奇异门电路探究

黄春如　熊小兰

摘 要：串联电路中开关的通断能直接控制电路中电流的有无，决定用电器工作与否。应用交流电的特性辅助整流二极管的单向导电作用，可改变直流电路中的上述结论，出现“奇异”门电路的结果，本文通过实验的方法探究其中的奥秘。

关键词：奇异门电路；交流电；实验；灯泡亮灭控制

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2014）8（S）-0054-2

1 “奇异”门电路问题的提出

笔者参加教育部“国培计划（2013）”——一线优秀教师培训技能提升研修项目（高中物理骨干教师）培训时，广西师大项目首席专家罗星凯教授介绍了一个实验。本文着重探究这个“奇异”的门电路。

数字集成电路工作稳定，抗干扰能力强，易保密，集成度高，价格低，因而发展迅速。逻辑电路是数字电路的基础，简单的逻辑电路——门电路是新课程中新增加的教学内容，目的是接轨数字化现代生活，让学生感受到物理知识与生活的息息相关。

如图2所示，灯泡L1、L2与开关S1、S2组成串联电路，并接入220V的交流电源中。粗看起来，这一电路就是图1的实物连线图，即条件满足时，要么灯泡L都亮，要么都灭，但图2的电路中，L2或L1却可以单独亮灭！这似乎是不可能的，因为这与学生已有的直流电路的知识不相符，也与“与”逻辑电路引入实验的结果不一致。

2 现象观察

图2电路中，灯泡L1、L2与开关S1、S2组成串联电路，并接入220V的交流电源，当S1、S2皆断开时，L1、L2熄灭；当S1闭合或断开时，L1亮或灭；当S2闭合或断开时，L2亮或灭。即电路中的开关S1、S2尤如分别独立并联在L1、L2的两端，可分别控制灯的亮灭。

3 现象分析与解释

本实验中，用电器接入的是交流电路，交流电是大小和方向都周期性变化的电流，实验中，S1、S2能独立控制L1、L2的亮灭，但细致观察发现，其亮度比正常工作状态下的灯泡的亮度要弱，因而这一装置可能利用了交流电的半波来工作，即，通过某一方面的控制，使L1、L2各利用交流电的半波来工作，从而实现串联电路状态下的交替工作，因而实现可独立控制。

4 元件选用与制作

20cm×30cm有机玻璃板一块， “220V，25W”螺口灯泡及灯座各二只，普通接线开关二只，N4007整流二极管4只（可从废旧日光灯电子镇流器或节能灯上选用）。将各元件按图2摆布好，定位打孔。D1、D2、D3、D4按极性与L1、L2、S1、S2并接安装。电路及各元件安装好后，用木螺丝固定。

这一实验可以作为高二学生学习完交流电之后的一个探究性课外实验内容，学生通过制作可进一步熟悉交流电、整流二极管的特性及作用，也有利于培训学生的科学素养提高其实验动手能力。

参考文献：

[1]普通高中课程标准实验教科书物理选修3-1[M].北京：人民教育出版社，2010.

[2]刘炳昇.对技术设计活动的发展性评价[J].物理教学探讨，2013，（10）：1.

（栏目编辑 王柏庐）

摘 要：串联电路中开关的通断能直接控制电路中电流的有无，决定用电器工作与否。应用交流电的特性辅助整流二极管的单向导电作用，可改变直流电路中的上述结论，出现“奇异”门电路的结果，本文通过实验的方法探究其中的奥秘。

关键词：奇异门电路；交流电；实验；灯泡亮灭控制

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2014）8（S）-0054-2

1 “奇异”门电路问题的提出

笔者参加教育部“国培计划（2013）”——一线优秀教师培训技能提升研修项目（高中物理骨干教师）培训时，广西师大项目首席专家罗星凯教授介绍了一个实验。本文着重探究这个“奇异”的门电路。

数字集成电路工作稳定，抗干扰能力强，易保密，集成度高，价格低，因而发展迅速。逻辑电路是数字电路的基础，简单的逻辑电路——门电路是新课程中新增加的教学内容，目的是接轨数字化现代生活，让学生感受到物理知识与生活的息息相关。

如图2所示，灯泡L1、L2与开关S1、S2组成串联电路，并接入220V的交流电源中。粗看起来，这一电路就是图1的实物连线图，即条件满足时，要么灯泡L都亮，要么都灭，但图2的电路中，L2或L1却可以单独亮灭！这似乎是不可能的，因为这与学生已有的直流电路的知识不相符，也与“与”逻辑电路引入实验的结果不一致。

