Giáo án điện tử chuyên đề Vật lí 12 chân trời Bài 3: Chỉnh lưu dòng điện xoay chiều

NHIỆT LIỆT CHÀO ĐÓN CẢ LỚP ĐẾN VỚI BÀI HỌC MỚI!

Một số thiết bị điện sử dụng dòng điện một chiều như điện thoại, xe đạp điện, xe máy điện, ô tô điện,... Tuy nhiên, khi sạc pin cho điện thoại, 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?

KHỞI ĐỘNG

Gợi ý

Sử dụng bộ chuyển đổi

dòng điện từ dòng điện xoay chiều sang dòng điện một chiều, thông thường thiết bị chính của bộ chuyển đổi đó là diode.

BÀI 3: CHỈNH LƯU DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

NỘI DUNG BÀI HỌC

1

Thí nghiệm về sự dẫn điện của diode bán dẫn

2

Chỉnh lưu dòng điện xoay chiều

1.

THÍ NGHIỆM VỀ SỰ DẪN ĐIỆN CỦA DIODE BÁN DẪN

a) Khái niệm diode bán dẫn

Một số loại diode bán dẫn

Mô tả cấu tạo và nêu đặc tính của diode bán dẫn.

GHI NHỚ

• Diode bán dẫn là linh kiện bán dẫn chỉ cho phép dòng điện đi qua nó theo một chiều nhất định.
• Diode bán dẫn có hai cực: cực dương (A) và cực âm (K). Diode bán dẫn chỉ dẫn điện theo một chiều từ A sang K.

Video tìm hiểu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của diode

b) Thực hiện thí nghiệm khảo sát mối quan hệ giữa dòng điện và điện áp qua diode bán dẫn

Thảo luận 1 (SGK - tr.19)

Tiến hành thí nghiệm theo các bước gợi ý từ đó thu thập và ghi nhận số liệu vào vở theo mẫu bảng 3.1, bảng 3.2.

Chia lớp thành các nhóm 4 - 5 HS

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

Chuẩn bị

dụng cụ như hình

Tiến hành

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 điện diode phân cực thuận.
• Bước 3: Điều chỉnh biến trở Rb để số chỉ của vôn kế tăng dần từ 0, ghi lại số chỉ trên vôn kế và ampe kế mỗi lần điều chỉnh Rb.

Tiến hành

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 điện diode phân cực ngược.
• Bước 3: Điều chỉnh biến trở Rb để số chỉ của vôn kế tăng dần từ 0, ghi lại số chỉ trên vôn kế và ampe kế mỗi lần điều chỉnh Rb.

Thực hiện yêu cầu:

• Từ bảng số liệu vừa khảo sát, hãy vẽ đồ thị I theo U của diode.

Đường đặc trưng I – U của diode

• 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.

Thảo luận 2 (SGK - tr.19)

NHẬN XÉT

• Khi phân cực ngược: Diode không cho dòng điện chạy qua.
• Khi phân cực thuận: Diode dẫn điện, ban đầu cường độ dòng điện tăng chậm theo điện áp; khi điện áp vượt qua một ngưỡng nhất định thì cường độ dòng điện tăng rất nhanh.

Như vậy, diode chỉ dẫn điện một chiều từ A sang K.

Luyện tập (SGK - tr.20)

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

Ampe kế được mắc nối tiếp với bộ gồm diode và vôn kế mắc song song.

Ampe kế được mắc nối tiếp với diode và bộ gồm hai dụng cụ này mắc song song với vôn kế.

Cách mắc ampe kế như vậy nhằm làm giảm sai số trong phép đo cường độ dòng điện và điện áp của diode.

Cường độ dòng điện thuận qua diode lớn hơn rất nhiều so với cường độ dòng điện qua vôn kế (do điện trở của vôn kế có một giá trị lớn hữu hạn nào đó chứ không phải lớn vô cùng nên vẫn có dòng điện chạy qua nó). Khi đó, số chỉ của ampe kế xấp xỉ cường độ dòng điện thuận qua diode và số chỉ của vôn kế đúng bằng điện áp hai đầu của diode.

Khi diode được phân cực thuận:

Khi diode được phân cực ngược:

Cường độ dòng điện ngược qua diode là rất nhỏ, số chỉ của ampe kế đúng bằng cường độ dòng điện ngược qua diode và số chỉ của vôn kế xấp xỉ điện áp hai đầu diode (vì vẫn tồn tại điện áp có giá trị nhỏ ở hai đầu ampe kế).

2.

CHỈNH LƯU DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

Trạm 2:

• Tìm hiểu cách chỉnh lưu cả chu kì sử dụng cầu chỉnh lưu.

• Trả lời câu Thảo luận 4, 5 (SCĐ - tr.22).

Trạm 1:

• Tìm hiểu cách chỉnh lưu nửa chu kì sử dụng diode.

• Trả lời câu Thảo luận 3 (SGK - tr.21).

CHIA LỚP THÀNH 2 TRẠM

a) Chỉnh lưu nửa chu kì sử dụng diode

Sơ đồ mạch chỉnh lưu nửa chu kì sử dụng diode:

a) Đồ thị điện áp vào uv theo thời gian

b) Đồ thị điện áp sau khi chỉnh lưu nửa chu kì (điện áp ur theo thời gian)

Đồ thị điện áp vào uv (a) và điện áp ra ur (b) theo thời gian của mạch chỉnh lưu nửa chu kì.

Thảo luận 3 (SGK - tr.21)

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.

Hình 3.8b. Đồ thị điện áp sau khi chỉnh lưu nửa chu kì (điện áp ur theo thời gian)

• Giả sử trong nửa chu kì đầu tiên (thời gian từ 0 đến T/2), điện áp uAK dương, diode phân cực thuận nên cho dòng điện chạy qua điện trở R. Khi đó, điện áp ra ur (cũng là điện áp ở hai đầu điện trở R) bằng điện áp vào nhưng biên độ nhỏ hơn.
• Trong nửa chu kì sau (thời gian từ T/2 đến T), điện áp uAK âm, diode phân cực ngược, không có dòng điện qua điện trở R, nên điện áp ra bằng 0. Kết quả này được lặp lại trong các chu kì tiếp theo của điện áp vào diode.

Giải thích:

b) Chỉnh lưu cả chu kì sử dụng cầu chỉnh lưu

• Cầu chỉnh lưu gồm 4 diode bán dẫn ghép với nhau thành vòng kín:
• Sơ đồ mạch chỉnh lưu cả chu kì sử dụng cầu chỉnh lưu:

a) Đồ thị điện áp vào uv theo thời gian

b) Đồ thị điện áp sau khi chỉnh lưu cả chu kì (điện áp ur theo thời gian)

Đồ thị điện áp vào uv (a) và điện áp ra ur (b) theo thời gian của mạch chỉnh lưu cả chu kì.

Thảo luận 4 (SGK - tr.22)

--------------- Còn tiếp ---------------