高中基本電學實習_交流電路_劉政鑫

各位同學大家好,歡迎收看基本電學實習課程,我是臺中高工劉正新老師 本次要講授的章節是交流電路 本單元的學習目標與大綱如下 首先我們會介紹交流與直流的差異 接下來我們將認識峯值、瞬間值、平均值與有效值等四個交流名詞 最後我們會講解何謂波峯因素與波形因素 認識上述交流名詞後,將有助於交流相關電路的學習 何謂直流? 在生活周遭上,我們可以看到像圖片這些電池 或者是汽車的蓄電池 即使這些都是屬於直流,它們有共同一個特性是 它們的電壓將會是穩定的 接下來我們再來看 像這種波形都是維持在正 然後我們就把這個波形稱之為脈動直流 也就是說電壓極性或者電流的方向不隨著時間改變 我們就將它稱之為直流 再來我們來看這兩張圖 這兩張圖跟前一頁所示的波形有很大的差異 我們可以看到它的極性或者說它的電流的方向 它是會隨著時間改變的 那像這一類的波形我們就將它稱之為交流 一般常見的交流波形有 第一,正弦波 第二,防波 第三,三角波 那我們接下來認識峯值與瞬間值 以正弦波為例 其交流瞬間表示式為 V of t 等於 Vm sin ωt 如同這張圖所示 那其中 Vm 代表的是峯值電壓的大小 ω 代表的是角速度 t 則為時間 那什麼是峯對峯值 就是像這張圖我們所標示的 也就是正弦波的最大值與最小值之間 那我們就稱之為 該正弦波的峯對峯值 接下來我們來看一下何謂瞬間值 也就是說在某一個時間所對應的電壓或者電流大小之值 此值我們就稱為該波形的瞬間值 例如在 P1 時間我們可以看到紅色的一個點 在正弦波上 這時候它的電壓的大小就是 V of P1 那這個值我們就稱之為在 P1 時間的瞬間值 那如同在這裡 P2 時間 我們所對應的它的電壓大小就是 V of P2 時間 那這個 V of P2 我們就稱之為該時間的瞬間值 接下來我們來看什麼叫做平均值 在交流電所有瞬間值的平均值 稱之為交流電的平均值或直流值 就以正弦波為例子 正弦波的波形順時表示是 V of T 等於 Vm sine Ω T 週期 T 等於 2π 那我們可以看到很明顯的 這個正弦波的正負半周是對稱的 也就是 0 到 π 之間我們以藍色實心的圖來表示 π 到 2π 之間我們以一個空心的圖來表示 那如果說正負半周對稱的正弦波來看的話 它的這兩個正負半周的一個面積總和呢 它會得到是一個 0 因此如果說以正負半周對稱的正弦波為例 我們會知道說這一個波形的平均值是 0 V 因此我們將取正半周作為計算 那也就是我們只算藍色實心這一塊的面積 那這塊面積呢求的是 2Vm 那我們再除以週期π 因此我們就可以得到 0.636Vm 這個也就是正弦波的平均值 但是在這邊強調一下 它的一個前提是以正半周作為計算 所以在平均值我們可以將它視為 波形完成一週的面積除以波形完成一週之時間 那我們用平常時所用的三用電表DCV檔位所量測到的 交流電的數值也就是所謂的平均值 接下來我們來看何謂有效值 當一個交流電與直流電在相同條件下做同樣的工 此直流電的數值我們稱為交流電的有效值 或者稱為均方根值 我們以這張圖來看 左半邊是交流電 右半邊的電路是直流電 但是電阻都是同一顆 阻值是相同的 那如果說在右半邊跟左半邊 這兩張做在這個電阻上做相同的工 那我們就定義說 這一個直流電壓1 英文字母的1 就是我們左半邊這個交流電的有效值 根據上述的定義 我們可以知道正弦波的有效值就會是0.7107Vm 那一般我們用使用三用電表的ACV檔位來測量交流電 所得到的數值也就是我們所謂的有效值 那一般在生活上我們常講說 臺電所供應的電壓為110伏特 而這110伏特值的就是有效值 接下來我們來看波峯因素與波形因素 波形的最大值與平均值 與有效值之間的一個關係 我們可以以波峯因素 我們剪輯CF 波形因素我們剪輯FF 那它的定義 波峯因素也就是最大值除以有效值 也就是Vm除以Vrms 那波形因素就是有效值除以平均值 也就是Vrms除以Vav 那這邊我們列出一些常見的 波峯因素以及波形因素 正弦波它的波峯因素是1.414 然後正弦波的波形因素是1.11 那方波不管是波峯因素 或者是波形因素都會是1 那三角波它的波峯因素與波形因素 分別為1.732以及1.15 看完以上的實驗 如果各位同學對於課程還有任何的疑問 可以上網留下你的問題 老師會在線上為你解答 謝謝