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Wechselstrom ist ein elektrischer Strom, dessen Richtung und Stärke sich periodisch ändern, wobei der Effektivwert die energetische Vergleichbarkeit zum Gleichstrom herstellt.
Wechselstrom (AC für Alternating Current) unterscheidet sich vom Gleichstrom dadurch, dass die Ladungsträger nicht stetig in eine Richtung fließen, sondern ihre Bewegungsrichtung in einem festen Rhythmus umkehren. In der Medizin und Technik ist der sinusförmige Verlauf am wichtigsten, da er durch rotierende Generatoren natürlich entsteht.
Die Amplitude (U₀ oder I₀) definiert den maximalen Ausschlag der Spannung oder Stromstärke aus der Nulllage. Sie entspricht dem Spitzenwert der Schwingung. Eine Analogie hierzu ist ein Pendel: Die Amplitude ist der weiteste Punkt, den das Pendel von seiner Ruheposition aus erreicht.
Die Zeitspanne, die für eine vollständige Schwingung (einmal hin und her) benötigt wird, nennt man Periodendauer (T). Die Anzahl dieser Schwingungszyklen pro Sekunde wird als Frequenz (f) bezeichnet und in der Einheit Hertz (Hz) gemessen. Es gilt die einfache Beziehung f = 1/T.
Da sich die Momentanwerte bei Wechselstrom ständig ändern, ist die Angabe eines Durchschnittswerts für die Leistung schwierig. Deshalb nutzt man den Effektivwert (U_eff oder I_eff). Dies ist der Wert eines Gleichstroms, der an einem Widerstand die gleiche Wärmeleistung erzeugen würde wie der betrachtete Wechselstrom.
Bei einem rein sinusförmigen Wechselstrom lässt sich der Effektivwert mathematisch leicht aus der Amplitude ableiten: U_eff = U₀ / √(2). Da √(2) etwa 1,41 entspricht, ist der Effektivwert stets kleiner als die Amplitude (ca. 70,7 % des Spitzenwerts).
Das Spektrum eines Signals beschreibt die Verteilung der darin enthaltenen Frequenzen. Ein idealer sinusförmiger Wechselstrom besitzt im Spektrum nur eine einzige scharfe Linie bei seiner Grundfrequenz. Komplexere Signalformen (wie z. B. Biosignale im EKG) setzen sich aus vielen verschiedenen Frequenzen zusammen.
