Fázový posun pro střídavé proudy
Střídavé proudy stejnou frekvenci mohou se od sebe lišit nejen amplitudou, ale i fází, to znamená, že mohou být fázově posunuty.
Pokud dva střídavé proudy současně dosahují špičkových hodnot a současně procházejí nulovými hodnotami, jsou tyto proudy ve fázi. V tomto případě je fázový posun mezi proudy nulový (obr. 1, a).
Existují však případy, kdy se hodnoty amplitudy (a nuly) těchto proudů vzájemně časově neshodují, to znamená, že existuje jeden nebo jiný fázový posun, který se nerovná nule. Na Obr. 1b ukazuje proudy, které jsou fázově posunuty o čtvrtinu periody (T / 4).
Fázový posun se obvykle označuje řeckým písmenem φ a často se vyjadřuje ve stupních za předpokladu, že celá perioda je 360°, stejně jako jedna úplná otáčka odpovídá 360°. Fázový posun o čtvrtinu periody se tedy označí φ = 90 °, a když se fáze posunou o polovinu periody, píší φ = 180e.
Rýže. 1. Různé fázové posuny mezi dvěma střídavými proudy
Vztah mezi periodou střídavého proudu T a úhlem 360 ° lze zjistit z experimentu, ve kterém se získá střídavé sinusové EMF s rovnoměrnou rotací cívky (nebo cívky) v rovnoměrném magnetickém poli. V tomto případě na jedno otočení cívky, tzn. při rotaci o 360° EMF provede jednu kompletní sinusovou oscilaci. Ve skutečnosti tedy perioda T odpovídá úhlu 360°.
Totéž vyplývá z matematického výrazu pro střídavý proud, tedy z jeho rovnice. Li střídavý proud začala svou změnu z nulové fáze, když t = 0, ωt = 0 a sin ωt = 0, po jedné periodě se ukáže
V tomto bodě je fázový úhel 2π radiány nebo 360 °, a proto sin ωt = sin 2π = sin 360 ° = 0. Když se úhel změní z 0 na 2π radiány nebo 360 °, sinus udělá úplný cyklus svých změn. V souladu s tím střídavý proud vytváří jednu úplnou oscilaci.
Je třeba mít na paměti, že pouze proudy stejné frekvence mohou mít dobře definovaný fázový posun. Při různých frekvencích proudů není fázový posun mezi nimi konstantní, ale neustále se mění. Například pro proudy i1 a i2 znázorněné na Obr. 2 a s frekvencemi, které se od sebe liší faktorem dva, fázový posun v časových okamžicích znázorněných body 0, 1, 2, 3, 4 je 0, v tomto pořadí; 90; 180; 270; 360 °, tj. během jedné periody proudu i1 se hodnota φ mění od 0 do 360 °.
Rýže. 2. Proměnný fázový posun mezi proudy různých frekvencí
Vše řečeno o fázovém posunu mezi proudy platí i pro napětí a elektromotorické síly. Níže budeme zvažovat případy, kdy dojde k fázovému posunu mezi napětím a proudem.