Question

有一正弦交流電源，電壓有效值U=120V，頻率為f=50Hz向一霓虹燈供電，若霓虹燈的激發(fā)電壓和熄滅電壓均為U0=60V，試估算在一個小時內(nèi)，霓虹燈發(fā)光時間有多長？為什么人眼不能感到這種忽明忽暗的現(xiàn)象？

Answer 1

霓虹燈發(fā)光時間2400s

很明顯霓虹燈在工作過程中是忽明忽暗的，而熄滅的時間只有1/300s（如圖t2時刻到t3時刻）由于人的眼睛具有視覺暫留現(xiàn)象，而這個視覺暫留時間約1/16s為遠大于1/300s，因此經(jīng)過燈光刺激的人眼不會因為短暫的熄滅而有所感覺。

解析:

由正弦交流電的最大值與有效值U的關(guān)系得：Um=120V

設(shè)t=0時交流電的瞬時電壓U=0則交流電的瞬時表達式為

U=120sin100t V

如圖所示

畫出一個周期內(nèi)交流電的U-t圖象，其中陰影部分對應(yīng)的時間t1表示霓虹燈不能發(fā)光的時間，根據(jù)對稱性，一個周期內(nèi)霓虹燈不能發(fā)光的時間為4t1，

當(dāng)U=U0=60V時，由上式得t1=1/600s，再由對稱性求得一個周期內(nèi)能發(fā)光的時間：t=T-4t1=

再由比例關(guān)系求得一小時內(nèi)霓虹燈發(fā)光的時間為：t=

很明顯霓虹燈在工作過程中是忽明忽暗的，而熄滅的時間只有1/300s（如圖t2時刻到t3時刻）由于人的眼睛具有視覺暫留現(xiàn)象，而這個視覺暫留時間約1/16s為遠大于1/300s，因此經(jīng)過燈光刺激的人眼不會因為短暫的熄滅而有所感覺。