Глава 26. ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК

§ 26.1. Вращение рамки в однородном магнитном поле. Период и частота переменного тока.

В сети переменного тока э. д. с. и напряжение должны изменяться по гармоническому закону, т. е. должны быть синусоидальными (§ 24,6). Отклонение от синусоидальной формы напряжения в сети переменного тока приводит к дополнительным потерям энергии.

Рассмотрим получение синусоидального переменного тока при равномерном вращении рамки в однородном магнитном поле. Пусть рамка концы которой присоединены к металлическим кольцам, находится в однородном магнитном поле с индукцией В (рис. 26.1, а). К кольцам прижаты щетки соединенные с потребителем электрической энергии Если рамку привести во вращение вокруг оси 00, по часовой стрелке с постоянной угловой скоростью со, то в отрезках провода и возникнут э. д. с. индукции равные по величине и противоположные по направлению.

Движение проводов АВ и будет происходить по окружности диаметром и с линейной скоростью

Рис. 26,1.

Если отсчет времени и углов вести от положения 1 рамки на рис. 26.1, б, то угол поворота рамки а выразится формулой

где Т — время одного полного оборота рамки. Поскольку угол а равен углу менаду векторами В и V, для э. д. с. индукции в отрезке или имеем формулу (§ 23.3)

где I — длнна проводника или Заметим, что такие проводники называют активными, так как при вращении контура только в них наводится э. д. с. Общая э. д. с. в рамке при этом

Таким образом, при равномерном вращении рамки в однородном магнитном поле в ней наводнтся э. д. с., определяемая формулой

Поскольку и В постоянны, их произведение можно обозначить одной буквой Тогда

Вспомннм, что максимальное значение сннуса равно единице. Следовательно, в формуле (26.3) обозначает максимальную э. д. с., возникающую в рамке при ее вращении; называют еще

амплитудой э. д. с. График синусоидально изменяющейся э. д. с. изображен на рис. 26.2. Заметим, что мгновенные значения величин для переменного тока принято обозначать строчными буквами, а максимальные, амплитудные значения — заглавными буквами. Например, для мгновенного значения силы тока применяют обозначение I, а для амплитудного Напряжения соответственно обозначают и и

В рассматриваемом примере круговая (циклическая) частота переменного тока в формулах (26.2) и (26.3) совпадает с угловой скоростью вращения рамки в магнитном поле, а период изменения переменного тока Т совпадает с периодом вращения рамки. Скорость повторяемости изменений переменного тока характеризуется частотой

Рис. 26.2.

Поэтому формулу (26.3) можно записать так:

Если число оборотов рамки в минуту обозначить через то

Стандартная техническая частота переменного тока в СССР составляет 50 Гц. Это означает, что э. д. с. и ток меняют свое направление в цепи 100 раз в секунду. Такой ток относят к токам низкой частоты. Для специальных целей применяются токи, частота которых достигает миллионов герц. Их называют токами высокой частоты.