переменный ток

ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК - 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 периодич. или почти перподич. токи перем. направления. Наиб. употребителен П. т., сила к-рого J меняется во времени по гармонич. закону (гармонический, или синусоидальный, П. т.):

Здесь I - амплитуда, - нач. фаза, - круговая частота. В эл--технике (и, частично, в радиотехнике) обычно реализуются квазистационарные цепи . П. т. [см. Квазистационарное (квазистатическое) приближение]. 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. В частности, в симметричных трёхфазных системах фазы отличаются на 2/3. Большинство пассивных электрич. цепей работает в линейном режиме, когда справедлив суперпозиции принцип .При прохождении через такие цепи чисто гармонич. П. т. (*) не искажают своей формы, тогда как при наличии нелинейных элементов (напр., железных сердечников в трансформаторах, нелинейных преобразователей, диодов, триодов и т. п.) синусоидальные сигналы искажаются, обогащаясь высшими гармониками. Квазистационарные цепи с сосредоточенными параметрами могут быть составлены как определ. комбинации индуктивностей L, ёмкостей С и сопротивлений R. Связь между напряжением и и силой П. т. J в этих элементах задаётся ф-лами

В нелинейных режимах величины L, С, R являются ф-циями протекающего тока J; 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(U - амплитуда напряжения) и тока

и комплексными импедансами

принимающими на индуктивных, ёмкостных и резистивных участках соответственно значения Z_L=Z_R = R. Тогда квазистационарная линейная цепь (многополюсник) любой сложности допускает расчёт по обычным Кирхгофа правилам .Так, для последовательна включённых элементов L, С, R суммарный импеданс

Это импеданс колебательного Z/СЛ-контура, высокодобротного при условии L/CR1. На резонансной (томсоновской) частоте = (ЬС)~¹/* импеданс Z минимален но модулю. Метод комплексных амплитуд порождает метод векторных (круговых) диаграмм, основанный на графит, построении напряжений и токов как векторов на комплексных плоскостях, что придаст наглядность решениям мн. задач эл--техники.
Мощность W, выделяемая в цепи П. т., определяется усреднением за период колебаний произведения и J:

где - разность фаз между напряжением и током. Иногда вводят понятие эффективных (действующих) напряжений и токов чтобы ф-ла для оптимально поглощаемой (отдаваемой сопротивлению) мощности имела тот же вид, что и для цепей пост. тока. Этот оптимум достигается при значении= 0. Такой режим наз. согласованным. При0 часть мощности "отражается" обратно к источнику. Поэтому иногда проблему согласования в эл--технике наз. проблемой "оптимального cos".
С ростом частоты квазистационарное приближение перестаёт быть справедливым, и для получения распределения П. т. необходимо обращаться непосредственно к Максвелла уравнениям. Чтобы подчеркнуть это обстоятельство, иногда такие токи наз. быстропеременными (БПТ) и предпочитают оперировать не с суммарными (интегральными) силами тока, а с их объёмными плотностями j(r,t). При протекании по хорошо проводящим телам БПТ стремятся прижаться к их наружным поверхностям (скин-эффект). В случае идеальной проводимости они распределяются по самой поверхности; такие токи наз. поверхностными и характеризуются поверхностными плотностями. Плотность БПТ всегда можно разбить на потенциальную и вихревую компоненты. Последняя ответственна за возбуждение вихревых эл--магн. полей. В открытых (неэкранированных) системах именно с вихревыми П. т. связано излучение эл--магн. энергии. Это, в частности, используется в излучателях (антеннах), где путём подбора надлежащих распределений БПТ создаются требуемые угл. распределения полей излучения (диаграммы направленности).

Лит.: Нелинейные электрические цепи. Электромагнитное поле, 4 изд., М., 1979; Касаткин А. С., Немцов М. В., Электротехника, 4 изд., М., 1983; Поливанов К. М., Линейные электрические цепи с сосредоточенными постоянными, М., 1972.

   <<      Предметный указатель      >>