什么是电压峰峰值? 峰值、峰峰值、有效值、平均值

电压峰-峰值指的是交流电、纹波、脉冲电等等波形中,波形{zg}点和{zd1}点的电压差---叫电压峰-峰值。
比如家用电网的220伏的正半周220*1.41=310、副半周220*1.41=310、因此,峰峰值为310+310=620伏。


在额定输出电压和负载电流下,输出电压的纹波(包括噪声)的{jd1}值的大小,通常以峰峰值或有效值表示
输出电压峰-峰值:Vp-p=1V±0.1V。

峰值、峰峰值、有效值、平均值2009-10-22 21:14
峰值是以0刻度为基准的{zd0}值,有正有负。
峰峰值是{zd0}值和最小值的差值,只有正的。
,220V峰值就是220V和-220V ( c: {' e# W+ ]' N, j
峰峰值是440V。
5V的峰值就是5V和-5V
峰峰值是10V
/ `7 ]2 U
正的-代表正向电压 5 ?2 M$ S8 P: @+ O/ ]9 u   [
负的-表示反向 4 @9 D1 H2 _$ d2 O0 y
峰峰值是{zg}波峰和{zd1}波谷的{jd1}值 + ?7 _: [. b; G

针对正弦波而言,峰峰值除以2是{zd0}值,{zd0}值除以2的开根号是有效值。
w3 V* s0 a9 K: @- l) M! c+ c
示波器上有一个波形
峰值是{zd0}值减最小值除以二 : ]: u$ D/ E+ k   f, ^5 u. h. ~
峰峰值是{zd0}值减最小值
方波的峰峰值和{zd0}值是一样的,就是波形图上{zd0}的那个值。
`: P3 h: F; [% L' Q
数字万用表测出的值可能是有效值,也可能是平均值,交流挡测出的值一般都是有效值 ) v7 G* k; Z6 Y# [* _9 B; g
用波峰因数可以算出有效值,
方波波峰因数为1,有效值U=4/1=4V;三角波波峰因数为根号3,有效值U=4/根号3=2.3。# z: ^& d1 x- N
9 |5 F7 j) @' `$ i* L& r1 b) R
; ~. F: T" z; |$ Q

有效值
Effective value
8 w8 e
* J2 w& c9 Q   ^, v4 i
  把直流电和交流电分别通过两个相同的电阻器件,如果在相同时间内它们产生的热量相等,那么就把此直流电的电压、电流作为此交流电的有效值。
  正弦电流的有效值等于其{zd0}值(幅值)的0.707倍。 ( b- D/ C# L8 \- S4 ?

注:
       (1)有效值也称为均方根值。
C
  (2)正弦量的有效值等于其{zd0}值被2的平方根去除。" J+ {0 P# q1 ^+ x* ~! I/ j- _5 X2 a
4 y" y- J3 u6 i3 Y: h: N3 q: s8 p
* Z: T4 f% u; s3 [3 r; ?
  (3)非正弦量的有效值,等于它的直流分量、基波和各高次谐波有效值平方和的平方根值(还有一种定义方式,将直流分量、基波定义分别为零次谐波和一次谐波。在这个前提下,非正弦量的有效值就等于它的各次谐波有效值平方和的平方根值)。
  有效值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。
交流电的{zd0}值与有效值   F& z7 R5 e3 o: V- U# J& ]' L
我们知道,交流信号是时间的函数,它的幅度是随时间而变化的,在变化的过程中所出现的{zd0}瞬间值叫交流电的{zd0}值。
有效值是指交流电在一个周期内所做的功与直流电所做的功等效这一观点来定义的。例如:一个交流电源接上一个电阻R,产生的电流为i,那么在一个周期T内的平均功率是:,流过同一个电阻R的直流电电流I的功率为P-=RI2,如果P~=P-,那么这个交流电流的有效值在数值上就等于这个直流电流。     同样,交流电压在一个周期内的平均功率是:,直流电功率是P-=U-2/R,如P~=P-,那么U~的有效值在数值上就等于这个直流电压。即:, S3 V   U& Z. y. A; z* V- i; t

