Question

應急照明燈是在正常照明電源發生故障時，能持續照明而不間斷工作的一類燈具，如圖1所示．應急照明燈主要由燈泡（或LED燈珠）、蓄電池、充電器、自動控制電路及相關部件組成．在照明電源正常情況下，應急照明燈通過充電器給蓄電池充電，此時，自動控制電路及相關部件自動將燈泡（或LED燈珠）與蓄電池斷開不發光．當照明電源突然停電時，應急照明燈通過自動控制電路及相關部件自動把燈泡（或LED燈珠）跟蓄電池接通，從而實現自動應急照明．下表為某型號應急照明燈的主要技術數據：

輸入電壓		充電時間		應急照明時間		應急照明功率
AC200V		＜24h		＞90min		0.96W×2
應急照明光源					蓄電池
種類	數量		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的計算公式：Q=It）
（一）在該型號應急照明燈剛投入使用階段，待蓄電池充滿電后，可以實現的最長連續應急照明時間為多少？
（二）小蘭跟老師提出自己要設計并組裝一只簡易的應急照明燈．老師告訴她實驗室現有以下器材：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，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，導線（足量），如圖2所示．

（1）請你幫助小蘭在圖上完成簡易應急照明的接線．要求如下：
①家庭電路正常工作時，充電器自動給蓄電池充電，各燈泡不發光；
②當家庭電路停電時，蓄電池自動給各燈泡供電，使各燈泡均正常發光，且在一盞小燈泡燈絲燒斷后還應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，認為可以去掉低壓直流電源，而將電磁鐵的兩個接線柱直接接在充電器的輸出端．請你分析這樣做不可行的原因．

Answer 1

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

Q

t

求出實現的最長連續應急照明時間；
（二）電磁繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的，只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產生電磁效應，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合；當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）吸合，這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導通、切斷的目的．

解答：解：（一）由該型號應急照明燈的主要技術數據可知，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，兩只燈泡應并聯；
根據P=UI可得，單只燈泡正常發光時的電流：
I_L=

PL

UL

=

0.96W

2.4V

=0.4A，
∵并聯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，
即蓄電池對外供電電流為I=0.8A，
根據I=

Q

t

可得，蓄電池充滿電后，可以實現的最長應急照明時間：
t=

Q

I

=

1.8Ah

0.8A

=2.25h；
（二）（1）①家庭電路正常工作時，充電器自動給蓄電池充電，各燈泡不發光，說明銜鐵與下觸點接觸，充電器給蓄電池充電，要注意電磁繼電器的電磁鐵應接于低壓直流電源的輸出端；
②當家庭電路停電時，蓄電池自動給各燈泡供電，說明銜鐵與下觸點接觸，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該有部分小燈泡能正常工作說明四只燈泡兩兩串聯后再并聯；氣壓直流電源與電磁繼電器相連，如下圖所示：

（2）若將電磁鐵的兩個接線柱直接接在充電器兩端，當家庭電路正常工作時，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；當家庭電路停電時，蓄電池與電磁鐵構成通路，電磁鐵依然保持磁性，蓄電池無法為小燈泡供電，小燈泡不能發光．
答：（一）在該型號應急照明燈剛投入使用階段，待蓄電池充滿電后，可以實現的最長連續應急照明時間為2.25h；
（二）（1）如上圖所示；
（2）若將電磁鐵的兩個接線柱直接接在充電器兩端，當家庭電路正常工作時，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；當家庭電路停電時，蓄電池與電磁鐵構成通路，電磁鐵依然保持磁性，蓄電池無法為小燈泡供電，小燈泡不能發光．

點評：本題以應急照明燈為背景，考查了串并聯的辨別、電流定義式、并聯電路特點、電磁繼電器的應用，綜合性強，難度較大，關鍵是明白電磁繼電器的工作原理，同時注意蓄電池充電和放電時正負極的連接．