13.206 Likeretter

Forhåndsoppgave

Strømmen i stikkontakten er en form for vekselstrøm. Spenningen fra en vekselstrømkilde svinger rundt likevekstverdien 0 V. Amplituden til spenningen i strømnettet er ca. 320 V (livsfarlig!), og frekvensen er 50 Hz. (se kapittel 2 i læreboka for definisjoner av begrepene frekvens og amplitude).

En elevspenningskilde for vekselstrøm har frekvensen 50 Hz, og amplituden 6 V.

Lag en U–t-graf for en slik spenningskilde.

Framgangsmåte

Strømnettet forsyner oss med 230 V vekselstrøm, mens tilnærmet alt av dagens teknologi trenger likestrøm for å fungere. (Likestrøm er strøm som hele tiden går i samme retning, slik som strømmen fra et batteri.) Alle «duppeditter» leveres derfor med innretninger som gjør om 230 V vekselstrøm fra stikkontakten til likestrøm med lav spenning (i mobilsammenheng kalles disse innretningene gjerne «ladere»). Vekselstrøm gjøres om til likestrøm ved hjelp av en likeretter, mens spenningen reduseres ved hjelp av en transformator (Du lærer mer om transformatorer i Fysikk 2). I denne øvelsen skal vi lage en likeretter ved hjelp av dioder.

Kople opp kretsen slik figuren til venstre ovenfor viser. Som spenningsmåler bruker du et oscilloskop eller en spenningssensor koplet til en datalogger. Sett spenningskilden på 2 V

• Ta opp en spenningskurve. Finn amplituden og frekvensen til svingningene i spenningen.
• Sett inn dioden i kretsen, figuren til høyre. Ta opp en ny spenningskurve. Sammenlikne med grafene på side 348 i læreboka. Hvorfor ser grafen ut som den gjør?
• Hvorfor er maksimal spenning litt mindre enn den var uten diode? Hvorfor får vi spenning over motstanden i litt mindre enn halvparten av tiden?
• Snu dioden og ta opp en ny spenningskurve. Kommenter og forklar.

 Sett inn en ekstra diode, slik figuren til høyre viser. 

• Ta opp en ny spenningskurve. Er det noen endringer? Kommenter og forklar. 
• Forsøk også å snu en av diodene, og begge diodene. Ta opp nye spenningskurver. Kommenter og forklar. 

Når vi lager en likeretter ønsker vi å unngå den lange pausen mellom spenningsutslagene. Det kan ordnes ved å lage en brokopling, se figuren nedenfor til høyre.

• Kople opp med to ekstra dioder slik som vist. Her er det viktig at diodene koples i riktig retning! La læreren godkjenne koplingen før dere tester den.
• Studer koplingsskjemaet og de foregående grafene og lag en skisse av hvordan dere tror spenningskurven vil se ut nå.
• Ta opp en spenningskurve. Ble kurven som forventet? Hvorfor er det fortsatt perioder der spenningen over motstanden er 0?
• Still spenningskilden inn på 6 V. Ta opp en ny spenningskurve. Hva er endret på spenningskurven? Hvorfor?

Del 2 (Krever kondensator)

Ofte ønsker vi at spenningen fra kilden vår skal være mere stabil, slik som spenningen fra et batteri. Glatting kan gjøres på en enkel måte ved å kople en kondensator inn i kretsen, se figuren under. Kondensatoren virker som en «ladningsbank» som samler opp ladning mens spenningen er høy, og leverer de oppsamlede ladningene ut som strøm til motstanden i de periodene der brokoplingen ikke leverer.

Kople inn kondensatoren som vist på figuren til høyre. Ta opp en ny spenningskurve. Kommenter.