Question

18．LED（發光二極管簡稱LED）是人類繼愛迪生發明白熾燈之后最偉大的發明之一，它是一種新型節能、環保的光源產品．如圖甲是一種常見的LED手電筒，發光元件由5個發光二極管并聯組成，每個發光二極管的額定電流為30mA，如圖乙是LED燈與50Ω的定值電阻R串聯，它的能量是由可反復充電使用的電池提供，且LED燈發光的顏色會隨其兩端電壓的變化而變化，如表所示．下列選項不正確的是（　�。�

LED燈兩端的電壓/V	2	2.4	3.2
LED燈的顏色	紅	黃	藍

• A． LED燈發光時是將電能轉化為光能
• B． 這種LED手電筒正常工作時的總電流為0.15A
• C． 如圖乙所示，已知電源電壓為4.2V，且保持不變，閉合開關S，R的實際功率為0.08W，此時LED燈通電10min消耗的電能為52.8J
• D． 如圖乙所示，已知電源電壓為4.2V，且保持不變，閉合開關S，當毫安表（為讀數更精確的電流表）的讀數為20mA時，LED燈發出黃光

Answer 1

分析 （1）LED燈能發光主要使用的材料是半導體，在工作時將電能轉化成光能．
（2）根據并聯電路中干路電流等于各支路電流之和求出正常工作時的總電流．
（3）根據P=I²R求出電阻R的電功率為0.08W時電路中的電流，根據歐姆定律求出電阻R兩端的電壓，根據串聯電路的電壓特點求出LED燈兩端的電壓，根據W=UIt求出LED燈通電10min消耗的電能；
（4）一個LED與50Ω的定值電阻R串聯，知道電路中的電流，根據歐姆定律求出定值電阻兩端的電壓，根據串聯電路的電壓特點求出燈泡兩端的電壓，然后由表格信息得出LED燈發光的顏色．

解答 解：
A、LED燈發光時是將電能轉化為光能，故A正確；
B、因為5個LED并聯，所以正常工作時的總電流為I=5I₁=5×30mA=150mA=0.15A，故B正確．
C、當電阻R的電功率為0.08W時，由P=I²R可得，電路中的電流：
I′=$\sqrt{\frac{{P}_{R}}{R}}$=$\sqrt{\frac{0.08W}{50Ω}}$=0.04A，
電阻R兩端的電壓：U_R′=I′R=0.04A×50Ω=2V，
LED燈兩端的電壓：U_LED′=U-U_R′=4.2V-2V=2.2V，
LED燈通電10min消耗的電能：W=U_LED′I′t=2.2V×0.04A×10×60s=52.8J，故C正確；
D、一個LED與50Ω的定值電阻R串聯，由I=$\frac{U}{R}$可得，定值電阻R兩端的電壓：U_R=IR=20×10^-3A×50Ω=1V，因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，LED燈兩端的電壓：U_LED=U-U_R=4.2V-1V=3.2V，由表格數據可知，此時LED燈發出藍色的光，故D錯誤．
故選D．

點評 本題考查了能量的轉化、并聯電路的電流特點和串聯電路的特點、歐姆定律、電功率公式、電功公式的靈活應用，屬于難題．