Apa definisi arus bolak-balik. Arus listrik bolak-balik. menerima arus bolak-balik

Arus bolak-balik adalah arus yang kekuatan dan arahnya berubah secara periodik seiring berjalannya waktu. Dalam teknologi, arus bolak-balik digunakan, bervariasi secara sinusoidal. Kuitansi arus bolak-balik berdasarkan fenomena induksi elektromagnetik.

Pada Gambar. 161 secara skematis menunjukkan produksi arus bolak-balik sinusoidal. Di sebelah kiri dalam diagram A diperlihatkan: kutub-kutub magnet (utara N dan selatan S), dengan melingkari posisi konduktor yang berbeda dalam medan magnet; dalam hal ini tanda tambah (+) menunjukkan bahwa pada posisi ini arus mengalir dari kita melewati bidang gambar, dan titik (.) menunjukkan bahwa arus mengalir dari bidang gambar ke arah kita.

Dalam diagram gambar. 161, B mewakili perubahan kekuatan dan arah arus sepanjang rangkaian luar konduktor tertutup selama satu putaran penuh antara kutub magnet. Waktu diplot sepanjang sumbu horizontal grafik, dan sumbu vertikal- nilai saat ini. Sebagai berikut dari grafik kurva yang berupa gelombang sinus, dalam satu putaran penuh, bergantung pada sudut perpotongan penghantar dengan garis gaya magnet, nilai arus berubah dari nol ke maksimum, dan bertanda - dari plus ke minus .

Mesin yang digunakan untuk menghasilkan arus bolak-balik disebut generator arus bolak-balik, yang prinsip kerjanya dapat dipahami sebagai berikut.

Jika Anda membuat konduktor berbentuk kumparan, letakkan di antara kutub (Gbr. 161, V) dan diputar searah jarum jam, maka e akan terinduksi di dalamnya. e., diarahkan ketika ia berputar di bawah kutub utara menjauhi kita dan ketika berputar di bawah kutub selatan - menuju kita. Karena sisi-sisi kumparan secara bergantian bergerak di bawah kutub utara, kemudian di bawah kutub selatan dan sekaligus memotong garis-garis gaya magnet pada sudut yang berbeda, maka mis. e., yang diinduksi pada gilirannya, akan berubah nilai dan arahnya. Dengan menghubungkan ujung kumparan ke dua cincin kontak, terisolasi satu sama lain dan dari poros, dan menempatkan sikat tetap yang terhubung ke sirkuit eksternal pada cincin, kita memperoleh variabel e. d.s, dan arus bolak-balik akan mengalir pada rangkaian luar.

Arus bolak-balik dicirikan oleh besaran berikut: periode, frekuensi, amplitudo.

Periode dipahami sebagai periode waktu di mana terjadi siklus lengkap perubahan nilai dan arah arus. Setiap periode saat ini berikutnya merupakan pengulangan dari periode sebelumnya. Jangka waktunya ditunjukkan dengan surat itu T(lihat Gambar 161, B) dan terkadang dinyatakan bukan dalam waktu, tetapi dalam derajat.

Frekuensi adalah jumlah siklus perubahan arus terhadap waktu (periode 1 s). Frekuensi adalah kebalikan dari periode, dilambangkan dengan huruf f, yaitu f = 1/T. Hertz (Hz) diambil sebagai satuan pengukuran frekuensi. Di Uni Soviet, frekuensi arus bolak-balik adalah 50 Hz.

Amplitudo adalah nilai arus sesaat terbesar yang dicapainya selama suatu periode. Sebagai berikut dari Gambar. 161, B, dalam satu periode, arus bolak-balik mencapai nilai amplitudonya dua kali.

Hukum arus searah berlaku untuk rangkaian arus bolak-balik hanya dalam kasus di mana rangkaian ini terdiri dari resistansi aktif akibat penggunaan lampu pijar dan rheostat. Namun, dalam banyak kasus rangkaian AC, kecuali resistensi aktif, berisi kumparan induksi sendiri, belitan motor listrik, kapasitor dan perangkat lain yang memperkenalkan apa yang disebut " reaktansi, mempengaruhi arus pada rangkaian arus bolak-balik, akibatnya hukum Ohm dalam bentuk yang diterapkan pada rangkaian arus searah tidak berlaku untuk rangkaian arus bolak-balik.

