Добивање на наизменични струи
За појава на електричните струи еден од основните услови е одржување на потенцијална разлика на краевите од проводникот кој го претставува надворешниот дел од струјниот круг.
Дефиниција: Уредите со чија помош врз принцип на магнетна индукција се обезбедува потенцијална разлика на краевите на проводникот се викаат електрични генератори.
Во основа секој проводник кој се движи во магнетно поле и ги сече магнетните силови линии може да се смета за електричен генератор. Веќе видовме дека, доколку имаме проводник кој се движи рамномерно праволиниски во хомогено магнетно поле и притоа векторот на магнетната индукција и векторот на брзината градат определен агол, големината на индуцираната електромоторна сила е определена со равенката: ε = B * l * v * sin α
Со ваква електромоторна сила низ потрошувачот се добива права постојана струја. Но ваквите генератори од разумни причини не се конструираат и не се употребуваат.
Основниот принцип на кој се засновува работата на генераторите е даден на (Слика 1).
Се работи за проводник со должина l кој ротира со постојана аголна брзина во хомогено магнетно поле со магнетна индукција В при што опишува кружница со радиус г. Електромагнетот меѓу чии полови се формира хомогеното магнетно поле е статорот на електричниот генератор, а проводникот кој ротира (во нашиот случај околу хоризонтална оска) е роторот. Дури се врти роторот ги сече магнетните силови линии, при што аголот под кој тоа го прави се менува во тек на времето.
Вежба: Размисли за тоа каков ќе биде кар-актерот на потенцијалната разлика на краевите од проводникот што ротира. Дали краевите на проводникот секогаш ќе имаат ист потенцијал? Дали и кога ќе се промени поларитетот на индуцираната потенцијална разлика? Постојат ли положби за кои во проводникот не се индуцира напон,
Во кои положби на проводникот се индуцира најголема вредност на напонот?
Ако положбата на слика 2 ја означиме како почетна и при тоа аголот зафатен меѓу проводникот и магнетните силови линии го земеме како почетен и еднаков на нула, за секоја друга положба на проводникот аголот ќе се промени и можеме да го определиме според формулата α=w*l. Во услови на вака променлив агол зафатен меѓу проводникот и векторот на магнетната индукција за електромоторната сила важи равенката: ε = B*i*v*sin wt
Од равенката се гледа дека електромоторната сила добива периодично променлив карактер. Вредностите на електромоторната сила се менуваат со иста динамика како и насоката на векторот на брзината. Дури рамката направи едно цело завртување, електромоторната сила добиена во системот ќе ги добие сите свои можни вредности, менувајќи ја големината меѓу некоја Минимална и некоја максимална вредност.
За да ги следиме моменталните вредности, производот B*l*v ќе го земеме како константа на системот, бидејќи вредноста му зависи како од карактеристиките на статорот, големината на магнетната индукција В, така и од карактеристиките на роторот: должина на проводникот l, неговата брзината на движење на проводникот и аголот зафатен помеѓу нив . Значи: εm = B*i*v
εm е најголемата вредност што може да ја има на електромоторната сила. Бидејќи промените на електромоторната сила се од осцилаторен карактер, оваа максимална вредност ја нарекуваме амплитуда на електромоторната сила. Со оваа ознака електромоторната сила добиена во еден ваков систем го добива својот препознатлив облик: ε = εm * sin(wt)
Гледаме дека моменталните вредности на електромоторната сила є се менуваат (растат и опаѓаат) според синусниот закон. Согласно со Омовиот закон истите синусни промени ќе се јават и за јачината на струјата (Слика 3) која ќе Минува низ приклучениот потрошувач и падот на напонот на краевите од потрошувачот на кои е сврзан осцилоскопот.
Дефиниција: Струи кои во текот на времето периодично ги менуваат вредностите ги нарекуваме наизменични струи.
Дефиниција: Времето што е потребно да помине за да струјата почне повторно да ги поприма вредностите што веќе ги имала како по големина така и по насока, се нарекува период на наизменичната струја.
Дефиниција: Бројот на целосните промени на вредностите на струјата за време на една секунда се нарекува фреквенција на наизменичната струја.
Периодот се означува со Т и се изразува во секунди (S), а фреквенцијата се означува со f и се изразува во во херци (Hz). Математичката врска помеѓу периодот и фреквенцијата е позната: T=1/f
Освен фреквенцијата карактеристиките на струјата обично ги даваме преку кружна фреквенција која ја означуваме со w, а ја изразуваме во херци (Hz), бидејќи таа ги дефинира целосните промени на наизменичната струја во тек на 2π секунди:
Според фреквенцијата наизменичните струи ги делиме на: нискофреквентни (струи со ниска Фреквенција) кога фреквенцијата е до 100Нz херци, на средни или тонски фреквенции со Фреквенции до 20.000Hz и на крајот високи или радио-фреквентни е струи со фреквенција над 20.000Нz па се до неколку милиони херци. Струите што ги употребуваме секојдневно се со ниски фреквенции: 50 херци за Европа и 60 херци за Америка. Високите фреквенции се карактеристични за струи во радио-техниката, телевизијата и радарската техника и телекомуникациите.
Бидејќи механичките својства на генераторите се ограничувачки фактор за добивање на струи со поголеми фреквенции и јачина, често пати во генераторите проводниците се спојуваат во серија со намера да се зголеми како амплитудната така и моменталната вредност на индуцираните струи. Струите и понатаму се со синусоиден карактер на величините што ги карактеризираат.