二极管在电路中的作用

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1 二极管的整流作用

利用二极管单向导电性，可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉动直流电.

例1 （2014年新课标Ⅱ卷）如图1所示，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，c、d间的电压Ucd越大

D.将二极管短路，电流表的读数加倍

解 分析、设变压器的输入电压为u1、输出电压为u2，输出电压的峰值为2u，则u2=u，ucd≠u2，根据有效值的物理意义：u22RT=u2RT，得u2=u，u2cdR×T=u2R×T2（二极管的整流作用）得ucd=22u，所以：有Uab∶Ucd=2n1∶n2选项A错误；增大R，输出电流减小、所以输入电流减小，B正确；负载电阻的阻值越小，c、d间的电压Ucd不变，C错误；将二极管短路、则u2=ucd，所以输出功率变为原来的2倍，所以电流表的读数加倍，D正确，所以选项B、D正确.

2 二极管的单项导电性

二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止状态，如同一只断开的开关.

例2 （1990年全国高考）图2中T是绕有两组线圈的闭合铁心，线圈的绕向如图所示，D是理想的二极管，金属棒ab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G中有电流通过，则ab棒的运动可能是

A.向左匀速运动

B.向右匀速运动

C.向左匀加速运动

D.向右匀加速运动

分析 要使电流计G中有电流通过，则穿过右侧线框的磁通量要变化，由二极管的单项导通可知，电流计G中有由上到下的电流通过，所以右侧线框中的原磁通量的方向向下渐弱或向上增强，由楞次定律可知选项C正确.

例3 如图3所示，D是一只二极管，它的作用是只允许电流从a流向b，不允许电流从b流向a，平行板电容器AB内部原有电荷P处于静止状态，当两极板A和B的间距稍增大一些的瞬间（两极板仍平行），P的运动情况将是

A.仍静止不动

B.向下运动

C.向上运动

D.无法判断

分析 两极板A和B的间距稍增大一些的瞬间，由平行板电容器的决定关系式知电容减小，再由图及电容器电容的定义式知电容器的带电量不可能减小，所以只能增大两板间的电压，故此二极管相当于开关作用（处于断开状态），在电量不变的情况下，增大两极板A和B的间距，两板间的场强不变，所以选项A正确.

例4 如图4所示电路，电阻R1与电阻R2阻值相同，都为R，和R1并联的D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A、B间加一正弦交流电u=202sin100πt V，则加在R2上的电压有效值为

A.10 V B.20 V C.15 V D.510 V

分析 二极管导通时相当于把R1短路，二极管不导通时相当于电阻R1与电阻R2串联，设R2上的电压有效值为u，由有效值的定义知

Q=202R×T2+102R×T2

=U2R×T，

则U=510 V，所以选项D正确.

例5 如图5所示电路中，D为理想二极管（正向电阻为零，反向电阻为无穷大）.R1=30 Ω，R2=60 Ω，R3=10 Ω.在MN间加上如图5乙所示的交变电压时，R3两端电压表的读数大约是

A.3 V B.3.5 V C.4 V D.5 V

分析 当二极管导通时相当于接通R1和R2并联，不导通时相当于断路，R2支路中无电流，由有效值的定义可知

4210×0.01+3210×0.01=U210×0.02，

所以U=3.5 V.

例6 如图6甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=3∶1，L1、L2为两相同灯泡，R、L、D和C分别为定值电阻、理想线圈、理想二极管和电容器，其中C=10 μF.当原线圈两端接如图6乙所示的正弦交流电压时，下列说法中正确的是

A.灯泡L1一定比L2暗

B.副线圈两端的电压有效值为12 V

C.电容器C放电周期为2×10-2 s

D.电容器C所带电荷量为1.22×10-4 C

分析 由于二极管的单项导电性，所以电容器C不存在放电周期，选项C错误，灯泡的亮、暗由理想线圈对交流电的阻碍作用决定，所以选项A错误，由变压器的知识知，选项B、D正确.

例7 如图7所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=22∶5，电阻R1=R2=25 Ω，D为理想二极管，原线圈接u=2202sin100πt （V）的交流电.则

A.交流电的频率为100 Hz

B.通过R1的电流为22 A

C.通过R2的电流为2 A

D.变压器的输入功率为200 W

分析 由二极管的单项导电性及交流电的有效值知选项B、C正确.

3 可见光发光二极管：发出可见光

例8 如图8所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，LED为发光二极管（电流越大，发出的光越强），且R与LED间距不变，下列说法中正确的是

A.当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大

B.当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小

C.当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变

D.无论怎样移动触头P，L消耗的功率都不变

分析 当滑动触头P向左移动时，变阻器接入电路中的电阻减小，通过LED发光二极管的电路增大，发出的光更强，光敏电阻的阻值更小，所以通过灯的电流增大，消耗的功率增大，所以选项A正确.

以上各题的分析是笔者的个人观点，若有不妥之处敬请同行不吝赐教