Объяснение тоже проще-простого - с диодом среднее время включённого состояния тэна уменьшится в ДВА раза по сравнению с временем включённого состояния тэна включённого напрямую. Не знаю, что тут можно не понимать или оспаривать.
Теперь по поводу результатов экспериментов. Большинство не сильно дорогих измерительных приборов правильно измеряют величину действующего напряжения или тока только строго синусоидальной формы, наличие гармоник искажает форму и результат измерения. Происходит это потому, что прибор реально показывает не строго действующее напряжение, а средне выпрямленное (легко схемно реализуемое) умноженное на коэффициент (константу) для строго синусоидальной формы. Для определения именно действующего значения необходимо усреднять квадраты входных отсчётов и после отображать корень квадратный этого усреднения. Почувствуйте разницу в реализации такого алгоритма.
Поэтому, я не уверен, что эти измерительные приборы (или хотя бы один из них) показывают правильные действующие значения тока и напряжения для пульсирующих, ни разу не синусоидальных форм тока и напряжения.
Полагаю, никто не захочет мне объяснять обратное. Я на этих тонкостях измерений "собаку съел" (да простят меня некоторые национальности) и не собираюсь более объяснять кому то возможно не очевидные для кого то вещи