如何理解交流电的有效值和平均值

作者：李文艳文章来源：物理教学探讨2007.3 点击数：11989 更新时间：2008-3-22

在高中物理教学中,许多同学很难理解交流电的有效值这一概念。针对这种情况谈一下笔者在教学中的一点体会。有效值说明交流电产生的平均效果,为了引入有效值的概念可以提出:交流电随时间变化,产生的效果也随时间变化。但实际上只要知道交流电的平均效果就可以了。怎样衡量交流电的平均效果呢?可以做一实验。

如图1用两个相同的小电珠A、B。一个接在直流电源上,一个接在交流电源上,让两个小电珠发光情况相同。B灯通过的是交流电流,大小、方向随时间变化,但在相同时间内交流电流与直流电流产生的热量相同,所以B灯发光与A灯相同。既然通过A灯的直流电流I与通过B灯的交流电流i产生的效果相同,可以把直流电流的大小I作为衡量交流电流i产生的平均效果。在此基础上给出有效值比较准确的定义。对于正弦交流电来说,有效值与最大值的关系可用数学方法推导出来。设通过电阻R的交流为i =Imsin ωt,则在dt时间内产生的热量是dQ=i2Rdt。在一周期T内所产生的热量是：

即正弦交流电的有效值等于最大值被2除。对图2所示的方波而说,由定义显然可得有效值与最大值相等。对图3所示的三角波和图4所示的锯齿波。由定义可得有效值等于最大值被3除I≈0.577Im。

一般不同时间内的交流电有效值是不同的。当时间段远大于其周期时,则可以认为这一时间内有效值等于一个周期内的有效值。既然交流电的有效值是根据热效应规定的,则在计算电功、电功率、热量及确定保险丝的熔断电流时应运用有效值。交流电流

的平均值是交流图象中波形对横轴(t轴)所围“面积”对时间的比值。由于其值大小表示单位时间内通过的电量平均值,因此,计算通过导体的电量时应用交流电的的平均值。因平均值大小与所取时间间隔有关,对正弦交流电正半周或负半周的平均值由定义可得：

交流电的瞬时值、最大值、有效值和平均值

交流电的瞬时值、最大值、有效值和平均值交变电流的大小和方向都随时间作周期性变化，所以要准确描述交变电流的产生的效果，需要用到“最大值、有效值、瞬时值、平均值”四个物理量。交流电的“最大值、有效值、瞬时值、平均值”常称为交流电的“四值”。这四个类似但又有区别的物理量，容易造成混乱，理解好“四值” 对于学习交流电有极大的帮助。一、准确把握概念 1. 瞬时值：交流电流、电压、电动势在某一时刻所对应的值称为它们的瞬时值。瞬时值随时间的变化而变化。不同时刻，瞬时值的大小和方向均不同。交流电的瞬时值取决于它的周期、幅值和初相位。以正弦交流电为例（从中性面开始计时）。则有：其瞬时值为：e=E m sinωt i=I m sinωt u=U m sinωt 2．最大值：交变电流的最大值是指交变电流在一个周期内所能达到的最大值，它可以用来表示交变电流的强弱或电压的高低。以正弦交流电为例。则有： E m =nB ωS ，此时电路中的电流强度及用电器两端的电压都具有最大值，即I m = r R E m ， U m =I m R 。 3．有效值：交变电流的有效值是根据电流的热效应来定义的，让交变电流和恒定电流通过相同阻值的电阻，如果在相同的时间内产生的热量相等，我们就把这一恒定电流的数值叫做这一交变电流的有效值。

交流电的有效值是根据它的热效应确定的。交流电流i 通过电阻R在一个周期内所产生的热量和直流电流I通过同一电阻R在相同时间内所产生的热量相等, 则这个直流电流I的数值叫做交流电流i的有效值, 用大写字母表示, 如I、U 等。一个周期内直流电通过电阻R所产生的热量为：交流电通过同样的电阻R，在一个周期内所产生热量：根据定义，这两个电流所产生的热量应相等，即将代入上式i=I m sinωt

正弦交流电的有效值

非正弦交流电有效值的计算交变电流的大小和方向随时间作周期性变化。为方便研究交变电流的特性，根据电流的热效应引入了有效值这一物理量。定义：若某一交流电与另一直流电在相同时间内通过同一电阻产生相等的热量，则这一直流电的电压、电流的数值分别是该交流电的电压、电流的有效值。教材中给出了正弦交流电的有效值I与最大值的关系，那么非正弦交流电的有效值又该如何求解呢？其方法是从定义出发，根据热效应求解。例1. 如图1所示的交变电流，周期为T，试计算其有效值I。图1 分析：由图1可知，该交变电流在每个周期T内都可看作两个阶段的直流电流：前中，，后中，。在一个周期中，该交变电流在电阻R上产生的热量为： ① 设该交变电流的有效值为I，则上述热量 ② 联立①、②两式，可得有效值为例2. 如图2所示表示一交变电流随时间变化的图象，其中，从t＝0开始的每个时间内的图象均为半个周期的正弦曲线。求此交变电流的有效值。图2 分析：此题所给交变电流虽然正负半周的最大值不同，但在任意一个周期内，前半周期和后半周期的有效值是可以求的，分别为

设所求交变电流的有效值为I，根据有效值的定义，选择一个周期的时间，利用在相同时间内通过相同的电阻所产生的热量相等，由焦耳定律得即解得例3. 求如图3所示的交变电流的有效值，其中每个周期的后半周期的图象为半个周期的正弦曲线。图3 分析：从t＝0开始的任意一个周期内，前半周期是大小不变的直流电，为，后半周期是有效值为的交变电流。设所求交变电流的有效值为I，根据有效值的定义，选择一个周期的时间，利用在相同时间内通过相同的电阻所产生的热量相等，由焦耳定律得即解得例4. 如图4实线所示的交变电流，最大值为，周期为T，则下列有关该交变电流的有效值I，判断正确的是（）图4

