再谈交变电流的有效值，本文主要内容关键词为：有效值论文,电流论文,再谈论文,交变论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、问题提出 一道关于交变电流的有效值的模考题，引发了大家的激励讨论，在各大物理专业期刊上也有关于该题研究的文章[1-6]，基本持两种完全不同的观点，得出了两个完全不同的答案。那到底哪种观点正确呢？为方便研究，先来回顾一下考题。
两种观点得出了完全不同的答案，貌似都有道理，但文章[1-6]中都基本只是坚持自己的观点，而避开了解释另一种观点错在哪里，本文在此试图做点探讨，以弄清到底哪一种观点正确，以及另一种观点错误的原因，进而弄清有效值定义的准确含义。 二、问题探究
当然也有文章[1-2]从视在功率和有功功率的角度解释了为什么这里的能量不等。原来，变压器原、副线圈两端电压有效值U与电流有效值I的乘积严格讲只能称之为视在功率（或为表观功率），电工学上用符号S表示，即S=UI，其单位为伏安（VA）。副线圈负载实际消耗的功率，称之为有功功率，视在功率不表示交流电路实际消耗的功率，只表示电路可能提供的最大功率或电路可能消耗的最大有功功率，即有功功率在通常情况下要小于视在功率。从这一角度来看，副线圈的输出功率大于电阻只
实际消耗的功率不等，又是符合实际的，不违背能量守恒，那视在功率和有功功率的差值，对应的能量去哪里了呢？
通常说的有功功率就是平均功率，从前面的推导过程不难看出，之所以出现视在功率（S=UI）大于有功功率的情况，是因为电压和电流间存在相位差，导致公式中出现了cosα，cosα被称为功率因数。当交流电路中存在电感、电容时，电压和电流会出现相位差，此时视在功率和有功功率的差值对应的能量，储存在电感、电容中，它们只与电源进行能量的交换，并没有消耗真正的能量，即此时视在功率大于有功功率，仍然符合能量守恒。而对于纯电阻电路，电压和电流不存在相位差，视在功率应该等于有功功率，细看考题，不存在电感、电容，就是一个纯电阻电路，视在功率应该等于有功功率，即副线圈的输出功率应该等于电阻
实际消耗的功率。
三、两点疑惑
但同时带来第二点疑惑，此时加在定值电阻R两端的电压明显和考题中副线圈两端的电压不同，貌似违背了中学教材[7]中有效值定义“让交流和恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等，而这个恒定电流是I，电压是U，我们就把I、U叫做这个交流的有效值”中的“这个恒定电流是I，电压是U，我们就把I、U叫做这个交流电的有效值”，从定义的这段内容看，貌似只有把考题中副线圈的电压和电流同时加到某一电阻两端，同时得到二者的有效值。这明显是不可能的，问题出在什么地方呢？ 这个问题在大学物理教材中可以找到答案，其实大学物理教材[8]中有效值的定义为“如果某交流电通过一个电阻在一个周期内产生的焦耳热，与某恒定电流通过同一电阻在相同时间内产生的焦耳热相等，那么这个恒定电流的量值就是该交流电的有效值”。这个定义中的“量值”应该是电压值或电流值，并不强调二者的同时性，即求交流电流的有效值时，只要让流过定值电阻的交流电流和所求情景中交流电流相同，与此时加在定值电阻的交流电压是否和所求情景中交流电压相同无关，反之，求交流电压的有效值时，只要加在定值电阻两端的交流电压和所求情景中交流电压相同，与此时流过定值电阻的交流电流是否和所求情景中交流电流相同无关。 四、对有效值定义的理解
因此，要准确理解有效值的定义，首先要弄清根据定义求解有效值跟实际的物理情景和物理过程无关；其次让交流电和恒定电流通过同一定值电阻，实际上只是假想让它们通过同一个虚拟的没有具体确定数值的电阻；再者求解交流电压的有效值和交流电流的有效值，是相互独立的，二者没有同时性。
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