劉大軍
家用電路的電流是正弦式電流,關(guān)于正弦式交流電的有效值,高中物理教材中也只是給出結(jié)論,讓學(xué)生直接應(yīng)用.文中筆者給出了正弦式交流電的有效值的推導(dǎo),也旨在幫助學(xué)生更加深刻理解交流電有效值的定義.按照電流有效值的定義:讓交流與恒定電流分別通過(guò)阻值相同的電阻,如果在交流的一個(gè)周期內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相等,那么這個(gè)恒定電流的電流值就是交流電的有效值.
如圖1為正弦式交流電的圖象,瞬時(shí)電流的表達(dá)式為I=I0sin(2πTt).使該電流通過(guò)一個(gè)電阻為R的定值電阻,電阻的焦耳熱公式為Q=I2Rt.
推導(dǎo)一:微分求和法
將[0,T4]時(shí)間等分成n份(n為偶數(shù)),n→∞.則在這14周期內(nèi)的焦耳熱為
實(shí)際上,電流的有效值問(wèn)題就是電流的瞬時(shí)功率在時(shí)間上的積累,一切形式電流的有效值都由微積分的數(shù)學(xué)方法推導(dǎo)得出.高中階段的學(xué)習(xí)中,交流電的有效值推導(dǎo)不做要求,只接觸到簡(jiǎn)單形式的電流,計(jì)算其有效值比較簡(jiǎn)單,并且功率和電功也可隨即求出.