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1、难点挑战 我要把人生变成科学的梦， 然后再把梦变成现实 居里夫人 湖南 王跃军 二极管也叫晶体二极管， 是一种半导体元件， 它 的特点是电流从正极流入时电阻比较小， 而从负极流 入时电阻比较大高中阶段一般将其看作理想二极 管， 即正向电阻可看成零， 反向电阻可看成无穷大 二 极管具有单向导电性 二极管在高考电学中， 特别是交流电的相关问题 中， 常有涉及， 由于教师缺乏重视， 学生对二极管也颇 为陌生， 在遇到相关问题时， 得分率较低笔者特从下 面个方面对二极管问题进行分析 二极管在交流发电机中的应用 例 图为小型旋转电枢式交流发电机的原 图 理图，匝矩形导线框以角速 度在磁感应强度为的匀 强
2、磁场中绕轴 匀速转动， 线框面积为， 线框的电阻、 电 感均不计， 外电路接有电阻、 理想电流表 和二极管二 极管具有单向导电性， 即正 向电阻为零， 反向电阻无穷大 下列说法正确的是（ ） 图示位置电流为； 两端电压的有效值 槡 ； 一个周期内通过的电荷量 ； 交流电流表的示数 图 由图可知， 该 位置为中性面， 电流为 ， 选项 正确； 由于二极管的单向导电 性，两端电压的瞬时值 可用图来表示， 设电阻两端电压的有效值为， 在一个周期内有： （ 槡 ） ， 解得 ， 故选项错误； 在一个周期内， 只有半周期 的时间有电流通过， 故一个周期内通过电阻的电 荷量 ， 选项 错误 电流的有效值
3、， 选项正确答案为、 本题考查的知识点为二极管的单向导电性， 交流电有效值的定义与非正弦交流电有效 值的计算， 交流电路的分析与计算以及电路中电荷量 的计算方法 二极管在变压器中的应用 例 图中是绕有两组线圈的闭合铁芯， 线 圈的绕向如图所示， 是理想的二极管， 金属棒 可 在两条平行的金属导轨上沿导轨滑行， 磁场方向垂直 纸面向里若电流计中有电流通过， 则 棒的运动可 能是（ ） 图 向左匀速运动； 向右匀速运动； 向左匀加速运动； 向右匀加速运动 金属棒 向左或向右匀速运动时， 产生恒定 电流， 故副线圈无感应电流， 选项、不正 确若 棒向左匀加速运动， 由右手定则和楞次定律 可知， 有感
4、应电流从二极管正极流入， 因而电流计中 有电流通过， 选项正确 同理可以排除选项答案 为 图 例 图所示的电 路中， 理想变压器原、 副线 圈的匝数比 ， 原线圈接槡 （） 的 交 流 电， 灯泡 标 有 “ ” 字样， 电阻 ，为理想二极管， 则（ ） 灯泡不能正常发光； 二极管的反向耐压值应大于 槡 ； 原线圈的输入功率为 ； 通过副线圈的电流为 原线圈电压有效值 ， 由 ， 难点挑战 人生就像一杯茶， 不会苦一辈子， 但总会苦一阵子 韩寒 得副线圈电压有效值 ， 灯泡能正常发光， 选项错误； 副线圈电压的最大值为 槡 ， 二极 管的反向耐压值应大于 槡 ， 选项正确； 由于二 极管的单向
5、导电性， 正弦交流电的一个周期内只有半 个周期的时间电阻有电流通过， 因此消耗的功率 ， 故变压器入出 ， 选项 错误； 由出 得 出 ， 选项 正确 答案为、 本题考查了变压器， 二极管的单向导电性及 电路的相关知识 例 如图所示， 一理想变压器的原、 副线圈 的匝数比是 ， 原线圈接入如图所示的正弦交 流电， 一只理想二极管和一个阻值为 的电阻串 联后接在副线圈上 则（ ） 图 图 原线圈电压有效值为 ； 电压表示数约为 ； 电流表示数约为 ； 二极管两端的最大电压为 槡 由图可知， 原线圈电压最大值为 ， 则有效值为 ， 选项错误； 由变压 器电压与匝数的关系式可知， 副线圈输出电压为
6、， 根据二极管单向导电性和电压有效值的定义可得 ， 解得电压表示数槡 ， 选项错误； 变压器输出功率为 ， 由 变 压 器 的 输 入 功 率 等 于 输 出 功 率 有：入 ， 得到变压器输入电流， 即电流表示数为 ， 选项正确； 当二极管加反向电压时， 此时二极管 两端电压即为副线圈电压， 二极管两端的最大电压为 副线圈输出电压最大值为 槡 ， 选项正确答案 为 、 图 例 如图所示， 在 间 接 入 交 流 电 ， 通过理想变压器和 二极管、给阻值 的纯电阻负载供电， 已知、为相同的理想二极管， 其正向电阻为， 反向电阻无穷大， 变压器原线圈 匝， 副线圈 匝，为副线圈正中央抽头 为保证
