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调光台灯电路中的变阻器河北保定河北大学2011河北保定学院讲稿王绍符新概念基础物理1前言在初中物理“变阻器”的教学中，常常举出调光台灯的亮度控制，作为生活实例，还常用一个滑动变阻器与一个小灯泡串联的实验来进行验证.实际的调光台灯是这样吗？2概述调光台灯灯光的控制是由一个能起到类似“闸门”作用的晶闸管来完成的.这个“闸门”的开闭会使交流电的波形被“裁切”，从而使电压的有效值发生变化，进而达到控制灯光明暗的作用.交流电是按一定周期频率变化的，所以晶闸管的开闭也必须严格按一定规律进行.这要有一个“小精灵”把守着，精确把握时机，按时开闭.调光台灯灯光的控制是由一个能起到类似“闸门”作用的晶闸管来完成的.这个“闸门”的开闭会使交流电的波形被“裁切”，从而使电压的有效值发生变化，进而达到控制灯光明暗的作用.交流电是按一定周期频率变化的，所以晶闸管的开闭也必须严格按一定规律进行.这要有一个“小精灵”把守着，精确把握时机，按时开闭.这个“小精灵”就是触发器.触发器是一个电路，变阻器是其中必不可少的元器件.在触发器电路中的变阻器与电容器构成一个具有重要时间特性的电路，其时间常数τ=RC.这也就是说，如果电容C一定，改变电阻的电阻，就能改变触发器触发晶闸管开关的时间.调光台灯灯光的控制是由一个能起到类似“闸门”作用的晶闸管来完成的.这个“闸门”的开闭会“裁切”交流电的波形，从而使电压的有效值发生变化，来达到控制灯光明暗的作用.交流电是按一定周期频率变化的，所以晶闸管的开闭也必须严格按一定规律进行.这要有一个“小精灵”把守着，精确把握时机，按时开闭.这个“小精灵”就是触发器.触发器是一个电路，变阻器是其中必不可少的元器件.在触发器电路中的变阻器与电容构成一个具有重要时间特性的电路，其时间常数τ=RC.这也就是说，如果电容C一定，改变电阻就能改变触发器触发晶闸管开关的时间.这里使用变阻器的目的不在于控制电流，而在于控制时间.调光台灯灯光的控制是由一个能起到类似“闸门”作用的晶闸管来完成的.这个“闸门”的开闭会“裁切”交流电的波形，从而使电压的有效值发生变化，来达到控制灯光明暗的作用.3单向晶闸管调光电路实际的调光台灯控制电路是一个晶闸管（又称可控硅）调压电路.调光台灯控制电路市场上见的调光台灯电路，有不少如图所示.经过四个二极管全波整流，加到晶闸管上的是单向的脉动电压.图中所用晶闸管（BT1690）为单向晶闸管，整流二极管为四只，型号为1N4007.单向晶闸管的特性：（1）控制极G不加电压，阳极A和阴极K间加正向电压时，晶闸管不能导通.单向晶闸管的特性：（1）控制极G不加电压，阳极A和阴极K间加正向电压时，晶闸管不能导通.（2）控制极G加上适当控制电压时，阳极A和阴极K间只需加很小的正向电压，晶闸管即可导通.单向晶闸管的特性：（1）控制极G不加电压，阳极A和阴极K间加正向电压时，晶闸管不能导通.（3）阳极A和阴极K间加反向电压时，不论控制极有无电压，均不可导通.（2）控制极G加上适当控制电压时，阳极A和阴极K间只需加很小的正向电压，晶闸管即可导通.单向晶闸管的特性：（1）控制极G不加电压，阳极A和阴极K间加正向电压时，晶闸管不能导通.（2）控制极加上适当控制电压时，阳极和阴极间只需加很小的正向电压，晶闸管即可导通.（3）阳极和阴极间加反向电压时，不论控制极有无电压，均不可导通.（4）晶闸管一旦导通，控制极G就失去作用，即使去掉控制极电压，晶闸管依然导通，直到交流电压过零时晶闸管重新截止.4触发电路触发电路主要由电位器和电容器串联组成.接通交流电源以后，通过电位器给电容器充电，当电容器上的电压达到一定数值后，就会触发晶闸管导通.调节电位器的旋钮，可以改变充电的时间，从而控制晶闸管的“导通角”（如图b所示），进而达到控制加在白炽灯两端电压的有效值.图（a）全波整流单向脉动电压波形图（b）导通角为单向脉动电压波形5双向晶闸管调光电路市场上常见的调光台灯电路，还有一种如右图所示.没有整流电路，所用晶闸管为双向晶闸管.图中所用为MAC97-6双向晶闸管，触发电路的二极管为一只双向二极管，型号为DB3.加到晶闸管上的是双向的交变电压（图a）.调节电位器的旋钮，可以改变充电的时间，通过双向二极管控制晶闸管的“导通角”（图b），从而达到控制加在白炽灯两端电压的有效值，进而控制灯光的明暗.图（a）交变电压波形图（b）导通角为交变电压波形调光台灯的旋钮控制变阻器的电阻，电阻越大，电容器达到所需触发电压值时的充电时间就越长，导电角就越小，电压的有效电压也就越小，灯光越暗.6尾声调光台灯的旋钮控制变阻器的电阻，电阻越大，电容器达到所需触发电压值时的充电时间就越长，导电角就越小，电压的有效电压也就越小，灯光越暗.6尾声这与用滑动变阻器与小灯泡串联的调光实验完全不同.晶闸管调压电路中的变阻器不在主电路上，而在触发电路上.主电路的电流并不通过触发电路，所以增大变阻器电阻，不会造成电能的无谓消耗.6尾声调光台灯的旋钮控制变阻器的电阻，电阻越大，电容器达到所需触发电压值时的充电时间就越长，导电角就越小，电压的有效电压也就越小，灯光越暗.这与用滑动变阻器与小灯泡串联的调光实验完全不同.