什麼是 RMS 電壓?
RMS(均方根,Root Mean Square)電壓是交流(AC)波形的「有效值」,代表能對電阻性負載提供相同平均功率的等效直流電壓。對一個純正弦波而言,RMS 電壓與峰值電壓之間只差一個固定常數,因此換算既快速又可靠。
計算機怎麼用
輸入峰值電壓(Vpeak),也就是正弦波的最大瞬時電壓,計算機就會回傳對應的 RMS 電壓與峰對峰值電壓。無論是判讀示波器波形、音響工程、電源供應器設計,或是電子學課業,都非常實用。
公式解析
對正弦訊號來說,兩者的關係為:
$$V_{rms} = \frac{V_{peak}}{\sqrt{2}} \approx 0.7071 \times V_{peak}$$
其中 \(\sqrt{2}\) 這個係數,來自對正弦函數的平方在一個完整週期內積分、取平均後再開根號的結果。至於峰對峰值電壓,就是峰值的兩倍:$$V_{pp} = 2 \times V_{peak}$$。要特別注意,這條 RMS 公式只適用於正弦波;其他波形(如方波、三角波)的波峰因數(crest factor)不同,須用不同的計算方式。
實例演算
假設你的示波器顯示峰值電壓為 10 V,則:
$$V_{rms} = \frac{10}{\sqrt{2}} = \frac{10}{1.41421} \approx \mathbf{7.071 \text{ V}}$$
$$V_{pp} = 2 \times 10 = \mathbf{20 \text{ V}}$$
常見問題
為什麼市電電壓都以 RMS 表示?我們常見的 120 V 或 230 V 市電數值其實都是 RMS 值,因為 RMS 才真正反映交流電源實際的供電(功率輸出)能力。台灣家用市電為 110 V(同樣是 RMS 值),用法相同。
230 V RMS 市電的峰值是多少?\(V_{peak} = 230 \times \sqrt{2} \approx 325 \text{ V}\)。
這也能用在方波上嗎?不行。理想方波的 Vrms 會等於 Vpeak。本計算機假設輸入的是純正弦波。