Змінний електричний струм

Як нам відомо, струм (електричний) буває змінним і постійним. В даний час дуже широко використовується змінний електричний струм. Це пояснюється тим, що електроенергію зі змінним характером можливо транспортувати практично без значних втрат. Змінний електричний струм можна отримати за допомогою електрогенераторів змінного струму із застосуванням ефекту електромагнітної індукції. Робота даної установки проста.

Рамка з дроту рухається в однорідному електромагнітному полі з деякою постійною швидкістю. Кінці рамки закріплені на спеціальних кільцях, які обертаються разом із самою рамкою. До цих струмопровідних кільцям прилягають (досить щільно) пружини, що виконують завдання електричних контактів. Крізь рамку буде проходити змінюється магнітний потік, але магнітний потік, створюваний електричним магнітом, буде незмінним. В результаті цього нашій в рамці з’являється ЕРС індукції.

У тому випадку якщо струмопровідна рамка має лише активним опором, то електричний струм, що виникає в даному контурі під впливом електрорушійної сили індукції, з часом буде змінюватися, як і сама електрорушійна сила. Такий струм носить назву – синусоїдальний змінний електричний струм. Періодом такого змінного електричного струму називається проміжок часу, протягом якого синусоїдальний струм здійснює повне одне коливання (позначають «Т»). Кількість повних коливань за одну секунду називається частотою змінного електричного струму і позначається буквою «f». Частота струму вимірюється в герцах (Гц). У побуті і промисловості застосовують змінний електричний струм з частотою 50 Герц.

Характеристикою синусоїдального струму можуть служити дії, що ні залежать від наявного напряму електричного струму і, в свою чергу, можуть бути такими ж, як і при звичайному постійному електричному струмі. До таких явищем можна віднести теплову дію. Припустимо, змінний електричний струм йде крізь провідник з певним опором. Через деякий відрізок часу в цьому провіднику відбувається виділення тепла. Можна зробити таку величину сили струму (постійного), щоб на цьому ж електричному провіднику за той же проміжок часу виділялося цим електричним струмом таку ж кількість тепла, що і в разі змінного синусоїдального струму.

Вольти і амперметри магнітоелектричної системи не дають можливості робити виміри в електричних ланцюгах змінного струму. Причиною цього є той факт, що при кожній зміні напрямку струму в робочій котушці також змінюється напрямок крутного моменту, що діє на оціночну стрілку вимірювального приладу. Оскільки стрілка і котушка мають велику інерцію, то прилад просто не встигає реагувати на змінний електричний струм. Для цього використовують пристрої, які не залежать від напрямку струму.

Специфікою змінного синусоїдального струму є зміна напрямку і сили струму. Ці процеси відрізняють його від постійного електричного струму. Припустимо, за допомогою змінного синусоїдального струму не можна нормально зарядити електричний акумулятор. Не можна використовувати його для інших електротехнічних цілей. Сила змінного електричного струму полягає в прямій залежності не тільки від опору і напруги, а й наявної індуктивності провідників, які підключені до електричного кола. Зазвичай, індуктивність сильно знижує силу змінного електричного синусоїдального струму.

Оскільки опір електричного кола прирівнюється відношенню напруги до сили струму, що протікає, то безпосереднє підключення до електричного кола котушки індуктивності підвищує загальний опір. Причина цього явища наявність електрорушійної сили самоіндукції, що не дає електричного струму підвищуватися. Якщо електрична напруга змінюється, то діюча сила струму просто не встигає набрати максимальних своїх значень, що вона набрала б, якби не було ефекту самоіндукції. З вищесказаного випливає, що максимальне значення діючої сили змінного синусоїдального струму обмежується електричної індуктивністю. Тобто, чим більше буде значення індуктивності і частоти електричної напруги, тим менше буде величина сили струму, що протікає в електричному ланцюзі.

Посилання на основну публікацію