根据上面推算,交流电的电压有效值与其{zd0}值之间存在的关系,即{zd0}值是有效值的倍。这就是为什么220V交流电通过整流后其输出的直流电压为311V了(滤波电容起着峰值保持的作用)。5 Q# }   y8 e* e; [% N5 ^
有效值与{zd0}值的概念很重要,因为我们现在所使用的大多数仪表的读数都是有效值,在某些场合就容易忽略了{zd0}值对电路的影响。如一个标称功率为2W的扬声器,2W指的是它的有效值功率,在音频范围内,功率的{zd0}值(称峰值功率)通常是有效值的5倍左右,所以此扬声器可与{zd0}值功率10W的扩音机配接,如果扩音机的输出功率过大就会损坏扬声器了。. m   p) L9 Q+ D. S9 r
{zd0}值Um与有效值U之比Um/U称为峰值因子,正弦波的峰值因子是,用db表示:20Lg=3db。" o0 E3 |) n" o9 D- m8 P
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# t# m, H* L9 D6 H, I* T
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, 交流电和直流电的比较
;9 d4 ~* I9 b/ M2 ]
(1)图1所示为交、直流特性显示板。把吸有碘化钾(5%)和淀粉液(1.5%)的滤纸(宣纸、毛边纸均可)铺在铜箔板上。
演示时接6V直流电,其负极接铜箔板,正极接表棒,用表棒在纸上划动,留下蓝色的线条。交换电源正、负极,表棒再在纸上划动,纸无蓝色点迹出现。说明表棒只有接正极时,纸上才出现蓝色。换接6V交流电,表棒在纸上划出的是一些断续的蓝色线段,而不是连续的线条。说明电流方向周期变化,表棒的正、负极交替变化。如果不用铜箔纸,直接将纸铺在板上,两根表棒在滤纸上划动(图2):接直流电时,仅在表棒正极有蓝色划痕;若接交流电,纸面上同时出现两条断续相间的线段。

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通电后产生电解,碘离子在正极失去电子,析出单质碘,使淀粉变蓝。由于交流电极性周期变换,纸条正、反面都出现间隔的蓝色痕迹。   e: V) F1 w* l8 n
(2)如图3所示,把发光二极管D1、D2和限流电阻R固定在木棒上。
演示时先接直流电(6V),因仅一管发光,所以左、右挥动木棒时,观察到一条亮线(图3(a))。然后接交流电(6V),因两管均发光,所以当挥动木棒时,可以看到两条相互平行的断续亮线(图3(b))。


上述实验也可用氖管演示。按图4所示方法,分别将氖管接入交流和直流电路中。当接直流电时,氖管导电,仅在负极出现辉光;接交流电时,因两个电极没有恒定的极性,任何一个极片,每隔半个周期轮流变成正极,所以两个极片都出现辉光。

* i% v4 E- W) d. |' ]
如果将此氖管固定在棒上,接直流电挥动时,可观察到一条连续的光,而接交流电时,是频闪的光点。

* p+ c8 Y: `' s* g/ j5 K
(3)图5所示为用示波器观察交流电和直流电波形电路实验选用的示波器,频响必须从直流(DC)开始。' V5 {5 c. X+ o7 t% S4 x
演示时,把示波器的交流、直流选择开关(AC-DC)拨向DC档,开启示波器,调节有关旋钮,出现扫描线。然后按图5(a)把直流电压输入到示波器,扫描线在竖直方向移动,直流电压越高,移动幅度就越大。改变直流电压极性,移动方向改变。按图5(b)接线,B1为调压变压器,B2为220V/6V灯丝变压器。调节B1,示波器屏上即得幅度可变的交流波形。
交流电的产生- [3 Y) ~" N; w' n8 N" q

