Переменный ток: определение, частота, применение

Переменный ток — это электрический ток, у которого сила и направление изменяются со временем. В отличие от батарейки, где заряды бегут по проводу в одну сторону, в розетке дома заряды то ускоряются, то замедляются, то вовсе меняют направление движения. Именно такой ток течёт в электросетях большинства домов, школ и заводов.

Как меняется переменный ток со временем

Сила тока в розетке не постоянна. Она растёт от нуля до максимума, потом падает обратно до нуля, затем идёт в минус — то есть ток на мгновение течёт в обратную сторону — и снова возвращается к нулю. Весь этот цикл повторяется много раз в секунду. Если построить график зависимости силы тока от времени, получится плавная волнистая линия — синусоида. Она поднимается и опускается равномерно, без резких скачков.

У постоянного тока такого нет. Там график — просто горизонтальная прямая: сколько ампер было в начале, столько и остаётся, пока цепь замкнута.

Частота — главная характеристика переменного тока

Скорость, с которой ток совершает полный цикл — от нуля до максимума, до минимума и обратно к нулю — называют частотой. Частота показывает, сколько таких полных циклов происходит за одну секунду. Измеряют её в герцах, сокращённо Гц.

Об этом же: Мощность переменного тока - виды, формула, примеры вычисления, Ток короткого замыкания - формула и методы расчета и Электрический ток в вакууме - причины появления, свойства и применение.

В школьной физике принято считать, что частота тока в бытовой сети равна 50 Гц. Это значит, что за одну секунду ток успевает совершить пятьдесят полных циклов — измениться от нуля до максимума и обратно целых пятьдесят раз. Человеческий глаз этого не замечает: лампочка кажется светящейся постоянно, хотя на самом деле яркость свечения слегка меняется с той же частотой.

Чем переменный ток отличается от постоянного

Разница между двумя видами тока хорошо видна, если сравнить их по нескольким признакам.

Почему переменный ток удобно передавать на большие расстояния

Электростанции часто стоят далеко от городов, а провода от них тянутся на десятки и сотни километров. Чем дальше идёт провод, тем больше энергии теряется просто на нагрев самого провода. Уменьшить эти потери можно, если поднять напряжение и одновременно снизить силу тока — тогда провод нагревается меньше, а энергия доходит почти без потерь.

Для переменного тока это сделать легко: существует устройство, которое называется трансформатор. Он состоит из двух катушек провода, надетых на общий железный стержень. Меняющийся ток в одной катушке создаёт меняющееся магнитное поле, а это поле наводит ток во второй катушке. В зависимости от того, сколько витков провода в каждой катушке, напряжение можно поднять или, наоборот, понизить — почти без потерь энергии.

С постоянным током так просто не получится: магнитное поле вокруг него не меняется, а значит, трансформатор с ним не работает. Именно поэтому линии электропередачи по всей стране построены на переменном токе — сначала напряжение поднимают на подстанции у станции, гонят ток по проводам, а перед вашим домом снова понижают до безопасных значений через другой трансформатор.

Где встречается переменный ток в повседневной жизни

Переменный ток течёт в розетке любой квартиры. От него работают холодильник, стиральная машина, чайник, лампочки, зарядка для телефона — хотя внутри самого телефона используется уже постоянный ток, и зарядное устройство превращает один вид тока в другой.

Промышленные предприятия, уличное освещение, школы, больницы — везде используется одна и та же сеть переменного тока с частотой 50 Гц. Это удобно: все приборы рассчитаны на одинаковые условия работы, и не нужно подстраивать каждый прибор под особенности конкретного дома.

Вопросы о переменном токе

Почему в розетке именно переменный ток, а не постоянный?

Потому что переменный ток проще и дешевле передавать на большие расстояния. Электростанции стоят далеко от городов, а трансформаторы позволяют поднимать напряжение для передачи по проводам и понижать его перед подачей в дом — с постоянным током такой фокус не сработает.

Что означает частота 50 Гц простыми словами?

Это означает, что за одну секунду ток пятьдесят раз меняется по силе и направлению — проходит полный цикл от нуля до максимума, до минимума и снова к нулю. Мы этого не замечаем, потому что глаз не успевает уловить такие быстрые изменения.

Может ли переменный ток стать постоянным?

Да, для этого используют специальное устройство — выпрямитель. Именно так работает зарядка для телефона: она берёт переменный ток из розетки и превращает его в постоянный, потому что батарея телефона работает только на постоянном токе.

Чаще всего путают саму суть переменного тока с частотой: думают, что 50 Гц — это сила тока или напряжение, хотя на деле это скорость изменения тока во времени. Запомнить проще так: переменный — значит, постоянно меняется, а частота показывает, как быстро это происходит.

Читайте также

• Электрический ток в электролитах - механизм возникновения, законы и применение
• Описание и решение неравенств с двумя переменными
• Электрический ток в газах - причины появления и применение
• Электрический ток в металлах - причины возникновения и примеры применения
• Электрический ток в металлах, жидкостях и газах: сравнение и отличия