二极管半波整流,负载只在电源正半周与电源连通并吸收电源功率,负半周相当于开路,因此负载变为原来的50%
针对提问者的两个思路的看法如下:
第一个:半波正弦的有效值并非降到完整波的1/2。根据有效值的定义,有效值是一个周期内电压瞬时值平方的积分的平均值。半波有效值是完整波的根号2分之一,因此计算功率的时候P=U^2/R。P应该降为完整波的1/2
第二个:除了半波有效值计算错误外,其它思路没有错。
正确答案应为:P'=0.5P
方案一:直观感觉
方案二:解释答案1,
交流电路的电压不是代数平均值,而是方均根值,平方-平均-开方,半波整流电压不是一半,而是0.707(2开平方再除以2),带入公式即可
方案三:改进答案2,
二极管反向并联,分别串联相同的电阻。对电源来说总输出功率不变,每个电阻上消耗一半功率。
如果每个电阻为总功率呢1/4,那么能量还守恒吗?相信我!没错的!
理解错误。
忽略二极管压降,半波和全波相比,平均值前者为后者一半,但有效值不是这样。有效值仍旧是按照功率定义的。
忽略二极管压降,从功率上讲,半波和全波相比,只有一半(半个周期)在做功,在起作用,所以半波是全波时功率的一半。
有效值是按照功率定义的,半波比全波功率减半,那么有效值变为全波时的sqrt(2)/2=0.707倍,非0.5倍。
这样理解比较直观,不需要复杂公式。
我用10V,50Hz的正弦波和1K电阻做了仿真,发现两次结果为100mW和14mW,当然,10V是要考虑二极管的管压降的,不考虑的话,应该为:P'=25%P
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补充说明:功率P=UI,加二极管后,电压降低一半,电阻负载的电流也会降低一半,那么显然,功率会变为原来的1/4……
设半波整流前电压有效值为U1,半波整流后电压有效值为U2
则U2=U1/sqrt(2)
所以半波整流后的功率为
P2=U2^2/R=U1/2R=0.5P1