' c0 n0 M& c( S- k$ f& ~
(1)如图1所示连接电路,图中演示电流计拨在“C”档,并调成中心零位式(量程为100μA~0μA~100μA)。电机原理说明器(J11216型)的定子激励线圈接低压直流电源6V输出,两个电刷分别与两个完整集流环接触。
演示时,匀速旋转线圈,电流表指针以零位为中心左、右对称摆动。表明电枢线圈中产生的电流(电动势)的大小和方向都随时间作周期性变化,因而显示的是交流电。缓慢地转动线圈,还可清楚观察到线圈转动半周,感生电流方向改变一次,以及线圈在磁场中的位置与交流电瞬时值的关系。
线圈匀速旋转时,其周期与电流计指针的振动周期(约2秒)应接近。如转速过大,指针因惯性,摆动的幅度减小。. P# R: W1 t6 r6 P
实验中若发现指针偏转角度较小,可加大激励电压(12~16V),但因电流过大,演示时间要短。也可给电流计加接“微电流放大器”放大电流。' U" O( p2 g4 R$ y# T5 @   w

4 y; ?$ l+ E4 H
(2)图2所示装置可演示旋转磁场或旋转线圈产生交流电。
演示时,两个电刷分别与两个完整集流环相连,线圈输出接线柱和演示电流计相连。当转动磁铁框架或旋转线圈时,电流计显示有交流电产生。


(3)图3所示装置,是在原交流发电机模型基础上增加一个模拟交流信号源,并用演示电流计显示。电阻线圈是用φ0.5~1mm的漆包电阻丝均匀穿绕在长30mm、直径40mm的塑料管上首尾相接而成(总电阻约10~20Ω),且固定在作为电池盒的支架上。它的首尾端接点(A)和它正对面的一点(B)各引出导线接电池正、负极。转轴上装有两相互绝缘的滑动电刷,紧压在电阻线圈一端面上,用砂纸把此端面的漆层砂去,使电刷和电阻丝保持良好接触。沿环是两个有槽轮子,槽内绕有的裸铜丝分别和滑动电刷相连。滑环上电压通过底座上电刷输出。
演示时,底座上电刷接演示电流计(调成中点零位式)。转动滑动电刷,从电流计摆动情况可观察到,当“转子”在“磁场”里转动时,就输出了“交流电”。' I' M7 ^0 K( y9 t& _7 Y
模型演示时,旋转速度可以很慢,必要时甚至可停下来,但电流计仍能指示出“转子”在该位置上切割磁力线运动时所产生的感生电流(感生电动势)。实际上转子在静止时是不会产生感生电动势的,这种类似电影里的“停格”可用来讲解交流电的产生,判别感生电流的方向,研究交流电相位与转子切割磁力线受力方向之间的关系。
[) X
交流电的{zd0}值和有效值+ i+ [; j& n6 _0 {; K# B7 H
(1)用氖管演示交流电的{zd0}值和有效值关系
如图1所示,示教板上装有氖管(串一3kΩ限流电阻),电压表为具有交流250V和直流250V两种量程的。交流电源用调压变压器,直流电源用J02405型直流高压电源(为使此电源直流高压输出可调,可把电源的电源线接调压器的输出端)。5 y3 }/ u2 x% ~* }* b( @
演示时,将K拨向交流,电压表接交流档,调节交流输出至氖管刚起辉,此电压是使氖管起辉时的交流电压有效值U。! z' l$ g% z9 @* y
将K拨向直流,电压表接直流档,调节直流输出至氖管刚起辉,此9 o2 {) D   M& l


