Wechselströme haben viele Vorteile gegenüber Gleichströmen. So erzeugen die meisten Generatoren Wechselspannung. Ein großer Vorteil gegenüber Gleichströmen ist, dass man Wechselströme transformieren kann.
Da für die verschiedenartigen Anwendungen die Spannung transformiert werden muss, sind heutzutage Wechselströme weit verbreitet. Im Stromkreis mit Wechselströmen verhalten sich elektronische Bauteile (wie Widerstand, Spule und Kondensator) anders als im Stromkreis mit Gleichströmen.
Der Verlauf der Wechselspannung ist sinusförmig (Deutschland: Frequenz von 50 Hz). Die Wechselspannung lässt daher mit dem (max.) Scheitelwert Uo und der Frequenz darstellen.
Wie im letzten Kapitel erwähnt, müssen für die Berechnung der Leistung Effektivwerte verwendet werden. Dabei muss natürlich auch eine mögliche Phasenverschiebung zwischen Wechselstrom I(t) und Wechselspannung U(t) berücksichtigt werden. Daher gibt es auch mehrere Arten von Leistungen im Wechselstromkreislauf:
Wie bereits erwähnt, haben Widerstände in einem Gleichstromkreis einen ohmschen Widerstand. Ein Widerstand im Wechselstromkreis hat die gleiche Wirkung wie im Gleichstromkreis. Da die Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom am Widerstand 0 beträgt, verlaufen die Maximalwerte von Spannung und Strom zur gleichen Zeit. Daher gilt für Widerstände im Wechselstromkreis das Ohmsche Gesetz.
Somit lässt sich Widerstand mit Hilfe des Ohmschen Gesetzes und den Effektivwerten von Spannung und Strom bestimmen: U(eff) = I(eff) · R.
Im Gleichstromkreis kommt es bei einem Kondensator lediglich zum Aufladen, die Spannung am Kondensator steigt exponentiell auf einen Endwert an (siehe: Allgemeines über den Kondensator).
Im Wechselstromkreis wird der Kondensator (aufgrund der ständigen Wechsel von Plus- und Minuspol) dauernd ge- und wieder entladen, so dass permanent ein Strom fließt.
Zu Beginn des Ladevorgangs fließt ein maximaler Strom (keine Spannung am Kondensator), ist der Ladevorgang hingegen abgeschlossen, so fließt kein weiterer Strom mehr (Spannung am Kondensator hat den Maximalwert erreicht). Da im Wechselstromkreislauf die Polung ändert, kehrt sich der Vorgang um, d.h. der Kondensator wird entladen. Daher ist es auch ersichtlich, dass beim Kondensator eine Phasenverschiebung zwischen Spannung und
Strom auftritt. Aus dem oben erwähnt Ablauf ist auch schlüssig, dass der Strom der Spannung vorauseilt, und zwar mit einer Phasenverschiebung von 90° (der Wert der einen Größe ist maximal, während der Wert der anderen minimal ist).
In einem Gleichstromkreis haben Spulen nur einen Ohmschen Widerstand, während sie im Wechselstromkreislauf einen sog. Wechselstromwiderstand aufweisen. Dies liegt daran, dass es nun Spannungsabfälle auch an einer Spule gibt.
Erklären lässt sich dies damit, dass es bei einer Spule zur Selbstinduktion kommt, wobei die induzierte
Spannung der angelegten Spannung nach der Lenzschen Regel entgegenwirkt. Daher ist der maximale Stromfluss noch an der Spule noch nicht erreicht, wenn die Spannung ihr Maximum durchläuft (der Strom ist gegenüber der Spannung um eine Phasenverschiebung um -90° verändert). Aus dem oben erwähnt Ablauf ist auch schlüssig, dass die Spannung dem Storm vorauseilt
Elektronische Bauelemente im Wechselstrom sind bestimmte Komponenten in elektrischen Schaltungen, die mit Wechselstrom betrieben werden und dazu dienen, elektrische Energie in eine andere Form umzuwandeln oder den Stromfluss zu kontrollieren.
Beispiele für elektronische Bauelemente im Wechselstrom sind Kondensatoren, Spulen und Widerstände.
Ein Kondensator im Wechselstrom lädt sich während einer Halbwelle auf und entlädt sich während der anderen. Dies hat zur Folge, dass der Strom voraus ist und die Spannung hinterherhinkt.
Eine Spule im Wechselstrom erzeugt ein Magnetfeld, das während der Veränderungen des Stroms Energie speichert und freisetzt. Dies hat zur Folge, dass die Spannung voraus ist und der Strom hinterherhinkt.
Im Gegensatz zum Gleichstrom, bei dem ein Widerstand lediglich den Stromfluss dämpft, kann er im Wechselstrom auch dessen Phase beeinflussen, abhängig davon, ob er in Kombination mit einem Kondensator oder einer Spule verwendet wird.
Die Impedanz in einem Wechselstromkreis ist der Gesamtwiderstand, der sowohl den rein ohmschen Widerstand als auch den induktiven und kapazitiven Widerstand umfasst.
Die Phasenverschiebung im Wechselstrom bezieht sich auf den Unterschied in Timing zwischen der Spannung und dem Strom in einer Wechselstromschaltung.
Ein Kondensator verursacht im Wechselstrom eine Phasenverschiebung, indem er dazu führt, dass der Strom voraus ist und die Spannung hinterherhinkt.
Eine Spule verursacht im Wechselstrom eine Phasenverschiebung, indem sie dazu führt, dass die Spannung voraus ist und der Strom hinterherhinkt.
Die Funktion eines Widerstands im Wechselstrom besteht darin, den Stromfluss zu dämpfen und dessen Phase zu beeinflussen, wenn er in Kombination mit einem Kondensator oder einer Spule verwendet wird.