本帖因LZ这几天在本吧看到一个感到意外的问题而发。原问题标题:“师傅们,这道题怎么选”,原题图如下:
LZ感到意外是因发现一个明确问题,后面的回复竟然有多个不同答案。较全面说明这个问题无法避免枯燥的推导,不感兴趣的请跳过直接看最后的结论。
在结论前,需要先搞清楚电压波形有效值、平均值、平均功率等概念,LZ略去(可百度)概念内容直接推导。
推导电压有效值常见的两个方法(热等效、均方根)。
1. 根据有效值定义的热等效推导。所谓热等效指某一波动电压连接阻值为R的阻性负载,在其一周期内R所发的热量和一稳恒直流电压相等,此稳恒直流电压既波动电压有效值。
上述推导得出常见结论,sin交流有效值是最大值的0.707倍。注意,根据有效值定义及推导过程可知:以有效值计算出R上的功率既整个周期的平均功率。
2. 回路中串入二极管,半波整流后的有效值如何?以均方根定义推导:
既半波整流后,电阻R上的功率为原波形的一半。
3. 波形除有效值外另有一个均值概念,半波整流平均值推导过程如下:
上述推导可知,半波整流后,电压平均值是之前波形有效值的0.45倍。注意,一个周期内的算数平均,和负载发热无直接关系。不要望文生义地认为周期内的平均功率是由平均电压计算出的。
回到题目,由上述3部分推导清晰可知:半波整流后,灯泡上的功率为原来的一半,50W。
LZ对原题其余答案的说明:题目这么出显然是在问周期内的平均功率,100W显然不对;25W对应110V,根据上述推导,这个110V既不是半波整流有效值也不是平均值,是一个凭空出来莫名其妙的数值;20.25W对应99V,既220*0.45,由第三部分推导可知,这是望文生义造成的错误。
另外,LZ之前曾看到万用表吧有吧友用两块真有效值万用表测量半波整流前后灯泡功率的变化,测量结果是半波整流后灯泡功率超过原来的一半约10%,对应半波后灯丝温度降低阻值降低,也从实测角度证实LZ推导及结论的正确。
最后,如试图用钳表测量半波电流值,需特别注意钳表是否具真有效值测量能力,真有效值的钳表并不普及,普通均值电平有效值显示的表测量半波的结果参考价值很低。
LZ感到意外是因发现一个明确问题,后面的回复竟然有多个不同答案。较全面说明这个问题无法避免枯燥的推导,不感兴趣的请跳过直接看最后的结论。
在结论前,需要先搞清楚电压波形有效值、平均值、平均功率等概念,LZ略去(可百度)概念内容直接推导。
推导电压有效值常见的两个方法(热等效、均方根)。
1. 根据有效值定义的热等效推导。所谓热等效指某一波动电压连接阻值为R的阻性负载,在其一周期内R所发的热量和一稳恒直流电压相等,此稳恒直流电压既波动电压有效值。
上述推导得出常见结论,sin交流有效值是最大值的0.707倍。注意,根据有效值定义及推导过程可知:以有效值计算出R上的功率既整个周期的平均功率。
2. 回路中串入二极管,半波整流后的有效值如何?以均方根定义推导:
既半波整流后,电阻R上的功率为原波形的一半。
3. 波形除有效值外另有一个均值概念,半波整流平均值推导过程如下:
上述推导可知,半波整流后,电压平均值是之前波形有效值的0.45倍。注意,一个周期内的算数平均,和负载发热无直接关系。不要望文生义地认为周期内的平均功率是由平均电压计算出的。
回到题目,由上述3部分推导清晰可知:半波整流后,灯泡上的功率为原来的一半,50W。
LZ对原题其余答案的说明:题目这么出显然是在问周期内的平均功率,100W显然不对;25W对应110V,根据上述推导,这个110V既不是半波整流有效值也不是平均值,是一个凭空出来莫名其妙的数值;20.25W对应99V,既220*0.45,由第三部分推导可知,这是望文生义造成的错误。
另外,LZ之前曾看到万用表吧有吧友用两块真有效值万用表测量半波整流前后灯泡功率的变化,测量结果是半波整流后灯泡功率超过原来的一半约10%,对应半波后灯丝温度降低阻值降低,也从实测角度证实LZ推导及结论的正确。
最后,如试图用钳表测量半波电流值,需特别注意钳表是否具真有效值测量能力,真有效值的钳表并不普及,普通均值电平有效值显示的表测量半波的结果参考价值很低。