物理,这个有效值怎么算

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-06-15
交流电的有效值怎么算

交流电有效值:均方根值

交流电有效值概念:
  当一个交流电与一个直流电分别通过阻值相等的电阻时,若在相等时间(交流电的一个周期)内发热量相等,则称直流电的数值等于交流电的有效值。
  
要计算交流电的有效值,必须根据电流的有效值的定义来进行求解。
例1:一个交流电的电流的图象如下图,求它的有效值。


  在上图中,交流电在0到T/2内,电流大小是I1=4安,在T/2到T内,电流大小是I2=2A。
那么在交流电的一个周期T内,电流通过电阻R产生的热量是
Q=I1^2*R*( T / 2)+I2^2*R*( T / 2)=[ ( I1^2+I2^2) / 2 ] * R* T
  若一个电流大小是 I 的直流电通过电阻R,在时间T内,产生的热量也是Q,即
Q=I^2 * R* T
则本题中交流电的电流有效值是
 I=根号[ ( I1^2+I2^2) / 2 ]=根号[ (4^2+2^2) / 2 ]=根号10=3.16安

例2:一个脉动直流电的电流的图象如下图,每部分形状是正弦函数的半个周期,求它的有效值。

  由于完整一个周期内的正弦函数交流电的有效值是 最大值 / 根号2 ,所以在上面图象中的脉动直流电一个周期内,电流通过电阻产生的热量是完整正弦交流电通过相同电阻产生的热量的一半,即脉动直流电一个周期T内,电流通过电阻R产生的热量是
Q=[ (Im / 根号2)^2 * R * T ] / 2=( Im / 2 )^2 * R * T
所以本题中脉动直流电的有效值是 I=Im / 2=2 / 2=1 安

以第一个1/4周期为例:由于电流是均匀减小,所以其有效值等于其平均值,I=1/2=0.5A
电流的有效值是以其热效应计取的,所以电流为负时,并不影响其热效应,因此,所有1/4周期的有效值均相同。故此电流的有效值即为0.5A

  此种情况电流随时间均匀变化,为了简便,设电流 i=kt,由图可知,k=1,则有i=t,只需要考虑1秒内的情况就可以了。
  变化电流在1秒内的产生的电热
  Q=∫i²Rdt=R∫t²dt=R·⅓·t³(t从0到1)
  =⅓R
  直流电在在1秒内的产生的电热
  Q'=I²Rt=I²R
  因为Q=Q’
  所以I²R=⅓R
  I=1A/√3

对I²积分(只用积1/4个周期即可)

然后开个根号

交流电有效值概念:
  当一个交流电与一个直流电分别通过阻值相等的电阻时,若在相等时间(交流电的一个周期)内发热量相等,则称直流电的数值等于交流电的有效值.
  
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例1:一个交流电的电流的图象如下图,求它的有效值.

  在上图中,交流电在0到T/2内,电流大小是I1=4安,在T/2到T内,电流大小是I2=2A.
那么在交流电的一个周期T内,电流通过电阻R产生的热量是
Q=I1^2*R*( T / 2)+I2^2*R*( T / 2)=[ ( I1^2+I2^2) / 2 ] * R* T
  若一个电流大小是 I 的直流电通过电阻R,在时间T内,产生的热量也是Q,即
Q=I^2 * R* T
则本题中交流电的电流有效值是
 I=根号[ ( I1^2+I2^2) / 2 ]=根号[ (4^2+2^2) / 2 ]=根号10=3.16安

例2:一个脉动直流电的电流的图象如下图,每部分形状是正弦函数的半个周期,求它的有效值.

  由于完整一个周期内的正弦函数交流电的有效值是 最大值 / 根号2 ,所以在上面图象中的脉动直流电一个周期内,电流通过电阻产生的热量是完整正弦交流电通过相同电阻产生的热量的一半,即脉动直流电一个周期T内,电流通过电阻R产生的热量是

Q=[ (Im / 根号2)^2 * R * T ] / 2=( Im / 2 )^2 * R * T
所以本题中脉动直流电的有效值是 I=Im / 2=2 / 2=1

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