1.5 Переменный ток

1.5.1 Получение переменного тока

Переменным током называется такой ток, который с течением времени изменяется по величине и направлению. В зависимости от характера изменений переменные токи могут быть самыми раз­личными (синусоидальный, пульсирующий, пилообразный, им­пульсный и т. п.).

Наиболее широко применяется синусоидальный переменный ток. Синусоидальным переменным током называется такой ток, который изменяется по закону синуса.

Чтобы получить синусоидальный переменный ток, необходимо равномерно вращать рамку в однородном магнитном поле (рис. 1.16). При этом в сторонах А и Б будет индуктироваться ЭДС, величина которой зависит от магнитной индукции поля В, длины сторон рамки l, непосредственно пересекающих магнитные силовые линии, линейной скорости перемещения этих сторон v и синуса угла а, под которым стороны пересекают магнитные сило­вые линии:

В положении 1 рамки (рис. 1.16) индуктированная ЭДС равна нулю, ибо стороны рамки скользят вдоль силовых линий. Затем ЭДС увеличивается, достигая максимального значения (положе­ние 2), и снова уменьшается до нуля (положение 3). В этот мо­мент меняется направление индуктированной ЭДС. Далее проис­ходит увеличение ЭДС до максимума (положение 4) и новое уменьшение до нуля (положение 5). Если продолжать вращать рамку, весь процесс повторится, начиная с положения 1.

Для увеличения ЭДС до необходимой величины следует увели­чить магнитную индукцию В, скорость вращения рамки, длину сторон рамки, пересекающих силовые линии поля, или увеличить число витков. Свободные концы рамки подключают к кольцам и с помощью щеток снимают переменную ЭДС. На этом основан принцип действия генератора переменного тока.

1.5.2 Величины, характеризующие переменный ток

Переменный ток характеризуется следующими величинами: мгновенным, амплитудным и действующим значениями величины тока, напряжения или ЭДС, а также периодом и частотой.

Величины, которые полностью характеризуют переменный ток, т. е. дают полное представление о нем, называются параметрами переменного тока. К ним относятся амплитуда (действующее зна­чение) и частота (период).

Мгновенным значением называется значение переменного тока в любой момент времени. Мгновенные значения величины тока обозначаются буквой г, напряжения — буквой и, ЭДС — буквой е.

Амплитудным значением или просто амплитудой называется наибольшее значение переменного тока, которого он достигает в процессе изменений. Амплитудные значения величины тока, напря­жения и ЭДС обозначаются соответственно l_m, U_m, Е_т.

Величина тока (напряжения, ЭДС), в корень из 2 раз меньшая амплитудного значения, называется действующим (эффективным) значением переменного тока:

Действующие значения величины тока, напряжения и ЭДС обозначаются соответственно I, U, Е. Величина действующего значения переменного тока равна величине такого постоянного тока, который, проходя через одно и то же сопротивление в тече­ние одного и того же времени, что и рассматриваемый нами пе­ременный ток, выделяет одинаковое с ним количество тепла.

Ток, у которого мгновенные значения повторяются через оп­ределенный промежуток времени, называется периодическим.

Периодом Т называется время, за которое происходит полное изменение переменного тока (рис. 1.16). Измеряется период в се­кундах, миллисекундах (1мс = 0,001с=10^-3с) и микросекундах (1 мкс=10^-6 с).

Частотой F называется число периодов в 1 с. Частота, равная одному периоду за 1 с, есть единица частоты, которая называется герцем.

Кроме того, частота измеряется в килогерцах (1 кГц = 1000 Гц=1 • 10^_3 Гц) и мегагерцах (1 МГц= 1 000 000 Гц). Частота — величина, обратная периоду: