Question

小明同学学习了家庭电路知识后，他研究了家中的照明灯具．他家中的灯具有两类，一类是日光灯，另一类是白炽灯．他查有关资料得知：日光灯的玻璃灯管实际上是一种低气压放电管，灯管两端装有电极（俗称灯丝），内壁涂有钨酸镁、硅酸锌等荧光物质．制造时抽去空气，充入少量水银和氩气．通电后，管内因水银蒸气放电而产生紫外线，紫外线激发荧光物质使其发出可见光，即“光致发光”．
（1）“光致发光”中的第一个“光”指的是______．
（2）下边是明亮程度相当的白炽灯和日光灯的对照表，请补充完整表格内容．

灯名称	发光原理	功率（W）	工作温度（℃）
白炽灯		150	2400
日光灯	光致发光	40	50

（3）从能量角度分析白炽灯发光效率不高的原因______．
（4）他利用学到的知识设计了一种可调节灯光亮度的电路，如图所示，将此电路接入家庭电路中时，A接______线（选：“火”“零”）．他所用的电阻R₁阻值为200Ω，R₂的阻值为284Ω，当开关扳向触点1时，灯泡正常发光．已知灯泡的规格为“220V，100W”，电源电压为220伏，当开关S分别扳向触点1、2、3时灯泡的亮度随之发生变化．

问：当开关S扳向哪个触点时，灯变得最暗，此时小灯泡实际消耗的电功率是多少？（设灯泡的电阻不随温度的改变而改变）
（5）指出该同学设计的调光电路还存在什么缺陷，针对存在的缺陷在方框中画出一种改进后的电路图．

Answer

（1）根据题意“紫外线激发荧光物质使其发出可见光”进行解答；
（2）根据电功的实质进行解答，即灯丝发光发热是电能转化为内能；
（3）灯泡发光时同时发热，将电能转化为内能和光能，灯泡的温度越低，越省电；
（4）根据安全用电常识可知开关应控制火线；改变触点的位置，电路中的总电阻会随之改变，根据I=分析电路中电流的变化，电流越小，灯泡的亮度会变暗；先根据R=求出灯泡的电阻，然后根据欧姆定律求出电路中电流，再根据P=I2R求出小灯泡实际消耗的电功率；
（5）这个设计不可以连续改变灯泡的亮度，用一个滑动变阻器代替两个电阻与灯泡串联即可．
【解析】
（1）“光致发光”中的第一个“光”指的是紫外线；
故答案为：紫外线．
（2）白炽灯是靠电流通过灯丝产生的热效应来发光，故完整表格内容如下：

灯名称 发光原理 功率（W） 工作温度（℃）
白炽灯 电流的热效应 150 2400
日光灯 光致发光 40 50

（3）灯泡发光时，就是把电能转化为内能和光能，同样发光的情况下，荧光灯的温度比较低说明电能转化的内能比较少，耗电少；
故答案为：电能大部转化为内能，少部分转化为光能．
（4）当开关S扳向触点3时，灯泡最暗，
灯泡的电阻为RL===484Ω；
电路中的电流为I===A，
此时小灯泡实际消耗的电功率为PL′=I2R=（A）2RL=25W；
答：灯泡实际消耗的电功率为25W．
（5）该同学设计的调光电路虽能调节灯泡的亮度，但是不能连续改变灯泡的亮度，可以用滑动变阻器与灯泡串联来调节亮度，电路图如下：