Växelström

En alternerande elektrisk ström är en ström med en tidsvarierande riktning och kraft. Dessa strömmar, som endast varierar i storleksordning, kallas pulserande. I industri och vardag används oftast en alternerande sinusformad ström.

Omvandling av en likström till en alternerande elektrisk kan utföras enligt följande. Vi placerar en trådspole i ett likformigt konstant magnetfält. Med en likformig rotation av denna vänd runt axeln ändras magnetflödet kontinuerligt i både storlek och riktning. Följaktligen är en elektromagnetisk kraft (EMF) riktning och magnitud i enlighet med lagen om elektromagnetisk induktion bildad i svängen . Om en sådan sväng är ansluten till en extern krets, så erhåller vi en alternerande elektrisk ström.

När planet för en roterande vridning blir vinkelrät mot kraften i ett givet magnetfält, är det magnetiska flödet som passerar genom det största (Φ = Φmax), men dess förändringshastighet är noll (ΔΦ / Δt = 0) eftersom den passerar genom denna position, Revolutionens ledare glider genom kraftens fältlinjer utan att korsa dem. Så kommer den induktiva EMF, som bildas i sin tur, att bli noll (E = 0).

När vridplanet är parallellt med fältets kraftlinjer är strömmen som genomtränger den lika med noll (Φ = 0), hastigheten för dess förändring i denna position är den största ((ΔΦ / Δt) max), eftersom ledarnas ledare rör sig vinkelrätt i förhållande till kraftlinjerna.

Den EMF som uppstår i detta fall i sin tur har det största värdet (E = Emax). Vid ytterligare rotation av spolen ökar hastigheten för förändring av flödet som tränger in i spolen; Därmed ökar EMF i absolutvärde från 0 till Emax. Således förändras nivån av EMF-induktion i en roterande spole från -Emax till + Emax i en tur.

Öppna trådens slinga och fäst den på oscilloskopet. När svängen roterar i ett magnetfält kommer oscilloskopet att registrera alla nuvarande förändringar, därigenom det kommer att vara möjligt att bedöma förändringen i den elektromotoriska kraften i revolutionen under en tur.

Strömmen som uppträder i spolen när den är enhetligt omvänd i ett likformigt magnetfält, vilket visas av oscillogrammet, varierar sinusformigt. Denna ström kallas alternerande sinusformad.

Det tidsintervall för vilket den elektromotoriska kraften utför en oscillation kallas växelströmsperioden.

Bokstavsbeteckningen för oscillationsperioden är T. Antalet oscillationer per sekund är frekvensen av strömmen, som betecknas med bokstaven f. Dess måttenhet är hertz (Hz):

F = 1 / T eller T = 1 / f.

Om värdet av EMF vid någon godtycklig tid betecknas med e (dess momentana värde) och det största värdet (amplitud) av Emax kan den lag som uttrycker beroende av e i tid i fallet med en sinusformad ström uttryckas som följande uttryck:

E = Emaxsin (2 / T) t.

I de flesta länder används en växelström med en frekvens på 50 Hz, en tidsperiod på 0,02 sekunder i industrin och hemma.

Produktionen av en alternerande elektrisk ström från mekanisk energi utförs med hjälp av speciella maskiner, som kallas generatorer. Principen för sitt arbete är baserat på elektromagnetisk induktionslagen. Den enklaste kretsen av generatorn kan representeras i form av en ram som roterar runt en axel i magnetfältet hos en elektromagnet eller en permanentmagnet. När ramen roterar, producerar den en variabel elektromotorisk kraft. Genom att ansluta ramen till den externa kretsen erhåller vi en alternerande elektrisk ström. En växelströmsgenerator med ett fast magnetiskt system och roterande varv konstrueras ganska sällan.

Nästan i alla sådana generatorer är lindningen (armaturen) fixerad och det magnetiska systemet (induktorn) roterar. Den verkliga delen av generatorn kallas statorn, och den rörliga delen är rotorn.