Wstęp

Prąd elektryczny dostarczany jest do naszych domów jako prąd zmienny (ang. alternating current, AC) liniami przesyłowymi wysokiego napięcia. Jak zostało to opisane w podrozdziale Transformatory, transformatory zmieniają amplitudę zmiennego napięcia na taką, której możemy używać na co dzień. Taka transformacja prądu pozwala na przesył energii pod bardzo wysokim napięciem, jednocześnie minimalizując straty wynikające z rezystancji linii przesyłowych, a następnie na dostarczenie jej do domów, już pod niższym i bezpieczniejszym napięciem. Ponieważ transformatory nie wywierają żadnego wpływu na stałe napięcia, takie możliwości są znacznie ograniczone przy zastosowaniu prądu stałego.

W tym rozdziale użyjemy praw Kirchhoffa do analizy czterech prostych obwodów, w których płynie prąd zmienny. Omawialiśmy wcześniej użycie opornika, kondensatora i cewki w obwodzie z bateriami. Te same elementy są częściami obwodów prądu zmiennego. Ponieważ jednak wymagana jest obecność napięcia zmiennego, stałe źródło siły elektromotorycznej SEM, jakim jest bateria, musi zostać zamienione na źródło napięcia zmiennego, które wytwarza oscylującą siłę elektromotoryczną.

W literaturze przyjęło się nazywać napięcie przykładane do danego elementu obwodu siłą elektromotoryczną, co ma swoje uzasadnienie historyczne (w 1791 roku Luigi Galvani (1737–1798) zauważył, że mięśnie martwej żaby kurczą się, jeśli znajdują się między dwoma różnymi metalami, gdzie istnieje niezerowe napięcie). Współcześnie wiadomo, że napięcie przyłożone do danego elementu elektrycznego (np. opornika) jest czynnikiem sprawczym wprowadzającym ładunki elektryczne w ruch. W tym sensie uzasadnione jest użycie terminu „siła elektromotoryczna” (SEM). Wpływ napięcia na układy biologiczne (jak mięśnie martwej lub żywej żaby) jest fascynującym i złożonym zagadnieniem. Wykracza jednak poza ramy tej książki.