有一正弦交流电源,电压有效值U=120 V,频率为f=50 Hz,向一霓虹灯

有一正弦交流电源,电压有效值U=120 V,频率为f=50 Hz,向一霓虹灯供电,若霓虹灯的激发电压和熄灭电压均为,试估算在一个小时内,霓虹灯发光时间有多长.为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象?

答案

2 400 s 视觉暂留


解析:

由正弦交流电的最大值与有效值U的关系得

t=0时交流电的瞬时电压U=0,则交流电的瞬时表达式为

如图所示,画出一个周期内交流电的u-t图象,其中阴影部分对应的时间t1表示霓虹灯不能发光的时间,根据对称性,一个周期内霓虹灯不能发光的时间为4t1,当时,由上式得t1=1/600 s,再由对称性求得一个周期内能发光的时间

再由比例关系求得一小时内霓虹灯发光的时间为

很明显霓虹灯在工作过程中是忽明忽暗的,而熄灭的时间只有1/300 s(如图t2时刻到t3时刻),由于人的眼睛具有视觉暂留现象,而这个视觉暂留时间约为1/16 s,远大于1/600 s,因此经过灯光刺激的人眼不会因为短暂的熄灭而有所感觉.

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