Untuk menemukan arus efektif dalam rangkaian arus bolak-balik tidak bercabang, Anda perlu menghitung resistansi total rangkaian, dengan mempertimbangkan semua resistor yang termasuk di dalamnya. Secara umum jika ada rangkaian yang aktif pada rangkaian tersebut R, induktif Xl dan kapasitansi X s Resistansi total rangkaian arus bolak-balik ditentukan oleh rumus

Kemudian nilai efektif arus di nilai arus bolak-balik dengan resistor dihubungkan secara seri R ,X L Dan X s pada tegangan yang diketahui kamu akan ditentukan oleh rumus

Saya = U/Z.

Rumus ini mempunyai arti yang sama dengan hukum Ohm untuk rangkaian arus searah. Jika Anda menghubungkan ammeter ke rangkaian AC, itu akan menunjukkan nilainya; 1,4 kali lebih sedikit arus amplitudo. Nilai arus ini disebut nilai efektif atau efektif arus bolak-balik. Untuk arus bolak-balik sinusoidal nilai-nilai yang efektif tegangan kamu Dan gaya gerak listrik E juga akan menjadi 1,4 kali lebih kecil dari nilai amplitudonya. Alat pengukur, termasuk dalam rangkaian arus bolak-balik, menunjukkan nilai efektif besaran yang diukur.

Dalam beberapa kasus, perlu diketahui bukan nilai efektifnya, tetapi nilai rata-rata arus bolak-balik, yang seperti ditunjukkan oleh eksperimen dan perhitungan, sama dengan nilai amplitudonya dikalikan 0,637.

Jika sebuah silinder diputar di antara kutub-kutubnya, yang di dalamnya terdapat bukan hanya satu, melainkan tiga belitan, yang masing-masing digeser relatif satu sama lain dengan sudut 120 e, maka misal induksi pada setiap belitan. d.s. mencapai nilai amplitudo tidak secara bersamaan, tetapi berbeda fase sebesar 1/3 periode (120°), seperti ditunjukkan pada Gambar. 162.

Pada Gambar. Gambar 162 di sebelah kiri secara skematis menunjukkan magnet dengan kutub dan silinder berputar di antara keduanya dengan belitan 1, 2 Dan 3, bergeser relatif satu sama lain sebesar 120°, dan di sebelah kanan adalah grafik sinusoida perubahan e. d.s. arus pada belitan ini. Sebagai berikut dari grafik, sinusoidal digeser relatif satu sama lain dengan sudut tertentu φ (Gbr. 162), yang disebut fase. Saat berputar, setiap belitan (kumparan) merupakan sumber arus bolak-balik satu fasa yang independen.

Arus tiga fasa adalah gabungan tiga arus bolak-balik yang frekuensinya sama, digeser 1/3 periodenya (120"). Arus tiga fasa menghasilkan generator tiga fasa arus bolak-balik, yang belitannya dihubungkan dalam bentuk bintang atau segitiga (Gbr. 163).

Saat dihubungkan oleh bintang (Gbr. 163, A) ujung awal semua belitan fasa menuju ke rangkaian luar, ujung kedua belitan dihubungkan satu sama lain. Konsumen dapat dihubungkan antara sepasang kabel linier atau antara kabel linier dan kabel netral. Jika dihubungkan dengan segitiga (Gbr. 163, B) ujung belitan fase pertama dihubungkan ke awal fase kedua, akhir fase kedua ke awal fase ketiga, akhir fase ketiga ke awal fase pertama.

Tegangan antara awal dan akhir suatu fasa disebut tegangan fasa dan dilambangkan Uph Tegangan antara ujung-ujung fasa atau kabel disebut tegangan linier dan dilambangkan dengan Ul, oleh karena itu, kekuatan arus disebut fasa Jika atau linier saya l -

Saat menghubungkan fase generator atau penerima dengan bintang arus garis sama dengan fase, dan tegangan saluran 1,73 kali tegangan fasa. Bila dihubungkan dengan segitiga, tegangan saluran sama dengan tegangan fasa, dan arus saluran 1,73 kali lebih besar dari arus fasa.

