Rozdz. 15 Podsumowanie - Fizyka dla szkół wyższych. Tom 2

Prąd stały (DC) odnosi się do obwodów, w których napięcie źródła jest stałe w czasie.
Prąd zmienny (AC) odnosi się do obwodów, w których napięcie źródła zmienia się w czasie, w szczególności sinusoidalnie lub jako suma sinusoidalnych sygnałów.
Źródło napięcia w obwodzie prądu zmiennego dostarcza napięcia, które może zostać wyliczone z wykorzystaniem czasu, amplitudy napięcia (maksymalnego lub minimalnego) i częstości kołowej.
W prostym obwodzie natężenie prądu elektrycznego można ustalić poprzez dzielenie napięcia elektrycznego przez opór elektryczny. Amplituda natężenia elektrycznego prądu zmiennego obliczana jest z wykorzystaniem amplitudy napięcia elektrycznego (ustalanej przez podzielenie amplitudy napięcia przez wielkość oporu elektrycznego), częstości kołowej i czasu.

W przypadku opornika natężenie prądu płynącego przez niego i odłożone na nim napięcie są zgodne w fazie, a wówczas impedancja opornika wynosi $R$ i jest liczbą rzeczywistą.
W przypadku kondensatora (np. układu dwóch równoległych płytek metalu rozsuniętych i niedotykających siebie) poddanego działaniu zmiennego sinusoidalnie napięcia natężenie prądu przez niego płynącego wyprzedza w fazie napięcie na nim o ćwierć cyklu. Ponieważ kondensator przerywa obwód, gdy jest w pełni naładowany, ogranicza to natężenie prądu płynącego przez niego i zapewnia dodatkowy rodzaj oporu zmiennoprądowego (impedancji), nazywany tutaj kapacytancją (reaktancją pojemnościową) i wyrażany w jednostkach oporu elektrycznego (omach).
W przypadku cewki (np. zwoju drutu nawiniętego na izolator), do której przyłożono sinusoidalnie zmienne napięcie, napięcie wyprzedza natężenie prądu w fazie o ćwierć cyklu.
Opór cewki przed zmianami natężenia prądu jest wyrażony jako rodzaj reaktancji zmiennoprądowej. Jest to induktancja (reaktancja indukcyjna), mająca wymiar omów i zależna od częstotliwości źródła napięcia zmiennego.

Szeregowy obwód RLC to opornik, cewka i kondensator podłączone szeregowo do źródła napięcia zmiennego.
Gdy elementy elektroniczne są połączone szeregowo, w każdym momencie taki sam prąd elektryczny przepływa przez każdy z elementów obwodu.
Odpowiednikiem zmiennoprądowym (AC) oporu elektrycznego znanym z obwodu elektrycznego prądu stałego jest impedancja, uwzględniająca wpływ oporników, cewek i kondensatorów na relację prąd elektryczny–napięcie elektryczne. Pojęcie impedancji stosuje się tylko w sytuacji obwodów AC i tam, gdzie mamy do czynienia z periodycznością SEM. Maksymalne natężenie prądu jest zdefiniowane zmiennoprądową wersją prawa Ohma.
Jednostką impedancji jest om, a wyznacza się ją poprzez znalezienie wartości oporu, kapacytancji i induktancji.

Średnią moc wydzielaną w obwodzie znajduje się poprzez pomnożenie wartości skutecznych napięcia i natężenia prądu.
Prawo Ohma dla wartości skutecznych jest wyrażane przez podzielenie wartości skutecznej napięcia przez impedancję.
W obwodzie prądu zmiennego (AC) definiuje się kąt fazowy pomiędzy natężeniem i napięciem prądu elektrycznego (które są dwuwymiarowymi wektorami, znanymi jako wskazy). Kąt fazowy jest liczbą rzeczywistą i parametryzuje liczbę zespoloną o module $1$ . Jest ona równa ilorazowi impedancji (czyli uogólnionego oporu elektrycznego będącego liczbą zespoloną) i modułu impedancji (będącego liczbą rzeczywistą).
Kąt fazowy wpływa na wartość średniej mocy dostarczanej do obwodu RLC.
Współczynnik mocy ma wartości w zakresie $⟨ - 1, 1 ⟩$ .

Dla częstotliwości rezonansowej kapacytancja równa jest induktancji.
Pik na wykresie zależności średniej mocy w obwodzie RLC od częstości kołowej odpowiada częstości rezonansowej; stromość i szerokość tego piku znana jest jako szerokość pasma.
Szerokość pasma połączona jest z bezwymiarową wielkością nazywaną dobrocią. Duża dobroć charakteryzuje ostry i wąski pik oraz niewielki opór elektryczny w obwodzie RLC.

Elektrownie przesyłają prąd pod wysokim napięciem elektrycznym i przy małym natężeniu prądu elektrycznego, aby zminimalizować straty mocy na oporze omowym wydzielane w postaci ciepła dla wielokilometrowych linii przesyłowych.
Transformatory używają indukcji magnetycznej do zamiany napięcia elektrycznego AC z jednej wartości na inną.
W transformatorze napięcia odłożone na cewkach uzwojenia pierwotnego i wtórnego powiązane są ze sobą równaniem transformatora opierającym się na zasadzie zachowania strumienia pola magnetycznego w rdzeniu transformatora (brak wypływu pola magnetycznego na zewnątrz transformatora) oraz na prawie indukcji Faradaya.
Natężenia prądu w uzwojeniach pierwotnym i wtórnym powiązane są z liczbą zwojów na pierwotnej i wtórnej cewce transformatora.