Question

【題目】LED（發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱LED）是人類繼愛(ài)迪生發(fā)明白熾燈之后最偉大的發(fā)明之一，它是一種新型節(jié)能、環(huán)保的光源產(chǎn)品。如圖甲是一種常見(jiàn)的LED手電筒，發(fā)光元件由5個(gè)發(fā)光二極管并聯(lián)組成，每個(gè)發(fā)光二極管的額定電流為30mA，它的能量是由可反復(fù)充電使用的電池提供，且LED 燈發(fā)光的顏色會(huì)隨電壓的變化而變化，如圖丙表格所示。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）這種LED手電筒正常工作時(shí)的總電流為多少?

（2）圖乙是一個(gè)LED與50Ω的定值電阻R串聯(lián)，已知電源電壓為4.2V保持不變，閉合開(kāi)關(guān)S，毫安表（為讀數(shù)更精確的電流表）的讀數(shù)為20mA，通過(guò)計(jì)算說(shuō)明此時(shí)LED燈發(fā)出什么顏色的光？

（3）若圖乙中，閉合開(kāi)關(guān)S，R的實(shí)際功率為0.08W，求此時(shí)LED燈通電10min消耗的電能是多少焦耳?

Answer 1

【答案】（1）0.15A；（2）藍(lán)顏色的光；（3）52.8J

【解析】

試題分析：（1）因5個(gè)發(fā)光二極管并聯(lián)，且并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，所以，LED手電筒正常工作時(shí)的總電流：I總=30mA×5=150mA=0.15A；

（2）一個(gè)LED與50Ω的定值電阻R串聯(lián)，定值電阻R兩端的電壓：UR=IR=20×10﹣3A×50Ω=1V，

因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，LED燈兩端的電壓：ULED=U﹣UR=4.2V﹣1V=3.2V，

由表格數(shù)據(jù)可知，此時(shí)LED燈發(fā)出藍(lán)顏色的光；

（3）當(dāng)電阻R的電功率為0.08W時(shí)，由P=I2R可得，電路中的電流：I′=0.04A，

電阻R兩端的電壓：UR′=I′R=0.04A×50Ω=2V，LED燈兩端的電壓：ULED′=U﹣UR′=4.2V﹣2V=2.2V，

LED燈通電10min消耗的電能：W=ULED′I′t=2.2V×0.04A×10×60s=52.8J。