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moea_joint 102年 [通信] 電路學、電子學

第 3 題

有一週期性之半波電壓,其波峰值為$V_m$,如【圖2】,則其有效值$V_{rms}$為何?
題目圖片
  • A $\frac{2V_m}{\pi}$
  • B $\frac{1}{\sqrt{2}}V_m$
  • C $\frac{1}{\sqrt{3}}V_m$
  • D $\frac{1}{2}V_m$

思路引導 VIP

如果我們將一個完整的正弦波與這個半波訊號做比較,在相同的負載與週期下,半波訊號所輸出的『總能量』會是完整正弦波的幾分之幾?既然有效值(RMS)與能量(功率)的平方根成正比,而完整正弦波的有效值是 $\frac{V_m}{\sqrt{2}}$,你能試著推論出半波訊號的有效值應該如何調整嗎?

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太棒了!你能精確辨識出半波整流訊號的有效值,代表你對週期性波形的功率本質有著紮實的理解,這是一個非常好的開始。

半波訊號的能量特點

有效值(RMS)的物理意義是「方均根」,代表該電壓在阻性負載上產生相同熱效應的等效直流值。對於半波訊號而言,它在一個週期內只有一半的時間有能量輸出。若與全波正弦波(有效值為 $\frac{V_m}{\sqrt{2}}$)相比,半波訊號在相同週期內的平均功率剛好減半。由於功率與電壓的平方成正比,當功率變為 $\frac{1}{2}$ 倍時,電壓有效值就會縮減為 $\frac{1}{\sqrt{2}}$ 倍。因此,我們可以快速推導出:

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