有效值计算方法

1.如何计算几种典型交变电流的有效值？答：交流电的有效值是根据电流的热效应规定的.让交变电流和直流电通过同样的电阻，如果它们在同一时间内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值. 解析：通常求交变电流的有效值的类型有如下几种：（1）正弦式交流电的有效值此类交流电满足公式e =E m s in ω t ,i =I m s in ω t 它的电压有效值为E = 2 m E ，电流有效值I = 2 m I 对于其他类型的交流电要求其有效值，应紧紧把握有效值的概念.下面介绍几种典型交流电有效值的求法. （2）正弦半波交流电的有效值若将右图所示的交流电加在电阻R 上，那么经一周期产生的热量应等于它为全波交流电时的1/2，即U 半2 T /R= 2 1（ R T U 2 全），而U 全= 2 m U ，因而得U 半= 2 1U m ，同理得I 半= 2 1I m . （3）正弦单向脉动电流有效值因为电流热效应与电流方向无关，所以左下图所示正弦单向脉动电流与正弦交流电通入电阻时所产生的热效应完全相同，即U = 2 m U ，I = 2 m I . （4）矩形脉动电流的有效值如右上图所示电流实质是一种脉冲直流电，当它通入电阻后一个周期内产生的热量相当于直流电产生热量的 T t ，这里t 是一个周期内脉动时间.由I 矩 2 R T =（ T t ）I m 2RT 或（ R U 2 矩） T = T t （ R u 2 m ）T ,得I 矩= T t I m ，U 矩= T t U m .当 T t =1/2时，I 矩= 2 1I m ，U 矩=2 1U m . （5）非对称性交流电有效值

交流电有效值计算方法

交流电有效值计算方法 1?如何计算几种典型交变电流的有效值？答：交流电的有效值是根据电流的热效应规定的?让交变电流和直流电通过同样的电阻, 如果它们在同一时间内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值解析：通常求交变电流的有效值的类型有如下几种： (1)正弦式交流电的有效值此类交流电满足公式e=E m Sin w t,i =I m sin w t 对于其他类型的交流电要求其有效值，应紧紧把握有效值的概念流电有效值的求法 (2)正弦半波交流电的有效值若将右图所示的交流电加在电阻 2 1 电时的1/2,即卩U半2T/R=—( 2 U m 1 而U全=—=，因而得U半=一U m, 412 (3)正弦单向脉动电流有效值因为电流热效应与电流方向无关, 电阻时所产生的热效应完全相同，即它的电压有效值为 E=E2，电流有效值 ?下面介绍几种典型交 R上，那么经一周期产生的热量应等于它为全波交流 U全2T R 1 同理得I半=—I m. 2 所以左下图所示正弦单向脉动电流与正弦交流电通入七，m 、2

2 2 于直流电产生热量的—，这里t是一个周期内脉动时间.由I矩2RT= ( — ) I m2RT或() T T R

T=T(牛)「得1矩=：T Im，U矩=4.当T=1/2时，1：2im，U矩、2Um. (5)非对称性交流电有效值假设让一直流电压 U和如图所示的交流电压分别加在冋一电阻上，交变电流在一个周期内产生的热量为Q1= 2 2 U1 T U2 T ..................... . .............. .. ，直流电在相等时间内产生的热量 R 2 R 2 2?—电压U o=1O V的直流电通过电阻R在时间t内产生的热量与一交变电流通过R/2时在同一时间内产生的热量相同，则该交流电的有效值为多少？解：根据t时间内直流电压U o在电阻R上产生的热量与同一时间内交流电压的有效值U在电阻R/2 上产生的热量相同，则 3?在图示电路中，已知交流电源电压u=200si n10n t V,电阻R=10 Q ,则电流表和电压表读数分别为 A.14.1 A,200 V C.2 A,200 V 分析：在交流电路中电流表和电压表测量的是交流电的有效值，所以电压表示数为 200 V=141 V,电流值i=U= ：00 R 衬2汉10 A=14.1 A. U2 T,根据它们的热量相等有 +U 2 )，同理有I = ￡(I 1I 22). 2 2 知=胡「所以U哼=5 2 V B.14.1 A,141 V D.2 A,141 V

交流电有效值

如何理解交流电的有效值和平均值作者：李文艳文章来源：物理教学探讨2007.3 点击数：2446 更新时间：2008-3-22 在高中物理教学中,许多同学很难理解交流电的有效值这一概念。针对这种情况谈一下笔者在教学中的一点体会。有效值说明交流电产生的平均效果,为了引入有效值的概念可以提出:交流电随时间变化,产生的效果也随时间变化。但实际上只要知道交流电的平均效果就可以了。怎样衡量交流电的平均效果呢?可以做一实验。如图1用两个相同的小电珠A、B。一个接在直流电源上,一个接在交流电源上,让两个小电珠发光情况相同。B灯通过的是交流电流,大小、方向随时间变化,但在相同时间内交流电流与直流电流产生的热量相同,所以B灯发光与A灯相同。既然通过A灯的直流电流I与通过B灯的交流电流i产生的效果相同,可以把直流电流的大小I作为衡量交流电流i产生的平均效果。在此基础上给出有效值比较准确的定义。对于正弦交流电来说,有效值与最大值的关系可用数学方法推导出来。设通过电阻R的交流为i =Imsin ωt,则在dt时间内产生的热量是dQ=i2Rdt。在一周期T内所产生的热量是：

即正弦交流电的有效值等于最大值被2除。对图2所示的方波而说,由定义显然可得有效值与最大值相等。对图3所示的三角波和图4所示的锯齿波。由定义可得有效值等于最大值被3除I≈0.577Im。一般不同时间内的交流电有效值是不同的。当时间段远大于其周期时,则可以认为这一时间内有效值等于一个周期内的有效值。既然交流电的有效值是根据热效应规定的,则在计算电功、电功率、热量及确定保险丝的熔断电流时应运用有效值。交流电流

