Question

應(yīng)急照明燈是在正常照明電源發(fā)生故障時(shí)，能持續(xù)照明而不間斷工作的一類燈具，如圖1所示．應(yīng)急照明燈主要由燈泡（或LED燈珠）、蓄電池、充電器、自動(dòng)控制電路及相關(guān)部件組成．在照明電源正常情況下，應(yīng)急照明燈通過(guò)充電器給蓄電池充電，此時(shí)，自動(dòng)控制電路及相關(guān)部件自動(dòng)將燈泡（或LED燈珠）與蓄電池?cái)嚅_(kāi)不發(fā)光．當(dāng)照明電源突然停電時(shí)，應(yīng)急照明燈通過(guò)自動(dòng)控制電路及相關(guān)部件自動(dòng)把燈泡（或LED燈珠）跟蓄電池接通，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)應(yīng)急照明．下表為某型號(hào)應(yīng)急照明燈的主要技術(shù)數(shù)據(jù)：

輸入電壓		充電時(shí)間		應(yīng)急照明時(shí)間		應(yīng)急照明功率
AC200V		＜24h		＞90min		0.96W×2
應(yīng)急照明光源					蓄電池
種類	數(shù)量		燈泡額定電壓		類別	額定電壓	容量
燈泡	2只		2.4V		Ni-Cd	2.4V	1.8Ah

（注：蓄電池的容量Q的計(jì)算公式：Q=It）
（一）在該型號(hào)應(yīng)急照明燈剛投入使用階段，待蓄電池充滿電后，可以實(shí)現(xiàn)的最長(zhǎng)連續(xù)應(yīng)急照明時(shí)間為多少？
（二）小蘭跟老師提出自己要設(shè)計(jì)并組裝一只簡(jiǎn)易的應(yīng)急照明燈．老師告訴她實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有以下器材：雙孔插座及與之配套的插頭1套、小燈泡（額定電壓：DC3.0～3.4V，額定電流：350mA）4只、電磁繼電器（額定電壓：DC6V；額定電流：0.15A）1套及與之配套的低壓直流電源（輸入電壓：AC220V，輸出電壓：DC6V）1臺(tái)，蓄電池（兩端電壓：6V）1只及與之配套的充電器（輸入電壓：AC220V，輸出電壓：DC6V）1只，導(dǎo)線（足量），如圖2所示．

（1）請(qǐng)你幫助小蘭在圖上完成簡(jiǎn)易應(yīng)急照明的接線．要求如下：
①家庭電路正常工作時(shí)，充電器自動(dòng)給蓄電池充電，各燈泡不發(fā)光；
②當(dāng)家庭電路停電時(shí)，蓄電池自動(dòng)給各燈泡供電，使各燈泡均正常發(fā)光，且在一盞小燈泡燈絲燒斷后還應(yīng)該有部分小燈泡能正常工作；
（2）小明看到小蘭連接的電路后，認(rèn)為可以去掉低壓直流電源，而將電磁鐵的兩個(gè)接線柱直接接在充電器的輸出端．請(qǐng)你分析這樣做不可行的原因．

Answer 1

分析：（一）由表格數(shù)據(jù)可知，兩燈泡的額定電壓和蓄電池的兩端的電壓相等，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知兩燈泡為并聯(lián)，根據(jù)P=UI求出每只燈泡的額定電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求出干路電流，根據(jù)I=

Q

t

求出實(shí)現(xiàn)的最長(zhǎng)連續(xù)應(yīng)急照明時(shí)間；
（二）電磁繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的，只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)）吸合；當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合，這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的．

解答：解：（一）由該型號(hào)應(yīng)急照明燈的主要技術(shù)數(shù)據(jù)可知，其所用燈泡的額定電壓為2.4V，其蓄電池兩端的電壓也是2.4V；
由此可知，兩只燈泡應(yīng)并聯(lián)；
根據(jù)P=UI可得，單只燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流：
I_L=

PL

UL

=

0.96W

2.4V

=0.4A，
∵并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，
∴干路中的總電流：
I=2×I_L=2×0.4A=0.8A，
即蓄電池對(duì)外供電電流為I=0.8A，
根據(jù)I=

Q

t

可得，蓄電池充滿電后，可以實(shí)現(xiàn)的最長(zhǎng)應(yīng)急照明時(shí)間：
t=

Q

I

=

1.8Ah

0.8A

=2.25h；
（二）（1）①家庭電路正常工作時(shí)，充電器自動(dòng)給蓄電池充電，各燈泡不發(fā)光，說(shuō)明銜鐵與下觸點(diǎn)接觸，充電器給蓄電池充電，要注意電磁繼電器的電磁鐵應(yīng)接于低壓直流電源的輸出端；
②當(dāng)家庭電路停電時(shí)，蓄電池自動(dòng)給各燈泡供電，說(shuō)明銜鐵與下觸點(diǎn)接觸，蓄電池要提供電能；小燈泡的額定電壓為3.0～3.4V，且在一盞小燈泡燈絲燒斷后還應(yīng)該有部分小燈泡能正常工作說(shuō)明四只燈泡兩兩串聯(lián)后再并聯(lián)；氣壓直流電源與電磁繼電器相連，如下圖所示：

（2）若將電磁鐵的兩個(gè)接線柱直接接在充電器兩端，當(dāng)家庭電路正常工作時(shí)，電磁鐵有磁性，吸引銜鐵下移，接通蓄電池充電電路，充電器給蓄電池充電；當(dāng)家庭電路停電時(shí)，蓄電池與電磁鐵構(gòu)成通路，電磁鐵依然保持磁性，蓄電池?zé)o法為小燈泡供電，小燈泡不能發(fā)光．
答：（一）在該型號(hào)應(yīng)急照明燈剛投入使用階段，待蓄電池充滿電后，可以實(shí)現(xiàn)的最長(zhǎng)連續(xù)應(yīng)急照明時(shí)間為2.25h；
（二）（1）如上圖所示；
（2）若將電磁鐵的兩個(gè)接線柱直接接在充電器兩端，當(dāng)家庭電路正常工作時(shí)，電磁鐵有磁性，吸引銜鐵下移，接通蓄電池充電電路，充電器給蓄電池充電；當(dāng)家庭電路停電時(shí)，蓄電池與電磁鐵構(gòu)成通路，電磁鐵依然保持磁性，蓄電池?zé)o法為小燈泡供電，小燈泡不能發(fā)光．

點(diǎn)評(píng)：本題以應(yīng)急照明燈為背景，考查了串并聯(lián)的辨別、電流定義式、并聯(lián)電路特點(diǎn)、電磁繼電器的應(yīng)用，綜合性強(qiáng)，難度較大，關(guān)鍵是明白電磁繼電器的工作原理，同時(shí)注意蓄電池充電和放電時(shí)正負(fù)極的連接．