交流電的有效值

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簡介

電流有效值是瞬時值的均方根。交流電流的這個值表示為穩定電流的值。這個穩定電流有助於在給定時間內在一個特定的電阻上產生與交流電流相同量的熱量。當交流電在相同時間內透過相同的電阻時，也會以同樣的方式發生。

什麼是交流電？

交流電的值可以描述為一種電流，其大小和極性在規則的時間間隔內發生變化。正如 Schavemaker 和 van der Sluis (2017) 所述，這種形式的電流可以進一步定義為持續變化或反轉方向的電流。這與直流電完全相反，直流電始終沿一個特定方向流動。

交流電 (ac) 的值會達到最大值，然後在正半週期結束後逐漸降至零。然後粒子改變方向，並在相反方向達到最大值，之後交流電流再次變回其原始值，這種變化發生在一個負半週期結束後。這個迴圈不斷重複。

這些交流電還伴有交流電壓。交流電可以很容易地從高電壓轉換為低電壓。

圖 1：交流電

交流電的有效值

RMS 是瞬時電流值的均方根的縮寫。這些交流電流的均方根值由流過給定電阻的直流電流提供。交流電流的均方根值始終高於流過電流的平均值。正如 Mirković 等人 (2018) 所述，正弦波電流的均方根值可以透過特定半週期內覆蓋的面積獲得。這個值適用於所有形式的波，無論是正弦波還是非正弦波，對稱波還是非對稱波。這個值還用 $\mathrm{I_{rms}}$ 或 $\mathrm{I_v}$ 表示。

交流電流的有效值由以下公式得出

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

圖 2：交流電流的有效值

交流電：應用

交流電與電流流動有關，主要用於不同的裝置。交流電使用的一些主要示例包括音訊訊號和無線電訊號，交流電相較於直流電具有多種優勢。

交流電能夠比直流電傳輸更長的距離，而不會額外損失能量。

圖 3：交流電和直流電

交流電主要用於家庭和辦公室，因為它易於在大面積範圍內傳輸。需要注意的是，交流電能夠使用變壓器進行高電壓和低電壓之間的轉換。交流電還能為電動機供電，這進一步有助於將電能轉換為機械能。由於這些方面，冰箱和洗碗機的運作機制遵循交流電的原理。

交流電波形

大多數電路中最常見的交流電波形是正弦波，在這種情況下，正半週期對應於電流流動的正方向，反之亦然（Europa 2022）。還可以建立方波或三角波來表示交流電波形。

音訊放大器處理音樂訊號或模擬語音，從而產生不規則的交流波。

交流波形的有效值

均方根值表示為瞬時值的平方和的平均值的平方根。根據 Taheri 和 Razavi (2018) 的說法，這可以進一步描述為給定量的交流電功率，它釋放的熱效應與等效的直流電功率相同。

結論

交流電是家庭和辦公區域中使用最有效的電流形式，因為它能夠高效地在大範圍內傳輸，而不會損失太多能量。交流電波形的均方根值由其瞬時值表示。電流的這個值由流過特定電阻的直流電流表示。與平均值相比，均方根值始終更高。這個有效值適用於所有形式的波，包括正弦波、對稱波、非正弦波和非對稱波。

常見問題

Q1. 交流電的正常波形是什麼性質？

A1. 在大多數電路中發現的交流電的任何正常波形通常都是正弦波。在這種情況下，曲線的正半週期對應於電流的正方向。另一方面，正方向也對應於正半週期。

Q2. 如何獲得交流電的有效值？

A2. 電流的有效值主要透過圖形表示獲得。因此，這個值通常透過圖形方法或分析表示方法獲得。

Q3. 有效值在交流電源中有什麼作用？

A3. 交流電源的有效值決定了其效率。特定交流電源的均方根值有助於確定其能量傳輸能力。

Q4. 交流電為什麼比直流電更有用？

A4. 交流電裝置非常耐用，因為與直流電相比，交流電的功率損耗更小。因此，交流電的電力傳輸更具成本效益。