Question

【題目】LED（發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱LED）是人類繼愛迪生發(fā)明白熾燈之后最偉大的發(fā)明之一，它是一種新型節(jié)能、環(huán)保的光源產(chǎn)品．如圖甲是一種常見的LED手電筒，發(fā)光元件由5個(gè)發(fā)光二極管并聯(lián)組成，每個(gè)發(fā)光二極管的額定電流為30mA，它的能量是由可反復(fù)充電使用的電池提供，且LED燈發(fā)光的顏色會(huì)隨電壓的變化而變化，如表格所示．

兩端的電壓/V	2	2.4	3.2
LED燈的顏色	紅	黃	藍(lán)

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）這種LED手電筒正常工作時(shí)的總電流為多少？
（2）圖乙是一個(gè)LED與50Ω的定值電阻R串聯(lián)，已知電源電壓為4.2V保持不變，閉合開關(guān)S，毫安表（為讀數(shù)更精確的電流表）的讀數(shù)為20mA，通過(guò)計(jì)算說(shuō)明此時(shí)LED燈發(fā)出什么顏色的光？
（3）若圖乙中，閉合開關(guān)S，R的實(shí)際功率為0.08W，求此時(shí)LED燈通電10min消耗的電能是多少焦耳？

Answer 1

【答案】
（1）因5個(gè)發(fā)光二極管并聯(lián)，且并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，

所以，LED手電筒正常工作時(shí)的總電流：

I總=30mA×5=150mA=0.15A

答：這種LED手電筒正常工作時(shí)的總電流為0.15A

（2）一個(gè)LED與50Ω的定值電阻R串聯(lián)，由I= 可得，定值電阻R兩端的電壓：

UR=IR=20×10﹣3A×50Ω=1V，

因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，

所以，LED燈兩端的電壓：

ULED=U﹣UR=4.2V﹣1V=3.2V，

由表格數(shù)據(jù)可知，此時(shí)LED燈發(fā)出藍(lán)顏色的光

答：此時(shí)LED燈發(fā)出藍(lán)顏色的光

（3）當(dāng)電阻R的電功率為0.08W時(shí)，由P=I2R可得，電路中的電流：

I′= = =0.04A，

電阻R兩端的電壓：UR′=I′R=0.04A×50Ω=2V，

LED燈兩端的電壓：ULED′=U﹣UR′=4.2V﹣2V=2.2V，

LED燈通電10min消耗的電能：W=ULED′I′t=2.2V×0.04A×10×60s=52.8J．

答：此時(shí)LED燈通電10min消耗的電能是52.8J

【解析】（1）知道發(fā)光二極管正常工作時(shí)的額定電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求出5個(gè)并聯(lián)后的總電流；（2）一個(gè)LED與50Ω的定值電阻R串聯(lián)，知道電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出定值電阻兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出燈泡兩端的電壓，然后由表格信息得出LED燈發(fā)光的顏色；（3）根據(jù)P=I2R求出電阻R的電功率為0.08W時(shí)電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出電阻R兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出LED燈兩端的電壓，根據(jù)W=UIt求出LED燈通電10min消耗的電能．
【考點(diǎn)精析】關(guān)于本題考查的歐姆定律及其應(yīng)用和電功的計(jì)算，需要了解歐姆定律的應(yīng)用： ① 同一個(gè)電阻，阻值不變，與電流和電壓無(wú)關(guān) 但加在這個(gè)電阻兩端的電壓增大時(shí)，通過(guò)的電流也增大．（R=U/I） ② 當(dāng)電壓不變時(shí)，電阻越大，則通過(guò)的電流就越�。�（I=U/R） ③ 當(dāng)電流一定時(shí)，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）；電功計(jì)算公式：W=UIt（式中單位W→焦(J)；U→伏(V)；I→安(A)；t→秒）才能得出正確答案．