【题目编号】MC1-1005
【题目】对于峰值为 100 伏的正弦交流信号,其有效值电压为:
【答案】A
[A]70.7 伏
[B]35.4 伏
[C]141 伏
[D]50.0 伏
考点速览
这道题考正弦交流信号从峰值直接换算有效值。它和“从峰-峰值换算”是同一组知识的两面,区别只在题干给的是峰值还是峰-峰值。业余无线电里,示波器读数常常是峰值或峰-峰值,而功率、发热这些要用有效值,换算系数必须背熟。本题给的是峰值,少了一道折半,直接除根号二就行。
原理与依据
有效值(均方根值)的物理含义是:让这个交流电压通过一个纯电阻,产生的发热效果和一个多大的直流电压相当。对正弦波,经过一整个周期的均方根积分,有效值恰好等于峰值除以根号二,这是正弦波独有的固定比例,不随频率、相位改变。根号二约等于一点四一四,它的倒数约等于零点七零七。
题目给峰值一百伏,直接乘零点七零七,得到有效值约七十点七伏。写成算式:有效值等于峰值除以根号二,等于一百除以一点四一四,等于七十点七一伏。
这里没有峰-峰值的干扰,只要认准“峰值”二字,套用峰值除以根号二这一条公式就够了。若误以为是峰-峰值一百伏,就会多除一个二,得到三十五点四伏,正好是本题用来迷惑考生的错误答案之一。
峰值与有效值的分工
峰值反映的是波形瞬时能达到的最高点,有效值反映的是发热和做功能力。算功率、选保险丝、定电线载流量,用的都是有效值;而考虑绝缘耐压、二极管反向耐压、电容击穿电压时,看的是峰值。市电二百二十伏的有效值对应三百一十一伏的峰值,整流后滤波电容两端的直流电压就接近峰值,选电容耐压必须按峰值甚至更高来留裕量。
这也是“峰值”这个量单独存在的原因:它直接决定元器件的耐压等级。示波器上读峰值最方便,万用表上读有效值最方便,两者之间就靠根号二来换算。把峰值乘零点七零七得有效值,把有效值乘一点四一四得峰值,这套换算在电台电源、功放、天调里反复出现,是火腿的基本功。
逐项辨析
选项 A 正确:七十点七伏,是峰值一百伏除以根号二的结果。
选项 B 错误:三十五点四伏,是“峰-峰值一百伏”的正弦波有效值。它对应的是把峰值误当峰-峰值、多折半一次的情形。
选项 C 错误:一百四十一伏,是峰值一百伏乘根号二,等于峰-峰值,方向用反了,数值偏大。
选项 D 错误:五十伏,是一百伏的一半,既不是有效值也不是平均值,属于随手折半的干扰项。
易混淆点
峰值、峰-峰值、有效值三者要一眼分清:峰值是零点到顶点的距离,峰-峰值是正顶到负顶的总跨度,有效值是发热等效的直流值。峰值乘二得峰-峰值,峰值除根号二得有效值。题目给“峰值”就除根号二,给“峰-峰值”就先除二再除根号二,看清楚关键词就不会错。
应试要点
记住正弦波的两个黄金数:根号二约一点四一四,其倒数约零点七零七。峰值一百伏对应有效值七十点七伏,峰-峰值一百伏对应有效值三十五点四伏,这两个数字成对出现,几乎必考。凡是看到“峰值、有效值、正弦”的组合,脑子里先蹦出“除以根号二”。