刘 璇

(山东省宁阳县第一中学高一7班 271400)

一、实验目的及原理

1.实验目的

家庭照明电路中，人们对灯的接通和断开控制普遍使用的是同一个开关.这种电路设计存在弊端：让灯亮或灭只能在一个位置，操作不灵活，日常生活不便利.由此设想：可以通过改造电路，实现在两个不同地方控制同一盏灯.举例来说，楼梯灯，当上楼时可以实现楼下开灯楼上关灯，下楼时能够在楼上开灯楼下关灯.教室里的灯，可以实现前门开灯后门关灯，反之变然.可想而知，那将会为生活带来多大的便利.可是不管是楼梯还是教室，由于线路已经施工完毕，再进行开关改装，墙内的主体线路不宜改动，所以只能对原控开关电路进行简单改造.由此，本实验将探索家庭双控照明电路的设计与安装.

2.实验场所

本实验场所选定在宁阳县技工学校机电专业电工技能实训室，因为：一是从安全用电角度考虑此次实验所需电压为220V，远超过人体安全电压36V，电工实训室各类保护齐全，二是实训室具有配套的实验所需器材、电工工具、各类导线，特别是专业的教师.

3.实验原理

(1)家庭双控照明电路原理

本实验原理是：在照明电路中，通过两个双控开关之间接通、断开，使电路能够处于闭合或开路状态，从而实现两地控制一盏灯.

(2)家庭双控照明电路设计

根据设想，笔者设计如下两种电路图：

①对比分析设计电路A和B：

不难发现两个电路所需实验器材完全相同，不同的只是接线的方法.A设计图在接通状态时，灯接在火线和零线之间，两端电压为220V；在断开状态时，灯两端导线不连接，是安全的接线方法.

B设计图控制方式也能如A设计图控制方式一样，能实现两个开关任何一个动作均可让灯的亮灭改变，方便操作.可是B设计图控制方式却存在风险，原因分析如下：一是由于开关内既有火线又有零线，火线和零线误接触后容易发生短路危险；二是当两只开关都打到L位置时，灯虽然不亮，但灯头接线处是处于带电状态的，容易发生触电危险；三是这种接法零线进入开关，违背了开关接在火线上的要求，也是容易发生触电危险.因此，为安全起见，本实验只探讨A设计图的电路安装.

②电路A设计图原理分析：

◆开关S1与S2均断开，电路断开，灯不亮.

◆按下开关S1，电路接通，灯亮.

◆按下开关S2，电路断开，灯不亮.

◆按下开关S1，电路接通，灯亮.

二、实验步骤

由于家庭双控照明电路的安装所用的电压是220V，远超过了人体安全电压36V，涉及到安全用电的问题，没有在家进行实验，笔者选择到宁阳县技工学校机电一体化电工实训室里进行此实验电路的安装与检测，同时此实验电路的安装全程得到了宁阳县技工学校机电系S老师的监督和指导.

1.实验器材选择

选择25W白炽灯进行两地控制线路的安装，核对器材，检测器件好坏，认识单联双控开关和熔断器，并选择匹配型号的器件.

2.实验器材安装及布线

分析A设计图照明电路的组成，准备安装电路.

(1)安装熔断器 选择将两个RL1-15型号的螺旋式熔断器，用木螺钉固定在网孔盘的左上位置，熔断器之间要间隔5cm～10cm的距离.每只熔断器的摆放要遵循“低进高出”的原则，即电源进线从低的接线柱进入，电源出线接在高的接线柱上，以避免人为的误触电.故熔断器固定在网孔盘上时要低接线柱朝上，高接线柱朝下.

将开关接线盒和端子排安装在网孔盘上.端子排要安装在开关接盒的下方位置，注意检查固定是否牢固，有无缺少的螺钉，绝缘性能是否良好.

(2)安装导线 首先，安装熔断器至开关S1的导线.用剥线钳剥削导线露出约2cm的线芯，把线芯弯成羊眼圈，然后再将导线弯成直角Z形，把整好型的导线接入熔断器两个低接线柱.

