含理想二极管电路的分析

【前言】含理想二极管电路的分析由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。D．若将R换成一个阻值大于10Ω的电阻，则电流表读数变小 分析与解： 由理想变压器的因果关系得：在匝数比一定的情况下，理想变压器的输出电压由输入电压决定，输入电流由输出电流决定，输入功率由输出功率决定。 由==和U1=220V得： 副线圈上的电压的有效值为：U2=22V；...

理想二极管具有单向导电性，理想二极管可以当成一个电阻，当在理想二极管上加上正向电压时，理想二极管的阻值为零，理想二极管相当于一根理想导线，理想二极管所在的位置相当于短路；当在理想二极管上加上反向电压时，理想二极管的阻值为无穷大，理想二极管所在的位置相当于断路。有些同学在遇到含理想二极管电路的问题不知道如何进行着手分析，下面举例说明，以期对同学们有所帮助。

例1:如图1所示，一只理想变压器的原、副线圈的匝数比是=，原线圈接入电压为220V的正弦交流电源，一只理想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是：

A．1min内电阻R上产生的热量为1452J

B．电压表的读数为22V

C．二极管两端的最大电压为22V

D．若将R换成一个阻值大于10Ω的电阻，则电流表读数变小

分析与解：

由理想变压器的因果关系得：在匝数比一定的情况下，理想变压器的输出电压由输入电压决定，输入电流由输出电流决定，输入功率由输出功率决定。

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=22 V。

由于理想二极管具有单向导电性，理想二极管可以当成一个电阻，当理想二极管上加上正向电压时，理想二极管的阻值为零，理想二极管相当于一根理想导线，理想二极管所在的位置相当于短路；当理想二极管上加上反向电压时，理想二极管的阻值为无穷大，理想二极管所在的位置相当于断路。不妨设t=0s时，电流正向流过理想二极管，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=22 V。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==11 V，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11 V，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。

当理想二极管上加上反向电压时，理想二极管所在的位置相当于断路，此时理想二极管上的电压最大，由于此时流过电阻R上的电流为零，所以理想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22 V，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=

由于理想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。所以本题答案选AD。

例2：如图3所示，在AB间接入正弦交流电U1=220V，通过理想变压器和二极管D1、D2给阻值R=20Ω的纯电阻负载供电，已知D1、D2为相同的理想二极管，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为副线圈正中央抽头，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：

A．U0=40 V，P=80W

B．U0=40V，P=80W

C．U0=40 V，P=20W

D．U0=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=40 V；

不妨设t=0s时，电流正向流过理想二极管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URm20 V，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：本题答案选C。

例3:如图5所示电路，一只理想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：

由于当理想二极管上加上正向电压时，理想二极管的阻值为零，理想二极管相当于一根理想导线，理想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=，电路中的总电流减少。

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减少。

电阻R3上的电压U3=I2R3，电阻R3上的电压U3减少，电容器上的带电量Q=CU3减少，电容器放电，放电电流反向流过理想二极管，理想二极管的阻值为无穷大，理想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：理想二极管相当于一个“闸门”，电容器相当于一个“水库”，理想二极管这个“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”减少。即：“理想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减少。”

（作者单位：河南省巩义市教育科研培训中心）