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一款14WT2普通节能灯设计实列

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一款14WT2普通節能燈設計實列提供一普通節能燈設計實列以供初學者入門學習之用，當你能成功做出自己的東東時會有一種成就感的，好了废話不多說我們開始吧。

輸入信息：輸入額定電壓220V50Hz,輸入工率>85%額定功率,輸入功率因數λ>0.6輸出效率η>90%,工作頻率33kHz,燈電流波峰比<1.7。

根據節能燈相關標准要求輸入工率>85%額定功率，既Pin>14*0.85=11.9W要求輸出效率>90%，既Pout>11.9*0.9=10.71W線路的選取：考慮到緊凑型節能燈體積小，溫升較高所以線路不能過於複雜故此燈選取變異形半橋逆變電路。

如圖1所示電參數的計算：輸入整流電流濾波電路的計算:桥式整流电容虑波輸入電流：Iin=Pin/Vin/λ=14/220/0.6=0.106(A),峰值为Iinpk=1.414(2的开方）*0.106=0.15(A)当输入功率因数为0.6时二极管的导通的角只有θ=50度左右。

所以流过二极管的峰值电流Idpk=Iinpk/θ*180/2=0.15/50*180/2=0.27(A)当输入电压为250V（用电低谷时）其峰傎Vkp=1.414(2的开方）*250=353.5V既C3电压会使达到353.5V(此参数用于选取电容的耐压）同时会也加在二极管的负极,当输入压负半周时同样也有负的353.5V加在二极管的正极所以二极管的反向耐压Vr>353.5V+353.5V=707V根据流过二极管的电流0.106A峰值0.27A, 二极管的耐压Vr>707V选取二极管1N4007 参数Id=1A,Ipk=2.5A,Vr=1000-1400V,因低频整流不考虑反向恢复时间。

之所以选取Vr>1000V是因为有些二极管在高温时耐反向电压特情变小的缘故，有条件应做二极管的高温特性实验。

当输入电压220V时桥式整流虑波电路输入电压Vdc=Vin*(1.2-1.4)=220*1.3=286V故直流电流为Idc=pin/Vdc/η=14/286/0.9=0.054(A)为了达到灯电流波峰比小于1.7要求输入直流电压的波峰比应小于1.7，在此我们选1.6既纹波电压ΔVdc<286*0.6=171(V)纹波的形成是因为电解电容放电引起，此时电容的放是周期是输入电压周期的一半既t=0.5T=0.5*1/50=0.01(S)=10(mS)根据电容的定义C=It/UC=It/U=Idc*t/ΔVdc=0.054*0.01/171=0.00000315(F)=3.15(uF)依据上边求得的电容的最高电压353V和电容的容量3.15uF结合电容的应力要求选取电解电容为： 3.3uF/400V高品质电解电容。

己知输入电流Iin=0.106A, 同时是电解电容滤波，所以初时输入峰值电流会达10倍的Iin,达1.06A又因入力电压220V 所以应选取保险管: 1A250V慢熔型或者1.5A250V慢熔型的。

半桥逆变器的计算：原理描述: 直流电压经过R1，R2向C3充电，当C3电压上升到DB3的击穿电压28-35V，DB3因雪崩击穿导通，把电流注入Q2Q2导通，集电极电流增加，增加的集电极电流T1的初级（此时Q1是没有通的）L1，灯管的阴极，C5，灯管的另一个阴极，C4。

增加的电流流过T1的初级时使T1的两次级感生一个电压，这个两个电压一个使Q2加速导通，集电极电流更大，一个使Q1关闭，这一过程会Q2完全导通进入饱和，并吏T1磁芯也进入饱和，饱和的结果是Q2的集电极电流不再增加。

因为T1初级电流不再加增，使得初级感生电压变小，并且改变电压的极性方向，这一过程会使Q2的基极电流减小，同时Q2的基极电流减小Q2的集电极电流也加速减小，结果是Q2走向关闭。

此时Q1的电压的极性方向改变，由原来的关闭走向开通，当Q1开成集电极电流时，同样流过Q2的集电极走过的线路，只是方向变了，次级感生的电压使得Q1变为导通，此时Q1跟Q2一样也进入饱和，使得次级电压极性变反，接下来又轮到Q2的开通，如此反复，形成高频震荡......触发线路的计算：通常三极管的放大倍数选得较小（5-40）这要求触发电路提供较大的电流，一般0.2-1mA 所以R1，R2支路应能提些电流,所以R1+R2=286/0.3(这里我们选0.3mA)=953KΩ根据电阻功率计算公试Pr=Ur*Ur/R=286*286/953K=0.08W所以R1,R2选取功率为0.25W的两个碳膜电阻。

