ค่ารากที่สองของค่าเฉลี่ยกำลังสองของสัญญาณ AC คืออะไร

เหล่านี้คือคำถามที่เกิดขึ้นในใจของเราทุกครั้งเมื่อเราทำงานกับวงจรไฟฟ้าสลับ

สมมติว่าเรามีวงจรไฟฟ้าตรง DC circuit (รูปที่ 1) และเราต้องการจำลองวงจรนี้ในวงจรไฟฟ้าสลับ เราได้ทุกอย่างเหมือนเดิม ยกเว้นแรงดันไฟฟ้าซึ่งเป็นแรงดันไฟฟ้าสลับ voltage คำถามคือ ควรกำหนดค่าของแรงดันไฟฟ้าสลับให้เท่าใดเพื่อให้วงจรทำงานเหมือนกับวงจรไฟฟ้าตรง

ลองใช้ค่าแรงดันไฟฟ้าสลับ (AC Vpeak = 10 โวลต์) ซึ่งอยู่ในวงจร DC circuit ของเรา ด้วยการทำเช่นนี้เราจะเห็น (รูปที่ 3) ว่าสัญญาณแรงดันไฟฟ้าสลับไม่ครอบคลุมพื้นที่ทั้งหมด (พื้นที่สีน้ำเงิน) ของแรงดันไฟฟ้าตรงที่คงที่ ซึ่งหมายความว่าสัญญาณแรงดันไฟฟ้าสลับไม่สามารถจ่ายพลังงานเท่ากับแรงดันไฟฟ้าตรงได้

ซึ่งหมายความว่าเราต้องเพิ่มแรงดันไฟฟ้าสลับเพื่อครอบคลุมพื้นที่ทั้งหมดและตรวจสอบว่ากำลังจ่ายพลังงานเท่ากับแรงดันไฟฟ้าตรงหรือไม่

เราพบว่า (รูปที่ 4) โดยการเพิ่มแรงดันสูงสุด Vpeak ถึง (π/2) เท่าของแรงดันไฟฟ้าตรง voltage เราสามารถครอบคลุมพื้นที่ทั้งหมดของแรงดันไฟฟ้าตรงในแรงดันไฟฟ้าสลับ เมื่อสัญญาณแรงดันไฟฟ้าสลับแสดงแรงดันไฟฟ้าตรงได้อย่างสมบูรณ์แล้ว ค่าของแรงดันไฟฟ้าตรงนั้นจะเรียกว่าค่าเฉลี่ยของสัญญาณแรงดันไฟฟ้าสลับ

ตอนนี้แรงดันไฟฟ้าสลับควรจ่ายพลังงานเท่ากัน แต่เมื่อเราเปิดสวิตช์ เราพบว่าแรงดันไฟฟ้าสลับจ่ายพลังงานมากกว่าแรงดันไฟฟ้าตรง เพราะค่าเฉลี่ยของแรงดันไฟฟ้าสลับจ่ายประจุเท่ากัน แต่ไม่จ่ายพลังงานเท่ากัน ดังนั้น เพื่อให้ได้พลังงานเท่ากันจากแรงดันไฟฟ้าสลับ เราต้องลดแรงดันไฟฟ้าสลับลง

เราพบว่าโดยการลดแรงดันสูงสุด voltage Vpeak ถึง √2 เท่าของแรงดันไฟฟ้าตรง เราจะได้พลังงานที่ไหลผ่านทั้งสองวงจรเท่ากัน เมื่อสัญญาณแรงดันไฟฟ้าสลับจ่ายพลังงานเท่ากับแรงดันไฟฟ้าตรง ค่านั้นของแรงดันไฟฟ้าตรงจะเรียกว่าค่ารากที่สองของค่าเฉลี่ยหรือ rms value ของแรงดันไฟฟ้าสลับ
เราสนใจเสมอว่ามีพลังงานเท่าไรที่ไหลผ่านวงจรของเรา ไม่ว่าจะต้องการประจุเท่าไรในการจ่ายพลังงานนั้น และนั่นคือเหตุผลว่าทำไมเราใช้ค่า rms ของแรงดันไฟฟ้าสลับแทนค่าเฉลี่ยในระบบไฟฟ้าสลับ

สรุป
ค่าเฉลี่ยของกระแสไฟฟ้าสลับแสดงปริมาณประจุที่เท่ากับกระแสไฟฟ้าตรง

ค่า RMSของกระแสไฟฟ้าสลับแสดงปริมาณพลังงานที่เท่ากับกระแสไฟฟ้าตรง

กระแสไฟฟ้าสลับใช้ประจุน้อยกว่าในการจ่ายพลังงานเท่ากับกระแสไฟฟ้าตรง

แหล่งที่มา: Electrical4u

คำชี้แจง: เคารพ ต้นฉบับ, บทความที่ดีควรแชร์, หากละเมิดลิขสิทธิ์โปรดติดต่อลบ