2 现象观察

图2电路中，灯泡L1、L2与开关S1、S2组成串联电路，并接入220V的交流电源，当S1、S2皆断开时，L1、L2熄灭；当S1闭合或断开时，L1亮或灭；当S2闭合或断开时，L2亮或灭。即电路中的开关S1、S2尤如分别独立并联在L1、L2的两端，可分别控制灯的亮灭。

3 现象分析与解释

本实验中，用电器接入的是交流电路，交流电是大小和方向都周期性变化的电流，实验中，S1、S2能独立控制L1、L2的亮灭，但细致观察发现，其亮度比正常工作状态下的灯泡的亮度要弱，因而这一装置可能利用了交流电的半波来工作，即，通过某一方面的控制，使L1、L2各利用交流电的半波来工作，从而实现串联电路状态下的交替工作，因而实现可独立控制。

4 元件选用与制作

20cm×30cm有机玻璃板一块， “220V，25W”螺口灯泡及灯座各二只，普通接线开关二只，N4007整流二极管4只（可从废旧日光灯电子镇流器或节能灯上选用）。将各元件按图2摆布好，定位打孔。D1、D2、D3、D4按极性与L1、L2、S1、S2并接安装。电路及各元件安装好后，用木螺丝固定。

这一实验可以作为高二学生学习完交流电之后的一个探究性课外实验内容，学生通过制作可进一步熟悉交流电、整流二极管的特性及作用，也有利于培训学生的科学素养提高其实验动手能力。

参考文献：

[1]普通高中课程标准实验教科书物理选修3-1[M].北京：人民教育出版社，2010.

[2]刘炳昇.对技术设计活动的发展性评价[J].物理教学探讨，2013，（10）：1.

（栏目编辑 王柏庐）

摘 要：串联电路中开关的通断能直接控制电路中电流的有无，决定用电器工作与否。应用交流电的特性辅助整流二极管的单向导电作用，可改变直流电路中的上述结论，出现“奇异”门电路的结果，本文通过实验的方法探究其中的奥秘。

关键词：奇异门电路；交流电；实验；灯泡亮灭控制

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2014）8（S）-0054-2

1 “奇异”门电路问题的提出

笔者参加教育部“国培计划（2013）”——一线优秀教师培训技能提升研修项目（高中物理骨干教师）培训时，广西师大项目首席专家罗星凯教授介绍了一个实验。本文着重探究这个“奇异”的门电路。

数字集成电路工作稳定，抗干扰能力强，易保密，集成度高，价格低，因而发展迅速。逻辑电路是数字电路的基础，简单的逻辑电路——门电路是新课程中新增加的教学内容，目的是接轨数字化现代生活，让学生感受到物理知识与生活的息息相关。

如图2所示，灯泡L1、L2与开关S1、S2组成串联电路，并接入220V的交流电源中。粗看起来，这一电路就是图1的实物连线图，即条件满足时，要么灯泡L都亮，要么都灭，但图2的电路中，L2或L1却可以单独亮灭！这似乎是不可能的，因为这与学生已有的直流电路的知识不相符，也与“与”逻辑电路引入实验的结果不一致。

2 现象观察

图2电路中，灯泡L1、L2与开关S1、S2组成串联电路，并接入220V的交流电源，当S1、S2皆断开时，L1、L2熄灭；当S1闭合或断开时，L1亮或灭；当S2闭合或断开时，L2亮或灭。即电路中的开关S1、S2尤如分别独立并联在L1、L2的两端，可分别控制灯的亮灭。

3 现象分析与解释

本实验中，用电器接入的是交流电路，交流电是大小和方向都周期性变化的电流，实验中，S1、S2能独立控制L1、L2的亮灭，但细致观察发现，其亮度比正常工作状态下的灯泡的亮度要弱，因而这一装置可能利用了交流电的半波来工作，即，通过某一方面的控制，使L1、L2各利用交流电的半波来工作，从而实现串联电路状态下的交替工作，因而实现可独立控制。

4 元件选用与制作

20cm×30cm有机玻璃板一块， “220V，25W”螺口灯泡及灯座各二只，普通接线开关二只，N4007整流二极管4只（可从废旧日光灯电子镇流器或节能灯上选用）。将各元件按图2摆布好，定位打孔。D1、D2、D3、D4按极性与L1、L2、S1、S2并接安装。电路及各元件安装好后，用木螺丝固定。

这一实验可以作为高二学生学习完交流电之后的一个探究性课外实验内容，学生通过制作可进一步熟悉交流电、整流二极管的特性及作用，也有利于培训学生的科学素养提高其实验动手能力。

参考文献：

[1]普通高中课程标准实验教科书物理选修3-1[M].北京：人民教育出版社，2010.

[2]刘炳昇.对技术设计活动的发展性评价[J].物理教学探讨，2013，（10）：1.

（栏目编辑 王柏庐）