Переменный ток в физике

Переменный ток

Переменный ток — это электрический ток, изменяющийся во времени.

К переменному току относят различные виды импульсных, пульсирующих, периодических и квазипериодических токов. В технике под переменным током обычно подразумеваются периодические или почти периодические токи переменного направления.

Наиболее часто используют периодический ток, сила которого меняется во времени по гармоническому закону (гармонический, или синусоидальный переменный ток). Это ток, применяемый на заводах и фабриках и в осветительной сети квартир. Он представляет собой вынужденные электромагнитные колебания. Частота промышленного переменного тока составляет 50 Гц. Переменное напряжение в гнездах розеток осветительной сети создаётся генераторами на электростанциях. Простейшей моделью такого генератора является проволочная рамка, вращающаяся в однородном магнитном поле (рис. 142). Поток магнитной индукции Ф, пронизывающий проволочную рамку площадью S, пропорционален косинусу угла а между нормалью к рамке и вектором магнитной индукции:

Рис. 142

При равномерном вращении рамки угол увеличивается пропорционально времени , где — частота вращения. Поэтому поток магнитной индукции меняется гармонически с циклической частотой колебаний

Согласно закону электромагнитной индукции, ЭДС индукции в рамке равна:

где — амплитуда ЭДС индукции.
Таким образом, напряжение в сети переменного тока изменяется по синусоидальному (или косинусоидальному) закону:

где — мгновенное значение напряжения, — амплитуда напряжения.
Сила тока в цепи будет изменяться с той же частотой, что и напряжение, но между ними возможен сдвиг фаз . Поэтому в общем случае мгновенное значение силы тока определяется по формуле:

где — амплитуда силы тока.
Сила тока в цепи переменного тока с резистором. Если электрическая цепь состоит из активного сопротивления и проводов с пренебрежимо малой индуктивностью (рис. 143), а напряжение на зажимах меняется по гармоническому закону , то сила тока в нём, как и в случае с постоянным током, определяется по закону Ома:

В проводнике с активным сопротивлением колебания силы тока по фазе совпадают с колебаниями напряжения (рис. 144), а амплитуда силы тока определяется равенством:

Рис. 143
Рис. 144



Эта лекция взята со страницы лекций по всем темам предмета физика:

Предмет физика

Возможно эти страницы вам будут полезны:

Электромагнитное поле в физике
Электромагнитные волны в физике
Эффективные (действующие) значения напряжения и силы тока в физике
Ёмкостное сопротивление в физике