Question

12．一個標(biāo)有“220V 40W”的燈泡，接到照明電路上，求：
（1）燈絲的電阻是多大？
（2）若耗電1千瓦時，用電時間多少小時？
（3）若電源電壓變成240伏特時，要使燈泡仍能正常發(fā)光，必須怎樣接入一個阻值多大的電阻？并畫出設(shè)計電路圖（假設(shè)燈泡電阻不隨溫度變化）

Answer 1

分析 （1）知道燈泡的額定電壓和額定功率，根據(jù)P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出燈絲的電阻；
（2）根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出耗電1千瓦時的用電時間；
（3）電源的電壓大于燈泡的額定電壓時，要使燈泡正常發(fā)光應(yīng)串聯(lián)一個電阻分壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出串聯(lián)電阻兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和歐姆定律得出等式即可求出串聯(lián)電阻的阻值．

解答 解：（1）由P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，燈絲的電阻：
R_L=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{P}_{L}}$=$\frac{（220V）^{2}}{40W}$=1210Ω；
（2）由P=$\frac{W}{t}$可得，耗電1千瓦時的用電時間：
t=$\frac{W}{{P}_{L}}$=$\frac{1kW•h}{40×1{0}^{-3}kW}$=25h；
（3）電源的電壓大于燈泡的額定電壓時，要使燈泡正常發(fā)光應(yīng)串聯(lián)一個電阻R分壓，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，串聯(lián)電阻兩端的電壓：
U_R=U-U_L=240V-220V=20V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，由I=$\frac{U}{R}$可得，電路中的電流：
I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{{U}_{R}}{R}$，即$\frac{220V}{1210Ω}$=$\frac{20V}{R}$，
解得：R=110Ω，
電路圖如下圖所示：

答：（1）燈絲的電阻是1210Ω；
（2）若耗電1千瓦時，用電25h；
（3）若電源電壓變成240伏特時，要使燈泡仍能正常發(fā)光，必須串聯(lián)一個110Ω的電阻，電路圖如上圖所示．

點評 本題考查了電功率公式和電功公式、串聯(lián)電路特點、歐姆定律的應(yīng)用，計算過程要注意單位的換算．