Question

20．人類正面臨能源危機(jī)，為選用節(jié)能交通信號燈的燈源，實(shí)驗(yàn)室通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)下表中的LED燈和白熾燈在正常工作時(shí)，光照強(qiáng)度相同有關(guān)數(shù)據(jù)如表：

二種燈	LED燈	白熾燈
發(fā)光原理	二極管發(fā)光	鎢絲高溫發(fā)光
額定電壓	24伏	220伏
響應(yīng)時(shí)間	10-9秒	10-3秒
額定功率	12瓦	100瓦

（1）LED燈正常工作時(shí)的電流是多少安？
（2）每天正常工作10小時(shí)，使用LED燈比使用白熾燈每個(gè)月（按30天算）可節(jié)約電能多少kW•h？假設(shè)電能全部轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，那么這么多電可將多少kg的水從20℃加熱到100℃？（c_水=4.2×10³J/（kg•℃），結(jié)果保留兩位小數(shù)）
（3）請根據(jù)以上材料說明使用LED燈的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)？

Answer 1

分析 （1）由功率公式可求出工作電流；
（2）由兩燈的功率之差可求出每個(gè)月節(jié)約的電能，由Q=cm△t可求得水的質(zhì)量．
（3）閱讀題目中的文字和表格可以發(fā)現(xiàn)，LED燈電壓低，功率小，響應(yīng)時(shí)間短，故可從以上幾點(diǎn)進(jìn)行分析其優(yōu)點(diǎn)．

解答 解：（1）由P=UI得：LED燈正常工作時(shí)的電流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{12W}{24V}$=0.5A；
（2）白熾燈功率比LED燈功率高△P=P₂-P₁=100W-12W=88W，
則10小時(shí)節(jié)約的電能為W=△P×t=0.88W×10h×30=0.88KW•h=26.4kW•h=9.504×10⁴J．
如果用來燒水的話：由W=Q=mc△t可得：
m=$\frac{Q}{c（t-{t}_{0}）}$=$\frac{9.504J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×（100℃-20℃）}$=2.88kg．
（3）讀題目中的文字和表格可以發(fā)現(xiàn)，LED燈和白熾燈相比有明顯的優(yōu)點(diǎn)：在光照強(qiáng)度相同的情況下，LED燈不必要達(dá)到很高的溫度就能發(fā)光，電能基本上不轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，幾乎全部轉(zhuǎn)化光能，因而發(fā)光效率高；LED燈的額定電壓低，人直接接觸不會觸電；LED燈響應(yīng)時(shí)間短，也就是從開始發(fā)光到正常發(fā)光所用的時(shí)間短；LED燈額定功率小，節(jié)約能源．故優(yōu)點(diǎn)可從發(fā)光效率高、節(jié)能降耗，響應(yīng)時(shí)間短、環(huán)保、額定電壓低（安全電壓）以上任意寫出兩點(diǎn)均可
答：（1）LED燈正常工作時(shí)的電流是0.5安；
（2）使用LED燈比使用白熾燈每個(gè)月（按30天算）可節(jié)約電能26.4kW•h；
（3）發(fā)光效率高、節(jié)能降耗，響應(yīng)時(shí)間短、環(huán)保、額定電壓低（安全電壓）等．

點(diǎn)評 隨著科技創(chuàng)新，傳統(tǒng)的紅綠交通信號燈逐漸被發(fā)光二極管（LED）燈所替代．如果同學(xué)們仔細(xì)觀察會發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在一些手電筒的燈泡也被LED燈所取代．LED燈是怎樣發(fā)光的？使用LED燈有什么優(yōu)點(diǎn)？等等問題相信很早就縈繞在你的心頭，通過本題會幫助你解開一些謎團(tuán)．你也可以在生活中尋找還有哪些用電裝置可以用來節(jié)約電能？