的平均值是交流图象中波形对横轴(t轴)所围“面积”对时间的比值。由于其值大小表示单位时间内通过的电量平均值,因此,计算通过导体的电量时应用交流电的的平均值。因平均值大小与所取时间间隔有关,对正弦交流电正半周或负半周的平均值由定义可得：交流电的有效值和平均值湖北省竹山县第一中学付延林442200 一、交流电的有效值和平均值的区别交流电的有效值是表征交流电的物理量之一，是根据电流的热效应来规定的。让交流和直流通过同样阻值的电阻，如果它们在同一时间内产生的热量相同，那么这一直流的数值就叫做这一交流的有效值。要注意以下几点： a、通常所说的动力电路的电压是380V，照明电路电压是220V，都是指的电压的有效值。 b、各种使用交流电的用电器上所标的额定电压值、额定电流值均指有值。 C、交流电压表和交流电流表所测的数值为交流电压和电流的有效值。 d、在进行电功、电热、电功率的计算时，所代入的交流电压和电流的数值为有效值。

交流电平均值、最大值、有效值

交流电的平均值、瞬时值、最大值、有效值 1．从交流发电机来看这些概念的实值。 1、发电模式：N 匝线圈，其面积为S ，总电阻为r ，在一匀强磁场中（磁感应强度为B ），绕垂直于B 的轴，以角速度ω匀速转动；即构成交流电源；交流电源通过滑环和电刷引到外电路，即构成交流全电路。 2、概念的理解： A 、最大值，当线圈平面与磁场平行时，出现最大值。最大电动势Em=N B ωS 最大电流Im=r R Em +，R 两端的最大电压Um=I m ·R 。注意：最大值与线圈的形状、以及转动轴处于线圈平面内哪个位置无关，但转轴应与磁感线垂直。 B 、瞬时值：交流全路中，其电动势、电流、电压、均随时间发生周期性变化，如从中性面开始计时，其瞬时值分别为： e=Emsin ωt i=Imsin ωt u=Umsin ωt C 、有效值：对于正弦（或余弦）交流电，有效值= 2最大值。有效值也叫均方根值即 E=2Em I=2Im U=2Um D 、平均值：对于某一段时间或某一过程，其平均感应电动势： I t N E 平均电流→???=φ=U r R E 平均电压→+=I R ? 2、容易出现的错误：（1）有效值的理解：有效值=2最大值，学生容易把条件“正弦或余弦”交流电忽视，对于非正弦或余弦交流电，学生很难建立起电流热效应方程，以求解有效值。如：求以下交流电的有效值。学生容易出现以下几种答案： a : U=2 , b : U=2 c: U=2 正确的解法：建立电流热效应方程： 2.01.031.052 22?=?+?R U R R 即： U=17 （V ）

注意： ①各种交流用电器上所标的额定电压、电流均指有效值。 ②交流电表的示数全为有效值。 ③电器元件（如电容）的击穿电压（耐压值）指的是最大值，但保险丝熔断电流为有效值 ④一般所说交流电的值，均为有效值 ⑤ 求解交流电产生的热量问题时，必须用有效值，不能用平均值。 ⑥ 中各量均为有效值。 ⑦ 若计算通过电路某一截面的电量，需用电流的平均值。（2）平均值的理解：交流平均值为0 如：交流发电模式中，从中性面开始，转过0 60，求此过程的平均电动势。学生容易出现以下错误，把平均电动势理解为电动势的平均值，即E =S NB Em e e ω4 3260sin 02021=+=+ 正确的解法： E =N πωω πφ2326160cos 0S NB BS BS N t =?-=?? （3）求解功率或电热用交流电源给外电路供电，在求解功率或电热问题的时候，学生很容易把平均值与有效值混淆。如：交流发电模式中，从中性面开始转过0 90，求此过程中R 产生的热量和电源的总功率。学生容易出现的错误为：P=)(422222r R S B N E I +=?πω （T BS N E 4 10-?=） Q==??+=?T R r R E Rt I 4 1)()(22…… 正确的解法： P=IE= )(22 2222r R S B N r R E +=+ω （2 Em E = Em=NB ωS ） Q==??+=?4)(4222 T R r R E T R I …… (4)求解通过线圈横截面的电量：在交流发电模式中，从中性面开始计时，转过0180，求此过程通过电阻R 的电量：学生容易出现以下错误，q=I )(22)(22Im r R NBS T r R S NB t t +=?+=?= ?πω 正确的解法是： r R NBS r R N t r R t N t r R E t I q +=+?=??+??=??+=??=2φφ 总之，在交流电的教学中，如果从概念的实值让学生领悟它们的区别，从学生容易出现的错误突破概念的运用，就能有效地让学生理解概念，明确其本质。

