基本簡介
在高中物理教學中,許多同學很難理解交流電的有效值這一概念。針對這種情況談一下筆者在教學中的一點體會。有效值說明交流電產生的平均效果,為了引入有效值的概念可以提出:交流電隨時間變化,產生的效果也隨時間變化。但實際上只要知道交流電的平均效果就可以了。怎樣衡量交流電的平均效果呢?可以做一實驗。
如圖1用兩個相同的小電珠A、B。一個接在直流電源上,一個接在交流電源上,讓兩個小電珠發光情況相同。B燈通過的是交流電流,大小、方向隨時間變化,但在相同時間內交流電流與直流電流產生的熱量相同,所以B燈發光與A燈相同。既然通過A燈的直流電流I與通過B燈的交流電流i產生的效果相同,可以把直流電流的大小I作為衡量交流電流i產生的平均效果。在此基礎上給出有效值比較準確的定義。對於正弦交流電來說,有效值與最大值的關係可用數學方法推導出來。設通過電阻R的交流為i=Imsinωt,則在dt時間內產生的熱量是dQ=i2Rdt。在一周期T內所產生的熱量是：
即正弦交流電的有效值等於最大值被2除。對圖2所示的方波而說,由定義顯然可得有效值與最大值相等。對圖3所示的三角波和圖4所示的鋸齒波。由定義可得有效值等於最大值被3除I≈0.577Im。
一般不同時間內的交流電有效值是不同的。當時間段遠大於其周期時,則可以認為這一時間內有效值等於一個周期內的有效值。既然交流電的有效值是根據熱效應規定的,則在計算電功、電功率、熱量及確定保險絲的熔斷電流時應運用有效值。交流電流的平均值是交流圖象中波形對橫軸(t軸)所圍“面積”對時間的比值。由於其值大小表示單位時間內通過的電量平均值,因此,計算通過導體的電量時套用交流電的的平均值。因平均值大小與所取時間間隔有關,對正弦交流電正半周或負半周的平均值
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