相位电路的计算：C2和R1同时相位电路，当三极进入死区时间时，两三极管关闭（原理描述中没经细说）此电感L1及灯管中的电流流过C2使灯管继续点亮。

所以C2也称为续流电容其容抗一般设计得较小。

一般R1，C2的时间常数设为震荡周期的10-20倍（这里我们选11）,己知地f=33kHz,所以T=1／33kHz=30.3uS,所以τ=0.7R1*C2=11*T=11*30.3uS=333uS所以有R1*C2=333/0.7=476uS通常R1的阻抗是C2容抗的100倍左右所以R1=100*Xc既R1=100/(2*3.14*f*C2)联立上边的方程成方程组，求解方程组得： R1=1030pFC2=475000Ω已知R1+R2=953KΩ，所以R2=953KΩ-475KΩ=478KΩ所以R1，R2选标准中的470KΩ1/4w碳膜电阻,C2选1200PF/630V(1KV)。

三极管的计算：查资料得知T214W全螺荧光灯毛管参数：启动电压>400V管压降120V，电流110mA。

些时灯电流峰值：IlKP=1.41421*110=155mA半桥中点电压150V，为了达到正常启动，LC谐振时的Q值应>400/150=2.67,此处设为3所以谐振时L，C中的电流峰值为Ickp=3*IlKP(灯管电流峰值）=3*155=465mA三极管的开关时间（主要指存贮时间）一般<20%T（T正常工作时谐振周期）所以：Ts<0.2/f=0.2/33000=6uS结合上边的参数选取开关管：13003-TO92 其参数Vceo>=400V,Ic=1A(一般13003电流1.3A,但TO92三极管应当1A应用)芯片1.18,Ts=2-5uS,β=15。

脉冲变压器的计算：脉冲变压器，用于驱动三极管，要求驱动波形速率快，因此应选用可饱和磁芯，磁滞回线成矩形的磁芯，在此选初始磁导率ui为5000磁芯规格为外径10mm内径6mm厚5mm的环形磁芯, 其参数查资料：Hs(饱和磁场强度）=0.7A/cm Bs（饱和磁通密度）=0.3T ιe(磁路长度）=1.7cm,Ae=0.2cm平方。

根据饱和磁场的公式：Hs=(Np*Ip)/ιe得NP=Hs*ιe/Ip=0.7*1.7/0.11=10.8(Ts)(Ip为流过初级的电流峰值，也就是灯管的电流峰值，上边算了得155mA,为了保证变器和三级管进入饱和，此处取半峰值既Ip=155/2=78mA)频率的计核算:通常脉冲变初级电压在7-15V 之间根据变压的电磁感应定律：V=4*N*Bs*Ae*f*10000得：f=Vp*10000/(4*Np*Bs*Ae)=(9*10000)/(4*10.8*0.3*0.2)=34.7kHz接近设定目标当开关管集电极电流110mA进入饱和时，其基极电流峰值应为ib>ic/β=155/15=10.33mA,并且实际ib略大于10.3mA。

既变压器的次级电流Is>10.3mA根据变压器变比: Np:Ns=Vp:Vs=Is:Ip得:Ns<(Np*Ip)/Is=10.8*78/10.3=81Ts此匝数无法绕下磁环，并且此匝数是在开关管基极无限流电阻情况下算得，当Ns<<81Ts时，根据变比关系Is=Ib>>10.33mA于是可以在三极管基极中串入限流电阻把电流限制在10.3mA左右，从而可以减少脉冲变器的次级匝数。

基极电阻值一般选取4.7-33Ω,变压器次级2-5Ts,为了使镇流器耐冲击，在开关管的发射极串入0.5-3.3Ω的电阻形成负反馈起到耐冲击的作用。

以上次级匝数，开关管的基极，发射极的电阻应在调试中确定，以使三极管工作在浅饱和区,工作频正确为宜。

本机脉冲变压器变比为：10:3基极电阻22Ω，发射极电阻2.2Ω。

续流二极管D6，D7，基极二极管D8，D9的选取：D6，D7是在开关管关闭时用来续流电感L1中的电流的，所以D6，D7工作频率也是30KHz 以上，电流在155mA左右，由此D6，D7应选快速恢复二极管，耐比三极管的Vceo高。

