对含有二极管电路的一点探讨

商 垒

(山东省济南市平阴县第一中学 250400)

一、二极管对交变电路电压、电流、功率的影响

例1 如图1，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈通过一理想电流表A接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端.假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大.用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，则( ).

A．Uab∶Ucd=n1∶n2

B．增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小

C．负载电阻的阻值越小，cd间的电压Ucd越大

D．将二极管短路，电流表的读数加倍

以上是我们给学生对AD两选项最常见的解释方式，但是否还有新的解题方式？

副线圈与电阻R是串联关系，因此I2=Icd，原副线圈根据能量关系存在U1I1=UcdIcd

副线圈含有二极管时，副线圈的功率如何计算？能否利用U2I2来计算，这困扰着很多的师生.利用上述的比例去观察，U2I2显然不等于UcdIcd，对副线圈电压U2和Ucd的波形图认真审视会发现，在一个周期内会有半个周期，虽然副线圈有电压U2输出，但却没有电流，从而导致该半个周期的时间内，副线圈是没有能量消耗，所以我们需要利用UcdIcd来计算副线圈消耗的功率.

二、二极管在并联电路中对电流有效值的影响

例2如图3甲所示，自耦变压器输入端a、b接入如图3乙所示的交流电源，副线圈两端接入一个二极管和两个阻值均为R=40Ω的负载电阻．当滑片位于线圈中点位置时，开关S处于断开状态，下列说法正确的是(图中电表均为理想交流电表)( ).

A．t=0.01 s时，电压表示数为零

B．t=0.015 s时，电流表示数为22 A

C．闭合开关S后，电压表示数增大

D．闭合开关S后，电流表示数为16.5 A

总结：1.二极管具有单向导电性：正向导通，反向截止.2.原、副线圈之间电压与匝数的正比关系，本质上就是变压器的互感.原、副线圈之间的功率相等关系，本质上是理想变压器的能量守恒.这两个关系在任何情况下都是成立的，与是否存在二极管无关.3.原、副线圈中电流与匝数的反比关系比较特殊.若存在二极管，则二极管后用电器电压有效值必须依据二极管单向截止的性能进行修正，利用有效值的定义得出电压有效值，继而得出流经用电器的电流有效值及消耗的能量.4.交变电流的电流有效值是根据能量相等的原则进行的等效替换，干路电流的有效值不能用各支路电流有效值进行简单的代数做和进行计算，而应结合电流有效值的定义进行计算.