2010第二十屆全國初中應用物理競賽第四大題的問題

題目：

2010第二十屆全國初中應用物理競賽第四大題的問題
第二問當中,保護電阻中的電流應該跟通過二極體中的電流相等.如果用歐姆定律I=U/R算出的電流卻與10mA相差很大,
限流電阻的功率如果用P=UI算,就是0.97W
用P=I^2*R算,就是3.1W
用P=U^2/R算,就是0.3W
在這種情況下,限流電阻中的電流到底怎樣變化?到底用哪個公式計算它消耗的功率最恰當?

解答：

p=U^2/R算最恰當
因爲使用的是交流電,二極體是在一半周期的情況下是導通的,另一半周期下爲阻值無窮大相當於斷開,所以10mA只是在它1/2周期導通的情況下才有的而且是正弦變化的,所以用電流算是不合適的
電流在限流電阻中當電壓在正半周期時電流爲正弦變化當電壓在負半周期時電流幾乎爲0
再問： 既然負半周期時電路相當於斷開，那加在電阻上的電壓算0還是算0.45U-Ud? 總電壓是變化的，爲什麼認爲二極體分的電壓都是2V不變？ 希望更淺顯些，我們面對的是初中生，二極體才剛認識，半波整流電路太深奧了。
再答： 2V是有效值，類似我們日常說的220V這也是有效值 第一問算保護電阻要用峯值電壓，要確保二極體在整個周期都是安全的 峯值電壓是瞬間的算功率要用有效值，0.45U-Ud是有效值，在負半周期電阻兩端的電壓爲0 功率=有效電流x有效電壓
再問： 通過二極體的電流是10mA，也是有效電流嗎？爲什麼電阻上的有效電壓97V除以它的電阻，得到的電流不等於二極體的10mA？
再答： 10mA是最大整流電流，就這道題而言他是這樣計算二極體的功率的 事實上不是，因爲導通之後二極體兩端的電壓很小