Коли в електричний ланцюг змінного струму підключається активний опір R, то під впливом різниці потенціалів джерела в ланцюзі починає текти струм I. У тих випадках, коли зміна напруги відбувається за синусоїдальним законом, який виражається, як u = Um sin ωt, то зміна струму i також йде по синусоїді: 
активний опір
i = Im sin ωt
При цьому
Так що виходить, що зміна напруги і струму відбуваються за однаковими законами. При цьому через нульове значення вони проходять одночасно і своїх максимальних значень також досягають одночасно. З цього випливає, що коли в електричний ланцюг змінного струму підключається активний опір R, то напруга і струм збігаються по фазі.
Потужність, струм, напруга
Якщо взяти рівність Im = Um / R і кожну з його частин розділити на √2, то в підсумку вийде ні що інше, як закон Ома, який можна застосовувати для того ланцюжка, яка розглядається: I = U / R.
Таким чином, виходить, що це основний закон для того ланцюжка, яка має в своєму складі тільки активний опір, з точки зору математики має таку ж форму, що і для ланцюга струму постійного.
Електрична потужність
Такий показник, як електрична потужність P для ланцюга, що має в своєму складі активний опір, дорівнює добутку миттєвого значення напруги U на миттєве значення сили струму i в будь-який момент часу. З цього випливає, що в ланцюгах змінного струму, на відміну від ланцюгів струму постійного, миттєва потужність P - величина непостійна , А її зміна відбувається по кривій. Для того щоб отримати її графічне представлення, необхідно ординати кривих напруги U і сили струму i перемножити при різних кутах ωt. Потужність змінюється по відношенню до зміни струму з подвійною частотою ωt. Це означає, що половині періоду зміни напруги і струму відповідає один період зміни потужності. Слід зауважити, що абсолютно всі значення, які може приймати потужність, є позитивними величинами. З точки зору фізики це означає, що від джерела до приймача передається енергія. Своїх максимальних значень потужність досягає тоді, коли ωt = 270 ° і ωt = 90 °.
У практичному відношенні про ту енергії W, яку створює електричний струм, прийнято судити по середньої потужності, яка виражається формулою РСР = Р, а не по потужності максимальної. Її можна визначити, перемноживши на час протікання струму середнє значення потужності W = Pt.
Щодо лінії АБ, яка відповідає середньому значенню потужності P, крива миттєвої потужності симетрична. З цієї причини
P = Pmax / 2 = UI
якщо використовувати закон Ома , То можна висловити активну потужність в наступному вигляді:
P = I2R або P = U2 / R.
Фахівці в області електротехніки ту середню потужність, яку споживає активний опір, найчастіше називають або просто потужністю, або активною потужністю, а для її позначення використовується буква P.
поверхневий ефект
Необхідно особливо відзначити таку особливість провідників, включених в мережу змінного струму: їх активний опір у всіх випадках виявляється більше, ніж якби вони були включені в мережу струму постійного. Причина цього полягає в тому, що змінний струм не протікає рівномірно розподіляючись по всьому поперечним перерізом провідника, як поводиться постійний струм, а виводиться на його поверхню. Таким чином, виходить, що при включенні провідника в ланцюг змінного струму його корисне перетин виявляється значно меншим, ніж при включенні в ланцюг струму постійного. Саме тому його опір зростає. У фізиці та електротехніці це явище називається поверхневим ефектом.
Те, що змінний струм розподіляється по перетину провідника нерівномірно, пояснюється дією електрорушійної сили самоіндукції. Вона активується у провіднику тим магнітним полем, яке створюється струмом, що проходить по ньому. Необхідно зауважити, що дія цього магнітного поля поширюється не тільки на навколишнє провідник простір, але і на внутрішню його частину. З цієї простої причини ті верстви провідника, які розташовуються ближче до його центру, знаходяться під впливом більшого магнітного потоку, ніж ті верстви, що розташовуються ближче до його поверхні. Відповідно, електрорушійна сила самоіндукції, яка виникає у внутрішніх шарах, істотно більше, ніж та, що утворюється в шарах зовнішніх.
Електрорушійна сила самоіндукції є суттєвою перешкодою для зміни струму, і тому він буде слідувати переважно по поверхневих шарів провідника. Необхідно також відзначити, що опір активних провідників в ланцюгах змінного струму істотно залежить від частоти: чим вона більше, тим вище ЕРС самоіндукції, і тому струм в більшій мірі піддається витіснення на поверхню.
Создание сайтов Донецк