本机选FR107,查其参数能满足要求。

D8，D9是保护开关管的发射极的，主要用来消除脉冲变压器次级的负半周形成的过反偏击穿EB结，一般出现过反偏的机会不大所以选用慢速管，耐压>100V就可以。

本机选取1N4007。

D5选取D5用于给C3放电，由于镇流器触发后能自行震荡工作，不再需要DB3触发了，这时就要把C3的电荷放掉，D5就是起到这个作用。

设计时（R1+R2）C3的时间常数应远大于镇流器工作周期才能使C3充不起电压。

当Q1导通时D5承受大经约250V的电压。

所以D5也选用1N4007。

谐振电路的计算：己知半桥中点直流电压150V，当三极管开通时，峰值电压286V,灯管电压120V，灯管电流110mA 所以电感L1的电压Ul=286-120=166(V),流过电感的电流就是灯管的电流，所以感抗Xl=166/0.11=1509（Ω)根据电感抗的公式：Xl=2*3.14*f*L得：L1=Xl/(2*3.14*f)=1509/(6.28*33000)=0.00728H=7.28(mH)磁芯选取:根据磁芯的面积乘积法计算规格。

（过于复杂不再给出计算方法）通过计算选取EE13，PC30的磁芯规格和磁芯材料和绕线骨架。

计算气隙0.5-0.8mm,本机选取0.6mm，通过查参数，得单匝电感量Al=3.74e-5mH/(N*N)己知本机电感量7.28mH通过AL，算得N=441Ts漆包线：己知灯管电流110mA,一般绕线用的漆包线载流能力 2.5-4(A/mm*mm)折算线径D=0.187mm,上边算得启动谐振时电路的Q值应>400/150=2.67，根据谐振电路品质因数计算方法Q=(L/c)的开方,得：C<Q*Q/L=2.67*2.67/7.28=0.97uF同时灯的等效电阻rl=120/0.11=1090Ω设计谐振频率为50K左右。

根据LC谐振计算公式得，C5=1/(4*3.14*3.14*fo*fo*L1)=1.39*10e-9(F)=1390(pF) *科学计数法由于谐振时Q值较高所以电容C5的电压也很高，应选用耐较高的电容本机选1250V/1500PF的膜式电容。

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2022-2023学年沪粤版物理九年级上册第十五章电能与电功率单元测试卷含答案

2022-2023学年沪粤版物理九年级上册第十五章电能与电功率单元测试卷含答案

《电能与电功率》检测题一、单项选择题（每小题3分，共30分）1．某家用电能表的有关参数如图1所示，可知（）A．该电能表上用电器的总功率不能超过2.2kWB．该电能表上用电器的总功率不能超过8.8kWC．该电能表的转盘每小时最多转3000rD．该电能表的转盘已转了3021r2．如图2所示，电源电压为12V，当小灯泡正常发光时，电压表的示数为4V，电流表的示数为0.5A，则小灯泡的额定功率是（）A．2W B．3W C．4W D．8W3．甲、乙两只简易型电加热器（俗称“热得快”）及其铭牌如图3所示，若它们的电阻不随温度的变化而改变，则下列说法中正确的是（）A．两电加热器均正常工作时，甲消耗的电能较多B．将乙接入110V的电路中，它的实际功率为200WC．两电加热器均正常工作时，甲的电阻大于乙的电阻D．两电加热器串联后接在220V的电路中，甲的实际功率较大4．某品牌电暖器设有低温和高温两档，与低温档相比，使用高温档时（）A．电流做功一定快B．电流做的功一定多C．消耗的电能一定多D．转化的内能一定多5．在测量小灯泡的电功率的实验中，把标有“2.5V”的灯泡L与滑动变阻器R串联起来接在电压是5V的电源上，调节滑动变阻器，使灯泡正常发光，测得小灯泡的功率为0.5W，以下说法中不正确的是（）A．电流表的读数为0.5A，变阻器两端电压是2.5VB．滑动变阻器连入电路中的电阻R＝12.5ΩC．相等时间内，电流对L和R所做的功相等D．继续调节滑动变阻器，滑动变阻器的电功率可能小于灯泡电功率6.如图4所示，把标有“12V12W”的灯L1和“12V6W”的灯L2串联起来接在电源电压为12V的电路中，正确的说法是（）A．通过L1、L2的电流不相等B．L1、L2两灯均不能正常发光，但L2灯较亮C．L1、L2两灯均不能正常发光，但L1灯较亮D．把电源电压提高到24V，L1、L2两灯都能正常发光7．下表是一款智能音箱的部分参数，该智能音箱可通过语音指令直接控制影音播放，还能做你的工作秘书、天气预报员、百科解答员等，该智能音箱的电池充满电且不再外接电源的情况下，下列有关说法正确的是（）功率≥5W标准电压 3.7V电池容量10000mA•hA．电池储存的电能为50WhB．电池储存的电能为6.66×105JC．该智能音箱工作时间理论上最长可达10hD．该智能音箱工作时间理论上最长可达7.4h8．如图5甲所示是一种钨丝灯泡，乙是图甲的铭牌，丙是一种节能灯泡，丁是一种LED 灯。

