變阻器在調(diào)光臺燈電路中的應(yīng)用

變阻器在調(diào)光臺燈電路中的應(yīng)用第一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日1前言第二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日在初中物理“變阻器”的教學(xué)中，常常舉出調(diào)光臺燈的亮度控制，作為生活實例，還常用一個滑動變阻器與一個小燈泡串聯(lián)的實驗來進(jìn)行驗證.實際的調(diào)光臺燈是這樣嗎？第三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日2概述第四頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日調(diào)光臺燈燈光的控制是由一個能起到類似“閘門”作用的晶閘管來完成的.這個“閘門”的開閉會使交流電的波形被“裁切”

，從而使電壓的有效值發(fā)生變化，進(jìn)而達(dá)到控制燈光明暗的作用.第五頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日交流電是按一定周期頻率變化的，所以晶閘管的開閉也必須嚴(yán)格按一定規(guī)律進(jìn)行.這要有一個“小精靈”把守著，精確把握時機(jī)，按時開閉.調(diào)光臺燈燈光的控制是由一個能起到類似“閘門”作用的晶閘管來完成的.這個“閘門”的開閉會使交流電的波形被“裁切”

，從而使電壓的有效值發(fā)生變化，進(jìn)而達(dá)到控制燈光明暗的作用.第六頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日交流電是按一定周期頻率變化的，所以晶閘管的開閉也必須嚴(yán)格按一定規(guī)律進(jìn)行.這要有一個“小精靈”把守著，精確把握時機(jī)，按時開閉.這個“小精靈”就是觸發(fā)器.觸發(fā)器是一個電路，變阻器是其中必不可少的元器件.在觸發(fā)器電路中的變阻器與電容器構(gòu)成一個具有重要時間特性的電路，其時間常數(shù)τ=RC.這也就是說，如果電容C一定，改變電阻的電阻，就能改變觸發(fā)器觸發(fā)晶閘管開關(guān)的時間.調(diào)光臺燈燈光的控制是由一個能起到類似“閘門”作用的晶閘管來完成的.這個“閘門”的開閉會“裁切”交流電的波形，從而使電壓的有效值發(fā)生變化，來達(dá)到控制燈光明暗的作用.第七頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日交流電是按一定周期頻率變化的，所以晶閘管的開閉也必須嚴(yán)格按一定規(guī)律進(jìn)行.這要有一個“小精靈”把守著，精確把握時機(jī)，按時開閉.這個“小精靈”就是觸發(fā)器.觸發(fā)器是一個電路，變阻器是其中必不可少的元器件.在觸發(fā)器電路中的變阻器與電容構(gòu)成一個具有重要時間特性的電路，其時間常數(shù)τ=RC.這也就是說，如果電容C一定，改變電阻就能改變觸發(fā)器觸發(fā)晶閘管開關(guān)的時間.這里使用變阻器的目的不在于控制電流，而在于控制時間.調(diào)光臺燈燈光的控制是由一個能起到類似“閘門”作用的晶閘管來完成的.這個“閘門”的開閉會“裁切”交流電的波形，從而使電壓的有效值發(fā)生變化，來達(dá)到控制燈光明暗的作用.第八頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日3單向晶閘管調(diào)光電路第九頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日實際的調(diào)光臺燈控制電路是一個晶閘管（又稱可控硅）調(diào)壓電路.調(diào)光臺燈控制電路第十頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日市場上見的調(diào)光臺燈電路，有不少如圖所示.經(jīng)過四個二極管全波整流，加到晶閘管上的是單向的脈動電壓.圖中所用晶閘管（BT1690）為單向晶閘管，整流二極管為四只，型號為1N4007.第十一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日單向晶閘管的特性：（1）控制極G不加電壓，陽極A和陰極K間加正向電壓時，晶閘管不能導(dǎo)通.第十二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日單向晶閘管的特性：（1）控制極G不加電壓，陽極A和陰極K間加正向電壓時，晶閘管不能導(dǎo)通.（2）控制極G加上適當(dāng)控制電壓時，陽極A和陰極K間只需加很小的正向電壓，晶閘管即可導(dǎo)通.第十三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日單向晶閘管的特性：（1）控制極G不加電壓，陽極A和陰極K間加正向電壓時，晶閘管不能導(dǎo)通.（3）陽極A和陰極K間加反向電壓時，不論控制極有無電壓，均不可導(dǎo)通.（2）控制極G加上適當(dāng)控制電壓時，陽極A和陰極K間只需加很小的正向電壓，晶閘管即可導(dǎo)通.第十四頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日單向晶閘管的特性：（1）控制極G不加電壓，陽極A和陰極K間加正向電壓時，晶閘管不能導(dǎo)通.（2）控制極加上適當(dāng)控制電壓時，陽極和陰極間只需加很小的正向電壓，晶閘管即可導(dǎo)通.（3）陽極和陰極間加反向電壓時，不論控制極有無電壓，均不可導(dǎo)通.（4）晶閘管一旦導(dǎo)通，控制極G就失去作用，即使去掉控制極電壓，晶閘管依然導(dǎo)通，直到交流電壓過零時晶閘管重新截止.第十五頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日4觸發(fā)電路第十六頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日觸發(fā)電路主要由電位器和電容器串聯(lián)組成.接通交流電源以后，通過電位器給電容器充電，當(dāng)電容器上的電壓達(dá)到一定數(shù)值后，就會觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通.第十七頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日調(diào)節(jié)電位器的旋鈕，可以改變充電的時間，從而控制晶閘管的“導(dǎo)通角”

（如圖b所示），進(jìn)而達(dá)到控制加在白熾燈兩端電壓的有效值.圖（a）全波整流單向脈動電壓波形圖（b）導(dǎo)通角為單向脈動電壓波形第十八頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日5雙向晶閘管調(diào)光電路第十九頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日

市場上常見的調(diào)光臺燈電路，還有一種如右圖所示.沒有整流電路，所用晶閘管為雙向晶閘管.圖中所用為MAC97-6雙向晶閘管，觸發(fā)電路的二極管為一只雙向二極管，型號為DB3.第二十頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日加到晶閘管上的是雙向的交變電壓（圖a）.調(diào)節(jié)電位器的旋鈕，可以改變充電的時間，通過雙向二極管控制晶閘管的“導(dǎo)通角”

（圖b），從而達(dá)到控制加在白熾燈兩端電壓的有效值，進(jìn)而控制燈光的明暗.圖（a）交變電壓波形圖（b）導(dǎo)通角為交變電壓波形第二十一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日調(diào)光臺燈的旋鈕控制變阻器的電阻，電阻越大，電容器達(dá)到所需觸發(fā)電壓值時的充電時間就越長，導(dǎo)電角就越小，電壓的有效電壓也就越小，燈光越暗.6尾聲第二十二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日調(diào)光臺燈的旋鈕控制變阻器的電阻，電阻越大，電容器達(dá)到所需觸發(fā)電壓值時的充電時間就越長，導(dǎo)電角就越小，電壓的有效電壓也就越小，燈光越暗.6尾聲這與用滑動變阻器與小燈泡串聯(lián)的調(diào)光實驗完全不同.第二十三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期日晶閘管調(diào)壓電路中的變阻器不在主電路上，而在觸發(fā)電路上.主電路的電流并不通過觸發(fā)電路，所以增大變阻器電阻，不