Question

18．由于技術(shù)進(jìn)步，半導(dǎo)體燈（即LED燈，每盞燈由多個發(fā)光二極管等組成）已經(jīng)開始進(jìn)人普通百姓家庭．它具有體積小、耗電低、壽命長、無毒環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)．現(xiàn)在，我國已明令淘汰白熾燈．小明也想體驗(yàn)一下半導(dǎo)體燈，他到市場上買了一個某型號白色發(fā)光二極管，如圖甲所示，它的電路符號如圖乙所示．根據(jù)資料可知，當(dāng)電流從長腳（+極）流進(jìn)短腳（-極）流出，并且滿足下表所示條件時，它就能發(fā)光．為此，他設(shè)計(jì)了圖丙所示的電路，LED燈設(shè)計(jì)發(fā)光時通過電路中電流的大小為28mA．求：
（1）這個發(fā)光二極管工作時的電功率；
（2）限流電阻R的阻值（保留一位小數(shù)）；
（3）電流通過限流電阻R工作1min放出的熱量．

電壓/V	電流/mA	管腳升溫/℃	備注
2.5	0.13	-	不亮
2.8	0.37	＞4
3.0	3.5	＞8
3.1	11	＞11
3.2	15	＞14
3.3	19	＞21
3.4	24	＞30
3.5	28	＞40
3.6	34	＞50

Answer 1

分析 （1）在數(shù)據(jù)中找到發(fā)光二極管發(fā)光時的電壓和電流，利用公式P=UI得到功率；   
（2）已知發(fā)光二極管兩端電壓和電源電壓，可以得到限流電阻兩端電壓．根據(jù)串聯(lián)電路電流處處相等，利用R=$\frac{U}{I}$得到限流電阻的阻值；
（3）已知限流電阻阻值、通過的電流和通電時間，利用焦耳定律得到電流產(chǎn)生的熱量．

解答 解：
（1）由數(shù)據(jù)知，當(dāng)發(fā)光二極管兩端電壓為U_管=3.5V時，對應(yīng)的電流為I=0.028A，
所以發(fā)光二極管的功率為P_管=U_管I=3.5V×0.028A=0.098W；
（2）當(dāng)發(fā)光二極管發(fā)光時，限流電阻兩端電壓為U_R=U-U_管=4.5V-3.5V=1V，
因?yàn)镮=$\frac{U}{R}$，
所以限流電阻阻值為R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{1V}{0.028A}$≈35.7Ω；
（3）限流電阻產(chǎn)生的熱量為Q=I²Rt=（0.028A）²×35.7Ω×60s=1.68J．
答：
（1）發(fā)光二極管工作時的電功率為0.098W；
（2）限流電阻R的阻值為35.7Ω；
（3）電流通過限流電阻R工作1min放出的熱量為1.68J．

點(diǎn)評 此題考查的是我們對串聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律及電功率有關(guān)規(guī)律的掌握和應(yīng)用，從較多的信息中提取有價值的信息，是解答此類問題的關(guān)鍵．