6. Одержання однофазного змінного струму. Величини, що характеризують однофазний змінний струм.

Змінним називають струм, зміна якого з значенням і направлення повторюється через рівні інтервали часу.

Розглянемо принцип дії найпростішого генератора змінного струму. Між полюсами електромагніта чи постійного магніту розташований циліндричний ротор (якір), набраний з листів електротехнічній стали. На роторі закріплена котушка, що складається з певної кількості витків дроту. Кінці цієї котушки з'єднані з контактними кільцями, які обертаються разом із ротором. З контактними кільцями пов'язані нерухомі контакти (щітки), з допомогою яких котушка сполучається з зовнішньої ланцюгом. Повітряний зазор між полюсами і ротором профилируют те щоб індукція магнітного поля в ньому змінювалася по синусоидальному закону:

[pic] де [pic]- кут між площиною котушки і нейтральній площиною [pic].

Коли ротор обертається у магнітному полі зі швидкістю [pic] в активні сторони котушки наводять ЕРС индукции

[pic] [pic][pic] де [pic]- кут між напрямком векторів індукції магнітного поля У і швидкості v; l- довжина активних сторін витків котушки.

Магнітне поле зазорі розміщено отже кут [pic][pic]. Таким образом,

[pic][pic][pic]

При числі витків [pic] число активних сторін котушки одно [pic]. Тоді ЕРС котушки: [pic], де [pic]- максимальне значення ЕРС.

Отже, ЭДС генератора змінюється по синусоидальному закону. Якщо до затискання генератора підключити навантаження, то через неї піде струм, який також змінюватися по синусоидальному закону.

Для кількісної характеристики змінного струму слугують такі параметри.

1. Миттєві значення струму і, напруги u, ЕРС е - їх значення будь-якої миті времени:[pic]; [pic]; [pic].

2. Амплітудні значення струму [pic], напруги [pic], ЕРС [pic]- максимальні значення миттєвих величин I, u і e (див рис)

3. Період Т- проміжок часу, протягом якого струм робить повне коливання та приймає старе за величиною і знаком миттєве значение.

4. Кутова швидкість [pic]характеризует швидкість обертання котушки генератора у магнітному полі

5. Циклічна частота f – величина, зворотна періоду Т, т.е.f=1/T, і характеризує число повних коливань струму за 1с.

Одиницею циклічної частоти є герц (Гц):

[f]=1/c= Гц.

6. Дійові значення струму I, напруги U і ЕРС Є. Для виміру змінного струму, напруження і ЕРС вводять поняття чинного значення. Перемінний струм порівнюють із постійним по тепловій дії. Якщо становище реостатов підібрано так, що його теплоти, виділеної в схемах на резистор R, виявляється однаковим, можна вважати, як і струми в схемах одинакові.

7.Активний опір у колах однофазного змінного струму.

Коло з активним опором. Роздивимося коло змінного струму з одним опором r (рис.3.11):

Рис.3.11 - Коло з активним опором.

На затискачах кола напруга:

.

Струм у колі за законом Ома:

                     .                                          (3.20)

Висновок: струм і напруга у колі збігаються за фазою.

Активний опір змінного струму завжди трохи більше омічного  опору постійного струму. Це пояснюється тим, що змінний струм частково витісняється від центру провідника до зовнішньої поверхні (поверхневий ефект або скін-ефект). Це призводить до неповного використання перерізу провідника – він ніби зменшується, а, отже, опір провідника збільшується.