Obdobje in frekvenca izmeničnega toka
Ta izraz "izmenični električni tok" je treba razumeti kot tok, ki se sčasoma kakor koli spreminja v skladu s konceptom "spremenljive količine", ki je uveden v matematiki. V elektrotehniki pa je izraz "izmenični električni tok" začel pomeniti električni tok, pripisan v smeri (v nasprotju z električni tok s konstantno smerjo) in torej po velikosti, saj si je fizikalno nemogoče predstavljati spremembe električnega toka v smeri brez ustreznih sprememb velikosti.
Gibanje elektronov v prevodniku najprej v eno in nato v drugo smer imenujemo nihanje izmeničnega toka. Prvemu nihanju sledi drugi, nato tretji itd. Ko tok v žici niha okoli nje, nastane ustrezno nihanje magnetnega polja.
Čas enega nihanja imenujemo perioda in ga označujemo s črko T. Perioda je izražena v sekundah ali v enotah delčkov sekunde.To so: tisočinka sekunde je milisekunda (ms), ki je enaka 10-3 s, milijoninka sekunde je mikrosekunda (μs), enaka 10-6 s, milijarda sekunde pa je nanosekunda (ns ) enako 10 -9 s.
Značilna pomembna količina izmenični tok, je frekvenca. Predstavlja število nihanj oziroma število period na sekundo in se označuje s črko f ali F. Enota za frekvenco je hertz, poimenovana po nemškem znanstveniku G. Hertzu in skrajšano na črke Hz (ali Hz). Če v eni sekundi pride do enega popolnega nihanja, je frekvenca enaka enemu hercu. Ko se v eni sekundi pojavi deset vibracij, je frekvenca 10 Hz. Pogostost in obdobje sta vzajemna:
in
Pri frekvenci 10 Hz je obdobje 0,1 s. In če je obdobje 0,01 s, potem je frekvenca 100 Hz.
Frekvenca je najpomembnejša lastnost izmeničnega toka. Električni stroji in naprave na izmenični tok lahko normalno delujejo le pri frekvenci, za katero so zasnovani. Vzporedno delovanje električnih generatorjev in postaj v skupnem omrežju je možno le na isti frekvenci. Zato je v vseh državah frekvenca izmeničnega toka, ki ga proizvajajo elektrarne, zakonsko standardizirana.
V električnem omrežju AC je frekvenca 50 Hz. Tok teče petdesetkrat na sekundo v eno smer in petdesetkrat v nasprotno smer. Vrednost amplitude doseže stokrat na sekundo in stokrat postane enaka nič, to pomeni, da stokrat spremeni svojo smer, ko prečka ničelno vrednost. Svetilke, povezane v omrežje, ugasnejo stokrat na sekundo in enako številokrat zasvetijo močneje, vendar oko tega ne opazi zaradi vizualne vztrajnosti, to je sposobnosti, da zadrži prejete vtise približno 0,1 s.
Pri računanju z izmeničnimi tokovi uporabljajo tudi kotno frekvenco, ki je enaka 2pif ali 6,28f. Ne sme biti izražen v hercih, ampak v radianih na sekundo.
S sprejeto frekvenco industrijskega toka 50 Hz je največja možna hitrost generatorja 50 r / s (p = 1). Za to število vrtljajev so zgrajeni turbinski generatorji, torej generatorji na parne turbine. Število vrtljajev hidravličnih turbin in vodikovih generatorjev, ki jih poganjajo, je odvisno od naravnih pogojev (predvsem od tlaka) in niha v širokih mejah, včasih pa se zmanjša na 0,35 - 0,50 vrtljajev / s.
Število vrtljajev ima velik vpliv na ekonomske kazalnike stroja — dimenzije in težo.Hidrogeneratorji z nekaj vrtljaji na sekundo imajo 3- do 5-krat večji zunanji premer in velikokrat večjo težo kot turbinski generatorji enake moči z n = 50 vrtljajev. V sodobnih alternatorjih se njihov magnetni sistem vrti, žice, v katerih se inducira EMF, pa so nameščene v mirujočem delu stroja.
Izmenične tokove običajno delimo po frekvenci. Tokovi s frekvenco manj kot 10.000 Hz se imenujejo nizkofrekvenčni tokovi (LF tokovi). Pri teh tokovih frekvenca ustreza frekvenci različnih zvokov človeškega glasu ali glasbil, zato jih drugače imenujemo tokovi zvočne frekvence (razen tokov s frekvenco pod 20 Hz, ki ne ustrezajo zvočnim frekvencam) . V radijski tehniki se nizkofrekvenčni tokovi pogosto uporabljajo, zlasti pri radiotelefonskem prenosu.
Vendar pa imajo glavno vlogo v radijski komunikaciji izmenični tokovi s frekvenco nad 10.000 Hz, imenovani visokofrekvenčni tokovi ali radijske frekvence (HF tokovi).Za merjenje frekvence teh tokov se uporabljajo naslednje enote: kiloherc (kHz), enak tisoč hercem, megaherc (MHz), enak milijonu hercev, in gigaherc (GHz), enak milijardi hercev. Sicer pa kilohertz, megahertz in gigahertz pomenijo kHz, MHz, GHz. Tokovi s frekvenco več sto megahercev in več se imenujejo ultravisoki ali ultravisokofrekvenčni tokovi (UHF in UHF).
Radijske postaje delujejo na HF izmenične tokove s frekvenco več sto kilohercev in več. V sodobni radijski tehniki se za posebne namene uporabljajo tokovi s frekvenco milijard hercev in obstajajo naprave, ki lahko natančno izmerijo takšne ultravisoke frekvence.