7.3 : Wartość skuteczna przebiegu okresowego

Pojęcie wartości skutecznej, wartości skutecznej, ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia obwodów elektrycznych i dostarczania mocy. Pomysł ten wyłania się z konieczności pomiaru efektywności źródła napięcia lub prądu w zasilaniu obciążenia rezystancyjnego.

Wartość skuteczna prądu okresowego reprezentuje prąd stały (DC), który przekazuje do rezystora tę samą moc średnią, co sam prąd okresowy. Koncepcja ta ma kluczowe znaczenie przy ocenie obwodów prądu przemiennego. Aby określić wartość skuteczną prądu, należy znaleźć prąd skuteczny, który jest pierwiastkiem kwadratowym średniej kwadratów wartości prądu chwilowego w danym okresie. Ta wartość skuteczna odpowiada prądowi stałemu, który po przyłożeniu do rezystora dostarcza tę samą średnią moc, co prąd okresowy.

Podobnie wartość skuteczną napięcia oblicza się w ten sam sposób, co prąd. Reprezentuje napięcie skuteczne, niezbędne do oceny zużycia energii w systemach elektrycznych.

Wartość skuteczna jest pojęciem podstawowym, nie ograniczającym się do sygnałów sinusoidalnych. Dla dowolnej funkcji okresowej wartość RMS oblicza się, znajdując kwadrat funkcji, określając średnią kwadratów, a następnie obliczając pierwiastek kwadratowy tej średniej. W zastosowaniach praktycznych napięcie i prąd są często wyrażane w kategoriach wartości skutecznych, a nie wartości szczytowych. Dzieje się tak, ponieważ średnia wartość sygnału sinusoidalnego wynosi zero, co czyni wartość RMS bardziej użyteczną miarą do analizy mocy. Oprócz tego woltomierze i amperomierze analogowe są przeznaczone do bezpośredniego odczytu wartości skutecznych napięcia i prądu, co czyni je niezbędnymi narzędziami do pomiarów mocy.