Змінний струм

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Координати: абсциса - час, ордината - вольтаж.

Змі́нний струм — електричний струм, сила якого періодично змінюється з часом.

Здебільшого коливання струму відбуваються за гармонічним законом

 I = I_0 \cos(2 \pi \nu t - \varphi),

де  I_0  — амплітуда струму,  \nu  — частота,  \varphi  — фаза струму.

Змінний струм виникає в електричному колі зі змінною напругою. Коливання напруги відбуваються за подібним законом, проте, в загальному випадку із зсувом фази  \Delta \varphi

 U = U_0 \cos (2 \pi \nu t - \varphi -\Delta \varphi)


Перевагою змінного струму є те, що його легше виробляти й передавати до споживача. Постійний струм можна отримати зі змінного за допомогою випрямлення.

Фізика змінного струму[ред.ред. код]

Особливістю змінного струму є те, що деякі елементи електричного кола впливають не лише на амплітуду струму, а й на його фазу. Тому для розрахунків електричних кіл замість опорів використовуються комплексні опори — імпеданси, а всі розрахунки проводяться з використанням комплексних чисел.

Потужність[ред.ред. код]

Миттєве значення потужності електричного струму дорівнює

 S = IU \, , повна потужність
 P = IU\cos\,\Delta\varphi , активна потужність
 Q = IU\sin\,\Delta\varphi , реактивна потужність

де U — напруга, а  \Delta \varphi - зсув фаз між напругою і струмом.

Однак практичніше використовувати усереднене значення потужності

 \langle P \rangle = \frac{1}{2} I_0 U_0,

де  I_0  — амплітудне значення сили струму,  U_0  — амплітудне значення напруги.

Змінний струм характеризують також діючими значеннями сили струму й напруги

 I_a = \frac{1}{\sqrt{2}}I_0
 U_a = \frac{1}{\sqrt{2}}U_0

Виробництво і передача змінного струму[ред.ред. код]

Генератор змінного струму[ред.ред. код]

Генератором змінного струму є система з нерухомого статора (складається із сталевого осердя та обмотки) і ротора (електромагніт із сталевим осердям), який обертається всередині нього. Через два контактних кільця, до яких притиснуті ковзні контакти щітки, проводиться електричний струм. Електромагніт створює магнітне поле, яке обертається з кутовою швидкістю обертання ротора та збуджує в обмотці статора ЕРС індукції. Щоб ротор обертався і створював магнітне поле, яке викликає у статорі ЕРС індукції, йому необхідно надавати енергію. Ротор обертається у електростанціях за допомогою парових (ТЕС та АЕС) або гідротурбін (ГЕС).

Трансформатор[ред.ред. код]

Докладніше у статті Трансформатор

Для того, щоб знизити напругу, потрібну для споживачів на виході електрогенераторів (220 В), та підвищити напругу, необхідну для передачі її по ЛЕП (400-500 кВ), потрібен трансформатор. Він складається з первинної та вторинної котушок і замкненого осердя. При подачі напруги на первинну котушку виникає змінний струм. У осерді він перетворюється на магнітний потік, який потім проходить через обидві котушки і викликає їхню ЕРС (електрорушійну силу, яка утворюється внаслідок впливу на котушки магнітного поля).

Розподіл змінного електричного струму[ред.ред. код]

В електричних мережах в Україні використовується змінний струм із частотою 50 Гц і напругою 220 В або 380 В. У ряді країн використовується частота 60 Гц.

Дивіться також[ред.ред. код]

Фізика Це незавершена стаття з фізики.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.