Question

小陽(yáng)家裝飾了一串小彩燈，接入家庭電路后發(fā)出五顏六色的光彩。小陽(yáng)看到小彩燈共33個(gè)，并確定它們之間是串聯(lián)的。過(guò)了一段時(shí)間，小陽(yáng)看到其中一盞燈不亮了，其他彩燈繼續(xù)發(fā)光，這種現(xiàn)象與所學(xué)的串聯(lián)電路的知識(shí)不相符。他認(rèn)真對(duì)小彩燈進(jìn)行研究，看到小彩燈的結(jié)構(gòu)如圖所示，在燈絲的下方有一根細(xì)金屬絲。查閱了相關(guān)資料知道：這根細(xì)金屬絲與燈絲并聯(lián)，在正常情況下，細(xì)金屬絲由于表面有氧化銅與導(dǎo)電支架絕緣，電流只能從燈絲通過(guò)。當(dāng)小彩燈燈絲燒斷瞬間，細(xì)金屬絲兩端電壓很高，此時(shí)表面氧化銅被擊穿，金屬絲與導(dǎo)電支架導(dǎo)通，保證串聯(lián)電路仍為通路，其他小彩燈繼續(xù)發(fā)光。每個(gè)小彩燈標(biāo)有“8V 0.5A”，細(xì)金屬絲通電后的阻值是10Ω。若小彩燈燈絲電阻不隨溫度改變，家庭電路的電壓是220V，計(jì)算過(guò)程與結(jié)果保留兩位小數(shù)，求：

⑴當(dāng)每一盞燈都發(fā)光時(shí)，每盞燈消耗的電功率；

⑵當(dāng)其中一盞燈的燈絲斷的瞬間，這盞燈兩端的電壓；

⑶這盞燈金屬絲接入電路后，其他彩燈可以發(fā)光，每盞燈消耗的電功率；

⑷這串小彩燈有多少盞燈的燈絲斷了，整串燈的電流將超過(guò)0.5A？（6分）

 

Answer 1

⑴ 2.78W ⑵ 220V ⑶ 2.84W ⑷ 15

【解析】

試題分析：

【解析】
各個(gè)彩燈之間是串聯(lián)的

(1)每個(gè)彩燈的燈絲電阻R0＝U額定/I額定＝8V/0.5A =16Ω

接在家庭電路的總電壓是U=220V，每盞彩燈兩端的電壓為：U0＝U/33＝220V/33

每盞彩燈的實(shí)際電功率為P0＝U02/R0＝(220V/33)2/16Ω≈2.78W

(2)當(dāng)一盞彩燈燈絲斷了，電路為斷路，電源電壓加在這個(gè)彩燈上，這個(gè)彩燈兩端的電壓是220V

(3)當(dāng)一盞彩燈不亮?xí)r，整個(gè)電路由32盞彩燈和一段金屬絲串聯(lián)，

總電阻為R＝32R0＋R金屬絲＝32×16Ω＋10Ω＝522Ω

總電流為I/＝U/R =220V/522Ω=110A/261

每盞燈的電功率為P0′＝I′2·R0 =(110A/261)2×16Ω≈2.84W

(4)設(shè)當(dāng)有n盞彩燈燈絲斷了，總電流等于0.5A

總電阻R′＝（33－n）R0＋nR金屬絲＝33R0－n（R0－R金屬絲）

總電流I//＝U/R/＝220V/[33 R0－n（R0－R金屬絲）]＝220V/[33×16Ω－n（16Ω－10Ω）]＝0.5A

解出n≈14.67

有15盞燈的燈絲斷了，整串燈的電流將超過(guò)0.5A

考點(diǎn)：電路的分析；電阻的串并聯(lián)；歐姆定律；電功率