Мы знаем, что постоянный электрический ток, это ток не меняющийся во времени как по величине, так и по направлению движения электронов. Основное назначение постоянного тока, это питание различной радио и электронной аппаратуры. Источниками постоянного тока являются аккумуляторы, солнечные фотоэлементы, батарейки и генераторы постоянного тока.
В быту и промышленности используется переменный синусоидальный ток. Это связано с тем, что современная энергетика основана на передаче энергии на дальние расстояния от гидро, тепловых и атомных электростанций к потребителю. Для получения электрической энергии на электростанциях используют генераторы переменного тока. Прередача переменного тока выгодна вследствие преимуществ его преобразования и из за малых потерь в линиях электропередачи. Переменный электрический ток легко преобразовать в постоянный ток, а так же получить любые нужные напряжения переменного тока. Например напряжение переменного тока передаваемое по линиям электропередачи составляет несколько тысяч вольт. В жилых кварталах линия электропередачи подключается к трансформатору который преобразует высокое напряжение в стандартное бытовое напряжение 220 вольт. Именно это напряжение мы и имеем в розетках наших квартир.
|
В отличие от постоянного тока, переменный синусоидальный ток (а так же и переменное напряжение) изменяется со временем по амплитуде (величине) и направлению движения электронов. На графике переменный ток имеет вид синусоиды. |
|
Расстояние между двумя соседними вершинами на графике переменного синусоидального тока называется периодом и обозначается буквой Т. Период, это время одного колебания переменного тока. Измеряется период в секундах или в более малых единицах времени: миллисекундах; микросекундах; наносекундах и т.д. Величина: период Т=1 сек. в минус первой степени (Т-1) или 1/Т называется частотой в 1 Герц. Частота обозначается буквой f. В радио и электронных приборах, в зависимости от их назначения, частота может быть в единицах герц (Гц или Hz), тысячах герц (кГц или kHz) и так далее. |
В отличие от постоянного тока, переменный электрический ток (или напряжение) изменяют свою величину, со временем, от максимального до минимального значения. В связи с этим значение переменного тока или напряжения будет несколько ниже значения U или I.
Эти значения называются эффективными (действующими) значениями тока или напряжения и обозначаются соответственно Iэф и Uэф (смотрите рисунок). Именно такие значения показывают измерительные приборы переменного тока.
Для исследования параметров переменного тока наиболее подходящим измерительным прибором является осциллограф. На электронно лучевой трубке осциллографа - дисплее (см. рисунок) можно наблюдать не только форму переменного тока, но и провести количественный анализ исследуемого сигнала.
Ось Х на дисплее проградуирована в делениях времени, а ось Y проградуирована в делениях амплитуды сигнала. На рисунке переключатель "Время" установлен на время 0.01 микросекунда на деление по оси Х.
На приведенном рисунке период сигнала равен 2 делениям, следовательно: Т = 2 * 0.01 = 0.02 мкС, а частота сигнала f = 1/T = 1/(0.02-6) = 1/0.00000002 = 50000000 Гц = 50 МГц (МГц - мегагерц).
Переключатель "Значение Y" установлен на амплитуду 10 Вольт на деление по оси Y. Сигнал имеет амплитуду 6 делений, следовательно напряжение сигнала равно 6 * 10 = 60 вольт.
В заключение этой темы хотелось бы сказать о том, что переменный синусоидальный ток применяется не только для питания бытовых и промышленных электрических приборов. В радио и электронике широко используются, например, высокочастотные генераторы переменного тока для радио- передатчиков (как мощные для теле и радио студий, так и маломощные для телефонов сотовой связи, пейджеров и т.д.). В последующих наших темах мы будем часто сталкиваться с переменным электрическим током и законами его усиления, преобразования и так далее.