18.3+测量小灯泡的电功率+同步练习+2024-2025学年人教版物理九年级全一册

18.3+测量小灯泡的电功率+同步练习+2024-2025学年人教版物理九年级全一册

（3）排除故障，进行实验，当电流表的示数如图丙时，为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片P向（选填“A”或“B”）端移动，当电流表示数达到0.3A时，电压表的示数如图丁，则小灯泡的额定功率为W；
（4）小刚用相同的器材进行该实验时发现电压表损坏，他找来一只阻值为R0的定值电阻，设计了如图戊所示的电路，也可测出小灯泡的额定功率。主要的操作步骤如下：
（1）如图甲测A与B之间的电压后，小明保持电压表的B连接点不动，只拆电压表的A连接点并接到C点上，测量 两端电压。你认为小明的办法是（选填“正确”或“错误”）的，理由是；
（2）如图甲连接好电路闭合开关，用电压表分别测出AB、BC、AC间的电压并记录在表格中，电压表接B、C两点时的示数如图乙所示，则 V．小明分析实验数据得出结论：串联电路总电压等于各部分电路两端电压之和。小华同学评价小明的做法是不妥的，改进方法是；
18.3 测量小灯泡的电功率
一、实验探究题
1．现用图甲所示器材测量标有2.5V小灯泡的额定电功率。
（1）请用笔画线代替导线，将实验电路连接完整；
（2）若选择滑动变阻器A、D两接线柱连入电路，则开关闭合前，滑片P应放置在最（选填“左”或“右”）端；
（3）连接好实验电路，检查无误后，闭合开关，无论怎样移动滑动变阻器的滑片P，发现电压表均有示数且保持不变，电流表始终无示数，则故障原因可能是____（选填选项前字母）；
（3）通过调节滑动变阻器滑片，测出多组数据，并作出如图乙所示I-U图像，可以解决以下问题：
①小灯泡的额定功率为W，正常发光的电阻为Ω；
②当小灯泡两端电压为2V时，灯丝的电阻可能为；
A.12Ω B.10Ω C.9Ω D.7.5Ω
（4）同组的小马同学又设计了如图丙所示的电路，只用电压表就可以测量额定电压为2.5V小灯泡的额定功率P额。已知电路中使用的滑动变阻器R最大阻值为15 Ω，电源电压恒定。测量过程如下：
第十八章 电功率 练习题 2024—2025学年物理人教版九年级全一册

第十八章 电功率 练习题 2024—2025学年物理人教版九年级全一册

第18章电功率练习题2024—2025学年物理人教版一、选择题。

1、在“测量小灯泡的电功率”的实验中，除了需要电源、开关、导线外，还应有下列哪组器材？（）A．电流表、滑动变阻器、一个小灯泡B．电压表、滑动变阻器、几个小灯泡C．电流表、电压表、滑动变阻器、几个小灯泡D．电流表、电压表、几个定值电阻、几个小灯泡2、如图所示是测定小灯泡电功率的实验电路,电路连接正确后闭合开关,发现灯不亮,电流表指针稍有偏转,电压表指针几乎不动,产生这一现象的原因可能是( )A.灯泡断路B.滑动变阻器短路C.灯丝电阻值过大D.滑动变阻器连入电路阻值过大3、将规格都是“220 V180 W”的一台电冰箱、一台电脑和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是( )A．电冰箱产生的热量最多B．电脑产生的热量最多C．电热毯产生的热量最多D．三者产生的热量一样多4、做“测定小灯泡的电功率”实验，正确连接好电路，闭合开关时记录了第1组数据，当小灯泡正常发光时记录了第2组数据，把滑片移到某端点时小灯泡闪亮了一下，然后熄灭，并记录了第3组数据，如下表所示，则下列判断错误的是（）实验次数电压表示数电流表示数灯泡亮暗程度1 1.3V 0.16A 暗2 2.5V 0.26A 正常发光3 4.5V 0A 不发光A.他所用小灯泡的额定电压为2.5VB.他所用小灯泡的额定功率为0.65WC.电路的故障可能是小灯泡短路D.他所用电源的电压为4.5V5、灯泡的亮度大小说明了灯泡的（）A．额定功率的大小B．两端电压的大小C．实际功率的大小D．通过电流的大小6、如图所示，把标有“9V 5.4W”和“6V 2W”字样的甲、乙两个小灯泡连接在电路中，且灯丝电阻不变，电表①②③可能是电流表或电压表。

