Időben változó áramot állíthatunk elő, ha egy 1200 menetes vasmagos tekercs előtt lassan forgatunk egy mágnesrudat közelítőleg állandó fordulatszámmal. A tekercs kivezetéseit egy középállású áramerősség-mérő műszeren keresztül kötjük össze, amely különböző irányú kitérésével jelzi az áram irányának változását. A mágnesrúd forgatása közben megfigyelhetjük, hogy a műszer mutatója hol balra, hol jobbra tér ki áramot jelezve. Először nulla értékről elér egy maximális áramot, majd az áram nullára csökken és ezután ellenkező irányú kilendüléssel a folyamat hasonló módon játszódik le.

A kísérlet alapján azt mondhatjuk, hogy az áramkörben folyó áram iránya és erőssége periodikusan változik.

A megfigyelt jelenségre az indukció ad magyarázatot. A tekercs előtt mozgó mágnes hatására a tekercsben feszültség indukálódik, ami miatt a zárt áramkörben elektromos áram folyik. Az áramirány változásának oka az, hogy a forgás miatt a rúd északi és déli vége felváltva halad el a tekercs előtt.

A műszer mutatójának mozgásából joggal következtethetünk arra.is, hogy az áram feltehetően azonos módon folyik az egyik irányba és azonos módon a másikba. Ez alapján föltehetjük, hogy mindkét irányba azonos mennyiségű töltés áramlott át a műszeren.

Váltakozó áramok keletkezésének vizsgálata

Váltakozó áramnak nevezzük azt az áramot,

1. amelynek iránya és nagysága periodikusan változik,

2. a vezető egy tetszőlegesen kiszemelt keresztmetszetén periódusidő alatt átáramló összes töltés nulla.

Minden olyan áramot, amely nem váltakozó áram és nem egyenáram változó áramnak nevezünk.

A gyakorlati életben a leggyakrabban előforduló váltakozó áram a tisztán szinuszosan váltakozó áram. Ez azt jelenti, hogy az áramerősség az idő szinuszos függvénye.

Az elektromos áramnak van hő-, mágneses és kémiai hatása. A váltakozó áram esetén is fellép a hőhatás például a vasaló, izzó, merülőforraló stb. esetén. A mágneses hatás is tapasztalható, a váltakozó feszültségű motorok ez alapján működnek. A kémiai hatás az áram irányának periodikus változása és az összesen átáramlott nulla töltés miatt nehezebben figyelhető meg. A váltakozó áramot ezért nem lehet elektrolizálásra használni.

Az akkumulátorok és a telepek hatására egy egyszerű áramkörben egyenáram folyik. Ahhoz, hogy váltakozó áramot tudjunk létrehozni váltakozó áramú áramforrásra van szükségünk. Egy ilyen áramforrás feszültsége úgy változik, hogy pólusai periodikusán fölcserélődnek. Azt a feszültséget, amelynek hatására az áramkörben váltakozó áram folyik váltakozó feszültségnek nevezzük.

Váltakozó feszültség keletkezik például egy homogén mágneses térben egyenletesen forgó tekercsben. A generátorokban úgynevezett tisztán szinuszos váltakozó feszültség keletkezik.

M ivel a váltakozó áram iránya és nagysága periodikusán változik, ezért a váltakozó áram leírásához a periodikus mozgások tanulmányozásakor, a mechanikában megismert mennyiségeket használjuk.

A váltakozó áram frekvenciája a másodpercenkénti periódusok számát jelenti, jele: f, mértékegysége 1/s , amit Heinrich Hertz (1857-1894) német fizikus emlékére hertznek (Hz) szoktak nevezni.

Az európai elektromos hálózatokban ez a frekvencia 50 Hz. Az amerikai kontinensen 60 Hz az elektromos hálózat frekvenciája. A két rendszer eltérő frekvenciája és feszültsége miatt csak azok az elektromos berendezések használhatók mindkét kontinensen, amelyeken van lehetőség a megfelelő átkapcsolásra. Ha valaki mondjuk Kanadában járva számítógépet akar vásárolni feltétlenül közölnie kell az üzletben, hogy Európában akarja használni. A kanadai felhasználásra készült számítógépek nálunk csak úgy használhatók, ha egy komoly átalakító berendezést készítenek hozzá.

A váltakozó áram periódusideje az áram egy periódusának idejét jelenti, jele: T, mértékegysége: s.

A váltakozó áram frekvenciája és periódusideje között érvényes a következő összefüggés:

f= 1/T