关于“白炽灯”的问题

　　一、动手动脑

　　现象示教板上装有二盏白炽灯。接上电源，闭合开关，二盏灯同时发光；断开开关，二盏灯同时熄火，不用任何工具，你能很快判断出二盏灯的连接方式吗？

　　方法断开开关，拧下一盏灯，再闭合开关，观察另一盏灯发光情况；若另一盏灯亮，两灯并联；若另一盏灯灭，两灯串联。

　　原理串联电路中，电流只有一条通路；并联电路中，电流有多条通路，各支路独立工作，互不影响。

　　二、观察分析

　　现象出示二盏额定电压相同而规格不同的白炽灯，灯泡表面铭牌己模糊不清，你可以用哪些方法来判断出这二个灯泡的额定功率大小？

　　方法一观察、比较灯丝的粗细。灯丝越粗，灯泡的额定功率越大。

　　原理一在灯丝材料、长度、温度相同时，电阻的大小与横截面积成反比。根据P额＝(U额)2／R，所以灯丝电阻越小，灯泡的额定功率就越大。

　　方法二将二盏灯并联接人220V照明电路中，观察、比较二个灯泡的发光亮度，亮的灯泡额定功率大。

　　原理二灯的亮度由实际功率决定。灯泡在额定电压下工作时，实际功率等于额定功率，实际功率大的灯泡额定功率就大。（或：两灯并联时，U1＝U2根据P＝U2 / R所以发光亮的灯丝电阻小。因为P额＝(U额)2／R则额定电压相同时，电阻越小，额定功率越大。）

　　方法三把二盏灯串联在220V照明电路中，观察、比较二个灯泡的发光亮度，暗的灯泡额定功率大。

　　原理三两灯串联时I1＝I2根据P＝I2 R所以发光暗的灯丝电阻小。因为P额＝(U额)2／R则额定电压相同时，电阻越小，额定功率越大。

　　三、综合应用

　　题1 灯泡上标有“PZ220 一40”

　　A．其中“220”、“40”表示的物理含义是什么？

　　B．此灯正常工作时，通过灯丝的电流多大？

　　C．若灯丝电阻不随温度而变化，正常工作时灯丝电阻多大？

　　D．此灯正常工作每分钟消耗电能多少焦？1 kw·h电能可供此灯正常工作多少小时？

　　分析 A．“220”，是指灯的额定电压为220V；“40”是指灯的额定功率为40W。

　　B．I＝P额／U额＝40W / 220V≈0.18A

　　C．R＝(U额)2/ P额＝(220V)2 / 40W ＝1210Ω

　　D．W＝Pt＝40W60s＝2400J，t＝W／P＝1kw·h / 0.04kW＝25h。

　　题2 频繁开关灯泡，会缩短灯丝的寿命，容易发生灯丝熔断情况。生活中灯丝熔断一般发生在开关闭合瞬间而不是发生在灯丝工作一段时间后，你知道这是什么原因？

　　分析白炽灯是利用电流的热效应工作的，灯丝钨的特点是电阻大，熔点高。一般金属的电阻随温度的升高而增大，闭合开关的瞬间，灯丝温度低，电阻小。由欧姆定律I = U / R 可知，短时间内通过灯丝的电流较大。因为P＝I2 R所以灯丝的发热功率大，产生的热量多，会造成灯丝温度过高而熔断。

　　题3 灯丝熔断后有时能搭上继续使用，且“搭丝”后灯的亮度变大了，这是什么原因？

　　演示实验取二盏“220V 40W”的灯泡，其中一盏为“搭丝”灯泡，并联后接人照明电路中观察、比较二盏灯的亮度。

　　分析灯丝搭接后，总长度减少，（且搭接部分变粗？)，使灯丝总电阻变小，由P＝U2 / R可知，灯泡的实际功率变大了。

　　四、延伸提高

　　题4 二盏标有“220V 40W”的灯串联后接入220V电路中，消耗总功率多大？

　　分析

　　方法一因为两灯规格相同，它们的电阻相等，根据串联电路分压特点，每灯两端分得的实际电压相等，即为额定电压的二分之一。由P＝U2 / R可知，当实际电压是额定电压的二分之一时，则：

　　即实际功率就是额定功率的四分之一。每盏灯的实际功率

　　则电路消耗的总功率为

　　P总＝P1＋P2＝10W＋10W＝20W

　　白炽灯问题一直都是比较难的。

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