Pertanyaan kontrol:

1. Benda apa yang disebut magnet dan bagaimana sifat kemagnetannya terwujud?

2. Bagaimana cara menentukan arah medan magnet dan garis-garis gaya yang timbul di sekitar penghantar berarus?

3. Apa yang disebut induksi magnet, fluks magnet, dan rangkaian magnet?

4. Apa inti dari perangkat dan pengoperasian elektromagnet?

5. Bagaimana interaksi antar Medan gaya dan konduktor yang membawa arus?

6. Apa yang dimaksud dengan induksi elektromagnetik, induksi diri, dan induksi timbal balik?

7. Apa yang dimaksud dengan arus bolak-balik dan apa prinsip produksinya?

8. Besaran apa yang menjadi ciri suatu variabel? arus sinusoidal?

9. Arus apa yang disebut arus tiga fasa dan apa prinsip pembangkitannya?

Pergerakan elektron dalam suatu konduktor

Untuk memahami apa itu arus dan dari mana asalnya, Anda perlu memiliki sedikit pengetahuan tentang struktur atom dan hukum perilakunya. Atom terdiri dari neutron (muatan netral), proton (muatan positif), dan elektron (muatan negatif).

Arus listrik timbul sebagai akibat pergerakan terarah proton dan elektron, serta ion. Bagaimana kita bisa mengarahkan pergerakan partikel-partikel ini? Selama operasi kimia apa pun, elektron “terputus” dan berpindah dari satu atom ke atom lainnya.

Atom-atom yang elektronnya “dihilangkan” menjadi bermuatan positif (anion), dan atom-atom yang diikatkan elektron menjadi bermuatan negatif dan disebut kation. Akibat “berjalannya” elektron ini, a listrik.

Secara alami, proses ini tidak dapat berlangsung selamanya; arus listrik akan hilang ketika semua atom dalam sistem stabil dan mempunyai muatan netral (sangat baik). contoh sehari-hari- baterai biasa yang “habis” akibat berakhirnya reaksi kimia).

Sejarah penelitian

Orang Yunani kuno adalah orang pertama yang memperhatikan fenomena menarik: jika Anda menggosokkan batu amber pada kain wol, itu mulai menarik barang-barang kecil. Langkah selanjutnya diambil oleh para ilmuwan dan penemu Renaisans, yang membuat beberapa perangkat menarik yang menunjukkan fenomena ini.

Tahap baru dalam studi kelistrikan adalah karya Benjamin Franklin dari Amerika, khususnya eksperimennya dengan toples Leyden - kapasitor listrik pertama di dunia.

Franklin-lah yang memperkenalkan konsep muatan positif dan negatif, dan dia juga menemukan penangkal petir. Dan yang terakhir adalah ilmu yang mempelajari tentang arus listrik ilmu eksakta setelah menjelaskan hukum Coulomb.

Pola dan gaya dasar arus listrik

Hukum Ohm - rumusnya menggambarkan hubungan antara gaya, tegangan dan hambatan. Ditemukan pada abad ke-19 oleh ilmuwan Jerman Georg Simon Ohm. Satuan hambatan listrik dinamai menurut namanya. Penemuannya sangat bermanfaat secara langsung untuk penggunaan praktis.

Hukum Joule-Lenz mengatakan hal itu di area mana pun rangkaian listrik pekerjaan sedang dilakukan. Sebagai hasil dari pekerjaan ini, konduktor memanas. Efek termal ini sering digunakan dalam praktik di bidang teknik dan teknologi ( contoh yang bagus- lampu pijar).

Pergerakan muatan menghasilkan usaha yang dilakukan

Pola ini mendapatkan namanya karena 2 ilmuwan, secara bersamaan dan independen, menyimpulkannya melalui eksperimen.
.

Pada awal abad ke-19, ilmuwan Inggris Faraday menyadari bahwa dengan mengubah jumlah garis induksi yang menembus permukaan yang dibatasi oleh loop tertutup, arus induksi dapat tercipta. Gaya asing yang bekerja pada partikel bebas disebut gaya gerak listrik(ggl induksi).