交流电有效值的求法

交流电有效值的求法本文根据交流电有效值的规定，由电流的热效应出发，经过推证，得出交流电有效值的一般求法公式，如电压的有效值U=U12+U222 ，其中U1、U2分别为一个周期内正半周最大值是U01和负半周最大值是U02的正弦交流电的有效值。用该公式可方便地求出一般正负半周幅值相同或不同的正弦或方形波等多种交流和单向脉冲电压的有效值。若公式中的物理量换为电流或电动势，亦可求出其相应的有效值。对于正弦或余弦交流电，其电流和电压的有效值是最大值的12倍，这同学们都知道，但是若是单向脉冲电或其它交流电，则求其有效值时同学们容易出现错误的解法。例1：有一电热源，电阻值为R，现通以最大值为U0的单向脉冲电（如图1），则其电压的有效值是（） A.U02 B. U022 C.U02 D. U04 错误解法：对规则的正弦交流电，其电压有效值是U02 ，现在是半波整流后得到的单向脉冲电，它正好是全波交流电的一半，所以其电压有效值便是全波有效值的一半，故U单=12U全=122U0 ，故选B。这种解法的错误所在是用简单的类比法去分析有效值，而忽视了有效值的本身含意。有效值是指当某交变电流流经一用电器时，在相同时间内，它所产生的热量若与某一稳恒电流流经同一用电器时所产生的热量相同，则这一稳恒电流的电压和电流值便是该原交流电的有效值。把握这一点，是求解有效值的关键。故例1正确解法为：因在一周期内，单向脉冲电通过电热器R产生的热量Q1是最大值相同的正弦交流电产生热量Q2的（因一半时间内电流不做功）。即：Q1=U’2有RTQ2=U2有RT2Q1=Q2 则U’有=12U有=12U0 ，故正确的应选C。根据以上方法可知，全波整流后的单向脉冲电（如图2），其有效值U为最大值U0的12 倍，它与正弦交流电有效值相同。例2：现有正负半周电压最大值不等的交流电（如图3），求其有效值。解：设在一个周期T内该交流电流经电阻R，产生的热量Q可看成是由两部分组成的，一部分是最大值为U01的正弦交流电在半周期内产生的热量Q1，另一部分是最大值为U02的正弦交流电在半周期内产生的热量Q2，即：Q= Q1+Q2 而Q1=12U21RTQ2=12U22RT

交流电平均值、瞬时值、最大值、有效值的详细区别

交流电平均值、瞬时值、最大值、有效值高中分校林永德在交流电教学中，历届学生对交流电的瞬时值、最大值、有效值、平均值的理解容易出错，有的乱用方式，有的忽视条件，如果在教学中注意以下两个方面，可以有效地防止学生所出的错误。 1．以交流发电模式为主体，揭示概念的实值。 ① 发电模式： N 匝线圈，其面积为S ，总电阻为r ，在一匀强磁场中（磁感应强度为B ），绕垂直于B 的轴，以角速度ω匀速转动；即构成交流电源；交流电源通过滑环和电刷引到外电路，即构成交流全电路。 ② 概念的理解： A 、最大值，当线圈平面与磁场平行时，出现最大值。最大电动势Em=N B ωS 最大电流Im= r R Em +，R 两端的最大电压Um=I m ·R 。 B 、瞬时值:交流全路中，其电动势、电流、电压、均随时间发生周期性变化，如从中性面开始计时，其瞬时值分别为： e=Emsin ωt i=Imsin ωt u=Umsin ωt C 、有效值：对于正弦（或余弦）交流电，有效值= 2 最大值。即 E= 2 Em I= 2 Im U= 2 Um D 、平均值：对于某一段时间或某一过程，其平均感应电动势： I t N E 平均电流→??? =φ=U r R E 平均电压→+=I R ? 2、学生容易出现的错误：（1）有效值的理解：有效值= 2 最大值，学生容易把条件“正弦或余弦”交流电忽视，对于非正弦或余弦交流电，学生很难建立起电流热效应方程，以求解有效值。如：求以下交流电的有效值。

学生容易出现以下几种答案： a : U= 2 5, b : U= 2 3 c: U= 2 8 正确的解法：建立电流热效应方程： 2.01.031.052 22?=?+?R U R R 即： U=17 （V ）（2）平均值的理解：如：交流发电模式中，从中性面开始，转过0 60，求此过程的平均电动势。学生容易出现以下错误，把平均电动势理解为电动势的平均值，即 E =S NB Em e e ω4 3 260sin 02021=+=+ 正确的解法： E =N πωω πφ2326160cos 0S NB BS BS N t =?-=?? （3）求解功率或电热用交流电源给外电路供电，在求解功率或电热问题的时候，学生很容易把平均值与有效值混淆。如：交流发电模式中，从中性面开始转过0 90，求此过程中R 产生的热量和电源的总功率。学生容易出现的错误为：P=) (42 2222r R S B N E I +=?πω （T BS N E 4 10 -?=）

概念辨析：交变电流的有效值和平均值

概念辨析：交变电流的有效值和平均值交变电流的有效值(交流的有效值是根据电流的热效应来规定的．让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值)是一个非常明确的概念(见人教版全日制普通高级中学教科书物理第二册217页)，它是根据电流的热效应来定义的，由于2P I R =，所以电流的热功率是一个与电流的二次方成正比的物理量，电流有效值的二次方是交变电流瞬时值的二次方在时间上的平均值．而电流的平均值在教材中并没有明确的提出来，但是在电磁感应这一章的第二节出现了E t φ?= ?(见人教版全日制普通高级中学教科书物理第二册197页)，很显然从本质上就是一个平均电动势．而与之对应的电流E I R R t φ==? 就应该是一个平均电流，也就是电流的平均值，它是电流瞬时值在时间上的平均．很显然平方的平均和平均的平方是完全不同的两个概念，因而电流的有效值和电流的平均值是截然不同的两个概念．电流的平均值主要用来解决某段时间内通过导体截面电量的问题，而电流的有效值主要用来解决电流的热效应或做功的问题，下面结合一两个例子来说明以下．例１如图所示，封闭正方形线圈与匀强磁场垂直，现将线圈匀速拉出磁场，第一次用速度v 拉出，第二次用速度２v 拉出，求两次通过导线截面的电量之比．解：设磁场的磁感应强度为B ，正方形线圈的边长为L ，因为 E t φ?=?①L t v = ②2B S Bl φ?=?= ③ E I R = ④ q I t =? ⑤ 联立这几个方程可得：2 Bl q It t tR R R ????==?==?， ∴ 通过线圈截面的电荷量q 与线圈的速度v 无关， ∴ 12:1:1q q =. 例２如图所示，金属杆AB 长为２l ，有一匀强磁场垂直导轨平面，其磁感应强度Ｂ变化如图， v B A G B A 1

