Змінний електричний струм
Вимушені електромагнітні коливання.
Змінний струм
Вільні електромагнітні коливання завжди затухають з часом і тому дуже рідко використовуються на практиці. Широке практичне застосування знайшли незатухаючі коливання. З одним способом збудження в колі незатухаючих електромагнітних коливань, так званих автоколивань, ми вже ознайомилися. Не менш важливу роль у техніці відіграють незатухаючі коливання, які виникають під дією зовнішньої періодично змінної ЕРС.
| Незатухаючі коливання, які здійснюються в колі під дією періодично змінної ЕРС, називають вимушеними електромагнітними коливаннями. |
Особливо важливим прикладом вимушених електромагнітних коливань є звичайний змінний струм, який широко використовується для освітлення, приведення в рух верстатів, механізмів і машин. В електричному колі, увімкнутому до джерела змінної ЕРС, під дією змінної сили електрони почнуть переміщатися. При цьому рух електронів точно повторює характер змін ЕРС.
Змінний струм - це по суті вимушені коливання електричних зарядів у провіднику під дією прикладеної змінної ЕРС.
Змінний струм за характером змін сили струму може бути різноманітним. Найбільш важливими є струми, сила яких змінюється за гармонічним законом, тобто за законом синуса чи косинуса. Саме такі змінні струми виробляють генератори на електростанціях; вони часто застосовуються в радіотехніці. В подальшому вивчатимуться лише такі змінні струми.
Щоб дістати в колі змінний струм, сила якого змінюється за законом синуса, необхідно увімкнути в коло джерело ЕРС, яка періодично змінюється за синусоїдальним законом
xo - амплітудне значення, ω - циклічна частота змінної ЕРС
Розглянемо спосіб збудження синусоїдальної ЕРС, який використовується в техніці для одержання змінного електричного струму.
У моделі представлена рамка з провідника, що обертається в однорідному магнітному полі. Кінці рамки підведені до ковзаючих контактів і так як при обертанні рамки величина магнітного потоку через рамку постійно змінюється, постійно змінюється значення ЕРС індукції, що генерується в рамці. Поточне значення ЕРС фіксується за допомогою мілівольтметра, підключеного до контактів і розташованого у верхньому лівому кутку екрану. У нижньому правому кутку екрану на графіці наводиться залежність магнітного потоку і ЕРС, що генерується, від часу. Частота і напрям обертання рамки задається за допомогою відповідних перемикачів. Кнопки "Запуск" і "Стоп" служать для запуску і зупинки обертання рамки.