В мережі змінного струму е. д. з. і напруга повинні змінюватися за гармонійним законом, т. е. мають бути синусоїдальними. Відхилення від синусоїдальної форми напруги в мережі змінного струму призводить до додаткових втрат енергії.
Розглянемо отримання синусоїдального змінного струму при рівномірному обертанні рамки в однорідному магнітному полі. Нехай рамка ABCD, кінці якої приєднані до металевих кілець, знаходиться в однорідному магнітному полі з індукцією B (рис. 26.1, а). До кілець притиснуті щеткіa иb, з'єднані зі споживачем електричної енергії л. Якщо рамку привести в обертання навколо осі OO1 за годинниковою стрілкою з постійною кутовою швидкістю ω, то в відрізках дроти АВ і CD виникнуть е. д. з. індукції e1 і е2, рівні за величиною і протилежні за напрямком.
Рух проводів AB і CD відбуватиметься по колу діаметрів d = AD і з лінійною швидкістю v = ωd / 2. Якщо відлік часу і кутів вести від положення 1 рамки на рис. 26.1, б, то кут повороту рамки α виразиться формулою:
α = ωt, або α = 2πt / T, (26.1)
де T - час одного повного обороту рамки. Оскільки кут α дорівнює куту між векторами B і V, для е. д. з. індукції в відрізку АВ або CD маємо формулу:
де l - довжина провідника АВ або CD. Зауважимо, що такі провідники називають активними, так як при обертанні контуру тільки в них наводиться е. д. з. Загальна е. д. з. в рамці при цьому:
е = 2Е1 = 2vlB sin α, або e = 2 (ωd / 2) lB sin ωt.
Таким чином, при рівномірному обертанні рамки в однорідному магнітному полі в ній наводиться е. д. з. визначається формулою:
e = ωdlB sin ωt, або e = ωdlB sin (2πt / T). (26.2)
Оскільки ω, d, l і В постійні, їх твір можна позначити однією буквою ξм, т. Е. Ξм = ωdlB. тоді:
e = ξм sin ωt, або e = ξм sin (2πt / T). (26.3)
Згадаймо, що максимальне значення синуса дорівнює одиниці. Отже, ξм у формулі (26.3) позначає максимальну е. д. з. виникає в рамці при її обертанні; ξм називають ще амплітудою е. д. з. Графік синусоидально змінюється е. д. з. зображений на рис. 26.2. Зауважимо, що миттєві значення величин для змінного струму прийнято позначати малими літерами, а максимальні, амплітудні значення - великими літерами. Наприклад, для миттєвого значення сили струму застосовують позначення i, а для амплітудного - Iм. Напруги відповідно позначають u і Uм.
У розглянутому прикладі кругова (циклічна) частота змінного струму ω в формулах (26.2) і (26.3) збігається з кутовою швидкістю обертання рамки в магнітному полі, а період зміни змінного струму T збігається з періодом обертання рамки. Швидкість повторюваності змін змінного струму характеризується частотою v:
Тому формулу (26.3) можна записати так:
e = ξм sin2πvt (26.3а)
Якщо число оборотів рамки в хвилину позначити черезn, то:
Базова технічна частота змінного струму в СРСР становить 50 Гц. Це означає, що е. д. з. і струм змінюють свій напрямок в ланцюзі 100 раз в секунду. Такий струм відносять до струмів низької частоти. Для спеціальних цілей застосовуються струми, частота яких досягає мільйонів герц. Їх називають струмами високої частоти.