交流电的有效值

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简介

电流有效值是瞬时值的均方根。交流电流的这个值表示为稳定电流的值。这个稳定电流有助于在给定时间内在一个特定的电阻上产生与交流电流相同量的热量。当交流电在相同时间内通过相同的电阻时，也会以同样的方式发生。

什么是交流电？

交流电的值可以描述为一种电流，其大小和极性在规则的时间间隔内发生变化。正如 Schavemaker 和 van der Sluis (2017) 所述，这种形式的电流可以进一步定义为持续变化或反转方向的电流。这与直流电完全相反，直流电始终沿一个特定方向流动。

交流电 (ac) 的值会达到最大值，然后在正半周期结束后逐渐降至零。然后粒子改变方向，并在相反方向达到最大值，之后交流电流再次变回其原始值，这种变化发生在一个负半周期结束后。这个循环不断重复。

这些交流电还伴有交流电压。交流电可以很容易地从高电压转换为低电压。

图 1：交流电

交流电的有效值

RMS 是瞬时电流值的均方根的缩写。这些交流电流的均方根值由流过给定电阻的直流电流提供。交流电流的均方根值始终高于流过电流的平均值。正如 Mirković 等人 (2018) 所述，正弦波电流的均方根值可以通过特定半周期内覆盖的面积获得。这个值适用于所有形式的波，无论是正弦波还是非正弦波，对称波还是非对称波。这个值还用 $\mathrm{I_{rms}}$ 或 $\mathrm{I_v}$ 表示。

交流电流的有效值由以下公式得出

$\mathrm{I_{rms}\:=\:I_0/\sqrt{2}}$ 等于 0.707 $\mathrm{I_0}$。

图 2：交流电流的有效值

交流电：应用

交流电与电流流动有关，主要用于不同的设备。交流电使用的一些主要示例包括音频信号和无线电信号，交流电相较于直流电具有多种优势。

交流电能够比直流电传输更长的距离，而不会额外损失能量。

图 3：交流电和直流电

交流电主要用于家庭和办公室，因为它易于在大面积范围内传输。需要注意的是，交流电能够使用变压器进行高电压和低电压之间的转换。交流电还能为电动机供电，这进一步有助于将电能转换为机械能。由于这些方面，冰箱和洗碗机的运作机制遵循交流电的原理。

交流电波形

大多数电路中最常见的交流电波形是正弦波，在这种情况下，正半周期对应于电流流动的正方向，反之亦然（Europa 2022）。还可以建立方波或三角波来表示交流电波形。

音频放大器处理音乐信号或模拟语音，从而产生不规则的交流波。

交流波形的有效值

均方根值表示为瞬时值的平方和的平均值的平方根。根据 Taheri 和 Razavi (2018) 的说法，这可以进一步描述为给定量的交流电功率，它释放的热效应与等效的直流电功率相同。

结论

交流电是家庭和办公区域中使用最有效的电流形式，因为它能够高效地在大范围内传输，而不会损失太多能量。交流电波形的均方根值由其瞬时值表示。电流的这个值由流过特定电阻的直流电流表示。与平均值相比，均方根值始终更高。这个有效值适用于所有形式的波，包括正弦波、对称波、非正弦波和非对称波。

常见问题

Q1. 交流电的正常波形是什么性质？

A1. 在大多数电路中发现的交流电的任何正常波形通常都是正弦波。在这种情况下，曲线的正半周期对应于电流的正方向。另一方面，正方向也对应于正半周期。

Q2. 如何获得交流电的有效值？

A2. 电流的有效值主要通过图形表示获得。因此，这个值通常通过图形方法或分析表示方法获得。

Q3. 有效值在交流电源中有什么作用？

A3. 交流电源的有效值决定了其效率。特定交流电源的均方根值有助于确定其能量传输能力。

Q4. 交流电为什么比直流电更有用？

A4. 交流电设备非常耐用，因为与直流电相比，交流电的功率损耗更小。因此，交流电的电力传输更具成本效益。