3 Лінійні однофазні електричні кола синусоїдального струму
3.1 Основні величини, що характеризують синусоїдальні струм, напруга й ерс
Цими основними величинами є:
миттєве значення;
амплітудне значення;
початкова фаза;
діюче значення;
середнє значення;
комплекс діючого або амплітудного значення й ін.
3.1.1 Миттєве значення.
Миттєве значення величини а показує закон її зміни й записується у вигляді:
(3.1)
де
- амплітуда
(максимальне значення) величини;
- кутова
частота, рад/c;
t - поточне значення часу, c;
- початкова
фаза.
Миттєві
значення струму 
,
напруги 
або
ЕРС е
записуються
у вигляді:
(3.2)
(3.3)
(3.4)
Аргумент
синуса 
називається
фазою.
Кут
дорівнює
фазі в початковий момент часу t=0
і
тому називається початковою
фазою.
Кутова
частота з
пов'язана
з періодом Т
и
частотою
формулами:
(3.5)
Частота
рівна числу коливань за 1c, вимірюється
в герцах (Гц). При 
=50
Гц маємо 
=
314 рад/с.
З урахуванням (3.5) формула (3.1) може мати вигляд:
(3.6)
На рис. 3.1 зображені графіки синусоїдальних струмів однакової частоти, але з різними амплітудами й початковими фазами:
По осі абсцис відкладений час t і величина ωt часу пропорційна й вимірювана в радіанах.
Початковий
фазний кут відлічується від початку
синусоїди, тобто від моменту переходу
синусоїди від негативних до позитивних
значень до моменту часу t=0
(початок координат). При 
>0
початок синусоїди зсунутий
уліво,
а при 
<0
– вправо
від
початку координат.
Рис. 3.1. Графіки синусоїдальних струмів однакової частоти, але з різними амплітудами й початковими фазами.
Якщо в декількох синусоїдальних функціях, що змінюються з однаковою частотою, початки синусоїд не збігаються, то говорять, що вони зсунуті одна від одної по фазі.
Зсуви
фаз вимірюються різницею фаз, що дорівнює
різниці початкових фаз. На рис. 3.1 
,
тобто
струм 
випереджає
по фазі струм 
на
кут 
,
або,
що теж саме, струм 
відстає
по фазі від струму 
на
кут 
.
Якщо
в синусоїдальних функціях однієї частоти
однакові початкові фази, то говорять,
що вони збігаються
по фазі; якщо
різниця їхніх фаз дорівнює 
,
то
говорять, що вони протилежні
по фазі (у
протифазі). І, якщо різниця їхніх фаз
дорівнює 
,
то
говорять, що вони перебувають
у квадратурі.
Найбільше
поширення в електротехніці одержав
синусоїдальний струм частотою 50 Гц, що
прийнято за стандарт в Європі. У США
стандартною є частота 
=60
Гц.
Діапазон частот синусоїдальних струмів і напруг, що застосовуються на практиці дуже широкий: від часток герца, наприклад, у геологорозвідці, до десятків тисяч мегагерц (МГц) у радіолокації.
Синусоїдальні струми й напруги низьких частот (до декількох кілогерців) одержують за допомогою синхронних генераторів, у яких використовується принцип одержання синусоїдальної напруги шляхом обертання витка з постійною кутовою швидкістю в однорідному магнітному полі. Цей принцип заснований на явищі
електромагнітної індукції, відкритому в 1831 році М.Фарадеєм. Синусоїдальні струми й напруги високих частот (ВЧ) одержують за допомогою лампових або напівпровідникових генераторів.
Джерела
синусоїдальної ЕРС (джерела синусоїдальної
напруги) позначають на схемах за допомогою
умовних позначень (рис. 3.2, а, б) або тільки
показують напругу між затискачами
джерела (рис. 3.2, в), тому що в більшості
випадків приймають джерела ідеальними
й через рівність нулю їхнього внутрішнього
опору маємо
,
і т.д.
Рис. 3.2. Умовні позначення ідеальних джерел ЕРС