Question

半導體二極管具有單向?qū)щ娦�，其電路圖符號為，當電流從圖左向右流過二極管時，電路導通．當電流從圖右向左流過二極管時，電路截止不通．
二極管在家用電器中廣泛應(yīng)用，冬天小明家買來一只電熱取暖器．說明書中標有該取暖器電爐“220V，200W”字樣．小明將取暖器接入照明電路中，再將開關(guān)調(diào)至“1”位置，電爐絲不亮，將開關(guān)調(diào)至“2”位置時，電爐絲暗紅，將開關(guān)調(diào)至“3”位置時，電爐絲工作正常（如圖）．他拆開調(diào)節(jié)開關(guān)，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部接有一個二極管．
（1）畫出該取暖器符合上述現(xiàn)象的電路圖．
（2）當開關(guān)調(diào)至“2”位置時，該電爐的實際電功率是多少？要求推導計算．

Answer 1

分析：（1）由題意知開關(guān)電路包含一個二極管；開關(guān)調(diào)至“1”位置，電爐絲不亮，說明電路是斷開的，1后面還有其它控制開關(guān)；將開關(guān)調(diào)至“2”位置時，電爐絲暗紅，說明電路是閉合的，但開關(guān)導電的時間是開關(guān)閉合時間的一半，結(jié)合題意知開關(guān)2是二極管；將開關(guān)調(diào)至“3”位置時，電爐絲工作正常，則3是一個電鍵開關(guān)；根據(jù)分析可畫出開關(guān)電路圖．
（2）由分析知2是一個二極管，由題意知二極管具有單向?qū)щ娦�，電路電源是交流電源，當開關(guān)2閉合時，在交流電的一個周期內(nèi)，電路有半個周期是導通的，半個周期是斷開的，由功率公式可求出此時電爐的實際功率．

解答：解：（1）根據(jù)分析，開關(guān)電路實際由三個開關(guān)組成，其中一個開關(guān)是二極管，開關(guān)電路如圖所示．
（2）開關(guān)2是一個二極管，二極管具有單向?qū)щ娦�，在開關(guān)閉和的時間t內(nèi)，電路有一半時間

t

2

是導通的，電爐兩端的電壓U=U_額，電流I=I_額，通電時間t'=

t

2

，
則電爐的實際功率P=

W

t

=

UIt′

t

=

U額I額t′

t

=

P額t′

t

=

P額 t 2

t

=

P額

2

=

200W

2

100W．
答：（1）電路如圖所示．（2）電爐的實際功率是100W．

點評：本題根據(jù)題意畫電路圖比較難，求電爐的實際功率時 應(yīng)知道二極管具有單向?qū)щ娦�，在開關(guān)閉合的整個時間內(nèi)，只有一半時間電爐中有電流流過，這是解題的關(guān)鍵，本題是一道難題．