Подпишитесь на наши новости
Вернуться к началу с статьи up
 

ПЕРЕМЕ́ННЫЙ ТО́К

  • рубрика
  • родственные статьи
  • image description

    В книжной версии

    Том 25. Москва, 2014, стр. 640-641

  • image description

    Скопировать библиографическую ссылку:




ПЕРЕМЕ́ННЫЙ ТО́К, элек­три­че­ский ток, из­ме­няю­щий­ся во вре­ме­ни. В об­щем по­ни­ма­нии к П. т. от­но­сят разл. ви­ды им­пульс­ных, пуль­си­рую­щих, пе­рио­дич. и ква­зи­пе­рио­дич. то­ков. В тех­ни­ке под П. т. обыч­но под­ра­зу­ме­ва­ют пе­рио­ди­че­ский (или близ­кий к пе­рио­ди­че­ско­му) ток пе­ре­мен­но­го на­прав­ле­ния. В про­стей­шем слу­чае мгно­вен­ное зна­че­ние си­лы П. т. из­ме­ня­ет­ся во вре­ме­ни по гар­мо­нич. за­ко­ну (гар­мо­ни­че­ский, или си­ну­сои­даль­ный, П. т.): $i=I_m\sin (ωt+α)$, где $I_m$ – ам­пли­ту­да то­ка, $ω=2πf$ – кру­го­вая час­то­та, $α$ – на­чаль­ная фа­за. Гар­мо­нич. ток соз­да­ёт­ся си­ну­сои­даль­ным на­пря­же­ни­ем той же час­то­ты: $u=U_m\sin (ωt+β)$, $U_m$ – ам­пли­ту­да на­пря­же­ния, $β$ – на­чаль­ная фа­за. Для ха­рак­те­ри­сти­ки си­лы П. т. за ос­но­ву при­ня­то со­пос­тав­ле­ние сред­не­го те­п­ло­во­го дей­ст­вия П. т. с те­п­ло­вым дей­ст­ви­ем по­сто­ян­но­го то­ка со­от­вет­ст­вую­щей си­лы; по­лу­чен­ное зна­че­ние си­лы П. т. $I$ на­зы­ва­ет­ся дей­ст­вую­щим (или эф­фек­тив­ным) зна­че­ни­ем, ма­те­ма­ти­че­ски пред­став­ляю­щим сред­не­квад­ра­тич­ное (за пе­ри­од) зна­че­ние си­лы то­ка. Для си­ну­сои­даль­ных то­ков дей­ст­вую­щие зна­че­ния П. т. рав­ны: $I=I_m/\sqrt{2}$, $U=U_m/\sqrt{2}$. Важ­ной ха­рак­те­ри­сти­кой П. т. яв­ля­ет­ся его час­то­та $f$. В элек­тро­энер­ге­тич. сис­темах РФ и боль­шин­ст­ва стран ми­ра приня­та стан­дарт­ная час­то­та $f$=50 Гц, в США – 60 Гц. В тех­ни­ке свя­зи при­ме­ня­ют­ся П. т. вы­со­кой час­то­ты (от 100 кГц до 30 ГГц). Для спец. це­лей в пром-сти, ме­ди­ци­не и др. от­рас­лях нау­ки и тех­ни­ки ис­поль­зу­ют П. т. са­мых разл. час­тот, а так­же им­пульс­ные то­ки (см. Им­пульс элек­три­че­ский).