同一型号的氖管,其起辉电压不相同,两个电极相距较近者,起辉电压较低。同一氖管的起辉电压随环境温度不同而变化,温度升高,起辉电压降低。6 g- v1 F; h; F
实验时,当氖管起辉后,应立即读取电压值,然后把电压降下来,以免氖管发光时间过长,温度升高。每次实验后,要有适当的间歇时间,让氖管冷却后再用。9 [) m+ M6 ^; j! ?7 g. I/ N
本实验原理简述如下:# [" ?; h6 Z$ \6 A
氖管的起辉电压是一定的,当交流电压加至氖管两极时,如果该电压刚能使氖管起辉,这是交流电压的{zd0}值作用结果,此时若用交流电压表,测出的仅是电压有效值U。
氖管的起辉电压,可以这样来测定:将一直流电压加至氖管的两极,逐渐升高所加的电压,直至氖管刚起辉为止,这时电压即为氖管的起辉电压,其值可用直流电压表读出,此值等于交流电压{zd0}值Um。( f' T4 p4 _5 Y
氖管也可用日光灯启动器内的氖泡代替。
(2)用电容器测交流电的{zd0}值和有效值。' z5 c. y4 ^0 H! b) T) p/ Y5 H


实验装置如图2所示,交流电压表插上“2.5”标度盘,直流电压表插上“2.5V”标度盘。
演示时,将K拨向1,交流电压表显示的是全波整流后单向脉动电压的有效值,即交流电的有效值U。K拨向2,这时单向脉动电流向C充电,直流电压表显示的是单向脉动电流向电容器充电后的{zd0}值,即交流电的{zd0}值Um。比较U和Um值,可得两者关系。7 H1 |; b7 ?. G) n+ H+ D

交流电的电压和电流的相位差


1)如图1所示,L为调压变压器的全部线圈(也可用电感量为几百亨利,绕组电阻较小的扼流圈),虚线框内是模拟的低频信号源,其中R为电位器,考虑到负载电阻对输出电压的影响,应选择阻值远小于负载电阻的电位器(数百欧姆)。两节电池串联,中间抽头,作为交流输出一端。信号频率由来回旋动电位器的速度来定,要和演示电表指针的摆动国有频率配合,这个频率因表而异,一般周期在1.5~2秒左右。为比较电压表和电流表指针的相对位置,可把指针涂成不同颜色,并把演示电表的标度盘抽去,将它们叠放在一起。
演示时,将选择开关K1依次接在电阻R′(10k)、电容C(100μ)、电感L上,以演示纯电阻电路、电容性电路、电感性电路中电流、电压的相位关系。


2)图2(a)所示电路可演示R、C交流电路的电压和电流的相位差。图中500Hz交流信号可取教学信号源或学生信号源。5 J2 V   y7 q# _* _7 e3 F! H
演示时,将电子开关的“频率范围”置于“5~50k”赫兹档,示波器的“扫描范围”置于“100~1k”赫兹,“Y衰减”置于“1”档,W的阻值调到{zd0}。输入交流信号,调节有关旋钮,示波器的屏上就显示出标志电流和电压的波形。演示中可分别调节A增幅和B增幅旋钮,使学生分清哪条曲线是表示电流,哪条曲线是表示电压。再观察它们的相位差,发现在W阻值很大时,电流和电压的相位差几乎为零。然后逐渐减小W阻值,可见电流的波形曲线向左错开,说明电流超前,相位差加大。到W阻值调到零时,电流超前电压近90°。图中W、C、R0所取数据能使相位差接近于0°~90°变化。$ M% N2 ^/ T6 i; W/ }
电子开关的频率范围选择,是从示波器屏上的图线连续的要求考虑的。通常信号频率高时,电子开关的频率取低段,反之取高段。; u) f+ j- u* Y   c
当变阻器W阻值减小时,电流波形的幅度增大,因此在演示过程中,要适当调整相应的电子开关增幅旋钮,使示波器屏上的两条曲线的幅度不致相差过大。