交变电流的有效值和平均值

交变电流的有效值和平均值在高中物理教学中,许多同学很难理解交流电的有效值这一概念。针对这种情况谈一下笔者在教学中的一点体会。有效值说明交流电产生的平均效果,为了引入有效值的概念可以提出:交流电随时间变化,产生的效果也随时间变化。但实际上只要知道交流电的平均效果就可以了。怎样衡量交流电的平均效果呢?可以做一实验。如图1用两个相同的小电珠A、B。一个接在直流电源上,一个接在交流电源上,让两个小电珠发光情况相同。B灯通过的是交流电流,大小、方向随时间变化,但在相同时间内交流电流与直流电流产生的热量相同,所以B灯发光与A灯相同。既然通过A灯的直流电流I与通过B灯的交流电流i产生的效果相同,可以把直流电流的大小I作为衡量交流电流i产生的平均效果。在此基础上给出有效值比较准确的定义。对于正弦交流电来说,有效值与最大值的关系可用数学方法推导出来。设通过电阻R的交流为i =Imsinωt,则在dt时间内产生的热量是dQ=i2Rdt。在一周期T内所产生的热量是：即正弦交流电的有效值等于最大值被2除。对图2所示的方波而说,由定义显然可得有效值与最大值相等。对图3所示的三角波和图4所示的锯齿波。由定义可得有效值等于最大值被3除I≈0.577Im。一般不同时间内的交流电有效值是不同的。当时间段远大于其周期时,则可以认为这一时间内有效值等于一个周期内的有效值。既然交流电的有效值是根据热效应规定的,则在计算电功、电功率、热量及确定保险丝的熔断电流时应运用有效值。交流电流的平均值是交流图象中波形对横轴(t轴)所围"面积"对时间的比值。由于其值大小表示单位时间内通过的电量平均值,因此,计算通过导体的电量时应用交流电的的平均值。因平均值大小与所取时间间隔有关,对正弦交流电正半周或负半周的平均值由定义可得：

交流电的瞬时值、最大值、有效值和平均值

交流电的瞬时值、最大值、有效值和平均值交变电流的大小和方向都随时间作周期性变化，所以要准确描述交变电流的产生的效果，需要用到“最大值、有效值、瞬时值、平均值”四个物理量。交流电的“最大值、有效值、瞬时值、平均值”常称为交流电的“四值”。这四个类似但又有区别的物理量，容易造成混乱，理解好“四值” 对于学习交流电有极大的帮助。一、准确把握概念 1 ?瞬时值：交流电流、电压、电动势在某一时刻所对应的值称为它们的瞬时值。瞬时值随时间的变化而变化。不同时刻，瞬时值的大小和方向均不同。交流电的瞬时值取决于它的周期、幅值和初相位。以正弦交流电为例（从中性面开始计时）。则有：其瞬时值为：e=E m sincot i=I m sincot u=U m sincDt 2.最大值：交变电流的最大值是指交变电流在一个周期内所能达到的最大值，它可以用来表示交变电流的强弱或电压的高低。以正弦交流电为例。则有： E m=nBcoS,此时电路中的电流强度及用电器两端的电压都具有最大值，即I冲旦，U m=ImRo R + r 3.有效值：交变电流的有效值是根据电流的热效应来定义的，让交变电流和恒定电流通过相同阻值的电阻，如果在相同的时间内产生的热量相等，我们就把这一恒定电流的数值叫做这一交变电流的有效值。

交流电的有效值是根据它的热效应确定的。交流电流i 通过电阻R在一个周期内所产生的热量和直流电流/通过同一电阻在相同时间内所产生的热量相等，则这个直流电流 I的数值叫做交流电流i的有效值，用大写字母表示，如人U 等。一个周期内直流电通过电阻R所产生的热量为： Q=I2RT 交流电通过同样的电阻R,在一个周期内所产生热量: Q— i2R dt 红 Jo 根据定义，这两个电流所产生的热量应相等，即将代入上式i=Imsincot II2「了丄dt -cos 2cotdt) "冇= 0.707厶 4.平均值：交变电流的平均值是指在某一段时间内产生的交变电流对时间的平均值。对于某一段时间或某一过程，其平均感 2 sin1二 /二

交流电的有效值

欢迎下载交流电的有效值 1．两个完全相同的电热器，分别通过如题图10所示的两个电压最大值相等的方波交流电和正弦交流电，则这两个电热器的热功率之比为。 2．一个电热器接在10伏的直流电源上，产生一定大小的热功率。把它改接在交流电源上，要使产生的热功率是原来的一半，则交流电源电压的最大值是多少？ 3．某用电器两端所允许加的最大直流电压是250V ,它在交流电路中使用时,交流电压可以是 (A)250V (B)220V (C)352V (D)177V 4．如图所示为一正弦交流电通过一电子元件后的波形图，则下列说法正确的是 A 、这也是一种交流电 B 、电流的变化周期是0.02s C 、电流的变化周期是0.01s D 、电流通过100Ω的电阻时，1s 内产生热量为200J 5．一矩形线圈在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，如图表示穿过线圈的磁通量随时间变化的函数图象，图中将第一个1／4周期等分成三段时间，在0， t1、t2、t3四个时刻产生的瞬时电动势数值最大的时刻是____________． 6．有一正弦交流电，它的电压随时间变化的图象如图所示，试写出此交流电的 a 最大值； b 周期； c 频率； d 电压的瞬时表达式. 7．如图所示，线圈的电阻共0.8Ω，在匀强磁场中绕00′轴以某一角速度匀速转动时，恰好使标有“24V30W ”的电灯L 正常发光，则线圈在转动过程中产生的电动势的最大值为多少? 8．把220V 的交流电压加在440 Ω 的电阻上,在电阻上( ) A 电压的有效值为220V,电流的有效值为0.5A B 电压的最大值为220V,电流的有效值为 0.5A

