Начала переменного тока

Министерство образования и науки Российской Федерации
НОВОСИБИРСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Ю.В. ЦЕЛЕБРОВСКИЙ

НАЧАЛА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Утверждено 
Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия

НОВОСИБИРСК
2014

УДК 621.3.025(075.8)
       Ц 341

Рецензенты:
д-р техн. наук, проф. В.З. Манусов; д-р техн. наук, проф. В.Ю. Нейман

Работа подготовлена в учебно-научной лаборатории 
электротехнического материаловедения для студентов 1 курса 
направления 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника». 

Целебровский Ю.В.
Ц 341                 Начала переменного тока: учеб. пособие  / Ю.В.Целебровский. – 
Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2014. – 44 с.

ISBN 978-5-7782-2443-8

В учебном пособии в краткой форме представлены основные понятия, связанные с переменным током. Этот материал позволяет студентам первого курса 
повторить и закрепить знания, полученные в средней школе,  и ознакомиться 
с основными понятиями и положениями, относящимися к переменному синусоидальному току – основному виду тока, используемому в электроэнергетике 
и электротехнике.
Предназначено для помощи в освоении курса «Введение в направление», а 
также для подготовки к изучению теоретических основ электротехники и специальных курсов. Пособие может быть также полезно студентам других специальностей, изучающим общую электротехнику.
УДК 621.3.025(075.8)

ISBN 978-5-7782-2443-8 
© Целебровский Ю.В., 2014
© Новосибирский государственный
    

Целебровский Юрий Викторович

НАЧАЛА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Учебное пособие

Редактор И.Л. Кескевич
Выпускающий редактор И.П. Брованова
Дизайн обложки А.В. Ладыжская
Компьютерная верстка А.В. Аксенова

Подписано в печать  29.04.2014. Формат 60×84 1/16. Бумага офсетная. Тираж 500 экз. 
Уч.-изд. л. 2,55. Печ. л. 2,75. Изд. № 24.  Заказ № 605. Цена договорная

Отпечатано в типографии 
Новосибирского государственного технического университета
630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20

технический университет, 2014

ЧИТАТЕЛЮ

Эта книжка является второй из серии учебных пособий по курсу «Введение в электроэнергетику». Первое пособие называется 
«Первокурсникам об электричестве» [1], издано оно в 2012 году и содержит:
исходные понятия, определяющие электромагнитные свойства 
• 
материи,
три фундаментальных закона электричества,
• 
примерно полтора десятка электротехнических понятий (величин),
• 
основные взаимосвязи между величинами.
• 
Там говорится о переменном и постоянном токах, токах проводимости и токах смещения,  определено понятие «плотность тока». 
Заголовок этой книжки вводит нас в область знаний, которая необходима каждому профессиональному электрику и, тем более, – электроэнергетику. Современная электроэнергетика при производстве электроэнергии, ее трансформации, передаче, распределении, использовании на 
производстве и в быту практически вся работает на переменном токе.
Для определенных крупных электроустановок используется постоянный ток. Это прежде всего электрифицированные железные дороги 
и электрические двигатели электровозов и тепловозов, крупные электролизные установки, например, для  получения алюминия, электродвигатели городского электрического транспорта и т. п.  Тем не менее 
к этим крупным электроприемникам доставка электроэнергии от электрических станций производится переменным током. В некоторых случаях для передачи электроэнергии и связи энергосистем между собой 
используются кабельные линии постоянного тока. Но для подачи в эту 
линию постоянного тока выпрямляется переменный ток, а затем после 
передачи электроэнергии в другую энергосистему этот постоянный ток 
снова инвертируется в переменный.
Таким образом, переменный ток – основа всех электроэнергетических систем, современных электрифицированных производств и быто

вых электроустановок. Это и есть область профессиональной деятельности будущих электроэнергетиков и электротехников, призванных 
решать задачи развития отрасли и совершенствования электроэнергетических и электротехнических  устройств.
 Многообразие задач по расчету и проектированию источников и 
приемников электроэнергии, электрических сетей, задач эксплуатационной надежности объектов электроэнергетики и электротехнического оборудования – все это породило целую серию понятий и методов, 
объединенных в общую теорию переменного тока. Переменный ток 
предстоит изучать не только студентам в университете, но и дипломированным специалистам, в течение всей  дальнейшей профессиональной 
деятельности.
В настоящем учебном пособии студенты первого курса при желании 
увидят то главное, что будет всегда встречаться им в процессе учебы и 
дальнейшей профессиональной деятельности. 
Для того чтобы это увидеть, необходимо только желание.

ВВЕДЕНИЕ В ТЕМУ

Переменный электрический ток обязан своему широкому использованию в электроэнергетических системах Закону электромагнитной 
индукции1 (Закон ЭМИ). Этот закон, открытый М. Фарадеем и сформулированный в окончательном виде Д. К. Максвеллом, говорит о том, что 
переменный магнитный поток, проходящий через поверхность, ограниченную произвольным замкнутым контуром, порождает в этом контуре электродвижущую силу (ЭДС), равную скорости изменения переменного магнитного потока.
Обратим внимание на то, что работу Закона ЭМИ обеспечивает переменный магнитный поток. Напомним [1], что магнитный поток Ф возникает при наличии электрического тока I и эти две величины связаны 
соотношением Ф=L·I, где  L – индуктивность. Поскольку магнитный поток порождается электрическим током, последний и должен быть переменным. Это первый главный момент, который необходимо запомнить.
Если контур, в котором рождается ЭДС, содержит свободные заряженные частицы (является электропроводящим), то ЭДС отражает работу по перемещению этих заряженных частиц, т.е. работу электрического 
тока проводимости. В пустоте или в непроводящей среде возникает ток 
смещения. ЭДС в этом случае отражает энергию электрического поля.
Возникающая от переменного магнитного потока ЭДС может быть 
как переменной, так и постоянной. Постоянной ЭДС будет тогда, когда магнитный поток нарастает (убывает) равномерно, т. е. с постоянной 
скоростью. Ясно, что процесс постоянного нарастания (убывания) магнитного потока и порождающего его  тока не может быть бесконечным. 
Поэтому такой случай редко рассматривается в практике и относится 
чаще всего к импульсным процессам.

1 В этом пособии, как и в предыдущем [1], курсивом выделяются слова и 
выражения, определения которым даны в словаре, расположенном в конце этой 
книжки.