商 壘

(山東省濟(jì)南市平陰縣第一中學(xué) 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(gè)二極管和阻值為R的負(fù)載電阻串聯(lián)后接到副線圈的兩端.假設(shè)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(fù)載電阻的阻值R，電流表的讀數(shù)變小

C．負(fù)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(xué)生對AD兩選項(xiàng)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(shí)，副線圈的功率如何計(jì)算？能否利用U2I2來計(jì)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(rèn)真審視會(huì)發(fā)現(xiàn)，在一個(gè)周期內(nèi)會(huì)有半個(gè)周期，雖然副線圈有電壓U2輸出，但卻沒有電流，從而導(dǎo)致該半個(gè)周期的時(shí)間內(nèi)，副線圈是沒有能量消耗，所以我們需要利用UcdIcd來計(jì)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(gè)二極管和兩個(gè)阻值均為R=40Ω的負(fù)載電阻．當(dāng)滑片位于線圈中點(diǎn)位置時(shí)，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(shí)，電壓表示數(shù)為零

B．t=0.015 s時(shí)，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)?，反向截?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(gè)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行簡單的代數(shù)做和進(jìn)行計(jì)算，而應(yīng)結(jié)合電流有效值的定義進(jìn)行計(jì)算.