Giải Hoạt động trang 23 Chuyên đề Vật lí 12

Lời giải

Phân tích mạch chỉnh lưu nửa chu kì (Hình 4.6)

Nguồn xoay chiều $u_V$ nối tiếp với diode D và điện trở R. Diode chỉ cho dòng điện đi theo một chiều: từ anode sang cathode khi anode có điện thế cao hơn cathode.

a) So sánh hình dạng đồ thị điện áp vào $u_V$ và điện áp ra $u_R$ theo thời gian

- Đồ thị điện áp vào $u_V$ (Hình 4.7a) là một đường hình sin đối xứng qua trục hoành: trong mỗi chu kì ($T \approx 0{,}020$ s) có một nửa chu kì dương ($u_V > 0$) và một nửa chu kì âm ($u_V < 0$), biên độ khoảng $\pm 2{,}0$ V. Đây là điện áp xoay chiều, đổi chiều liên tục.

- Đồ thị điện áp ra $u_R$ (Hình 4.7b) chỉ còn những nửa chu kì dương (các "bướu" nhô lên phía trên trục hoành, lặp lại theo chu kì $0{,}020$ s), còn các nửa chu kì âm bị cắt bỏ, bằng 0.

$\Rightarrow$ Điểm khác nhau: $u_V$ có cả phần dương và phần âm (dao động hai chiều quanh trục thời gian); còn $u_R$ chỉ có phần dương (một chiều, không âm). Điện áp ra là điện áp một chiều nhấp nháy (dao động nhưng luôn $\ge 0$), không còn đối xứng qua trục hoành như điện áp vào.

b) Mô tả dòng điện trong mạch khi hiệu điện thế giữa anode và cathode của diode là dương hoặc âm

- Khi $u_{AK} > 0$ (anode có điện thế cao hơn cathode): diode được phân cực thuận, lớp tiếp xúc p–n dẫn điện. Diode cho dòng điện chạy qua mạch theo chiều từ anode sang cathode, qua điện trở R, nên có dòng điện trong mạch và trên R xuất hiện điện áp $u_R > 0$ (ứng với các nửa chu kì dương của đồ thị ra).

- Khi $u_{AK} < 0$ (anode có điện thế thấp hơn cathode): diode bị phân cực ngược, lớp tiếp xúc p–n khóa, không cho dòng điện qua. Vì vậy không có dòng điện chạy trong mạch (coi như bằng 0), điện áp trên R gần như bằng 0 ($u_R \approx 0$) — ứng với phần đồ thị ra bị cắt ở các nửa chu kì âm.

$\Rightarrow$ Do diode chỉ dẫn điện trong các nửa chu kì dương nên dòng điện trong mạch (và điện áp ra trên R) chỉ còn một chiều: đó là tác dụng chỉnh lưu nửa chu kì của diode.

Đáp số