Varietas, karakteristik dan satuan pengukuran

Arus listrik bisa berupa keduanya variabel, atau permanen.

Arus listrik tetap adalah arus yang tidak berubah arah dan tandanya terhadap waktu, tetapi dapat berubah besarnya. Arus listrik konstan paling sering menggunakan sel galvanik sebagai sumbernya.

Variabel adalah variabel yang arah dan tandanya berubah menurut hukum kosinus. Ciri khasnya adalah frekuensi. Satuan SI adalah Hertz (Hz).

Dalam beberapa dekade terakhir, hal ini telah meluas. Ini adalah jenis arus bolak-balik yang mencakup 3 rangkaian. Dalam rangkaian ini terdapat ggl bolak-balik dengan frekuensi yang sama, tetapi berbeda fasa satu sama lain sebesar sepertiga periode. Setiap rangkaian listrik individu disebut fase.

Hampir semua generator modern menghasilkan arus listrik tiga fasa.

• Kekuatan dan jumlah arus

Kuatnya arus bergantung pada banyaknya muatan yang mengalir pada rangkaian listrik per satuan waktu. Kuat arus adalah perbandingan muatan listrik yang melewati penampang suatu penghantar dengan waktu perjalanannya.

Dalam sistem SI, satuan ukuran kuat muatan adalah coulomb (C), dan satuan waktu adalah sekon (s). Hasilnya adalah C/s, satuan ini disebut Ampere (A). Kekuatan arus listrik diukur menggunakan alat - amperemeter.

• Tegangan

Tegangan adalah rasio kerja terhadap muatan. Usaha diukur dalam joule (J), muatan dalam coulomb. Satuan ini disebut Volt (V).

• Hambatan listrik

Pembacaan ammeter pada berbagai konduktor memberikan arti yang berbeda. Dan untuk mengukur daya suatu rangkaian listrik perlu menggunakan 3 alat. Fenomena tersebut dijelaskan oleh fakta bahwa setiap konduktor memiliki konduktivitas yang berbeda. Satuan besarannya disebut Ohm dan dilambangkan dengan huruf latin R. Resistansi juga bergantung pada panjang penghantar.

• Kapasitas listrik

Dua konduktor, yang diisolasi satu sama lain, dapat terakumulasi muatan listrik. Fenomena ini ditandai dengan fisik besaran yang disebut kapasitas listrik. Satuan ukurannya adalah farad (F).

• Daya dan kerja arus listrik

Kerja arus listrik pada suatu bagian rangkaian tertentu sama dengan perkalian tegangan arus dengan gaya dan waktu. Tegangan diukur dalam volt, daya dalam ampere, waktu dalam detik. Satuan ukuran usaha adalah joule (J).

Daya arus listrik merupakan perbandingan suatu pekerjaan dengan waktu penyelesaiannya. Daya dilambangkan dengan huruf P dan diukur dalam watt (W). Rumus dayanya sangat sederhana: Arus dikalikan tegangan.

Ada juga satuan yang disebut watt-hour. Jangan bingung dengan watt, keduanya berbeda besaran fisis. Watt mengukur daya (laju konsumsi atau transmisi energi), dan watt-jam menyatakan energi yang dihasilkan dalam waktu tertentu. Pengukuran ini sering digunakan untuk peralatan listrik rumah tangga.

Misalnya sebuah lampu dengan daya 100 W bekerja selama satu jam, kemudian mengkonsumsi 100 Wh, dan lampu dengan daya 40 watt akan mengkonsumsi listrik yang sama dalam waktu 2,5 jam.

Wattmeter digunakan untuk mengukur daya suatu rangkaian listrik.

Jenis arus manakah yang lebih efisien dan apa perbedaan di antara keduanya?

Arus listrik konstan mudah digunakan jika terjadi koneksi paralel generator, untuk bolak-balik perlu dilakukan sinkronisasi generator dan sistem tenaga listrik.

