含理想二极管电路的分析电路如图所示,二极管为理想元件.doc

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抱负二极管具有单向导电性,抱负二极管可以当成一个电阻,当在抱负二极管上加上正向电压时,抱负二极管的阻值为零,抱负二极管相当于一根抱负导线,抱负二极管所在的位置相当于短路;当在抱负二极管上加上反向电压时,抱负二极管的阻值为无穷大,抱负二极管所在的位置相当于断路。有些同学在遇到含抱负二极管电路的问题不知道如何进展着手分析,下面举例说明,以期对同学们有所帮忙。
例1:如图1所示,一只抱负变压器的原、副线圈的匝数比是=,原线圈接入电压为220V的正弦沟通电源,一只抱负二极管和一个阻值为10Ω的电阻R串联接在副线圈上。则以下说法中正确的选项是:



,则电流表读数变小
分析与解:
由抱负变压器的因果关系得:在匝数比肯定的状况下,抱负变压器的输出电压由输入电压打算,输入电流由输出电流打算,输入功率由输出功率打算。
由==和U1=220V得:
副线圈上的电压的有效值为:U2=22V;
副线圈上的电压最大值为:U2m=22V。
由于抱负二极管具有单向导电性,抱负二极管可以当成一个电阻,当抱负二极管上加上正向电压时,抱负二极管的阻值为零,抱负二极管相当于一根抱负导线,抱负二极管所在的位置相当于短路;当抱负二极管上加上反向电压时,抱负二极管的阻值为无穷大,抱负二极管所在的位置相当于断路。不妨设t=0s时,电流正向流过抱负二极管,画出接在副线圈上的电阻R上的电压时间图像(U-t),如图2所示。
电阻R上的最大电压为Um=22V。电阻R上的电压的有效值为UR,
由电压的有效值的定义得:()2RT=()2R×
解得:UR==11V,由于电压表测电阻R上电压的有效值,所以电压表的读数为11V,答案B错误。
1min内电阻R上产生的热量为QR=t=×60J=1452J,答案A正确。
当抱负二极管上加上反向电压时,抱负二极管所在的位置相当于断路,此时抱负二极管上的电压最大,由于此时流过电阻R上的电流为零,所以抱负二极管上的电压最大值等于副线圈上的最大电压,二极管两端的最大电压为22V,答案C错误;电阻R上的电流的有效值为IR,由电压的有效值的定义得:IR2RT=()2R×
解得:IR=
由于抱负变压器的输入功率等于输出功率:U1I1=URIR=×
解得:I1=(其中U1和Um都是定值)
若R增大,I1减小,即电流表读数变小,答案D正确。所以此题答案选AD。
例2:如图3所示,在AB间接入正弦沟通电U1=220V,通过抱负变压器和二极管D1、D2给阻值R=20Ω的纯电阻负载供电,已知D1、D2为一样的抱负二极管,正向电阻为0,反向电阻无穷大,变压器原线圈n1=110匝,副线圈n2=20匝,Q为副线圈正中心抽头,为保证安全,二极管的反向耐压值至少为U0,设电阻R上消耗的热功率为P,则有:
=40V,P=80W
=40V,P=80W
=40V,P=20W
=40V,P=20W
分析与解:
由==和U1=220V得:
副线圈上的电压的有效值为:U2=40V;
副线圈上的电压最大值为:U2m=40V;
不妨设t=0s时,电流正向流过抱负二极管D1,画出接在副线圈上的电阻R上的电压时间图像(U-t),如图4所示,电阻R上的最大电压为URm20V,电阻R上电压的有效值为UR,由电压的有效值的定义得:()2RT=()2R××2
解得:UR==20V
电阻R上消耗的热功率为P==W=20W。综合上面的分析得:此题答案选C。
例3:如图5所示电路,一只抱负二极管和电容器在同一个支路,一带电量为q,质量为m的带电油滴静止在电容器的两极板间。若保持E、R1、R3和r不变,增大R2,带电油滴将怎样运动?
分析与解:
由于当抱负二极管上加上正向电压时,抱负二极管的阻值为零,抱负二极管相当于一根抱负导线,抱负二极管所在的位置相当于短路。如图5所示,电容器两极板间的电压等于电阻R3上的电压。
不妨设电容器的两极板间的距离为d,若保持E、R1、R2、R3和r不变,带电油滴静止在电容器的两极板间。
所以:mg=
若保持E、R1、R3和r不变,增大R2,电路中的总电阻R总=()+r,电路中的总电阻增大。
由闭合电路的欧姆定律得:电路中的总电流I=,电路中的总电流削减。
电阻R1上的电压为U=E-Ir,电阻I2上的电压增大。
设电阻R1上的电流为I1,电阻R3上的电流为I2,则:
I1=,I1增大。
由I=I1+I2得:I2削减。
电阻R3上的电压U3=I2R3,电阻R3上的电压U3削减,电容器上的带电量Q=CU3削减,电容器放电,放电电流反向流过抱负二极管,抱负二极管的阻值为无穷大,抱负二极管所在的位置相当于断路,所以电容器上电量不变,由Q=CU3得:电容器两极板间的电压不变,带电油滴仍静止在电容器的两极板间。
点评:抱负二极管相当于一个“闸门”,电容器相当于一个“水库”,抱负二极管这个“闸门”只能使电容器这个“水库”中的“水”增加,不能使电容器这个“水库”中的“水”削减。即:“抱负二极管只能使电容器上的电荷量增加,不能使电容器上的电荷量削减。”
(单位:河南省巩义市教育科研培训中心)