要求：在闭合开关S 后，两灯泡均能发光，则下列判断中正确的是（）A．①②为电流表，③为电压表，甲灯的功率比乙灯大B．①③为电流表，②为电压表，甲灯的功率比乙灯小C．①②为电压表，③为电流表，乙灯的功率比甲灯小D．①③为电压表，②为电流表，乙灯的功率比甲灯大7、如图1在“测量小灯泡的额定功率”实验中，灯泡额定电压为6V，额定功率在7～12W之间，电路连接正确且电流表和电压表的量程在连接中也做出正确的选择，实验中当将变阻器的滑片滑到某处时两表的示数如图2所示，则（）A．灯泡的额定功率为7.5W B．在1V时灯泡的功率为7.5WC．在5V时灯泡的功率为7.5W D．在5V时灯泡的功率为1.5W8、如图甲所示，电源两端电压为12V并保持不变，1R是滑动变阻器，2R是定值电阻，当开关S闭合后，逐渐改变滑动变阻器接入电路的电阻值，根据电压表与电流表的示数，绘制的图象如图乙所示。

18.2电功率练习2024-2025学年人教版物理九年级全一册

18.2电功率练习2024-2025学年人教版物理九年级全一册

18.2 电功率 练习一、单选题1．1L 标有“220V 、100W”，2L 标有“220V 、40W”，把它们串联后接在220V 电源上，下面分析正确的是（ ）A ．两盏电灯的总功率等于140W ．B ．两灯的总功率小于40WC ．较亮的灯是1LD ．若电源电压是440V ，两灯都能正常发光 2．小明测量小灯泡的电功率，电路如图甲所示，电源电压恒为6V ，小灯泡上标有“3.8V”字样。

实验得到小灯泡的U -I 图像如图乙所示。

下列分析正确的是（ ）A ．闭合开关S 前，滑动变阻器的滑片P 应滑到最左端B ．小灯泡的电阻约为12.7ΩC ．小灯泡正常发光10min ，消耗的电能为684JD ．小灯泡两端电压为2.0V 时，滑动变阻器消耗的电功率为8.8W3．如图所示的电路中，甲灯泡比乙灯泡亮，不考虑温度对灯丝电阻的影响，则下列描述错误的是（ ）A ．P 甲实>P 乙实B ．U 甲实>U 乙实C ．I 甲实>I 乙实D ．R 甲>R 乙4．如图所示电路，开关S 闭合，灯泡L 1和L 2均发光。

若它们的阻值不同，忽略温度对电阻的影响，下列说法不正确的是（ ）A．通过A、B两点的电流不相等B．L1和L2两端的电压相等C．L1和L2的实际功率不相等D．若L1断路，则L2不会发光5．图甲是某酒精测试仪的简化电路图，R0为定值电阻，R为酒精气体传感器，其阻值随酒精浓度变化的图像如图乙所示。

若电源电压不变，闭合开关，当R周围酒精浓度增加时，下列判断正确的是（）A．电流表示数变小B．电压表示数变大C．电压表与电流表示数的比值不变D．电路消耗的总功率变大6．甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示，甲灯上标有“220V25W”字样，乙灯上标有“220V100W”字样，下列说法中正确的是（）A．“220V”表示灯泡工作时，两端的实际电压为220VB．甲灯额定功率大于乙灯的额定功率C．两灯均正常发光时，乙灯消耗的电能较多D．两灯均正常发光时，乙灯消耗的电功率大7．如图所示，将标有“3 V 3 W”的灯泡L1和标有“6 V 3 W”的灯泡L2串联在电路中，闭合开关S，其中只有一只灯泡正常发光，设小灯泡电阻不变，则L1两端的电压及通过L1的电流分别是（）A．3 V 1 A B．1.5 V 1 AC．3 V0.5 A D．1.5 V0.5 A8．如图所示，下列用电器正常工作时功率约为8W的是（）A．节能灯B．电视机C．电饭锅D．电热水器9．如图所示的电路中，电源电压保持不变，R1和R2为滑动变阻器，它们的滑片可移动的最大距离相等，已知滑动变阻器电阻丝的阻值与其长度成正比。