Dalam sejarah, pernah terjadi peristiwa yang disebut “Perang Arus”. “Perang” ini terjadi antara dua penemu brilian - Thomas Edison dan Nikola Tesla. Yang pertama mendukung dan secara aktif mempromosikan arus listrik searah, dan yang kedua bergantian. "Perang" tersebut berakhir dengan kemenangan Tesla pada tahun 2007, ketika New York akhirnya beralih ke kecepatan variabel.

Perbedaan efisiensi transmisi energi jarak jauh ternyata sangat besar dibandingkan arus bolak-balik. Arus listrik searah tidak dapat digunakan jika letak stasiun jauh dari konsumen.

Namun yang permanen masih menemukan penerapannya: banyak digunakan dalam teknik kelistrikan, galvanisasi, dan beberapa jenis pengelasan. Selain itu, arus listrik searah telah tersebar luas di bidang transportasi perkotaan (bus listrik, trem, metro).

Secara alami, tidak ada arus yang buruk atau arus yang baik, setiap jenis memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing, yang terpenting adalah menggunakannya dengan benar.

Listrik- pergerakan partikel bermuatan sepanjang konduktor dalam arah tertentu. Lebih tepatnya, ini adalah nilai yang menunjukkan berapa banyak partikel bermuatan yang melewati konduktor per satuan waktu. Jika dalam satu sekon sejumlah partikel bermuatan berukuran satu coulomb melewati penampang suatu penghantar, maka arus sebesar satu ampere (sebutan arus menurut sistem SI internasional) mengalir melalui penghantar tersebut. Besarnya arus listrik (jumlah ampere) disebut kuat arus. Bergantung pada perubahan nilai seiring waktu, arus bisa konstan atau variabel.

D.C adalah arus listrik yang tidak berubah arah terhadap waktu. Arus bolak-balik- seiring berjalannya waktu, dalam pola tertentu, besaran dan arahnya berubah. Selain itu, perubahan ini berulang pada interval tertentu - yaitu bersifat periodik.

Arus bolak-balik dan searah pada instalasi listrik

Untuk tiga fase jaringan listrik ciri arus bolak-balik. Aliran arus bolak-balik melalui penghantar ditentukan oleh adanya sumber gaya gerak listrik bolak-balik (EMF), yang mengubah nilainya, baik besaran maupun arahnya. Dalam hal ini perubahan besar dan arah EMF dilakukan menurut hukum sinus, yaitu grafik perubahan arus bolak-balik terhadap waktu adalah sinusoidal. Sumber EMF sinusoidal adalah generator arus bolak-balik.

Hampir semua peralatan listrik instalasi listrik dan perusahaan industri Ditenagai oleh listrik AC, karena paling praktis dan memiliki banyak keunggulan. Namun ada juga beberapa peralatan yang beroperasi dari jaringan arus searah (atau beberapa bagiannya): motor sinkron, elektromagnetik, motor DC dan lain-lain. Untuk mengubah arus bolak-balik menjadi D.C.(diperlukan untuk memberi daya pada peralatan listrik di atas) gunakan penyearah.

Selain itu, arus searah digunakan untuk mentransmisikan daya tinggi melalui saluran tegangan tinggi energi listrik. Dalam hal ini, ketika energi listrik ditransmisikan dalam jarak jauh, rugi-rugi listrik jauh lebih kecil dibandingkan dengan transmisi yang sama menggunakan arus bolak-balik.

Arus bolak-balik adalah arus yang perubahan besar dan arahnya berulang secara periodik dalam selang waktu yang sama T.

Dalam bidang produksi, transmisi dan distribusi energi listrik, arus bolak-balik memiliki dua keunggulan utama dibandingkan arus searah:

1) kemampuan (menggunakan trafo) untuk menaikkan dan menurunkan tegangan secara sederhana dan ekonomis, hal ini penting untuk mentransmisikan energi dalam jarak jauh.

2) kesederhanaan perangkat motor listrik yang lebih besar, dan karenanya biayanya lebih rendah.

Nilai suatu besaran variabel (arus, tegangan, ggl) pada setiap waktu t disebut nilai sesaat dan ditunjuk huruf kecil(arus i, tegangan u, emf – e).

