vaihtovirtaliikkeen

Vaihtovirtaliike viittaa sähkövirran ja jännitteen ajassa vaihtelevaan käytökseen, jossa molemmat muuttuvat suuntaansa säännöllisesti. Yleisin esimerkki on vaihtovirtalähde, joka tuottaa sinimuotoisia aaltoja useissa sähköverkoissa. Taajuus riippuu sovelluksesta: Euroopassa yleinen verkkotaajuus on 50 Hz ja Yhdysvalloissa 60 Hz. Mikroskoottisella tasolla elektroneja liikuttelee sähköinen kenttä; niiden liike muuttuu ajassa ja suunta vaihtuu, ja yhden jakson lopussa nettoliike on käytännössä nolla.

Matemaattisesti vaihtovirtaliike voidaan kuvata i(t) = Imax sin(ωt + φi) ja V(t) = Vmax sin(ωt + φv), jossa ω = 2πf. RMS-arvot ovat Irms = Imax/√2 ja Vrms = Vmax/√2. Impedanssi Z määrittää virran suuruuden ja faasin sen kanssa: Z = √(R^2 + (ωL − 1/(ωC))^2), ja virran ja jännitteen välinen vaihe-ero φ = arctan((ωL − 1/(ωC))/R). Resistanssissa i ja V ovat ajassa samassa vaiheessa, induktorissa virta lagii jännitteestä noin 90 astetta ja kapasitorissa virta johtaa jännitteestä noin 90 astetta.

Sovelluksissa vaihtovirtaliikettä hyödynnetään suuritehoisessa sähkönsiirrossa, muuntajissa, moottoreissa sekä monissa elektroniikkalaitteissa. AC-verkot pyritään pitämään taajuudeltaan vakaana ja jännitetasoltaan sopivana, jotta laitteet toimivat turvallisesti ja tehokkaasti. Historiallisesti vaihtovirran kehitys mahdollisti tehokkaan, pitkien tehojohtojen siirron ja sähköverkkojen laajentumisen.