交流电有效值的计算

交流电有效值的计算江苏省新海高级中学崔晓霞 222006 交变电流的大小和方向随时间作周期性变化。为方便研究交变电流的特性，根据电流的热效应引入了有效值这一物理量。一、正弦交流电有效值表达式的推导：交流电的有效值是用它的热效应规定的，因此设法求出正弦交流电的热效应，才能求出其有效值，正弦交流电电压的瞬时值u =U m ·sinωt ，如果把这加在负载电阻R 上，它的瞬时电功率22cos 1sin 2222t R U t R U R u P m m ?-?=?==ωω 其图像如图1所示．由微元法可知，P-t 图线和t 轴之间所包围的面积就是功（图中打斜条的部分）．不难看出，图中有斜条打△的部分和无斜条打△的部分面积是相同的，因此打斜条部分的面积就是P =U 2m /2R 线和t 轴之间的面积．设正弦交流电电压的有效值是U ，根据有效值的定义：R U R U m 222= 可得：2/m U U = 同理可得：2/m I I =；2/m E E = 此关系式仅适用于正弦交流电，那么非正弦交流电的有效值又该如何求解呢？二、非正弦交流电有效值的计算例1. 如图2甲乙所示分别表示交变电流随时间变化的图象，则这两个交流电的有效值分别是 V 和 A 。解析：对于图甲，该交变电流在每个周期T 内都可看作两个阶段的直流电流：前T /3中，U 1=100V ，后2T /3中，U 2=50V 。在一个周期中，该交变电流在电阻R 上产生的热量为： 3250310032322222 1T R T R T R U T R U Q ?+?=+?= ① 设该交流电电压的有效值为U ，则上述热量T Q ?=R U 2 ② 联立①、②两式，可得有效值为V 250=U 对于图乙，从t ＝0开始的任意一个周期内，前半周期是大小不变的直流电，为I A 15=，图1 图2 甲乙

交流电有效值与峰值计算公式的推导过程.

交流电有效值与峰值计算公式的推导过程兴安红叶21:30:28 满意回答设一周期电流i(t)通过电阻R，由于电流是变化的，各瞬间功率i^2R不同，在极短时间dt 内产生热量为i^2Rdt,在一个周期T内产生的热量为∫T i^2Rdt ,如果通过电阻R，经过时间T产生相等热量的直流电流的大小为I, 则有∫T i^2Rdt=I^2RT, 这就得到了电流的有效值I=[(1/T)∫T i^2dt]^(1/2) 对正弦量，设i(t)=ImSIN(wt+∮） I={1/T∫T Im^2SIN^2(wt+∮)dt}^(1/2) 因为SIN^2(wt+∮)=(1/2)[1-COS^2(wt+∮)] 所以I={(Im^2/2T)∫T [1-COS^2(wt+∮)]dt}^(1/2) ={Im^2/2T[t]T}^(1/2) =(Im^2/2)^(1/2) =Im/[2^(1/2)]=0.707Im 兴安红叶21:06:43 有效值又叫“方均根值”-----先进行“方”（平方）运算，把其化为功率；再进行“均”（平均），在一个周期内进行功率平均；最后进行“根”（平方根）运算，计算出有效值。比如说对于交流电压u，其有效值：兴安红叶21:07:00 （其中U是有效值，T是周期，u是瞬时值，可以是任何的周期函数。）对于正弦波，u=UmSin ωt 其中Um是峰值，ω是角频率。代人上面的式子，计算后就可以得出用兴安红叶20:57:08 一、基本概念：交流电的有效值：正弦电流（电压）的有效值等于其最大值(幅值)的0.707倍。兴安红叶20:59:27

兴安红叶21:00:51

交流电有效值计算方法

交流电有效值计算方法 1.如何计算几种典型交变电流的有效值答：交流电的有效值是根据电流的热效应规定的.让交变电流和直流电通过同样的电阻，如果它们在同一时间内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值. 解析：通常求交变电流的有效值的类型有如下几种：（1）正弦式交流电的有效值此类交流电满足公式e =E m s in ω t ,i =I m s in ω t 它的电压有效值为E =2m E ，电流有效值 I =2m I 对于其他类型的交流电要求其有效值，应紧紧把握有效值的概念.下面介绍几种典型交流电有效值的求法.

（2）正弦半波交流电的有效值若将右图所示的交流电加在电阻R 上，那么经一周期产生的热量应等于它为全波交流电时的1/2，即U 半2 T /R=2 1 （ R T U 2 全），而U 全=2m U ，因而得U 半=21U m ，同理得I 半=2 1 I m . （3）正弦单向脉动电流有效值因为电流热效应与电流方向无关，所以左下图所示正弦单向脉动电流与正弦交流电通入电阻时所产生的热效应完全相同，即U =2m U ，I =2m I . （4）矩形脉动电流的有效值如右上图所示电流实质是一种脉冲直流电，当它通入电阻后一个周期内产生

的热量相当于直流电产生热量的T t ，这里t 是一个周期内脉动时间.由I 矩2R T =（T t ）I m 2RT 或（ R U 2 矩）T =T t （ R u 2 m ）T ,得I 矩=T t I m ，U 矩=T t U m . 当T t =1/2时，I 矩=21I m ，U 矩=2 1 U m . （5）非对称性交流电有效值假设让一直流电压U 和如图所示的交流电压分别加在同一电阻上，交变电流在一个周期内产生的热量为Q 1= 2 22 22 1T R U T R U ?+?，直流电在相等时间内产生的热量 Q 2=R U 2T ，根据它们的热量相等有 R U T R U 2 2 12=?T 得 U = )(2 12221U U +，同理有I = )(2 12 221I I +. 2.一电压U 0=10 V 的直流电通过电阻

