Chuyên đề Vật lí 12 CTST Bài 3. Chỉnh lưu. Dòng điện xoay chiều có đáp án

Trong cuộc sống, bên cạnh các thiết bị điện sử dụng dòng điện xoay chiều như quạt điện, nồi cơm điện, bóng đèn, ... còn có các thiết bị điện sử dụng dòng điện một chiều như điện thoại, xe đạp điện, xe máy điện, ô tô điện (Hình 3.1a), ... Tuy nhiên, khi sạc pin cho điện thoại (Hình 3.1b) ta vẫn cắm điện thoại vào ổ điện xoay chiều thông qua bộ sạc pin. Làm thế nào có thể chuyển dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều?

* Mục đích: Khảo sát mối quan hệ giữa dòng điện chạy qua diode bán dẫn và điện áp giữa hai cực của nó.

* Dụng cụ:

Bộ dụng cụ được sử dụng để khảo sát đặc tính dẫn điện của diode bán dẫn được cho trong Hình 3.3, gồm:

- Nguồn điện không đổi (1).

- Diode bán dẫn Đ (2).

- Biến trở R_b (3), điện trở R₀ (4).

- Ampe kế A (5), vôn kế V (6).

- Bộ dây nối (7) và khoá K (8).

* Tiến hành thí nghiệm:

a) Phân cực thuận

Bước 1: Đặt ampe kế ở thang đo mA.

Bước 2: Mắc mạch điện như Hình 3.4 để khảo sát mạch diode phân cực thuận.

Bước 3: Điều chỉnh biến trở R_b để số chỉ của vôn kế tăng dần từ 0, ghi lại số chỉ trên vôn kế và ampe kế vào vở sau mỗi lần điều chỉnh R_b theo mẫu Bảng 3.1.

b) Phân cực ngược

Bước 1: Đặt ampe kế ở thang đo mA.

Bước 2: Mắc mạch điện như Hình 3.5 để khảo sát mạch diode phân cực ngược.

Bước 3. Điều chỉnh biến trở R_b để số chỉ trên vôn kế tăng dần từ 0, ghi lại số chỉ trên vôn kế và ampe kế vào vở sau mỗi lần điều chỉnh R_b theo mẫu Bảng 3.2. (Khi mắc mạch có Đ phân cực ngược thì U < 0)

- Từ bảng số liệu vừa khảo sát, hãy vẽ đồ thị I theo U của diode (đường đặc trưng I - U của diode bán dẫn (Hình 3.6)).

- Từ đồ thị, nhận xét về chiều dòng điện chạy qua diode bán dẫn.

Từ đồ thị, nhận xét về tính dẫn điện của diode khi phân cực thuận và phân cực ngược.

Quan sát các Hình 3.4 và 3.5, nhận xét và giải thích về cách mắc ampe kế A trong mạch điện.

Dựa vào tính dẫn điện một chiều của diode bán dẫn, giải thích kết quả của đồ thị điện áp ra trong Hình 3.8b.

Dựa vào tính dẫn điện một chiều của diode bán dẫn, hãy mô tả chiều dòng điện chạy qua điện trở R trong mỗi nửa chu kì.

Từ Hình 3.11, giải thích tại sao tần số của điện áp sau chỉnh lưu lớn gấp đôi tần số điện áp trước chỉnh lưu.

Sử dụng đèn LED bán dẫn (Hình 3.12) để tạo ra mạch điện minh hoạ cho chỉnh lưu nửa chu kì và chỉnh lưu cả chu kì.

Giả sử có sẵn một số diode bán dẫn giống nhau chỉ cho phép dòng điện thuận tối đa cỡ 1,0 A. Trong khi ta lại cần một mạch chỉnh lưu cả chu kì cho phép hoạt động với dòng điện 2,5 A. Hãy vẽ sơ đồ mạch chỉnh lưu thỏa mãn yêu cầu bài toán.

Một bạn học sinh dự định lắp một mạch điện chỉnh lưu cả chu kì sử dụng cầu chỉnh lưu, nhưng do sơ suất nên mắc nhầm cực của diode Đ₃ (Hình 3P.1a). Đặt vào hai đầu A, B một điện áp xoay chiều có dạng như Hình 3P.1b. Hỏi ở đầu ra trên điện trở R có tạo được điện áp chỉnh lưu cả chu kì như Hình 3.11b không? Hãy vẽ hình dạng đồ thị điện áp ra trên điện trở R khi đó.