Giải Hoạt động trang 25 Chuyên đề Vật lí 12

Lời giải

1. Sự khác nhau về hình dạng đồ thị điện áp giữa hai đầu đoạn mạch ($u$, Hình 4.9) và giữa hai đầu điện trở ($u_R$, Hình 4.10):

- Đồ thị điện áp giữa hai đầu đoạn mạch (Hình 4.9) là đường hình sin xoay chiều, có cả phần dương và phần âm, đối xứng qua trục $t$ (nhận cả giá trị $+6\,\text{V}$ và $-6\,\text{V}$), dao động điều hòa với chu kì $T = 0{,}020\,\text{s}$.

- Đồ thị điện áp giữa hai đầu điện trở (Hình 4.10) gồm các múi (bướu) hình sin liên tiếp, luôn không âm (chỉ từ $0$ đến $+6\,\text{V}$), không có phần âm. Phần nửa chu kì âm của điện áp nguồn đã được "lật" lên thành dương. Mỗi múi rộng $0{,}010\,\text{s} = \dfrac{T}{2}$, nên điện áp trên $R$ lặp lại với chu kì bằng một nửa chu kì của điện áp nguồn.

Tóm lại: điện áp nguồn là điện áp xoay chiều (đổi dấu), còn điện áp trên $R$ là điện áp một chiều nhấp nhô (chỉnh lưu cả chu kì), luôn cùng một dấu.

2. Chiều dòng điện chạy qua điện trở $R$ (Hình 4.8) trong mỗi chu kì:

Mạch chỉnh lưu cả chu kì dùng bốn điôt mắc thành cầu chỉnh lưu. Trong một chu kì của điện áp nguồn:

- Nửa chu kì thứ nhất (điện áp nguồn dương): hai điôt tương ứng phân cực thuận và dẫn điện, dòng điện đi qua $R$ theo một chiều xác định (ví dụ từ $M$ đến $N$ qua $R$).

- Nửa chu kì thứ hai (điện áp nguồn đổi dấu): dòng điện ở mạch nguồn đổi chiều, nhưng lúc này hai điôt còn lại phân cực thuận và dẫn, định tuyến dòng điện sao cho dòng qua $R$ vẫn giữ nguyên chiều cũ (vẫn từ $M$ đến $N$).

Vậy tuy dòng điện ở nguồn đổi chiều sau mỗi nửa chu kì, dòng điện qua $R$ luôn chạy theo một chiều không đổi (là dòng điện một chiều nhấp nhô).

3. So sánh đồ thị điện áp chỉnh lưu nửa chu kì (Hình 4.7b) và chỉnh lưu cả chu kì (Hình 4.10):

- Giống nhau: cả hai đồ thị đều không âm (chỉ có phần dương), là điện áp một chiều nhấp nhô; các múi đều có dạng nửa hình sin, cùng biên độ $6\,\text{V}$.

- Khác nhau:
- Chỉnh lưu nửa chu kì (Hình 4.7b): chỉ giữ lại nửa chu kì dương, nửa chu kì âm bị chặn nên $u_R = 0$. Do đó đồ thị có các múi dương xen kẽ với các khoảng bằng 0; các múi lặp lại với chu kì $T = 0{,}020\,\text{s}$.
- Chỉnh lưu cả chu kì (Hình 4.10): cả hai nửa chu kì đều được tận dụng (nửa âm bị lật lên dương), nên các múi dương liên tiếp nhau, không có khoảng bằng 0; chu kì lặp của múi chỉ còn $\dfrac{T}{2} = 0{,}010\,\text{s}$.

- Hệ quả: điện áp chỉnh lưu cả chu kì ít nhấp nhô hơn, có giá trị trung bình lớn hơn và ổn định hơn, tận dụng được năng lượng của cả hai nửa chu kì; chỉnh lưu nửa chu kì nhấp nhô nhiều hơn và bỏ phí một nửa chu kì.

Đáp số