Что такое переменный ток

Переменный ток — это электрический ток, сила и направление которого периодически изменяются во времени, обычно по синусоидальному закону. Что такое переменный ток, характеризуют четыре величины: амплитуда — наибольшее мгновенное значение, период — время одного полного цикла, частота — число циклов в секунду, и действующее значение, по которому рассчитывают мощность и нагрев проводника. Такой ток получают на электростанциях с помощью генераторов переменного тока, а затем передают по проводам на большие расстояния. В российской бытовой сети частота переменного тока равна 50 герц.

$i(t) = I_m \sin(\omega t + \varphi_0)$

Разбор по случаям

Примеры

Бытовая сеть: амплитуда 311 В. Амплитудное напряжение в розетке составляет $U_m = 311\text{ В}$, а действующее значение равно $U = \frac{311}{\sqrt{2}} \approx 220\text{ В}$.

Именно действующее значение указывают как напряжение сети, потому что оно эквивалентно постоянному напряжению по тепловому эффекту в проводнике, а не потому что напряжение реально держится на этом уровне постоянно.

Частота сети 50 Гц. При частоте $f = 50\text{ Гц}$ период одного колебания равен $T = \frac{1}{50} = 0{,}02\text{ с}$, то есть $20$ миллисекунд.

За одну секунду направление тока в сети меняется сто раз, поскольку за период ток дважды проходит через ноль: один раз в положительном направлении, один раз в отрицательном.

Частые ошибки

• Путают амплитудное значение с действующим и ошибочно считают напряжение в розетке равным 311 вольт, а не 220.
• Считают, что переменный ток меняет только силу тока, забывая, что периодически меняется и само его направление.
• Путают период с частотой, хотя это обратные друг другу величины, измеряемые в разных единицах измерения.

Коротко

Что такое переменный ток, определяют четыре величины сразу: амплитуда, действующее значение, период и частота колебаний. В российской бытовой сети действующее напряжение составляет 220 вольт при стандартной частоте 50 герц.