Question

发光二极管是一种发展前景非常好的照明灯具，电子制作兴趣组的同学用“2.5V　10mA”的高亮度发光二极管连接成如图电路．
（1）若电源电压为3V，为使发光二极管正常发光，电阻R₀的阻值应为多少？
（2）实验发现，4只“2.5V　10mA”的高亮度发光二极管与1只“2.5V　0.3A”的小灯泡正常发光时亮度相同，照明时若用4只高亮度发光二极管取代“2.5V　0.3A”的小灯泡，正常发光1h可节约多少电能？

Answer 1

解：（1）二极管正常发光，两端电压U₁=2.5V，通过电流I₁=10mA=0.01A，
因为电阻R与发光二极管串联，
所以R₀两端电压U₀=U-U₁=3V-2.5V=0.5V，I₀=I₁=10mA=0.01A
R₀的阻值为：R₀===50Ω；
（2）∵4只发光二极管的总功率P_总=4P₁=4×2.5V×0.01A=0.1W，
1h消耗的电能为W₁=P_总t=0.1W×3600s=360J；
灯泡的功率P₀=U_灯I_灯=2.5V×0.3A=0.75W
1只灯泡1h消耗的电能W₂=P₀t=0.75W×3600s=2700J；
∴W_节=W₁-W₂=2700J-360J=2340J．
答：（1）电阻R₀的阻值50Ω．（2）用发光二极管代替小灯泡，1h可节约电能2340J．
分析：（1）根据串联电路处处电流相等和欧姆定律进行分析，即根据二极管的标志确定电路中的电流，再利用R=即可求出电阻的大小；
（2）根据W=Pt=UIt分别计算出消耗的电能，然后求出节约的电能．
点评：会熟练应用欧姆定律进行计算，会运用电功的公式进行计算．