半于半波正弦的有效值，大家帮分析一下

qhdszq

    今天孩子的物理卷上看到一个简单的交流电有效值计算问题，问正弦交流电经过半波整流后的有效值是多少？
    本来理论上算很简单，就是用正弦交流电有效值除以根号2（实际我代入了1.414近似值）就可以。但我用一个电阻和二极管实际上测量了下，发现有偏差，10.8伏的正弦交流电经半波整流后的有效值仅5.5V左右，理论计算应该是7.6v；
开始我还以为是受二极管导通电压的影响。于是直接用市电试了一下，市电电压测量是230V，半波整流后电压测量是124V，理论上计算应该是163V；
还是相差太多啊！按说与230伏电压相比，二极管导通电压0.7V可以忽略不计了，可以近似为理想二极管了。
大家懂的说说原因可能是什么？？

电路图，就是半波整流




第一次试验交流电10.8V


实测电阻电压5.5V


用市电230V试验


电阻上的电压伏为124V



注：使用FLUKE 115C交流电压档位测量。

北极兵

这道题的答案在数值上已经没有疑问。
然而从认知方面还是有疑问而未解:这就是有效值的概念。
《电力名词》第三版:有效值（root-mean-square value），是2020年公布的电力名词，指周期量在一个周期内的均方根值。
教科书中更容易理解的交流电有效值定义是：“根据电流热效应来规定的，让一个交流电流和一个直流电流分别通过阻值相同的电阻，如果在相同时间内产生的热量相等，那么就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。”
解释一下，上面的定义是"交流电"的有效值"，离开"交流电"，有效值就是我们生话中的模糊概念，把它用到电学上毫无意义。再看这道高中物理题，半波整流后的肯定是直流，所以再用有效值就是错误的，这时，有效值就下意识被人们理解为生话中的模糊概念而混肴了。
因为正弦波经半波整流后为直流，原题应问电压的平均值是多少？

MF35_

这个帖子充分说明了，数学不好什么都是扯

论坛大多数人看书都是跳过中间的过程直接去拿结果，为啥，看不懂，为啥，数学不好

单凡看书仔细点儿都不会对这种问题纠结这么久，我的天，回复有8页了，你们真的够可以

为什么有效值的原始定义是均方根？有几个人想过这个问题？我觉得不是没想过，而是如果只是体系只停留在中学阶段，是无法理解的。要解释这个问题需要了解积分，需要了解傅里叶变换，这是两个基本前提。

任何周期函数都可以分解为一系列余弦的组合（恒压也是余弦，周期函数0次余弦），这是数学上的解释，从物理上讲，就是与之在周期时间内做功相同的恒定电压，傅里叶变换得到的各分量是无关的，所以这一系列余弦在负载上可以看作单独做功，那么单个分量周期内做的功是Ui^2/R*t，总功就是(Ua^2+Ub^2+...)/R*t，功率是(Ua^2+Ub^2+...)/R，把产生这个功率的电压等效为一个恒定电压Urms，这个公式就变成了Urms^2/R=(Ua^2+Ub^2+...)/R，那么Urms^2=Ua^2+Ub^2+...，那么Urms就是Ua、Ub、...的均方根，你看，均方根的数学意义和做功的物理意义吻合了。

有效值RMS对非周期信号无意义，至于为什么不解释了。如果是中学解题（包括知识体系只在中学的），只需要记住结论就行了，千万别深究，因为你按照错误的方向再怎么深究也是错误的。

至于直流和交流的概念，真的理解了RMS后，这个是无意义的，直流交流只是电工学上的现象概念，并不是本质，也无法解释本质，死扣直流或交流，永远找不到答案。

正直电子

您算的电压是有效值，这个一点都没错，很对。有效值的定义是：在同一阻值的纯电阻负载上，如果一个直流电压产生的功率等同于一个交流电压产生的功率，那么这个直流电压就是这个交流电压的有效值，非专业人士，大概就是这个意思。所以您得看作用在电阻上的电压都有什么，肯定有交流分量有直流分量。

其中直流分量没啥好说的：U=0.45ui

根据有效值=根号下交流分量平方+直流分量平方就能推出来交流分量了，这样就和您得到的电压差不多了

林强

现在叫周期电流
楼上的没学过信号系统分析，所以他的认知仅限于此

koei

根据有效值定义，正弦波计算得出了有效值同最大值根号2的关系，半波整流的有效值理上可以使用微积分计算。由于半波整流是正弦波的一半，第一个半周做功期间波形未变，另外一个半周期做功为零，所以有效值也是一半。

万用表测量的交流电压，应该是平均值，不是有效值。

明天的记忆

用示波器你用万用表测肯定不准

washu

用市电试了一下，市电电压测量是230V，半波整流后电压测量是124V，理论上计算应该是163V；

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124V 是交流分量，你的表可能没有 AC+DC 功能或你未开启此功能，你用 DC 档测一下半波整流直流分量是不是大约 105V？



AC 分量，



AC+DC 有效值 ACDCrms = (ACrms^2 + DC^2)^0.5

qhdszq

感谢以上朋友们，没想到大家回复得这么快。
大家的解释是对的，一开始是我水平太差，没有理解到位。网上也找到了其它朋友的帖子，和大家的回复是一样的。正弦交流电经半波整流后即包括交流成分，也包括直流成份。
数码之家的帖子：
https://www.mydigit.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=28646

我用手上的爱德万R6450的AC+DC档位测量出了正确的结果了。
开始没想到，这么个简单的事，里面还包括这么多的知识。
也就是说，如果想给学生演示的话，还得用包括AC+DC的电压表。再次感谢

13952016708

，我也弄不明白。看了这个帖子，稍微好点。我只知道，用数字式三参数表测一段电阻丝功率，220V时候显示的瓦特数正常，串接一个大电流整流二极管，那个数字表的瓦特数值就不对了。和理论计算差很多。但是用古老的DW260指针式瓦特表，就和理论计算接近。

sgeli_sh

我就不明白整流后还是交流电？

washu

13952016708 发表于 2022-12-3 14:57
，我也弄不明白。看了这个帖子，稍微好点。我只知道，用数字式三参数表测一段电阻丝功率，220V时候显示 ...

你那个数字功率计应该是有电流互感器的，而 DW260 指针功率计没有互感器

如果反过来你用没有互感器的数字功率计和有互感器的指针功率计，结果也是反过来

washu

sgeli_sh 发表于 2022-12-3 15:00
我就不明白整流后还是交流电？

有交流分量的直流电

它的电流方向是恒定的，但它的电流大小不是恒定的，是周期版变化的，所以需要分别对交流分量和直流分量予以测量并合成才能得到正确的有效值

林强

这个你用示波器看就比较直观，你打到AC耦合，波形就会去掉直流分量下移，打到DC耦合，波形就包含直流分量上移。如果是数字示波器可以看到，AC和DC耦合切换时，显示的峰峰值没有改变，但是有效值变了

ssffzz1

bis 发表于 2022-12-3 12:05
自己写了个仿真程序，证实我在3楼的说法是完全正确的，AC档经过电容隔直，变成交流信号后，其有效 ...

这个程序写的很板正。

专业水准。