单选题
二极管半波整流时,负载两端的直流电压等于( )
A
075U2
B
U2
C
045U
D
09U2
答案解析
正确答案:C
解析:
该题考查二极管半波整流电路中负载两端直流电压(即输出电压的平均值)的计算。
首先明确符号含义:题干中U2通常指变压器副边交流电压的有效值(即RMS值),这是整流电路分析中的标准约定。
在单相半波整流电路中,仅利用交流输入的正半周导通,负半周被二极管截止。设变压器副边电压为
u₂(t) = U₂√2 sin(ωt),
其峰值电压为 Uₘ = √2 U₂。
负载上得到的电压波形是周期为2π的半波正弦脉动电压:在一个周期内,0 ≤ ωt ≤ π 时,u₀ = Uₘ sin(ωt);π < ωt < 2π 时,u₀ = 0。
直流电压(即平均值)定义为一个完整周期内的电压平均:
U₀(AV) = (1/(2π)) ∫₀²ᵖⁱ u₀(ωt) d(ωt)
= (1/(2π)) ∫₀^π Uₘ sin(ωt) d(ωt)
= (Uₘ / (2π)) [−cos(ωt)]₀^π
= (Uₘ / (2π)) (−cosπ + cos0)
= (Uₘ / (2π)) (−(−1) + 1) = (Uₘ / (2π)) × 2 = Uₘ / π
将Uₘ = √2 U₂代入:
U₀(AV) = (√2 U₂) / π ≈ (1.414 / 3.1416) U₂ ≈ 0.45 U₂
因此,负载两端的直流电压约为 0.45U₂。
选项分析:
A:075U2 —— 无小数点,且数值错误(0.75U₂对应桥式全波整流的直流输出);
B:U2 —— 错误,未考虑整流平均值远小于有效值;
C:045U —— 题干印刷有缺漏,应为“0.45U₂”,结合常规命题习惯及正确结果,此即表示0.45U₂;
D:09U2 —— 即0.9U₂,为全波整流(或带电容滤波近似空载时)的峰值电压比例,不适用于纯电阻负载半波整流的平均值。
核心知识点:
- 半波整流输出电压平均值 U₀(AV) = Uₘ / π = 0.45 U₂;
- 全波/桥式整流输出电压平均值 U₀(AV) = 2Uₘ / π = 0.9 U₂;
- 所有结论均基于纯电阻负载、理想二极管(正向压降为零、反向电流为零)、无滤波电容的前提。
故正确答案为 C。
相关知识点:
二极管半波整流045U记清
题目纠错
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