對含有二極管電路的一點探討

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是串聯關系，因此I2=Icd，原副線圈根據能量關系存在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現，在一個周期內會有半個周期，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，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S處于斷開狀態，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，電壓表示數為零

B．t=0.015 s時，電流表示數為22 A

C．閉合開關S后，電壓表示數增大

D．閉合開關S后，電流表示數為16.5 A

總結：1.二極管具有單向導電性：正向導通，反向截止.2.原、副線圈之間電壓與匝數的正比關系，本質上就是變壓器的互感.原、副線圈之間的功率相等關系，本質上是理想變壓器的能量守恒.這兩個關系在任何情況下都是成立的，與是否存在二極管無關.3.原、副線圈中電流與匝數的反比關系比較特殊.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做和進行計算，而應結合電流有效值的定義進行計算.