Nilai sesaat terbesar dari arus, tegangan, atau ggl yang berubah secara berkala disebut maksimum atau amplitudo nilai dan ditandai dengan huruf kapital dengan indeks “m” (I m, U m).

Periode waktu terpendek setelah nilai sesaat dari suatu besaran variabel (arus, tegangan, ggl) diulang dalam urutan yang sama disebut periode T, dan totalitas perubahan yang terjadi selama periode tersebut adalah siklus.

Kebalikan dari periode disebut frekuensi dan dilambangkan dengan huruf f.

Itu. frekuensi – jumlah periode per 1 detik.

Satuan frekuensi 1/detik - disebut hertz (Hz). Satuan frekuensi yang lebih besar adalah kilohertz (kHz) dan megahertz (MHz).

Memperoleh arus sinusoidal bolak-balik.

Dalam teknologi, arus dan tegangan bolak-balik diupayakan diperoleh menurut hukum periodik paling sederhana - sinusoidal. Karena sinusoida adalah satu-satunya fungsi periodik yang mempunyai turunan serupa dengan dirinya sendiri, sehingga bentuk kurva tegangan dan arus pada semua bagian rangkaian listrik adalah sama, sehingga sangat menyederhanakan perhitungan.

Untuk mendapatkan arus frekuensi industri, gunakan alternator yang pengoperasiannya didasarkan pada hukum induksi elektromagnetik, yang menyatakan bahwa ketika suatu rangkaian tertutup bergerak dalam medan magnet, timbul arus di dalamnya.

Diagram rangkaian alternator sederhana

Generator arus bolak-balik berdaya tinggi, dirancang untuk tegangan 3–15 kV, dibuat dengan belitan stasioner pada stator mesin dan rotor elektromagnet yang berputar. Dengan desain ini, lebih mudah untuk mengisolasi kabel belitan tetap dengan andal dan lebih mudah untuk mengalihkan arus ke sirkuit eksternal.

Satu putaran rotor generator dua kutub sama dengan satu periode EMF bolak-balik yang diinduksi pada belitannya.

Jika rotor membuat n putaran per menit, maka frekuensi ggl induksi

.

Karena dalam hal ini kecepatan sudut generator

, maka ada hubungan antara frekuensi tersebut dan frekuensi yang diinduksi oleh EMF

.

Fase. Pergeseran fasa.

Mari kita asumsikan bahwa generator mempunyai dua putaran identik pada jangkarnya, yang digeser dalam ruang. Ketika jangkar berputar, EMF dengan frekuensi yang sama dan amplitudo yang sama diinduksikan pada belitan, karena kumparan berputar dengan kecepatan yang sama dalam medan magnet yang sama. Namun akibat adanya pergeseran belokan dalam ruang, EMF tidak mencapai tanda amplitudo secara bersamaan.

Jika pada saat penghitungan waktu dimulai (t=0) belokan 1 terletak pada sudut relatif terhadap bidang netral

, dan belokan 2 berada pada sudut

. Kemudian EMF diinduksi pada putaran pertama:

dan yang kedua:

Pada saat hitung mundur:

Sudut listrik Dan nilai penentu ggl pada momen awal disebut fase awal.

Perbedaan fasa awal dua besaran sinusoidal yang frekuensinya sama disebut sudut fase .

Besaran yang nilai nolnya (setelah itu menjadi nilai positif) atau nilai amplitudo positif dicapai lebih awal dari yang lain dianggap maju dalam fase, dan yang kemudian mencapai nilai yang sama - tertinggal dalam fase.

Jika dua besaran sinusoidal secara bersamaan mencapai amplitudo dan nilai nol, maka besaran tersebut dikatakan besaran tersebut Dalam fase . Jika sudut pergeseran fasa besaran sinusoidal adalah 180 0

, lalu mereka dikatakan berganti antifase.

>> Arus listrik bolak-balik

§ 31 ARUS LISTRIK Bolak-balik

Osilasi elektromagnetik bebas dalam rangkaian dengan cepat memudar, dan oleh karena itu praktis tidak digunakan. Sebaliknya, osilasi paksa yang tidak teredam mempunyai kepentingan praktis yang besar.

