Змінний електричний струм

Змінний електричний струм - струм з мінливими в часі напрямком і силою. Ті струми, які змінюються тільки за величиною, називаються пульсуючими. У промисловості і побуті найчастіше використовується змінний синусоїдальний струм.

Відео: ПОСТІЙНИЙ І ПЕРЕМІННИЙ ТОК [РадіолюбітельTV 4]

перетворення постійного струму в змінний електричний можна виконати наступним чином. Помістимо в рівномірний постійне магнітне поле виток дроту. При рівномірному обертанні цього витка навколо осі магнітний потік буде безперервно змінюватися як за величиною, так і за напрямком. Внаслідок цього, згідно із законом електромагнітної індукції, в витку утворюється змінна за напрямком і величиною електрорушійна сила (ЕРС). Якщо такий виток приєднати до зовнішньої ланцюга, то в ній ми отримаємо змінний електричний струм.

Коли площину обертового витка стає перпендикулярна по відношенню до силових ліній даного магнітного поля, що проходить крізь неї магнітний потік - найбільший (&Phi- = &Phi-max), швидкість же зміни його дорівнює нулю (&Delta-&Phi- /&Delta-t = 0), так як, проходячи через таку становище, провідники витка прослизають по силових лініях поля, не перетинаючи їх. А значить, ЕРС індукції, що утворюється в витку, стане дорівнює нулю (Е = 0).

Відео: 10.11-2 Генератор змінного електричного струму

Коли ж площину витка паралельна силовим лініям поля, потік, що пронизує її, дорівнює нулю (&Phi- = 0), швидкість же зміни його в такому положенні найбільша ((&Delta-&Phi- /&Delta-t) max), оскільки провідники витка рухаються перпендикулярно щодо силових ліній.

ЕДС, що виникає в цьому випадку до витку, має найбільше значення (E = Emax). При подальшому обертанні витка швидкість зміни потоку, що пронизує виток, буде увелічіваться- значить, ЕРС по абсолютній величині буде зростати від 0 до Emax. Так, рівень ЕРС індукції в обертовому витку за один його оборот змінюється від -Emax до + Emax.

Розімкніть виток дроту і приєднаємо його до осцилографа. Коли виток обертається в магнітному полі, осцилограф запише всі зміни струму, за якими можна буде судити і про зміну електрорушійної сили в витку за час одного обороту.

Струм, що виникає в витку при його рівномірному зверненні в рівномірному магнітному полі, як показує осциллограмма, змінюється синусоидально. Такий струм називають змінним синусоїдальним.

Проміжок часу, за який електрорушійна сила виконує одне коливання, називають періодом змінного струму.

Літерне позначення періоду коливання - Т. Число коливань за 1 секунду - частота струму, яку позначають буквою f. Її одиниці виміру - герц (Гц):

f = 1 / T, або T = 1 / f.

Якщо значення ЕРС в певний момент часу ми позначимо через е (її миттєве значення), а найбільше значення (амплітудне) - через Emax, то закон, що виражає залежність е від часу, в разі синусоїдального струму можна виразити у вигляді наступного виразу:

e = Emax sin (2 / T) t.

Відео: 42 Отримання і передача змінного електричного струму Трансформатор

У більшості країн в промисловості і в побуті використовують змінний електричний струм з частотою 50 Гц, тривалістю періоду 0,02 секунди.

Отримання змінного електричного струму з механічної енергії виконується за допомогою спеціальних машин, які називають генераторами. В основі принципу їх роботи - закон електромагнітної індукції. Найпростіша схема генератора може бути представлена у вигляді рамки, що обертається навколо осі в магнітному полі електромагніту або постійного магніту. При обертанні рамки в ній утворюється змінна електрорушійна сила. Поєднавши рамку з зовнішньої ланцюгом, отримаємо змінний електричний струм. Генератор змінного струму має нерухому магнітну систему і обертаються витки, будується досить рідко.

Відео: Фізика для школярів. Урок 3.4. Змінний електричний струм

Майже у всіх таких генераторах обмотка (якір) встановлена нерухомо, а магнітна система (індуктор) обертається. Нерухому частину генератора називають статор, а рухому - ротор.