一、活动简介
延时电路广泛应用在各种自动控制设备和日常生活中。而在城市的居民楼楼道中，还存在着不少长明灯。这不仅浪费了大量能源，而且也大大缩短了灯泡的使用寿命。如何解决这个问题呢？由延时电路构成的节能开关就能很好地解决这个问题。晚间，上下楼的人们在楼梯中使用这种电路开关时，只需按一下按钮开关，灯就亮了；等人们通过楼梯和楼道后，灯会自动灭掉。本活动所介绍的延时灯电路只是一个示意性电路。
二、活动目的
1．了解电容器的充放电现象。
2．了解电容量与充放电时间的关系。
3．了解延时电路的工作原理。
4．思考延时电路的其它应用。
三、活动准备
1．实验套件：插接电路面包板；红色发光二极管一只；680Ω（色环为蓝、灰、棕）、2.7kΩ（色环为红、紫、红）、5.6kΩ（色环为绿、蓝、红）电阻器各一只，30kΩ（色环为橙、黑、橙）电阻器两只；按钮开关一只；10μF、47μF电解电容器各一只，220μF电解电容器两只；NPN型（9014）、PNP型（9015）三极管各一只；插接用短导线两根。
2．工具仪表：万用电表、尖嘴钳，秒表或手表。
3．四节5号电池组。
四、活动过程
1．通过实验了解电容器的充放电现象。
根据图1电容器的放电实验电路，按照图2左边的实物插接图所示，将两只220μF电容器、5.6kΩ电阻器、发光二极管和按钮开关插到电路插接面包板上。
（1）接通6V电源，按下按钮开关后发光二极管亮，在松开开关后开始计时，看发光二极管还能亮几秒钟。
（2）将5.6kΩ电阻器换为2.7kΩ电阻器，再试一次。
（3）去掉一只220μF电容器，重复前边的两个实验。
（4）记录实验结果，并填写在表1中。
表1：电容器、电阻器与放电的时间关系
一只220μF电容器 两只220μF电容器
2.7kΩ电阻器 2s 4s
5.6kΩ电阻器 4s 7s
2．制作延时灯电路。
图2右半部分是图3所示的延时灯电路的电路板实物插接图。按照图2所示，准备好电路插接面包板，按图3准备好元器件。
（1）将两根短导线按图插到电路插接面包板上。
（2）把3只电阻器插到电路板上。
（3）把发光二极管插到电路插接面包板上，注意：正极在上方，负极在下方。
（4）把三极管VT1（9014）和VT2（9015）插到电路插接面包板上，注意三极管的管脚极性。
（5）把按钮开关插到电路插接面包板上。
（6）把10μF电解电容器插到电容器C的位置上，注意正极在上、负极在下。
（7）检查一下电路连接是否正确，接通电池正负极（正极在上边，负极在下边）。
（8）按一下按钮开关然后松开，用表计一下时间，看看发光二极管能亮几秒钟。
（9）再分别用47μF和100μF电解电容器代替10μF电解电容器。看这个电路能延时多长时间。将实验结果记录在表2中。
表2：延时电路中电容器与延时的时间关系
电容器的容量 10μF 47μF 100μF
延时时间 10s 48s 105s
3．指导学生分析两组实验结果。
4．启发学生思考延时电路的其它应用。
5．指导学生评价及活动小结。
（1）检查学生通过活动是否会组装和调试延时灯电路。
（2）能根据表1所记录的实验结果，说明电容器的容量与放电时间的关系。
（3）能够说明，为什么改变延时灯电路中电容器的数值可以改变延时时间？
五、活动指导
1．延时灯电路的工作原理。
在按下按钮开关SB时，三极管VT1基极得到一个工作电流而导通，三极管VT2也跟着导通，发光二极管亮。同时电容器C被接在了电源两端立即充满了电，当松开按钮开关后，电容器C中的电量继续向三极管VT1基极提供电流，使三极管VT1和VT2继续导通，发光二极管仍然亮。数秒钟后，电容器放电完毕，三极管VT1基极得不到工作电流，两只三极管都不工作，发光二极管熄灭。
2．延时灯电路中电容器的容量与延时时间有着很好的线性关系，因此利用这个电路，借助秒表可以测量电容器的容量。
六、注意事项
在实验中用同一数值的电容器而电路的延时时间可能不一样。这是因为电解电容器的容量误差一般较大（可以达到+80％和-20％），同时电解电容器的漏电大小对电路也有影响。
七、有关知识
1．一个实用的延时开关。
图4是一个延时开关的实用电路。将它与灯泡（最大为100W）串联在一起，接到220V电源上即可使用。当按下开关SB后灯泡亮，大约两分多钟后灯泡自动熄灭。这个电路主要由两部分组成，四只二极管和单向可控硅是灯泡电流的通道；电路的右半部分是延时控制部分。270kΩ电阻器、4.7μF电容器及稳压二极管为延时电路提供了一个工作电压；1MΩ电阻器和100μF电容器为定时元件，改变它们的数值，可以改变延时时间；三极管用来驱动可控硅工作。发光二极管用来作指示，当这个延时开关接通电源后发光二极管亮，当灯泡亮时由于控制部分的工作电流很小，发光二极管基本不亮。
2．延时电路的应用。
延时电路的应用很广泛。除了用在楼道、楼梯处控制照明外，还可以代替学校中的打铃开关。每按一下按钮，铃响几秒钟后自动关闭，是很方便的。延时电路应用于洗印照片的自动曝光，可以提高工作效率，保证洗印质量。
电容器的充放电在电路中的应用也很多，不仅可以作定时、延时等电路，一些振荡器也是利用电容器的充放电原理制作的，改变充放电的时间而控制振荡器的振荡频率。（周海）