Question

半導(dǎo)體二極管具有單向?qū)щ娦�，其電路圖符號(hào)為，當(dāng)電流從圖左向右流過(guò)二極管時(shí)，電路導(dǎo)通．當(dāng)電流從圖右向左流過(guò)二極管時(shí)，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(lái)一只電熱取暖器．說(shuō)明書(shū)中標(biāo)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(kāi)關(guān)調(diào)至“1”位置，電爐絲不亮，將開(kāi)關(guān)調(diào)至“2”位置時(shí)，電爐絲暗紅，將開(kāi)關(guān)調(diào)至“3”位置時(shí)，電爐絲工作正常（如圖）．他拆開(kāi)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部接有一個(gè)二極管．
（1）畫出該取暖器符合上述現(xiàn)象的電路圖．
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)調(diào)至“2”位置時(shí)，該電爐的實(shí)際電功率是多少？要求推導(dǎo)計(jì)算．

Answer 1

分析：（1）由題意知開(kāi)關(guān)電路包含一個(gè)二極管；開(kāi)關(guān)調(diào)至“1”位置，電爐絲不亮，說(shuō)明電路是斷開(kāi)的，1后面還有其它控制開(kāi)關(guān)；將開(kāi)關(guān)調(diào)至“2”位置時(shí)，電爐絲暗紅，說(shuō)明電路是閉合的，但開(kāi)關(guān)導(dǎo)電的時(shí)間是開(kāi)關(guān)閉合時(shí)間的一半，結(jié)合題意知開(kāi)關(guān)2是二極管；將開(kāi)關(guān)調(diào)至“3”位置時(shí)，電爐絲工作正常，則3是一個(gè)電鍵開(kāi)關(guān)；根據(jù)分析可畫出開(kāi)關(guān)電路圖．
（2）由分析知2是一個(gè)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，�?dāng)開(kāi)關(guān)2閉合時(shí)，在交流電的一個(gè)周期內(nèi)，電路有半個(gè)周期是導(dǎo)通的，半個(gè)周期是斷開(kāi)的，由功率公式可求出此時(shí)電爐的實(shí)際功率．

解答：解：（1）根據(jù)分析，開(kāi)關(guān)電路實(shí)際由三個(gè)開(kāi)關(guān)組成，其中一個(gè)開(kāi)關(guān)是二極管，開(kāi)關(guān)電路如圖所示．
（2）開(kāi)關(guān)2是一個(gè)二極管，二極管具有單向?qū)щ娦裕�在開(kāi)關(guān)閉和的時(shí)間t內(nèi)，電路有一半時(shí)間

t

2

是導(dǎo)通的，電爐兩端的電壓U=U_額，電流I=I_額，通電時(shí)間t'=

t

2

，
則電爐的實(shí)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(shí)際功率是100W．

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