小明发现他家的电源插排上有多个指示灯?如图4甲所示。小明将电源插排拆开启发现,每个指示灯实际上是一个发光二极管,每个发光二极管和一个定值电阻串联后接在220V的电源上。
他通过查阅资料得知,发光二极管的站构与普通二极管相似,由一个PN结构成,具有单向导电性。当在发光二极管上加正向电压时,发光二极管导通并发光;当加反向电压时,发光二极管截止(电阻可视为无穷大)且不发光。如果将发光二极管D和电阻R接在如图14乙所示的正弦交流电路中,只有在交流电压正半周期时,发光二极管导通,在负半周期时不导通。并可以证明:若用UD表示发光二极管导通时其两端的电压,当所加的交流电压为U时,电阻R上的电压为,实际上交流电压值是变化的,其瞬时可达到的最大值约为 。
查表可知发光二极管正常发光时其两端的电压约为2V,通过它的电流约为l0mA,
计算时忽略发光二极管发光过程中消耗功率的变化。
(1)为了保证发光二极管的安全叩需要串联一个多大阻值的定值电阻?
(2)此时发光二极管和定值电阻消耗的总功率为多大?
(3)如果我国有一亿个家庭每天使用带有一个发光二极管指示灯的插排?每天工作24小时,那么我国每年(按365天计算)要损耗多少度电?
(4)根据此现象警示我们平时要如何节约用电?
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科目:初中物理 来源:2010年第二十届全国初中应用物理竞赛初赛试卷(解析版) 题型:解答题
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