Лекция Айнымалы ток. Айнымалы ток тізбегіндегі индуктивті кедергі

Лекция 7. Айнымалы ток. Айнымалы ток тізбегіндегі индуктивті кедергі. 
Айнымалы ток тізбегіндегі сыйымдылық кедергі. Айнымалы ток тізбегі үшін Ом 
заңы 
Айнымалы ток
, 
кең мағынасында
— бағыты мен шамасы периодты түрде өзгеріп 
отыратын электр тогы. Ал 
техникада
айнымалы ток деп ток күші мен кернеудің период 
ішіндегі орташа мәні нөлге тең болатын периодты ток түсініледі. Айнымалы ток байланыс 
құрылғыларында (радио, теледидар, телефон т.б.) кеңінен қолданылады. 
Ток күші
(және 
кернеу
) өзгерісі қайталанатын уақыттың (секундтпен берілген) ең қысқа 
аралығы 
период
(
Т
) деп аталады (1-сурет). Айнымалы токтың тағы бір маңызды 
сипаттамасы — 
жиілік
 (ƒ). Дүние жүзі елдерінің көпшілігіндегі және Қазақстандағы электр 
энергетикалық жүйелерде пайдаланылатын стандартты жиілік — 50 Гц, ал АҚШ-та 60 Гц. 
Айнымалы ток айнымалы кернеу арқылы өндіріледі. Ток жүріп тұрған сым төңірегінде 
пайда болатын айнымалы электрлі 
магниттік өріс
айнымалы ток тізбегінде энергия 
тербелісін тудырады, яғни энергия магнит немесе электр өрісінде периодты түрде бірде 
жиналып, бірде электр энергиясы көзіне қайтып отырады. Энергияның тербелуі айнымалы 
ток тізбектерінде реактивті ток тудырады, ол сым мен ток көзіне артық ауырлық түсіреді 
және қосымша энергия шығынын жасайды. Бұл — айнымалы ток энергиясын берудегі 
кемшілік. Айнымалы ток күші сипаттамасының негізіне айнымалы токтың орташа 
жылулық әсерін, осындай ток күші бар тұрақты токтың жылулық әсерімен салыстыру 
алынған. Айнымалы ток күшінің осындай жолмен алынған мәні 
әсерлік мән
(немесе 
эффективтік) деп аталады әрі ол период ішіндегі ток күші мәнінің математикалық орташа 
квадратын көрсетеді. Айнымалы токтың әсерлік кернеу (
U
) мәні де осы сияқты анықталады. 
Ток күші мен кернеудің осындай әсерлік мәндері айнымалы токтың 
амперметрлері
және 
вольтметрлері
 арқылы өлшенеді. 
Тәжірибеде жай және неғұрлым маңызды жағдайда айнымалы ток күшінің лездік мәні ( ) 
синусоидалық заңға сәйкес белгілі бір уақыт 
ішінде мынадай заң бойынша өзгереді: 
, мұндағы 
— ток 
амплитудасы
, 
ƒ— токтың 
бұрыштық жиілігі, — бастапқы фаза. 
Сондай жиіліктегі кернеу де синусоидалық заң бойынша өзгереді: 
, мұндағы 
— кернеу амплитудасы, — бастапқы 
фаза (2-сурет). 
Мұндай айнымалы токтың әсерлік мәндері мынаған тең болады: 
≈ 0,707 
, 
≈ 0,707 
. 

Айнымалы ток тізбегінде индуктивтілік не сыйымдылықтың болуына байланысты ток 
күші ( ) мен кернеу ( ) арасында 
фаза ығысуы пайда болады. Фаза ығысуы 
салдарынан 
ваттметрмен
 өлшенетін айнымалы токтың орташа қуаты (
) әсерлік ток мәні 
мен әсерлік кернеу мәнінің көбейтіндісінен кем болады: 
. 
 
3-сурет. 
R кедергіні айнымалы ток тізбегіндегі активті кедергі деп атайды.
Жылу энергиясы тек активті кедергіде бөлінеді, яғни тек активті кедергісі бар 
жүктеме ғана генератордан алынған энергияны жұтады. Ток күші мен кернеудің 
лездік мәндері үшін Ом заңы орындалады. Кернеумен ток күшінің тербеліс 
фазалары бірдей болады. Диаграммада айнымалы ток күшінің амплитудасы мен 
айнымалы кернеудің амплитудасы параллель векторлар түрінде кескінделеді. 
Индуктивтілік
 те, 
сыйымдылық
 та болмайтын тізбекте ток фаза бойынша кернеумен 
сәйкес келеді (3-сурет). Токтың әсерлік мәндеріне арналған Ом заңы мұндай тізбекте 
тұрақты ток тізбегіндегідей пішінде болады: 
, мұндағы — тізбектегі актив қуат (
) бойынша анықталатын тізбектің 
актив кедергісі 
.