Question

有一正弦交流電源，電壓有效值U=120V，頻率為f=50Hz向一霓虹燈供電，若霓虹燈的激發電壓和熄滅電壓均為U0=60V，試估算在一個小時內，霓虹燈發光時間有多長？為什么人眼不能感到這種忽明忽暗的現象？

Answer 1

霓虹燈發光時間2400s

很明顯霓虹燈在工作過程中是忽明忽暗的，而熄滅的時間只有1/300s（如圖t2時刻到t3時刻）由于人的眼睛具有視覺暫留現象，而這個視覺暫留時間約1/16s為遠大于1/300s，因此經過燈光刺激的人眼不會因為短暫的熄滅而有所感覺。

解析:

由正弦交流電的最大值與有效值U的關系得：Um=120V

設t=0時交流電的瞬時電壓U=0則交流電的瞬時表達式為

U=120sin100t V

如圖所示

畫出一個周期內交流電的U-t圖象，其中陰影部分對應的時間t1表示霓虹燈不能發光的時間，根據對稱性，一個周期內霓虹燈不能發光的時間為4t1，

當U=U0=60V時，由上式得t1=1/600s，再由對稱性求得一個周期內能發光的時間：t=T-4t1=

再由比例關系求得一小時內霓虹燈發光的時間為：t=

很明顯霓虹燈在工作過程中是忽明忽暗的，而熄滅的時間只有1/300s（如圖t2時刻到t3時刻）由于人的眼睛具有視覺暫留現象，而這個視覺暫留時間約1/16s為遠大于1/300s，因此經過燈光刺激的人眼不會因為短暫的熄滅而有所感覺。