2019-11-24
Схема, изображенная на рисунке, подключена к источнику переменного напряжения с амплитудой 220 в и периодом 1/50 с. Найти максимальное значение напряжения на сопротивлении $R$ и долю периода, в течении которого ток в цепи отличен от нуля. Нарисозать график зависимости падения напряжения на сопротивлении $R$ от времени
Считать, что зависимость тока через диод от приложенною к нему напряжения имеет вид, показанный на рисунке.
Решение:
График зависимости тока через диод от напряжения расшифровывается просто: через диод не идет ток, пока приложенное к нему напряжение не достигнет + 10 в. При дальнейшем увеличении напряжения диод эквивалентен сопротивлению в 10 ом.
Пусть переменное напряжение меняется со временем по закону $u(t) = 220 \cos \frac{2 \pi t}{T}$. Если учесть э.д.с. батареи, то ясно, что диод открывается, когда $u(t_{1}) = 210 в$ и закрывается, когда напряжение снова упадет до $u(t_{2}) = 210 в$. То есть он открыт, пока $\cos \frac{2 \pi t}{T} \geq \frac{210}{220}$. Поэтому доля периода в течении которой диод открыт, равна $\frac{t}{T} = \frac{1}{2 \pi} arccos \frac{21}{22}$.
Максимальное напряжение на сопротивлении $R$ равно 5 в (10 в делится поровну между диодом и сопротивлением $R$) Качественный график зависимости падения напряжения на сопротивлении $R$ от времени показан на рисунке.