题目内容

应急照明灯是在正常照明电源发生故障时，能持续照明而不间断工作的一类灯具，如图1所示．应急照明灯主要由灯泡（或LED灯珠）、蓄电池、充电器、自动控制电路及相关部件组成．在照明电源正常情况下，应急照明灯通过充电器给蓄电池充电，此时，自动控制电路及相关部件自动将灯泡（或LED灯珠）与蓄电池断开不发光．当照明电源突然停电时，应急照明灯通过自动控制电路及相关部件自动把灯泡（或LED灯珠）跟蓄电池接通，从而实现自动应急照明．下表为某型号应急照明灯的主要技术数据：

输入电压		充电时间		应急照明时间		应急照明功率
AC200V		＜24h		＞90min		0.96W×2
应急照明光源					蓄电池
种类	数量		灯泡额定电压		类别	额定电压	容量
灯泡	2只		2.4V		Ni-Cd	2.4V	1.8Ah

（注：蓄电池的容量Q的计算公式：Q=It）
（一）在该型号应急照明灯刚投入使用阶段，待蓄电池充满电后，可以实现的最长连续应急照明时间为多少？
（二）小兰跟老师提出自己要设计并组装一只简易的应急照明灯．老师告诉她实验室现有以下器材：双孔插座及与之配套的插头1套、小灯泡（额定电压：DC3.0～3.4V，额定电流：350mA）4只、电磁继电器（额定电压：DC6V；额定电流：0.15A）1套及与之配套的低压直流电源（输入电压：AC220V，输出电压：DC6V）1台，蓄电池（两端电压：6V）1只及与之配套的充电器（输入电压：AC220V，输出电压：DC6V）1只，导线（足量），如图2所示．

（1）请你帮助小兰在图上完成简易应急照明的接线．要求如下：
①家庭电路正常工作时，充电器自动给蓄电池充电，各灯泡不发光；
②当家庭电路停电时，蓄电池自动给各灯泡供电，使各灯泡均正常发光，且在一盏小灯泡灯丝烧断后还应该有部分小灯泡能正常工作；
（2）小明看到小兰连接的电路后，认为可以去掉低压直流电源，而将电磁铁的两个接线柱直接接在充电器的输出端．请你分析这样做不可行的原因．

分析：（一）由表格数据可知，两灯泡的额定电压和蓄电池的两端的电压相等，根据并联电路的电压特点可知两灯泡为并联，根据P=UI求出每只灯泡的额定电流，根据并联电路的电流特点求出干路电流，根据I=

求出实现的最长连续应急照明时间；
（二）电磁继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的，只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合；当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合，这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的．

解答：解：（一）由该型号应急照明灯的主要技术数据可知，其所用灯泡的额定电压为2.4V，其蓄电池两端的电压也是2.4V；
由此可知，两只灯泡应并联；
根据P=UI可得，单只灯泡正常发光时的电流：
I_L=

0.96W

2.4V

=0.4A，
∵并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
∴干路中的总电流：
I=2×I_L=2×0.4A=0.8A，
即蓄电池对外供电电流为I=0.8A，
根据I=

可得，蓄电池充满电后，可以实现的最长应急照明时间：
t=

1.8Ah

0.8A

=2.25h；
（二）（1）①家庭电路正常工作时，充电器自动给蓄电池充电，各灯泡不发光，说明衔铁与下触点接触，充电器给蓄电池充电，要注意电磁继电器的电磁铁应接于低压直流电源的输出端；
②当家庭电路停电时，蓄电池自动给各灯泡供电，说明衔铁与下触点接触，蓄电池要提供电能；小灯泡的额定电压为3.0～3.4V，且在一盏小灯泡灯丝烧断后还应该有部分小灯泡能正常工作说明四只灯泡两两串联后再并联；气压直流电源与电磁继电器相连，如下图所示：

（2）若将电磁铁的两个接线柱直接接在充电器两端，当家庭电路正常工作时，电磁铁有磁性，吸引衔铁下移，接通蓄电池充电电路，充电器给蓄电池充电；当家庭电路停电时，蓄电池与电磁铁构成通路，电磁铁依然保持磁性，蓄电池无法为小灯泡供电，小灯泡不能发光．
答：（一）在该型号应急照明灯刚投入使用阶段，待蓄电池充满电后，可以实现的最长连续应急照明时间为2.25h；
（二）（1）如上图所示；
（2）若将电磁铁的两个接线柱直接接在充电器两端，当家庭电路正常工作时，电磁铁有磁性，吸引衔铁下移，接通蓄电池充电电路，充电器给蓄电池充电；当家庭电路停电时，蓄电池与电磁铁构成通路，电磁铁依然保持磁性，蓄电池无法为小灯泡供电，小灯泡不能发光．

点评：本题以应急照明灯为背景，考查了串并联的辨别、电流定义式、并联电路特点、电磁继电器的应用，综合性强，难度较大，关键是明白电磁继电器的工作原理，同时注意蓄电池充电和放电时正负极的连接．