Электромагнитный процесс в электрической цепи, при котором мгновенные значения напряжений и токов повторяются через равные промежутки времени, называется периодическим. Наименьший промежуток времени, по истечении которого наблюдаются повторения мгновенных значений периодиче­ских величин, называется перио­дом. Если величину, являющуюся периодической функцией времени t обозначить через F ( t), то для лю­бого положительного или отрицательного значения аргумента t спра­ведливо равенство F( t± T) = F( t), где Т — период.

Геометрически это значит, что ординаты двух произвольных точек графика F( t) с абсциссами, отли­чающимися на Т одинаковы.

Величина, обратная периоду, т. е. число периодов в единицу времени, называется частотой: f=1/T

Частота имеет размерность l/сек, а единицей измерения часто­ты служит герц (гц); частота равна 1 гц, ес­ли период равен 1 сек.

Преобладающим ви­дом периодического процесса в электриче­ских цепях является синусоидальный режим, характеризую­щийся тем, что все на­пряжения и токи явля­ются синусоидальными функциями одинако­вой частоты. Это воз­можно только при за­данных синусоидаль­ных э.д.с. и токах ис­точников. Тем самым обеспечивается наибо­лее выгодный эксплуа­тационный режим ра­боты электрических установок.

Как известно из курса математическо­го анализа, синусоида является простейшей периодической функцией; всякие другие несинусоидальные периодические функции могут быть разложены в бесконечный ряд синусоид, имеющих кратные. Поэтому для исследования процессов в цепях переменного тока в первую очередь необ­ходимо изучить особенности цепей синусоидального тока. Так как ко­синусоида может рассматриваться как сдвинутая синусоида, то усло­вимся к синусоидальным функциям причислять и косинусоидальные. Колебания, выражаемые этими функциями, будем называть гар­моническими.

На рис. 2-1 изображены функции

, здесь — максимальное значение или амплитуда, — скорость изменения аргумента (угла), на­зываемая угловой частотой; она рав­на произведению ча­стоты на 2π: ω=2π f(3), рад/сек; φ—начальная фаза, определяемая величи­ной смещения гармо­нической функции от­носительно начала координат; при запи­си (1) она измеря­ется абсциссой поло­жительного максиму­ма, а при (2) — абсциссой точки пере­хода отрицательной полуволны в положи­тельную.

Начальная фаза φ представляет алгебраическую величину. На рис. 2-1, а и г угол φ отрицателен. На рис. 2-1, б и в угол φ положителен.

За аргумент функций (1) и (2) может быть принято время t или соответственно угол ω t. Аргументу t соответствует период Т, а аргументу ω t — период ω t=2π. Следует иметь в виду, что аргумент ω t измеряется в радианах, причём в тех же единицах измеряется и начальная фаза.

Если угол φ вычисляется в градусах, то аргумент ω t также переводится в градусы(1рад=57,3 градуса); в этом случае период составляет 360°.

Величина ω t+ φ, определяющая стадию изменения функций (1) и (2), называется фазовым углом или фазой. С течением времени фаза возрастает, причем после увеличения фазы на 2π цикл изменения синусоидальной величины повторяется.

Рассмотренные понятия, характеризуют гармонические колебания, являются исходными при изучении электрических процессов в цепях переменного тока.