1 Період, частота, амплітуда і фаза змінного струму

Період і частота змінного струму

Час, протягом якого здійснюється одне повне изме-ня ЕРС, тобто один цикл коливання або один повний оборот радіуса-вектора, називається періодом коливання пере-ного струму (рисунок 1).

Малюнок 1. Період і амплітуда синусоїдального колебанія.Період - час одного коливання; Аплітуди - його найбільше миттєве значення.

Період висловлюють в секундах і позначають буквою Т.

Так само використовуються більш дрібні одиниці виміру періоду це мілісекунда (мс) - одна тисячна секунди і мікросекунда (мкс) - одна мільйонна секунди.

1 мс = 0,001сек = 10 -3 сек.

1 мкс = 0,001 мс = 0,000001сек = 10 -6 сек.

Число повних змін ЕРС або число оборотів заради-вуса-вектора, тобто інакше кажучи, число повних циклів коливань, що здійснюються змінним струмом протягом однієї секунди, називається частотою коливань змінного струму.

Частота обо-значущих буквою f і виражається в періодах в секунду або в герцах.

Одна тисяча герц називається кілогерц (кГц), а мільйон герц - мегагерц (МГц). Існує так само одиниця гігагерц (ГГц) рівна одній тисячі мегагерц.

1000 Гц = 10 3 Гц = 1 кГц;

1000 000 Гц = 10 6 Гц = 1000 кГц = 1 МГц;

1000 000 000 Гц = 10 9 Гц = 1000 000 кГц = 1000 МГц = 1 ГГц;

Чим швидше відбувається зміна ЕРС, тобто чим швидше обертається радіус-вектор, тим менше період коливання Чим швидше обертається радіус-вектор, тим вище частота. Таким чином, частота і період змінного струму є величинами, обернено пропорційними один одному. Чим більше одна з них, тим менше інша.

Математична зв'язок між періодом і частотою змінного струму і напруги Вира-жается формулами

Наприклад, якщо частота струму дорівнює 50 Гц, то період буде дорівнює:

Т = 1 / f = 1/50 = 0,02 сек.

І навпаки, якщо відомо, що період струму дорівнює 0,02 сек, (T = 0,02 сек.), То частота дорівнюватиме:

f = 1 / T = 1 / 0,02 = 100/2 = 50 Гц

Частота змінного струму, використовуваного для освітлення і промислових цілей, як раз і дорівнює 50 Гц.

Частоти від 20 до 20 000 Гц називаються звуковими часто-тами. Токи в антенах радіостанцій коливаються з частотами до 1 500 000 000 Гц або, інакше кажучи, до 1 500 МГц або 1,5 ГГц. Такі ви-сокие частоти називаються радіочастотами або коливаннями високої частоти.

Нарешті, струми в антенах радіолокаційних станцій, станцій супутникового зв'язку, інших спецсістем (наприклад ГЛАНАСС, GPS) коливаються з частотами до 40 000 МГц (40 ГГц) і вище.

Амплітуда змінного струму

Найбільше значення, якого досягає ЕРС або сила струму за один період, називається амплітудою ЕРС або сили змінного струму. Легко помітити, що амплітуда в масштабі дорівнює довжині радіуса-вектора. Амплітуди струму, ЕРС і напруги позначаються відповідно бук-вами Im, Em і Um (рисунок 1).

Кутова (циклічна) частота змінного струму.

Швидкість обертання радіуса-вектора, т. Е. Зміна ве-личини кута повороту протягом однієї секунди, називається кутовий (циклічної) частотою змінного струму і позначається грецькою буквою? (Оме-га). Кут повороту радіуса-вектора в будь-який даний момент щодо його початкового положення вимірюється зазвичай не в градусах, а в особливих одиницях - радіанах.

Радіанах називається кутова величина дуги окружності, довжина якої дорівнює радіусу цього кола (рисунок 2). Вся окружність, складова 360 °, дорівнює 6,28 радіан, тобто 2.

Отже, кінець радіуса-вектора протягом одного періоду пробігають шлях, рівний 6,28 радіан (2). Так як в тече-ня однієї секунди радіус-вектор робить число оборотів, рівне частоті змінного струму f. то за одну секунду його ко-нец пробігає шлях, рівний 6,28 * f радіан. Цей вислів, що характеризує швидкість обертання радіуса-вектора, і буде кутовий частотою змінного струму -.

Фаза змінного струму.

Кут повороту радіуса-вектора в будь-який даний мить щодо його початкового положення називаетсяфазой змінного струму. Фаза характеризує величину ЕРС (або струму) в дану мить або, як кажуть, миттєве значення ЕРС, її напрямок в ланцюзі і напрямок її зміни; фаза поки-показують, убуває чи ЕРС або зростає.

Малюнок 3. Фаза змінного струму.

Повний оборот радіуса-вектора дорівнює 360 °. З початком но-вого обороту радіуса-вектора зміна ЕРС відбувається в тому ж порядку, що і протягом першого обороту. Следова-кові, все фази ЕРС будуть повторюватися в колишньому поряд-ке. Наприклад, фаза ЕРС при повороті радіуса-вектора на кут в 370 ° буде такою ж, як і при повороті на 10 °. В обох цих випадках радіус-вектор займає однакове положе-ня, і, отже, миттєві значення ЕРС будуть в обох цих випадках однаковими по фазі.