交流電有效值的基本概念

電壓的有效值是多少？

最近遇到好多問題，都與基本概念相關(guān)。忍不住，就想多說幾句。

研究生面試，我出了一個(gè)問題，一個(gè)100kHz的方波信號(hào)，幅度大約是幾伏的數(shù)量級(jí)，想測(cè)量其有效值，用什么儀器，怎么測(cè)？多數(shù)學(xué)生一臉茫然，搞的我不好意思，慚愧題目是不是太難了。我急了，問學(xué)生，一個(gè)1.5V的電池，其電壓有效值是多少？學(xué)生問我，直流量有有效值嗎？我忍。我不得不忍。

什么是有效值？一個(gè)變化電壓的有效值，是指把它加載到一個(gè)確定的阻性負(fù)載上，在一個(gè)周期內(nèi)的功，與電壓為A的直流量作用在相同的負(fù)載上，在等長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的功相同，那么該變化電壓的有效值就是A。廣義理解，一個(gè)電池的電壓有效值就是1.5V，一個(gè)幅度為A的方波，如果是單極性方波，占空比50%，有效值為幅值A(chǔ)的0.707倍。這時(shí)候，又有人問我，什么是方波啊？

以前的一個(gè)學(xué)生，參與的一個(gè)題目，用一個(gè)10歐姆電阻把一個(gè)待測(cè)的1uA左右的電流轉(zhuǎn)變成10uV左右的電壓，然后用AD620和多級(jí)直流放大進(jìn)入ADC，卻發(fā)現(xiàn)輸出總有很大的偏移量。于是就買了好些個(gè)放大器，挑選，想讓偏移量小些。查查資料就知道，AD620A級(jí)的輸入失調(diào)電壓典型值為30uV，最大值為125uV，已經(jīng)遠(yuǎn)大于被測(cè)信號(hào)10uV。至少應(yīng)該知道，此處使用被大家廣為推崇的AD620是不靠譜的。

但是，設(shè)計(jì)者就是不知道這個(gè)道理。

昨晚我的學(xué)生來聊天，問我，學(xué)這些基礎(chǔ)有用嗎？其實(shí)，不用問我，問問歌唱演員就可以了，問他們，吊嗓子重要嗎？問問廚師，刀工重要嗎？

現(xiàn)階段，很多比賽都是些花里胡哨的作品，很吸引眼球，功能也很強(qiáng)悍。但是面對(duì)這些競(jìng)賽的孩子，你就是不能問他們問題，一問就露餡了——底子很薄，但成果很強(qiáng)。就像以“滿漢全席”奪得廚師大賽冠軍一樣，回家后做不好一個(gè)炒土豆絲。

所以，我特別希望能多一些比賽，就賽那些基礎(chǔ)的東西。比如12V電源，誰能做出動(dòng)態(tài)范圍最大的單管放大器，或者做一個(gè)最準(zhǔn)的電子秤，就比這些指標(biāo)。噪聲最小、頻帶最寬、帶內(nèi)最平坦、失真度最小、溫度穩(wěn)定性最好等等，可以研究的東西很多。

但很遺憾，誰也不會(huì)對(duì)此感興趣。就比賽一個(gè)放大器，外行看起來一點(diǎn)都不拉風(fēng)，沒勁透頂了。

可是看看身邊現(xiàn)狀，看看某些日益墮落的教師和學(xué)生，好大喜功的媒體，誰能救救我們的基礎(chǔ)教育，誰能把孩子們拉回來，靜靜地在實(shí)驗(yàn)室做一些看似枯燥，卻蘊(yùn)含玄機(jī)的實(shí)驗(yàn)？

下面科普基本概念

一、基本概念：

交流電的有效值：

在相同的電阻上分別通以直流電流和交流電流，經(jīng)過一個(gè)交流周期的時(shí)間，如果它們?cè)陔娮枭纤鶕p失的電能相等的話，則把該直流電流（電壓）的大小作為交流電流（電壓）的有效值，正弦電流（電壓）的有效值等于其最大值（幅值）的0.707倍。

交流電的平均值：

對(duì)于交流電來說，數(shù)學(xué)上的平均值是0（因?yàn)槭钦?fù)是對(duì)稱的）。但電工技術(shù)上我們關(guān)心的是其量值（絕對(duì)值）的大小。所以電工技術(shù)上的平均值指的是電流（電壓）的絕對(duì)值在一個(gè)周期內(nèi)的平均值。

二、例子：

1、10V的直流電壓加在10Ω電阻的兩端，電阻的發(fā)熱功率是多少？

這個(gè)答案很簡(jiǎn)單，壇里所有的朋友都會(huì)：P=U×U/R=10V×10V/10Ω=10W

2、如果把上面的10V直流電壓改成下圖±10V的方波呢，電阻的發(fā)熱功率又是多少？