7、安全， 二 极管反向耐压值至少为， 设电阻上的热功率为 ， 则有（ ） 槡 ， ； ， ； 槡 ， ； ， 由二极管单向导电性， 变压器的输出端可等 效看成副线圈匝数 匝， 直接与电阻 串联由变压器电压和匝数的关系式 ， 求得 电阻的等效直流电压 ， 则电阻上的热 功率 分析变压器的输出端电路， 可知 二极管的反向电压等于整个副线圈的电压， 由变压器 的电压与匝数关系式， 可以求得整个副线圈的输出电 压有效值为 ， 最大值为 槡 所以二极管的 反向耐压值至少要等于 槡 答案为 本题中变压器输出端有个二极管， 当其中 一个二极管导通时， 另一个二极管一定不导 通因此可以把变压器的输出端等效为：
8、匝数为 的 副线圈直接与电阻串联这样就把含二极管的问题 转化成不含二极管的问题 交流闭合电路中的二极管 例 如图所示， 电阻与电阻阻值相 图 同， 都为 ， 和 并联的为理想 二极管（ 正向电阻可看作零， 反向 电阻可看作无穷大） ， 在、间加 一 正 弦 交 变 电 流 槡 （） ， 则加在上的电压的 有效值为（ ） ； ； ； 槡 设加在上电压的有效值为， 由二极管 的单向导电性及电压的有效值的定义可知： ， 解得加在 上电压的有效值 槡 ， 正确选项为 在正弦交流电的一个周期内， 有半个周期的 时间， 被二极管短路， 有效电压 全 部施加在电阻 上； 另半个周期由于二极管不接通， 难点挑
9、战 人生最困难的事情是认识自己 特莱斯 电阻 与 串联， 各自分到 电压 例 如图所示电路中，为晶体二极管（ 正 向电阻为， 反向电阻为无穷大） ， ， 当 在 间 加 上 如 图 所 示 的 交 变 电 压 时， 求： 图 图 （ ）在 时间内通过 的电流 （ ） 内电阻 所消耗的电能 （ ） 时间内， 二极管电阻为 零， 电路中和并联后再与串联， 由 欧姆定律及闭合电路欧姆定律求得通过的电流为 ， 通过的电流 （ ）前半个周期通过的电流 ， 后 半个周期二极管电流从负极流入， 电阻无穷大， 电路 中断路，和直接串联， 由闭合电路的欧姆定 律求得通过的电流 ， 所以 内电阻 所消耗的电能 电
10、（ ） 例 电热毯、 电饭锅等是人们常用的电热式家 用电器， 它们一般具有加热和保温功能， 其工作原理 大致相同图 为某种电热式电器的简化电路图， 主 要元件有电阻丝、和自动开关 （ ）当自动开关闭合和断开时， 用电器分别处 于什么状态？ （ ）用电器由照明电路供电（ ） ， 设加 热时用电器的电功率为 ， 保温时用电器的电功 率为 ， 则 和分别为多大？ （ ）若将图 中的自动开关换成理想的晶体 二极管， 如图 所示， 其他条件不变， 求该用电器 工作 消耗的电能 图 图 （ ）因为电功率 ， 所以当开关 闭 合时， 用电器功率较大， 是加热状态， 当开关 断开时， 用电器功率较小， 是保温
11、状态 （ ）当开关 闭合加热时： ， 即 ， 解得 ， 当开关 断开保温时： ， 即 ， 解得 （ ）将自动开关换成晶体二极管， 因为二极 管具有单向导电性， 所以用电器工作 内有 加热， 另 保温 消耗的电能： ， 电感、 电容与二极管 例 交流电源的电压是 ， 它跟两只二极管 图 、及电阻、和电 容器、 电压表一起连接组成如 图 所示的电路， 图中电压 表的读数为， 为了保证电 容器不被击穿， 电容器 的耐压值应为， 则（ ） ； 槡 ； ； 槡 电压表的读数为电阻两端电压的有效 值， 交流电压经过二极管后是半波形电压， 利用求有效值的方法， 可求得通过的电压有效值 为 槡 ， 所以槡 而电容器的耐压值应不 低于交流电的最大值， 所以电容器的耐压值 槡 答案为选项、 图 例 如图 所示， 是一个判定、之间电源 性质的仪器若接通电源后 只有绿灯亮， 则、之间 是什么电
