交流電化
同一電力を送電する場合のロスはおおむね電圧の2乗に反比例することから、電圧はできるだけ高くした方が送電には有利である。同じ電力を送るのに架線で失われる電力損失が少なくて済むことから、交流電化は直流電化に比べ変電所の間隔を長く取ることができ、直流電化の場合には別途必要となる饋電線(架線に並行した太い電力線)、変電所への送電用の特別高圧線そして、自動閉塞で用いる閉塞信号機で用いる高圧線も不要であり、全体として地上設備コストの低減が図れる。交流は動力車において変圧器を用い容易に電圧を変えられるため、使用する電動機の電圧に合わせた600 - 3000 Vを用いる直流電化のような電圧の縛りから解放され、任意の高い電圧を選べる。しかし架線電圧が高くなると車両ならびに地上設備の離隔距離を大きくとらなくてはならず、車両の設計が困難になるばかりか建設費など他のコストが上がってしまう。そのため動力車に供給すべき電力のほか、設備費用など制約条件を総合的に検討した上で11000 - 50000 Vの電圧が選択される。日本においては20000 V(在来線)と、25000 V(新幹線)の2種類の電圧が採用された。交直同様条件での消費電力量は、発電所からの受電電力量において直流電化に比較して20~40%が省力化、節電されている。この長期に渡る省力化の為、1960年前後以降の国鉄の新幹線と在来線九州全域、在来線東北以北全域などは交流電化が推進され、直流電化路線は戦前に直流電化の私鉄として開業した仙石線、地下鉄直通のために共通する直流電化を採用した筑肥線など、ごく一部にとどまる。
以下に、主要各国における単相交流電化の採用例の一覧を挙げる(新交通システムなどは除く)。尚、複数の電化方式を採用している国もあるため、あくまでも目安であることに注意されたい。