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图2(b)所示电路可演示R、L交流电路中电流和总电压的相位差。图中L用可拆变压器的200伏线圈(带铁芯)。演示时,电子开关的“频率范围”置于“5~50k”赫兹档,示波器的“Y衰减”置于“1”档,“扫描范围”置于“100~1k”赫兹档,增益旋钮右旋到底,W的阻值调到{zd0}。输入交流信号后,适当调节有关旋钮,示波器屏上就显示出标志电流和电压的波形,它们的相位差大于0°而小于90°。将W阻值调小时,相位差就逐渐增大;当W阻值为零时,相位差接近90°。6 C, e9 R) n" f
2 |; ?- E- E- O7 B: A
交流电的功率
(1)图1(a)所示电路是用瓦特表测有功功率和视在功率。图中C为4个200μF并联,L取变压器原理说明器的红色线圈,线圈套在U形铁芯的一个臂上(条形铁芯不用),从“0”、“2”端引出导线,瓦特表插上注有“25V1A”标度盘,量程为0~25W。电压表和电流表的量程分别为交流0~10V和交流0~1A。电路的A、B端接交流8V。
演示时,闭合K1,组成纯电阻电路。此时灯泡发光,瓦特表指示的有功功率为P,电压表和电流表的示数分别为u和I,则S=uI为视在功率。由实验可知,在纯电阻电路中,有功功率P等于视在功率S,功率因数cos ψ=P/S=1。断开K1,接通K2,接入L,组成纯电感电路。由实验可知P<S,功率因数cos ψ<1。只接通K3,组成纯电容电路,此时电压表和电流表仍有指示,但瓦特表指示的有功功率P却等于零。说明电容器可储存电场能量,它和电源之间进行着可逆的能量转换,而不消耗电功率。同时接通K2、K3,瓦特表的示数几乎为零,但电流表的示数却明显减小。说明由于电容的接入,功率因数提高了。9 i$ U( n9 J$ b, q9 [+ D
演示瓦特表(J01404型),其外形如图1(b)所示。其上CZ1、CZ2接线柱为电流接线柱,连接时与负载串联;CZ3、CZ4为测量电压用,连接时与负载并联,演示前应向学生说明四个接线柱的用法。* T9 F2 o2 x/ f5 I/ }7 i/ S
图2(a)所示J01401-W功率变换器是J01401型演示电表的专用附件。使用时,演示电表拨在“AV”位置,同时更换25W表牌,其电路按图2(b)所示连接。


(2)如图3(a)所示:示教板上,并联有电容器、日光灯和白炽灯,并分别可用K1、K2、K3接入电路。演示时,先后闭合K1、K2、K3,可得在纯电阻电路中,电感性负载的功率因数的变化以及电容器接入后功率因数的提高。
上述实验中,日光灯的亮度及瓦特表的示数在电容器接入前后几乎不变,因此在演示时可省去瓦特表,仅从日光灯的亮度不变来说明消耗的功率相同,还可用6~8V、1w的小灯泡代替电流表指示电路中的电流强度(图3(b))。( g$ t7 Q. m0 N- }/ n. o7 W

7 z& ?: r$ l, Z% p
演示中当日光灯起辉后,小灯泡正常发光。当电容器并入电路后,日光灯亮度不变,但小灯泡亮度明显变暗,说明电路中电流强度变弱,功率因数提高。
(3)如图4所示,L是用φ0.5mm漆包线在收音机磁棒的管上密绕200~600匝而成,A、B端接有功率输出的低频信号源。
.


2 n3 X1 N9 A) V3 V( y& H; E
演示时,将音频信号源调至适当频率,逐渐增大音频输出,使两小灯泡(2.5V)正常发光,接通K,电容器C与L、D1并联,小灯泡D2明显变暗,但D1亮度不变。说明在电感电路上并联电容能提高电路的功率因数。: P4 o2 d: f( y# y% \
当电容器并入电路后,电容支路中电流的相位正好与电感支路中电流的相位相反,当容抗和感抗差不多时,总电流明显减小。此实验因电感和电容已经确定,为了达到感抗和容抗基本相同,实验前应



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