交流电如何转化成直流电.pdf

探索交流电如何转化为直流电 物理学院 樊文博 在我们日常生活中,有很多小型用 电器，比如手机、MP3、MD等。 它们都是低压直流供电的。 -手机 -MP3 -MD -DC 2~10V -DC 4.5V -DC 3V 但是，最普遍的供电形式是交流 220V 。那么，这些小型用电器是 怎样工作的呢？ 要使它们工作，我们必须解决两 方面的问题：如何降低电压，如 何将交流电转换为直流电。 根据法拉第电磁感应定律制成的变 压器，可以降低交流电的电压。 变压器 如图，将变压器联入电路便 可降低交流电的电压。 AC 220V AC 4.5V 降低电压的问题很容易就可以 解决。但是，怎样才能使交流 电转化为直流电呢？ 交流电随时间的变化规律如下 图： t i 利用信号发生器和示波器可以更 准确的看到正弦交流电的波形。 示波器（上） 示波器演示正 弦交流电波形 信号发生器（下） 可见，交流电的电流方向和大小 都是随时间变化的。 要将交流电转化为直流电，我们 可以分两步： 1、先使电流方向变的恒定； 2、再使电流的大小变成定值。 二极管具有电流单向导通的性质， 利用二极管可以使电流方向变的一 致。 各种各样的二极管 二极管是这样实现单向导通的： ·当二极管阳极电 势高于阴极时，二 极管处形成通路。 ·当二极管阴极电 势高于阳极时，二 极管处形成断路。 如下图，将二极管接入电路： AC 220V AC 4.5V 根据以上电路图，我们得到了 如下的电流： t i 在实验中，利用示波器可以看 到如下的波形： 示波器显示的波形 根据该电流的波形，我们能推导 出在纯电阻电路中其电压的有效 值： U 2  U 2 sin 2 t R T 02 m R dt 1 U  U 2 m 根据正弦交流电的波形，我们也 可以推导出其电压的有效值： 2 2 2 U T U sin t T  m dt R 0 R 1  U U m 2 显然，  ，电压的有效值减 U U 小了29.3 ％。这样