Fázový posun pre striedavé prúdy
Striedavé prúdy rovnakú frekvenciu môžu sa navzájom líšiť nielen amplitúdou, ale aj fázou, to znamená, že môžu byť fázovo posunuté.
Ak dva striedavé prúdy súčasne dosahujú špičkové hodnoty a súčasne prechádzajú cez nulové hodnoty, potom sú tieto prúdy vo fáze. V tomto prípade je fázový posun medzi prúdmi nulový (obr. 1, a).
Existujú však prípady, keď sa hodnoty amplitúdy (a nuly) týchto prúdov nezhodujú v čase, to znamená, že existuje jeden alebo iný fázový posun, ktorý sa nerovná nule. Na obr. 1b znázorňuje prúdy, ktoré sú fázovo posunuté o štvrtinu periódy (T / 4).
Fázový posun sa zvyčajne označuje gréckym písmenom φ a často sa vyjadruje v stupňoch za predpokladu, že celá perióda je 360°, rovnako ako jedna úplná otáčka zodpovedá 360°. Fázový posun o štvrtinu periódy sa teda označí φ = 90 ° a keď sú fázy posunuté o polovicu periódy, píšu φ = 180e.
Ryža. 1. Rôzne fázové posuny medzi dvoma striedavými prúdmi
Vzťah medzi periódou striedavého prúdu T a uhlom 360 ° možno určiť z experimentu, v ktorom sa získa striedavý sínusový EMF s rovnomernou rotáciou cievky (alebo cievky) v rovnomernom magnetickom poli. V tomto prípade na jedno otočenie cievky, t.j. počas svojej rotácie o 360 ° EMF vykoná jednu úplnú sínusovú osciláciu. Perióda T teda v skutočnosti zodpovedá uhlu 360°.
To isté vyplýva z matematického výrazu pre striedavý prúd, teda z jeho rovnice. Ak striedavý prúd začala svoju zmenu z nulovej fázy, keď t = 0, ωt = 0 a sin ωt = 0, po jednej perióde sa ukáže
V tomto bode je fázový uhol 2π radiány alebo 360 °, a preto sin ωt = sin 2π = sin 360 ° = 0. Keď sa uhol zmení z 0 na 2π radiány alebo 360 °, sínus urobí úplný cyklus svojich zmien. V súlade s tým vytvára striedavý prúd jednu úplnú osciláciu.
Je potrebné mať na pamäti, že iba prúdy rovnakej frekvencie môžu mať dobre definovaný fázový posun. Pri rôznych frekvenciách prúdov nie je fázový posun medzi nimi konštantný, ale neustále sa mení. Napríklad pre prúdy i1 a i2 znázornené na obr. 2 a pri frekvenciách, ktoré sa navzájom líšia o faktor dva, je fázový posun v časových okamihoch znázornených bodmi 0, 1, 2, 3, 4 0; 90; 180; 270; 360 °, t.j. počas jednej periódy prúdu i1 sa hodnota φ mení od 0 do 360 °.
Ryža. 2. Variabilný fázový posun medzi prúdmi rôznych frekvencií
Všetko, čo sa hovorí o fázovom posune medzi prúdmi, platí aj pre napätia a elektromotorické sily. Nižšie zvážime prípady, keď dôjde k fázovému posunu medzi napätím a prúdom.