Question

半導體二極管具有單向導電性，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，再將開關調至“1”位置，電爐絲不亮，將開關調至“2”位置時，電爐絲暗紅，將開關調至“3”位置時，電爐絲工作正常（如圖）．他拆開調節開關，發現內部接有一個二極管．
（1）畫出該取暖器符合上述現象的電路圖．
（2）當開關調至“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）由題意知開關電路包含一個二極管；開關調至“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；將開關調至“2”位置時，電爐絲暗紅，說明電路是閉合的，但開關導電的時間是開關閉合時間的一半，結合題意知開關2是二極管；將開關調至“3”位置時，電爐絲工作正常，則3是一個電鍵開關；根據分析可畫出開關電路圖．
（2）由分析知2是一個二極管，由題意知二極管具有單向導電性，電路電源是交流電源，當開關2閉合時，在交流電的一個周期內，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）根據分析，開關電路實際由三個開關組成，其中一個開關是二極管，開關電路如圖所示．
（2）開關2是一個二極管，二極管具有單向導電性，在開關閉和的時間t內，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：本題根據題意畫電路圖比較難，求電爐的實際功率時 應知道二極管具有單向導電性，在開關閉合的整個時間內，只有一半時間電爐中有電流流過，這是解題的關鍵，本題是一道難題．