Переменным называется ток i (t) [напряжение u (t)], периодически изменяющийся во времени по произвольному закону. В электроэнергетике понятие ’’переменный’’ употребляют в более узком смысле, а именно: под переменным понимают ток (напряжение), изменяющийся во времени по синусоидальному закону:
i (t) =Im sin(wt+yi),
u (t) =Um sin(wt+yu)
Графические диаграммы этих функций имеют вид рис. 32:
Время, за которое происходит одно полное колебание, называется периодом и обозначается буквой Т. Число полных колебаний (периодов) в единицу времени называется частотой f:
[Гц]
Из математики известно, что синусоидальная функция времени может быть описана вращающимся вектором со скоростью вращения w. В технике эта величина получила название угловой частоты:
w = 2pf = 
[с-1] или [рад/с]
В выражениях функций i (t) и u (t) приняты обозначения:
u (t), i (t) или u, i - мгновенные значения функций, т.е. их значения в произвольно выбранный момент времени;
Um, Im - амплитудные (максимальные) значения функций;
(wt+y) - фаза, определяющая момент времени;
yu, yi – начальные фазы функций, определяющие их значения в момент t= 0, зависят от выбора начала отсчета времени;
j = yu-yi – угол сдвига фаз (разность начальных фаз) между напряжением и током, не зависит от выбора начала отсчета времени.
Синусоидальная форма для функций токов и напряжений в электроэнергетике утверждена в качестве стандарта и является одним из показателей качества электроэнергии как товара.
Из физических законов следует, что при протекании синусоидального тока i=Im sin wt через любой линейный элемент электрической цепи напряжение на его зажимах также будет синусоидальным, и наоборот, при синусоидальном напряжении ток также будет иметь синусоидальную форму.
Из закона Ома для резистора R следует:
uR = Ri=RIm sin wt=Um sin wt.
Из закона электромагнитной индукции для катушки L следует:
uL = - e = 
= wLIm cos wt = Um sin(wt+ 90°).
Из закона сохранения заряда для конденсатора С следует:
uC = 
= Um sin(wt -90°).
Таким образом, в цепи переменного тока любой сложности напряжения и токи на всех участках будут изменяться по синусоидальному закону при условии, что источники энергии обеспечивают синусоидальную форму напряжений на их выводах.
Диапазон частот токов и напряжений, применяемых в различных отраслях современной техники, очень велик: от 10-1 Гц до 109 Гц. В электроэнергетике в качестве стандарта частоты в Европе принята частота f =50 Гц (w=2 pf = 314 c-1), а в США и Канаде f = 60 Гц (w = 377 с-1), в других странах возможны оба варианта или один из них.
Частота f = 50 Гц принята в качестве стандарта исторически на заре развития электроэнергетики и уже не соответствует сегодняшнему уровню развития техники. Оптимальной на сегодня была бы частота в диапазоне 150 – 200 Гц. Однако переход на оптимальную частоту связан с большими техническими сложностями и в ближайшее время не может быть осуществлен.
