Biên độ của dạng sóng AC
Để hiểu một dạng sóng AC một cách chi tiết, việc cần thiết là phải nắm bắt biên độ của nó. Biên độ thường được gọi là giá trị tối đa hoặc đỉnh, ký hiệu là Vmax cho điện áp và Imax cho dòng điện.
Giá trị đỉnh chỉ ra điểm cao nhất đạt được bởi điện áp hoặc dòng điện trong mỗi nửa chu kỳ, được đo từ đường cơ sở 0. Khác với điện áp DC, điện áp AC liên tục dao động theo thời gian.
Đối với dạng sóng hình sin thuần, giá trị đỉnh là đồng nhất trong cả hai nửa chu kỳ (+Vm = -Vm). Tuy nhiên, đối với các dạng sóng không phải là hình sin hoặc phức tạp hơn, giá trị đỉnh tối đa có thể khác biệt đáng kể trong mỗi nửa chu kỳ.
Đôi khi, các dạng sóng xen kẽ được biểu thị dưới dạng đỉnh-đỉnh (Vp-p), là sự khác biệt điện áp giữa đỉnh tối đa, +Vmax, và đỉnh tối thiểu, -Vmax, trong một chu kỳ hoàn chỉnh.
Giá trị trung bình của dạng sóng AC
Trong khi giá trị trung bình của điện áp DC liên tục luôn bằng giá trị đỉnh tối đa của nó (vì DC là không đổi), giá trị trung bình của điện áp AC lại thay đổi. Trong một dạng sóng hình sin thuần, khi tính trung bình giá trị đỉnh qua một chu kỳ hoàn chỉnh, kết quả luôn là 0, do sự đối nghịch của hai nửa dương và âm. Do đó, giá trị trung bình của một dạng sóng AC được tính hoặc đo chỉ trên một nửa chu kỳ.
Để tính toán giá trị trung bình của sóng, chúng ta xác định diện tích dưới dạng sóng bằng các phương pháp toán học như quy tắc mid-ordinate, quy tắc hình thang hoặc quy tắc Simpson. Để đơn giản, chúng ta nên sử dụng quy tắc mid-ordinate.
Trục cơ sở được chia thành nhiều phần bằng nhau (ví dụ, V1 đến V9). Càng nhiều đường tung độ thì giá trị trung bình càng chính xác hơn. Giá trị trung bình là tổng của tất cả các giá trị tức thời chia cho tổng số giá trị, được biểu thị là:
Trong đó: n là số đường mid-ordinates được sử dụng (Mid-ordinate là khoảng cách từ trung điểm đường chắn cung đến điểm giữa cung tròn)
Đối với các dạng sóng hình thuần, giá trị trung bình này bằng 0.637*Vmax, áp dụng tương tự cho dòng điện.
Giá trị RMS (Root Mean Square - Giá trị hiệu dụng trung bình) của dạng sóng AC
Giá trị trung bình mà chúng ta tính toán trước đó (0.637*Vmax) cho một dạng sóng AC không áp dụng cho nguồn DC. Không giống như DC, luôn có giá trị điện áp không đổi, AC thì liên tục thay đổi và thiếu giá trị cố định. Do đó, khi cung cấp một giá trị công suất tương đương bằng hệ thống AC như mạch DC được gọi là "giá trị hiệu dụng".
Giá trị hiệu dụng của một sóng hình sin tạo ra hiệu ứng nhiệt I2*R trong một mạch tải với nguồn điện DC không đổi. Thường được biết đến như giá trị hiệu dụng (RMS), nó được tính bằng căn bậc hai của trung bình bình phương điện áp hoặc dòng điện xoay chiều.
Cụ thể, Vrms hoặc Irms được xác định bằng căn bậc hai của trung bình bình phương các giá trị đỉnh giữa của sóng hình sin. Công thức tính giá trị RMS trong bất kỳ dạng sóng AC nào như sau:
Trong đó: n là số đường mid-ordinates được sử dụng (Mid-ordinate là khoảng cách từ trung điểm đường chắn cung đến điểm giữa cung tròn)
Đối với một sóng hình sin thuần, giá trị hiệu dụng (RMS) bằng 1/√2*Vmax, tương đương với 0.707*Vmax. Công thức này cũng áp dụng tương đươg với dòng điện. Cần lưu ý, đối với sóng vuông góc, nơi hiệu ứng nhiệt không đổi, giá trị trung bình và RMS trùng nhau.
Một điểm quan trọng cần biết thêm về giá trị RMS, đó là hầu hết các loại đồng hồ vạn năng, điện tử hoặc cơ, thường chỉ đo các giá trị RMS của điện áp và dòng điện trừ những trường hợp đặc biết khác. Khi sử dụng đồng hồ vạn năng để đo trên điện DC, I = V/R và trên điện AC, Irms = Vrms/R.
Ngoài ra, khi tính toán giá trị RMS hoặc giá trị đỉnh, sử dụng VRMS để xác định các giá trị IRMS hoặc Vp từ đó có thể xác định giá trị Ip. Không kết hợp tính toán chúng vì các giá trị Trung bình, RMS và Đỉnh của sóng hình sin là khác nhau và việc kết hợp chúng sẽ mang lại kết quả không chính xác.