В элек­тро­тех­ни­ке (и час­тич­но в ра­дио­тех­ни­ке) обыч­но реа­ли­зу­ют­ся элек­трич. це­пи ква­зи­ста­цио­нар­ных то­ков. При этом в мно­го­про­вод­ных сис­те­мах, пред­на­зна­чен­ных для пе­ре­да­чи энер­гии, час­то ис­поль­зу­ют мно­го­фаз­ные П. т. – те­ку­щие по раз­ным про­во­дам то­ки с оди­на­ко­вы­ми ам­пли­ту­да­ми, но раз­ны­ми фа­за­ми (см. Трёх­фаз­ная цепь). Боль­шин­ст­во пас­сив­ных элек­трич. це­пей ра­бо­та­ет в ли­ней­ном ре­жи­ме, ко­гда спра­вед­лив су­пер­по­зи­ции прин­цип. При про­хо­ж­де­нии че­рез та­кие це­пи гар­мо­нич. П. т. не ис­ка­жа­ют сво­ей фор­мы, то­гда как при на­ли­чии не­ли­ней­ных эле­мен­тов (напр., сер­деч­ни­ков в транс­фор­ма­то­рах, не­ли­ней­ных пре­об­ра­зо­ва­те­лей, элек­трон­ных ламп и т. п.) си­ну­сои­даль­ные сиг­на­лы ис­ка­жа­ют­ся, обо­га­ща­ясь выс­ши­ми гар­мо­ни­ка­ми. Ква­зи­ста­цио­нар­ные це­пи с со­сре­до­то­чен­ны­ми па­ра­мет­ра­ми мо­гут быть со­став­ле­ны в ви­де оп­ре­де­лён­ной ком­бина­ции ин­дук­тив­но­стей $L$, ём­ко­стей $C$ и со­про­тив­ле­ний $R$. Связь ме­ж­ду на­пря­же­ни­ем и си­лой П. т. в этих эле­мен­тах за­да­ёт­ся фор­му­ла­ми $$u=L(di/dt), u=Ri, C(du/dt)=i.$$ В не­ли­ней­ных ре­жи­мах ве­ли­чи­ны $L$, $C$ и $R$ яв­ля­ют­ся функ­ция­ми про­те­каю­ще­го то­ка $i$; в ли­ней­ных ре­жи­мах они ли­бо по­сто­ян­ны, ли­бо за­ви­сят в яв­ном ви­де от вре­ме­ни (па­ра­мет­рич. сис­те­мы).

При рас­чё­те элек­трич. це­пей гар­мо­нич. П. т. удоб­но поль­зо­вать­ся ком­плекс­ны­ми ам­пли­ту­да­ми на­пря­же­ния и то­ка и ком­плекс­ны­ми со­про­тив­ле­ния­ми $Z$ (см. Им­пе­данс), оп­ре­де­ляе­мы­ми на ин­дук­тив­ных, ём­ко­ст­ных и ре­зи­стив­ных уча­ст­ках це­пи со­от­вет­ст­вен­но как $Z_L=jωL, Z_C=(jωC)^{–1}$ и $Z_R=R$ (здесь $j$ – мни­мая еди­ни­ца). То­гда ква­зи­ста­цио­нар­ная ли­ней­ная цепь (мно­го­по­люс­ник) мо­жет быть рас­счи­та­на по Кирх­го­фа пра­ви­лам, т. е. в этом слу­чае при­ме­ни­мы ме­то­ды рас­чё­тов це­пей по­сто­ян­но­го то­ка.

С рос­том час­то­ты ква­зи­ста­цио­нар­ное при­бли­же­ние пе­ре­ста­ёт быть спра­вед­ли­вым, и для по­лу­че­ния рас­пре­де­ле­ния П. т. не­об­хо­ди­мо при­ме­нять Мак­свел­ла урав­не­ния. В этом слу­чае ино­гда то­ки на­зы­ва­ют быс­тро­пе­ре­мен­ны­ми (БПТ) и опе­ри­ру­ют не с сум­мар­ны­ми (ин­те­граль­ны­ми) си­ла­ми то­ка, а с их объ­ёмны­ми плот­но­стя­ми. Плот­ность БПТ вклю­ча­ет по­тен­ци­аль­ную и вих­ре­вую ком­по­нен­ты. По­след­няя от­вет­ст­вен­на за воз­бу­ж­де­ние вих­ре­вых элек­тро­маг­нит­ных по­лей. В от­кры­тых (не­эк­ра­ни­ро­ван­ных) сис­те­мах имен­но с вих­ре­вы­ми П. т. свя­за­но из­лу­че­ние элек­тро­маг­нит­ной энер­гии, что ис­поль­зу­ет­ся, напр., в из­лу­ча­те­лях (ан­тен­нах), где пу­тём под­бо­ра рас­пре­де­ле­ний БПТ соз­да­ют­ся тре­буе­мые уг­ло­вые рас­пре­де­ле­ния по­лей из­лу­че­ния (диа­грам­мы на­прав­лен­но­сти).

Вернуться к началу