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        對含有二極管電路的一點探討

        2019-10-23 11:23:22
        數(shù)理化解題研究 2019年28期
        關(guān)鍵詞:副線圈負載電阻匝數(shù)

        商 壘

        (山東省濟南市平陰縣第一中學 250400)

        一、二極管對交變電路電壓、電流、功率的影響

        例1 如圖1,一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2.原線圈通過一理想電流表A接正弦交流電源,一個二極管和阻值為R的負載電阻串聯(lián)后接到副線圈的兩端.假設該二極管的正向電阻為零,反向電阻為無窮大.用交流電壓表測得a、b端和c、d端的電壓分別為Uab和Ucd,則( ).

        A.Uab∶Ucd=n1∶n2

        B.增大負載電阻的阻值R,電流表的讀數(shù)變小

        C.負載電阻的阻值越小,cd間的電壓Ucd越大

        D.將二極管短路,電流表的讀數(shù)加倍

        以上是我們給學生對AD兩選項最常見的解釋方式,但是否還有新的解題方式?

        副線圈與電阻R是串聯(lián)關(guān)系,因此I2=Icd,原副線圈根據(jù)能量關(guān)系存在U1I1=UcdIcd

        副線圈含有二極管時,副線圈的功率如何計算?能否利用U2I2來計算,這困擾著很多的師生.利用上述的比例去觀察,U2I2顯然不等于UcdIcd,對副線圈電壓U2和Ucd的波形圖認真審視會發(fā)現(xiàn),在一個周期內(nèi)會有半個周期,雖然副線圈有電壓U2輸出,但卻沒有電流,從而導致該半個周期的時間內(nèi),副線圈是沒有能量消耗,所以我們需要利用UcdIcd來計算副線圈消耗的功率.

        二、二極管在并聯(lián)電路中對電流有效值的影響

        例2如圖3甲所示,自耦變壓器輸入端a、b接入如圖3乙所示的交流電源,副線圈兩端接入一個二極管和兩個阻值均為R=40Ω的負載電阻.當滑片位于線圈中點位置時,開關(guān)S處于斷開狀態(tài),下列說法正確的是(圖中電表均為理想交流電表)( ).

        A.t=0.01 s時,電壓表示數(shù)為零

        B.t=0.015 s時,電流表示數(shù)為22 A

        C.閉合開關(guān)S后,電壓表示數(shù)增大

        D.閉合開關(guān)S后,電流表示數(shù)為16.5 A

        總結(jié):1.二極管具有單向?qū)щ娦裕赫驅(qū)ǎ聪蚪刂?2.原、副線圈之間電壓與匝數(shù)的正比關(guān)系,本質(zhì)上就是變壓器的互感.原、副線圈之間的功率相等關(guān)系,本質(zhì)上是理想變壓器的能量守恒.這兩個關(guān)系在任何情況下都是成立的,與是否存在二極管無關(guān).3.原、副線圈中電流與匝數(shù)的反比關(guān)系比較特殊.若存在二極管,則二極管后用電器電壓有效值必須依據(jù)二極管單向截止的性能進行修正,利用有效值的定義得出電壓有效值,繼而得出流經(jīng)用電器的電流有效值及消耗的能量.4.交變電流的電流有效值是根據(jù)能量相等的原則進行的等效替換,干路電流的有效值不能用各支路電流有效值進行簡單的代數(shù)做和進行計算,而應結(jié)合電流有效值的定義進行計算.

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