mit erheblichen Kosten verbunden. Gerade die Transformation von Gleichstrom stellte ein Problem dar .

Parallel zu der Gleichstromentwicklung wurde auch Forschung auf dem Gebiet des Wechselstromes betrieben: 1891 führte Oskar von Miller anlässlich der Internationalen Elektrotechnischen Ausstellung in Frankfurt eine historische Energieübertragung zwischen Lauffen am Neckar nach Frankfurt am Main mit Dreiphasenwechselstrom über eine Entfernung von ca. 175 km durch. Von Miller transformierte Wechselstrom von 55 auf 15.000 Volt. Die Möglichkeit, Transformatoren zur Regulierung der Spannung einzusetzen, war der entscheidende Vorteil der Wechselstromtechnik . Damit war es möglich, größere Leistung durch höhere Spannung und geringere Stromstärke zu übertragen, was zu einem geringeren Leiterquerschnitt und daher auch zu weniger Kosten führte . Daher versprach die Wechselstromtechnik bessere Aussichten auf Erfolg bei einer Übertragung über lange Strecken. Durch diese Experimente bewegt, entschloss sich der amerikanische Ingenieur und Industrielle George Westinghouse, in die Wechselstromtechnik zu investieren.

Nikola Tesla entwickelte für die Westinghouse Electric Corporation einen verbesserten Wechselstromgenerator und ein verbessertes Energieversorgungssystem. Sie konnten durch die geringeren Kosten 1893 die Ausschreibung für die Beleuchtung der Weltausstellung in Chicago für sich entscheiden. Edisons Konzept wurde um eine halbe Million Dollar unterboten . Dies war die internationale Entscheidung für die Wechselstromtechnik.