Question

20．燈泡在額定電壓下工作的壽命都是有限的（一般為1000h），實(shí)際電壓高于燈泡額定電壓時(shí)，燈泡的壽命會(huì)縮短，但若在低電壓下工作時(shí)則壽命可延長．學(xué)校走廊過道夜間一直亮著燈，燈泡每次更換后不到兩個(gè)月就燒壞了，換起來很麻煩．某同學(xué)想，如果用幾個(gè)大一些的燈泡串聯(lián)，每個(gè)燈泡的實(shí)際電壓都比額定電壓低，這樣可以大大延長燈泡的壽命，不是很好嗎？
于是，他跟電工師傅商量并做了下面的調(diào)整：把原來的過道每相鄰兩個(gè)25W燈泡都換成一個(gè)燈泡L₁（規(guī)格為220V 100W）和一個(gè)燈泡L₂（規(guī)格為220V 60W）串聯(lián)而成．已知通過L₁、L₂兩個(gè)燈泡的電流隨兩端所加電壓的變化的曲線如圖所示．
請問他這樣的做法：
（1）燈泡L₁、L₂的亮度分別比原來的25瓦燈泡亮還是暗？
（2）如果這些燈泡每天工作10小時(shí)，則調(diào)整后每個(gè)月（30天）這一組燈泡（L₁、L₂各一個(gè)）消耗的總電能比原來兩個(gè)25瓦燈泡消耗的電能多還是少？如果不一樣則相差多少？

Answer 1

分析 （1）兩燈泡串聯(lián)時(shí)通過的電流相等，且兩燈泡兩端的電壓之和等于220V，由圖象找出符合的電流和電壓，再根據(jù)P=UI求出各自消耗的電功率，然后根據(jù)燈泡的亮暗取決于實(shí)際功率的大小判斷亮暗的變化；
（2）根據(jù)W=Pt求出調(diào)整后這一組燈泡消耗的電能然后減去原來兩個(gè)25W燈泡消耗的電能，即為調(diào)整前后相差的電能．

解答 解：（1）因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且兩燈泡兩端的電壓之和等于220V，
所以，由圖象可知，當(dāng)I=0.26A時(shí)，U₁=60V，U₂=160V符合，
則兩燈泡消耗的電功率分別：
P₁=U₁I=60V×0.26A=15.6W，P₂=U₂I=160V×0.26A=41.6W，
因燈泡的亮暗取決于實(shí)際功率的大小，
所以，L₁的比原來25瓦燈泡暗一些，L₂的比原來25瓦燈泡亮一些；
（2）因P₁+P₂=15.6W+41.6W=57.2W＞2×25W=50W，
所以，調(diào)整后消耗的電能多一些，
兩者每個(gè)月相差：
△W=（57.2-50）×10^-3kW×30×10h=2.16kW•h=2.16度．
答：（1）L₁的比原來25瓦燈泡暗一些，L₂的比原來25瓦燈泡亮一些；
（2）調(diào)整后每個(gè)月這一組燈泡消耗的總電能比原來兩個(gè)25瓦燈泡消耗的電能多，相差2.16度．

點(diǎn)評 本題考查了電功率公式和電功公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是根據(jù)圖象得出兩燈泡串聯(lián)時(shí)電路中的電流和兩燈泡兩端的電壓．