产生和交流电一样多的直流电需要更多的能量吗?

时间:2021-01-11 09:06:10   作者:
产生和交流电一样多的直流电需要更多的能量吗

蓝线是直流电的例子,红线是交流电的例子。问题是,在交流电不断变化的情况下,我们如何确定它们的数量是否相等?

一个合理的回答是,在这个例子中,交流电之所以更大,是因为它的峰值比直流电大。这是很好。然而,如果我们用峰值来测量交流电,就会发现产生这个值的直流电比交流电需要更多的能量。

这也意味着,如果具有相同的峰值,直流电也会比交流电产生更多的能量。例如,直流电会使灯泡比交流电亮。但这对电气工程师来说真的很不方便,因为这意味着当我们用这种方式测量交流时,他们用于直流的所有有用的方程都不适用于交流。

事实上,我在图中选择了直流和交流的例子,这样它们的能量是一样的。这样做所需的直流值是交流峰值的0.707。工程师们利用这些信息来玩一个聪明的把戏。在这个图中,他们定义交流曲线的值与直流电相同,即:他们定义交流值为0.707倍峰值交流。出于技术原因,他们称这个交流电值为交流的均方根值。

现在如果你用交流电的有效值来点亮一个灯泡,它会和用这个值点亮的直流电的亮度一样,因为它们的能量是一样的。事实上,所有有用的直流方程也适用于交流电只要我们在方程中使用交流电的均方根值而不是峰值。这是一种标准做法,我们经常忘记使用有效值,只说,例如,国内电压220V。这意味着,为了得到我们的220V(RMS) AC的峰值,我们必须颠倒这个过程并除以0.707,这意味着峰值是220/0.707 = 311.2V。没错,因为工程师的把戏,我们房子里220V的交流电实际上有超过310V的峰值!

所以最后这个问题的答案是,例如,220V的交流需要同样的能量来产生220V的直流,只要我们指的是220伏(有效值)的交流。
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