Формы и методы изучения подраздела "Электротехника" в девятом классе

Как вы думаете, что такое "выпрямитель"?

Учащиеся дают возможные варианты ответа.

Да, это устройство, а для чего оно служит? Обратите внимание на тему урока – "выпрямитель"…чего? Правильно, переменного тока, то есть он служит для преобразования переменного тока в постоянный.

Для выпрямления переменного тока раньше использовались электромагнитные преобразователи, ртутные, ионные, электронные лампы. В настоящее время в основном применяются полупроводниковые выпрямители. Они проще по конструкции, меньше по размерам, надежнее при эксплуатации, удобнее при обслуживании и имеют более высокий КПД.

Полупроводники по электропроводимости занимают промежуточное место между проводниками и изоляторами. Для них характерно наличие двух типов проводимости: электронной, или л-проводимости, за счет свободных электронов; дырочной, или п-проводимости, за счет валентных электронов (дырок). Введение определенных примесей позволяет получать полупроводники проводимости п- или р-типа. Если полупроводник имеет две зоны с различными типами проводимости, то на их границе образуется п - р - переход, обладающий односторонней проводимостью электрического тока.

Действительно, при подключении положительного полюса источника к зоне с проводимостью р-типа, а отрицательного - к зоне с проводимостью п-типа дырки будут отталкиваться положительным потенциалом источника тока, а электроны - отрицательным. В результате этого они движутся навстречу друг другу, частично рекомбинируя в зоне перехода, а затем притягиваются к электродам источника питания, обеспечивая прохождение электрического тока через диод (учебник, с.83, рис.18, а). Если же последний подключить иначе (учебник, с.83, рис.18, б), то зона перехода обедняется носителями зарядов, а его сопротивление резко возрастает и ток через диод не проходит.

Одностороннюю проводимость диода демонстрируют с помощью установки, (учебник, с.83, рис. 19).

Такая конструкция диода имеет специфическую зависимость тока от напряжения и имеет вид "клюшки". Для резистора вольт-амперная характеристика имеет вид прямой линии.

а

Для наблюдения осциллограммы вольт-амперной характеристики диода, выражающей зависимость величины проходящего через него тока от приложенного напряжения, собирают установку (см. рис. 20, а). Используя вольт-амперную характеристику диода, можно объяснить его свойство выпрямлять переменный ток, нарисовав графики тока и напряжения (учебник, с.84, рис. 20, б). Если включить генератор развертки осциллографа в установке, то можно наблюдать осциллограмму выпрямленного тока.

Рис. 20. Схема установки для наблюдения вольт - амперной характеристики диода и развернутых по времени диаграмм тока и напряжения.

Для проводника развернутая диаграмма тока имеет вид синусоиды.

С помощью выпрямителей получают пульсирующий ток, направление которого не меняется, а меняется величина. Для того, чтобы сгладить пульсацию тока, последовательно с диодом включают дроссель (катушка с сердечником), а параллельно - конденсаторы большой емкости (рис.21). Дроссель и конденсаторы представляют собой фильтр, который сглаживает пульсацию тока. На выходе выпрямителя получают постоянный ток по величине и направлению.

Для выпрямления переменного тока используют три вида выпрямителей: однополупериодный (Схема1), двухполупериодный со средней точкой (Схема1) и двухполупериодный по мостовой схеме (Схема 1).