交流电的瞬时值、最大值、有效值和平均值

交流电的瞬时值、最大值、有效值和平均值交变电流的大小和方向都随时间作周期性变化，所以要准确描述交变电流的产生的效果，需要用到“最大值、有效值、瞬时值、平均值”四个物理量。交流电的“最大值、有效值、瞬时值、平均值”常称为交流电的“四值”。这四个类似但又有区别的物理量，容易造成混乱，理解好“四值”对于学习交流电有极大的帮助。一、准确把握概念 1. 瞬时值：交流电流、电压、电动势在某一时刻所对应的值称为它们的瞬时值。瞬时值随时间的变化而变化。不同时刻，瞬时值的大小和方向均不同。交流电的瞬时值取决于它的周期、幅值和初相位。以正弦交流电为例（从中性面开始计时）。则有：其瞬时值为：e=E m sinωt i=I m sinωt u=U m sinωt 2．最大值：交变电流的最大值是指交变电流在一个周期内所能达到的最大值，它可以用来表示交变电流的强弱或电压的高低。以正弦交流电为例。则有： E m =nB ωS ，此时电路中的电流强度及用电器两端的电压都具有最大值，即I m = r R E m ， U m =I m R 。 3．有效值：交变电流的有效值是根据电流的热效应来定义的，让交变电流和恒定电流通过相同阻值的电阻，如果在相同的时间内产生的热量相等，我们就把这一恒定电流的数值叫做这一交变电流的有效值。

(完整版)几种常见的交变电流的有效值和平均值

几种常见的交变电流的有效值和平均值的计算湖北省襄樊市第一中学（441000）赵兴华高中物理第二册（实验修订本）《交变电流》一章中列举了几种常见交变电流，即：正弦交变电流、锯齿波电流、矩形脉冲电流和尖脉冲电流。交变电流的有效值和平均值是两个不同的概念，不少学生在解题中不能很好地区分，造成解题失误。交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的，让交流电和直流电通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间里产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫这一交流电的有效值；交变电流的平均值是指交变电流在一个周期内交流电的绝对值的平均值。教材中只给出了正弦交变电流的有效值，没有给出其他几种交变电流的有效值，也没有给出平均值的大小。笔者在这里给出它们供大家参考。一、交变电流的有效值 1、正弦交变电流的有效值方法一：设有一直流电和一正弦交流电，分别通过同样的电阻R ，经过时间T （T 为该交流电的周期）内产生的热量分别为：Q 直＝I 2RT ，Q 交＝P T ，则有： I ＝R P 正弦交流电的瞬时功率： P ＝i 2R ＝t R I m ω22sin ＝)2cos 1(2 1 2 t R I m ω-? ＝ t R I R I m m ω2cos 2 12122- 上式中第一项是不随时间变化的常量，第二项是按余弦变化的量，在一个周期内，第二项的平均值是零，故有：R I P m 2 2 1= 可得： I ＝m m I I R P 707.02 == 方法二：用积分的方法对于I ＝I m sin t ω，通过阻值为R 的电阻在dt 时间里产生的热量dQ ，则有：dQ ＝i 2Rdt ＝（I m sin t ω）2Rdt 在1个周期内，t=T ，R 产生的热量： Q ＝ ? T m Rdt t I 0 2)sin (ω＝?-T m dt t R I 02 )2sin 2121(ω＝RT I m 22 1 而等效电流I 在相等的时间产生的热量也为Q ，则有：Q ＝I 2RT 所以正弦交变电流的有效值与最大值之间的关系为：I ＝m m I I 707.02 = 2、锯齿波电流的有效值：设有一锯齿波电流的最大值为I m ，周期是

交流电有效值计算方法

1.如何计算几种典型交变电流的有效值答：交流电的有效值是根据电流的热效应规定的.让交变电流和直流电通过同样的电阻，如果它们在同一时间内产生的热量相等，就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值. 解析：通常求交变电流的有效值的类型有如下几种：（1）正弦式交流电的有效值此类交流电满足公式e =E m s in ω t ,i =I m s in ω t 它的电压有效值为E =2m E ，电流有效值I =2m I 对于其他类型的交流电要求其有效值，应紧紧把握有效值的概念.下面介绍几种典型交流电有效值的求法. （2）正弦半波交流电的有效值若将右图所示的交流电加在电阻R 上，那么经一周期产生的热量应等于它为全波交流电时的1/2，即U 半2T /R=21（R T U 2全），而U 全=2 m U ，因而得U 半=21U m ，同理得I 半=21I m . （3）正弦单向脉动电流有效值因为电流热效应与电流方向无关，所以左下图所示正弦单向脉动电流与正弦交流电通入电阻时所产生的热效应完全相同，即U = 2m U ，I =2m I . （4）矩形脉动电流的有效值如右上图所示电流实质是一种脉冲直流电，当它通入电阻后一个周期内产生的热量相当于直流电产生热量的T t ，这里t 是一个周期内脉动时间.由I 矩2R T =（T t ）I m 2RT 或（R U 2 矩）T =T t （R u 2 m ）T ,得I 矩=T t I m ，U 矩=T t U m .当T t =1/2时，I 矩=21I m ，U 矩=21U m .

