Question

20．電能輸送的過程中存在能量損失，因為輸電過程中電流通過輸電導線時會有部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能而流失到空氣中．某實驗小組為了探究輸電導線的能耗問題，設(shè)計了如圖所示的電路，圖中給燈泡輸電的導線很長，導線電阻不能忽略，相當于在電路串聯(lián)了一個電阻．電源電壓為3V，燈泡的額定電壓為3V，額定功率為1.5W，現(xiàn)用理想電壓表（內(nèi)阻無窮大，通過的電流忽略不計）接在電路中圖示的位置．當閉合開關(guān)S，其讀數(shù)為2.4V．（不考慮燈絲電阻受溫度的影響）則：

（1）燈絲的電阻為多少？
（2）輸電線路損失功率為多少？

Answer 1

分析 （1）知道燈泡的額定電壓和額定功率，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出燈泡的電阻；
（2）當斷開開關(guān)S時電壓表測電路的總電壓，當閉合開關(guān)S，線路的電阻與燈泡串聯(lián)，電壓表測燈泡L兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出輸電線分得的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和歐姆定律求出電路中的電流，利用P=UI求出閉合開關(guān)后輸電線上損失功率．

解答 解：（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得，燈泡的電阻：
R_L=$\frac{{U}_{額}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（3V）^{2}}{1.5W}$=6Ω；
（2）當斷開開關(guān)S時，電壓表測電路的總電壓，即U_總=3V；
當閉合開關(guān)S，線路的電阻與燈泡串聯(lián)，電壓表測燈泡L兩端的電壓，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，輸電線分得的電壓：
U_線=U_總-U_L=3V-2.4V=0.6V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以，電路中的電流：
I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.4V}{6Ω}$=0.4A，
則閉合開關(guān)后輸電線上損失功率：
P_線=U_線I=0.6V×0.4A=0.24W．
答：（1）燈絲的電阻為6Ω；
（2）輸電線路損失功率為0.24W．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和電功率公式的應(yīng)用，分清開關(guān)閉合時電路的連接方式是解題的關(guān)鍵．