§ 36. Переменный электрический ток

Каков принцип действия генератора постоянного тока?

1. Рассматривая принцип действия генератора постоянного тока (см. рис. 103 и 104), мы выяснили, что в процессе вращения рамки в магнитном поле сила тока, возникающего в рамке, будет меняться от максимального значения (рамка перпендикулярна магнитной индукции) до нуля (рамка располагается вдоль линий магнитной индукции). Подобное изменение происходит за одну четверть оборота рамки. При дальнейшем её движении индуцированный ток изменит направление и сила тока будет возрастать от нуля до максимального значения, когда рамка совершит половину оборота и опять окажется перпендикулярной линиям магнитной индукции.

Таким образом, при вращении рамки в магнитном поле в ней индуцируется электрический ток; при этом сила тока периодически меняется по модулю и направлению. Такой ток называют переменным током.

2. На рисунке 117 представлен график зависимости силы переменного тока (его принято обозначать буквой i) от времени. В цепях переменного тока по гармоническому закону, т. е. по закону синуса или косинуса, изменяется не только сила тока, но и напряжение. В соответствии с законом Ома изменение силы тока всегда пропорционально изменению напряжения.

график зависимости силы переменного тока

3. Переменный ток и переменное напряжение характеризуются рядом величин. Одна из них — частота.

Стандартная частота, с которой изменяются напряжение и сила переменного тока, равна 50 Гц. Это означает, что на протяжении 1 с ток 50 раз течёт в одну сторону и 50 раз в противоположную. Такая частота принята во многих странах. В США принята другая частота — 60 Гц.

4*. Как видно из рисунка 117, сила тока изменяется от некоторого максимального (амплитудного) значения до нуля и обратно. Очевидно, что переменный ток можно характеризовать амплитудным значением силы тока I_m, а переменное напряжение — амплитудным значением напряжения U_m. Однако поскольку сила тока и напряжение постоянно меняются, то их значения не позволяют оценить те действия, которые производит переменный ток (например, тепловое действие). Поэтому для характеристики переменного тока вводят величину, называемую действующим значением силы переменного тока.

Предположим, по проводнику течёт переменный ток в течение определённого времени (например, в течение одного периода колебаний). При этом в проводнике выделяется некоторое количество теплоты.

Окончание >>>