其次，开关S1接线.将从熔断器高接线柱出来的火线接在L接线柱上，再用两根导线分别接L1和L2接线柱.注意：L接线柱必须接电源进线，L1和L2接线柱接电源出线，线头不要裸露过长，要压接牢固；开关必须控制火线.

然后，安装两开关之间的导线.将从开关S1出来的两根火线和一根零线引至开关S2的接线盒的两根火线接在L1和L2接线柱上，再用一根导线接在L接线柱上.注意：L1和L2接线柱必须接电源进线，L接线柱接电源出线.

(3)安装灯座 将从开关S2中的L接线柱出来的一根导线和一根电源零线从灯座的底部穿入，电源的零线接螺旋口的接线柱，而中心簧片的接线柱接开关S2的出线，导线接好之后再把灯座固定在网孔盘上.

3.电路检查

(1)目测检查 根据电路图或接线图对安装好的线路进行目测检查，检查时要断开电源，从电源开始看线路有无漏接、错接、短路、断路之处，导线接点是否符合要求，压接是否牢固等.

(2)万用表检查 用万用表电阻挡检查电路有无开路、短路的情况，断开电源，装上灯泡，选用万用表的“R×100”电阻挡进行检查，检查前先进行“欧姆调零”，将万用表两表棒搭接熔断器两出线端，如果电路正常，按下任一开关若指针偏转一定刻度，此时为白炽灯的电阻值，约1900Ω；再按一下开关指针应指向“∞”.

4.通电试灯

(1)接通电源 将220V照明电源的火线和零线接入接线端子排对应的下接线柱上，一定要注意安全，指导教师监督下通电.

(2)验电 用试电笔在熔断器两低接线柱处进行验电，分清火线和零线.验电时，操作要规范，如果检查发现开关没有接火线，要及时更改把两根电源进线进行对调.

(3)安装熔体 将额定电流为2A的熔体放入熔断器瓷套内，熔体的小红点朝上，然后旋上瓷帽.熔断器是起短路保护作用的.

(4)按下开关试灯 装上灯泡，分别按开关S1和S2，检查是否实现两个开关控制一盏灯.如果不能实现这种控制，要在教师指导下进行检查故障原因.切记不可用手直接接触带电部位.

三、实验讨论

生活会给我们出很多的难题，需要我们用自己的智慧来解决生活中的实际困难.把双控开关安装在楼梯、走廊、卧室、教室、会议室等不同的场所，将会给我们的生活带来极大的方便.对于双控开关的电路改装，本次实验仍有几点需要注意：

(1)安全用电问题.照明电压是220V，已经超过了人体安全电压36V，实验前要做到安全用电，既要有专业的指导老师，稳妥成熟的电路设计图，还要在断电状态下进行安装电路，安装完成后要先检测，待检测无误后再通电试灯.

(2)元件质量问题.实验所需要的双控开关、白炽灯、熔断器以及导线等，会因为质量不过关直接影响实验的结果，安装电路前要先对元件进行检测.

(3)电路设计问题.用两只双控开关同时控制一盏灯的电路可以有多种设计，但是一定要借助物理原理多方比较，找到最安全的设计方案，才能进行安装实验，排除故障隐患.

(4)实验场所问题.本实验虽然用的是照明电，但要到专业的电工实训室进行，以获取更好的保护措施、需要的电工工具、元器件和最专业教师的指导.

四、实验结论

本次实验设计了家庭双控照明电路，并按照设计图进行电路的安装，然后又对安装完成的电路用万用表测电阻的方法进行了检测，在检测确认无误后进行了通电试灯，经过多组实验后发现：的确可以通过改造电路来设计双控照明电路，最终实现异地控制一盏灯的目的.

五、研究展望

本次实验完成了两地控制一盏灯电路的设计和安装，而在大型会议室、报告厅、舞台等场所，有时还需要三地或多地控制一盏灯.笔者受本实验的启发，下一步将研究双控开关在多地控制一盏灯的电路设计，并尝试进行电路的安装.