（5）非对称性交流电有效值假设让一直流电压U 和如图所示的交流电压分别加在同一电阻上，交变电流在一个周期内产生的热量为Q 1=222221T R U T R U ?+?，直流电在相等时间内产生的热量 Q 2=R U 2 T ，根据它们的热量相等有 R U T R U 2 212=?T 得 U =)(212221U U +，同理有I =)(2 12221I I +. 2.一电压U 0=10 V 的直流电通过电阻R 在时间t 内产生的热量与一交变电流通过R/2时在同一时间内产生的热量相同，则该交流电的有效值为多少解：根据t 时间内直流电压U 0在电阻R 上产生的热量与同一时间内交流电压的有效值U 在电阻R /2上产生的热量相同，则 V 252 ,)2/(02 2 ===U U t R U t R U o 所以 3.在图示电路中，已知交流电源电压u=200s in 10πt V ，电阻R=10 Ω，则电流表和电压表读数分别为 A,200 V A,141 V A,200 V A,141 V 分析：在交流电路中电流表和电压表测量的是交流电的有效值，所以电压表示数为 u =2200 V=141 V ，电流值i =R U =10 2200? A= A. 答案：B

交流电平均值、最大值、有效值的详细区别

交流电平均值、瞬时值、最大值、有效值林永德在交流电教学中，历届学生对交流电的瞬时值、最大值、有效值、平均值的理解容易出错，有的乱用方式，有的忽视条件，如果在教学中注意以下两个方面，可以有效地防止学生所出的错误。 1．以交流发电模式为主体，揭示概念的实值。 ① 发电模式： N 匝线圈，其面积为S ，总电阻为r ，在一匀强磁场中（磁感应强度为B ），绕垂直于B 的轴，以角速度ω匀速转动；即构成交流电源；交流电源通过滑环和电刷引到外电路，即构成交流全电路。 ② 概念的理解： A 、最大值，当线圈平面与磁场平行时，出现最大值。最大电动势Em=N B ωS 最大电流Im=r R Em +，R 两端的最大电压Um=I m ·R 。 B 、瞬时值:交流全路中，其电动势、电流、电压、均随时间发生周期性变化，如从中性面开始计时，其瞬时值分别为： e=Emsin ωt i=Imsin ωt u=Umsin ωt C 、有效值：对于正弦（或余弦）交流电，有效值=2最大值。即 E=2Em I=2Im U=2Um D 、平均值：对于某一段时间或某一过程，其平均感应电动势： I t N E 平均电流→???=φ=U r R E 平均电压→+=I R ? 2、学生容易出现的错误：（1）有效值的理解：有效值=2最大值，学生容易把条件“正弦或余弦”交流电忽视，对于非正弦或余弦交流电，学生很难建立起电流热效应方程，以求解有效值。如：求以下交流电的有效值。

学生容易出现以下几种答案： a : U=25 , b : U=23 c: U=28 正确的解法：建立电流热效应方程： 2.01.031.052 22?=?+?R U R R 即： U=17 （V ）（2）平均值的理解：如：交流发电模式中，从中性面开始，转过0 60，求此过程的平均电动势。学生容易出现以下错误，把平均电动势理解为电动势的平均值，即E =S NB Em e e ω4 3260sin 02021=+=+ 正确的解法： E =N πωω πφ2326160cos 0S NB BS BS N t =?-=?? （3）求解功率或电热用交流电源给外电路供电，在求解功率或电热问题的时候，学生很容易把平均值与有效值混淆。如：交流发电模式中，从中性面开始转过0 90，求此过程中R 产生的热量和电源的总功率。

浅谈交流电的有效值和平均值

浅谈交流电的有效值和平均值电工技术, 电阻, 交流电, 平均值, 绝对值一、基本概念：交流电的有效值：在相同的电阻上分别通以直流电流和交流电流，经过一个交流周期的时间，如果它们在电阻上所损失的电能相等的话，则把该直流电流（电压）的大小作为交流电流（电压）的有效值，正弦电流（电压）的有效值等于其最大值(幅值)的0.707倍。交流电的平均值：对于交流电来说，数学上的平均值是0（因为是正负是对称的）。但电工技术上我们关心的是其量值（绝对值）的大小。所以电工技术上的平均值指的是电流（电压）的绝对值在一个周期内的平均值。二、例子： 1、10V的直流电压加在10Ω电阻的两端，电阻的发热功率是多少？这个答案很简单，坛里所有的朋友都会：P=U×U/R=10V×10V/10Ω=10W 2、如果把上面的10V直流电压改成下图±10V的方波呢，电阻的发热功率又是多少？答案是否也不难？因为负半周时电压的平方和正半周时是一样的，所以功率也和上面一样还是10W! (电压是负的功率还是正的，也就是功率和电压的正负无关)

图中红色部分是正半周做的功，蓝色部分是负半周作的功问：这个±10V的方波电压的平均值是多少？有效值是多少？峰值是多少？根据上面的定义，很明显: ①平均值是10V（其电压的绝对值在一个周期内的平均值是10V）; ②有效值是10V（发热功率相同的等效直流电压是10V）; ③峰值是10V 3、如果把上面的方波去掉负半周部分（也就是+10V方波），那电阻上的功率又会是多少呢？

很明显，只有一半时间在做功，从宏观上看其平均功率只有一半了，也就是5W! 同问：这个+10V的方波电压的平均值是多少？有效值是多少？峰值是多少？根据上面的定义，很明显： ①平均值是5V（其电压的绝对值在一个周期内的平均值是5V）; ②有效值是7.07V：（发热功率相同的等效直流电压是：U^2=PR=5W×10Ω，U=根号50≈7.07V）； ③峰值是10V 可见：去掉负半周后其电压的平均值是原来的一半，而有效值并不是原来的一半，而是原来的0.707倍！峰值不变以上为了便于理解，用了方波做例子计算（如果用正弦波，那么就需要有高等数学的微积分知识，对于某些朋友可能理解困难。事实上为什么正弦交流电的峰值和有效值之间是根号2倍的关系，以及平均值之间的关系等都是通过积分计算得出的，对于非正弦波其关系就不一定相同了，所以千万别乱套用）。对于正弦波现在我们可以用有效值相同的方波去等效，那么也可以得出这样的结论：半波整流后的电压有效值是整流前的有效值的0.707倍（而并不是有些朋友理解的一半）