Question

半导体二极管具有单向导电性，其电路图符号为，当电流从图左向右流过二极管时，电路导通．当电流从图右向左流过二极管时，电路截止不通．
二极管在家用电器中广泛应用，冬天小明家买来一只电热取暖器．说明书中标有该取暖器电炉“220V，200W”字样．小明将取暖器接入照明电路中，再将开关调至“1”位置，电炉丝不亮，将开关调至“2”位置时，电炉丝暗红，将开关调至“3”位置时，电炉丝工作正常（如图）．他拆开调节开关，发现内部接有一个二极管．
（1）画出该取暖器符合上述现象的电路图．
（2）当开关调至“2”位置时，该电炉的实际电功率是多少？要求推导计算．

Answer 1

分析：（1）由题意知开关电路包含一个二极管；开关调至“1”位置，电炉丝不亮，说明电路是断开的，1后面还有其它控制开关；将开关调至“2”位置时，电炉丝暗红，说明电路是闭合的，但开关导电的时间是开关闭合时间的一半，结合题意知开关2是二极管；将开关调至“3”位置时，电炉丝工作正常，则3是一个电键开关；根据分析可画出开关电路图．
（2）由分析知2是一个二极管，由题意知二极管具有单向导电性，电路电源是交流电源，当开关2闭合时，在交流电的一个周期内，电路有半个周期是导通的，半个周期是断开的，由功率公式可求出此时电炉的实际功率．

解答：解：（1）根据分析，开关电路实际由三个开关组成，其中一个开关是二极管，开关电路如图所示．
（2）开关2是一个二极管，二极管具有单向导电性，在开关闭和的时间t内，电路有一半时间

t

2

是导通的，电炉两端的电压U=U_额，电流I=I_额，通电时间t'=

t

2

，
则电炉的实际功率P=

W

t

=

UIt′

t

=

U额I额t′

t

=

P额t′

t

=

P额 t 2

t

=

P额

2

=

200W

2

100W．
答：（1）电路如图所示．（2）电炉的实际功率是100W．

点评：本题根据题意画电路图比较难，求电炉的实际功率时 应知道二极管具有单向导电性，在开关闭合的整个时间内，只有一半时间电炉中有电流流过，这是解题的关键，本题是一道难题．