Cambio de fase para corrientes alternas

Corrientes alternas la misma frecuencia pueden diferir entre sí no solo en amplitud, sino también en fase, es decir, pueden cambiar de fase.

Si dos corrientes alternas alcanzan simultáneamente valores máximos y pasan simultáneamente por valores cero, entonces estas corrientes están en fase. En este caso, el cambio de fase entre las corrientes es cero (Fig. 1, a).

Sin embargo, hay casos en que los valores de la amplitud (y el cero) de estas corrientes no coinciden entre sí en el tiempo, es decir, hay uno que otro desfase que no es igual a cero. En la Fig. 1b muestra corrientes que están desfasadas una cuarta parte del período (T / 4).

El cambio de fase generalmente se denota con la letra griega φ y, a menudo, se expresa en grados, suponiendo que el período completo es de 360 ​​°, al igual que una revolución completa corresponde a 360 °. Por lo tanto, el cambio de fase de un cuarto del período se denota por φ = 90 °, y cuando las fases se desplazan por la mitad del período, escriben φ = 180e.

Arroz. 1. Cambios de fase diferentes entre dos corrientes alternas

La relación entre el período de la corriente alterna T y el ángulo de 360 ​​° se puede establecer a partir del experimento en el que se obtiene una FEM sinusoidal alterna con rotación uniforme de la bobina (o bobina) en un campo magnético uniforme. En este caso, para una vuelta de la bobina, es decir durante su rotación en un ángulo de 360 ​​°, el EMF realiza una oscilación sinusoidal completa. Así, de hecho, el período T corresponde a un ángulo de 360 ​​°.

Lo mismo se sigue de la expresión matemática de la corriente alterna, es decir, de su ecuación. Si corriente alterna comenzó su cambio desde la fase cero cuando t = 0, ωt = 0 y sen ωt = 0, después de un período resultará

En este punto el ángulo de fase es 2π radianes o 360° y por lo tanto sen ωt = sen 2π = sen 360° = 0. Cuando el ángulo cambia de 0 a 2π radianes o 360°, el seno hace un ciclo completo de sus cambios. En consecuencia, la corriente alterna hace una oscilación completa.

Debe recordarse que solo las corrientes de la misma frecuencia pueden tener un cambio de fase bien definido. A diferentes frecuencias de las corrientes, el cambio de fase entre ellas no es constante, sino que cambia todo el tiempo. Por ejemplo, para las corrientes i1 e i2 que se muestran en la Fig. 2 y con frecuencias que difieren entre sí por un factor de dos, el desfase en los instantes de tiempo representados por los puntos 0, 1, 2, 3, 4 es 0, respectivamente; 90; 180; 270; 360 °, es decir, durante un período de corriente i1, el valor de φ varía de 0 a 360 °.

Arroz. 2. Cambio de fase variable entre corrientes de diferentes frecuencias

Todo lo dicho sobre el cambio de fase entre corrientes también se aplica a voltajes y fuerzas electromotrices. A continuación, consideraremos casos en los que habrá un cambio de fase entre el voltaje y la corriente.