Arus bolak-balik dalam jaringan penerangan sebuah apartemen, yang digunakan di pabrik dan pabrik, dll., tidak lebih dari osilasi elektromagnetik paksa. Arus dan tegangan berubah seiring waktu menurut hukum harmonik.

Fluktuasi tegangan mudah dideteksi menggunakan osiloskop. Jika tegangan listrik diterapkan ke pelat defleksi vertikal osiloskop, basis waktu pada layar akan berbentuk sinusoidal (Gbr. 4.8). Mengetahui kecepatan sinar yang bergerak melintasi layar dalam arah horizontal (ditentukan oleh frekuensi tegangan gigi gergaji), kita dapat menghitung frekuensi osilasi. Frekuensi arus bolak-balik adalah banyaknya osilasi dalam 1 s.

Frekuensi AC industri standar adalah 50 Hz. Artinya dalam waktu 1 s, arus mengalir 50 kali dalam satu arah dan 50 kali dalam arah sebaliknya. Frekuensi 50 Hz diterima untuk arus industri di banyak negara di dunia. Di AS frekuensi yang diadopsi adalah 60 Hz.

Jika tegangan pada ujung-ujung rangkaian berubah menurut hukum harmonik, maka tegangannya Medan listrik di dalam konduktor juga akan berubah secara harmonis. Perubahan harmonik dalam kekuatan medan ini, pada gilirannya, menyebabkan osilasi harmonik dalam kecepatan gerak teratur partikel bermuatan dan, akibatnya, osilasi harmonik dalam kekuatan arus.

Namun ketika terjadi perubahan tegangan pada ujung rangkaian Medan listrik tidak berubah seketika di seluruh rantai. Perubahan di lapangan merambat, meskipun dengan kecepatan yang sangat tinggi, tetapi tidak dengan kecepatan yang sangat tinggi.

Namun, jika waktu rambat perubahan medan pada rangkaian jauh lebih kecil daripada periode osilasi tegangan, kita dapat berasumsi bahwa medan listrik di seluruh rangkaian segera berubah ketika tegangan pada ujung-ujung rangkaian berubah. Dalam hal ini, kuat arus pada waktu tertentu akan mempunyai nilai yang hampir sama di semua bagian rangkaian tidak bercabang.

Tegangan bolak-balik di soket jaringan penerangan dihasilkan oleh generator di pembangkit listrik. Rangka kawat yang berputar dalam medan magnet seragam yang konstan dapat dianggap sebagai model paling sederhana pembangkit arus bolak-balik. Fluks induksi magnet yang menembus rangka kawat dengan luas S sebanding dengan kosinus sudut a antara garis normal rangka dan vektor induksi magnet (Gbr. 4.9):

Dengan rotasi bingkai yang seragam, sudut a meningkat berbanding lurus dengan waktu:

di mana adalah kecepatan sudut rotasi bingkai. Fluks induksi magnet berubah menurut hukum harmonik:

Di sini kuantitas berperan sebagai frekuensi siklik.

Menurut hukum induksi elektromagnetik, ggl induksi dalam rangka sama dengan laju perubahan fluks induksi magnet, diambil dengan tanda “-”, yaitu turunan fluks induksi magnet terhadap waktu:

Jika rangkaian osilasi dihubungkan ke rangka, maka kecepatan sudut putaran rangka akan menentukan frekuensi osilasi nilai EMF, tegangan di berbagai bagian rangkaian, dan kuat arus.

Kita akan mempelajari lebih lanjut osilasi listrik paksa yang terjadi pada rangkaian di bawah pengaruh perubahan tegangan dengan frekuensi siklik menurut hukum sinus atau kosinus:

kamu = kamu dosa t
atau

u = U m biaya t, (4.14)

di mana U m adalah amplitudo tegangan, yaitu nilai absolut maksimum tegangan.

Jika tegangan berubah dengan frekuensi siklik, maka arus pada rangkaian akan berubah dengan frekuensi yang sama. Namun fluktuasi arus tidak harus sefase dengan fluktuasi tegangan. Oleh karena itu, dalam kasus umum, kekuatan arus i setiap saat (nilai arus sesaat) ditentukan oleh rumus