Question

小夜燈是家庭夜間照明的理想光源，它不僅節(jié)電，而且還用于裝飾照明．如圖1所示為一種“220V 1W”的小夜燈．
（1）當小夜燈正常發(fā)光時，燈的電阻是多少？若每天使用10小時，一只小夜燈一個月（按30天計算）耗電多少千瓦時？
（2）黑夜摸開關(guān)很不方便，某同學(xué)利用圖示的小夜燈E₁（作指示燈用），一個標有“PZ220-40”的照明燈E₂和一個開關(guān)S，設(shè)計了一種帶有指示燈的開關(guān)，請在圖2中虛線框內(nèi)適當位置填上開關(guān)S、指示燈E₁和照明燈E₂．
要求：開關(guān)斷開時，照明燈泡滅，指示燈亮；開關(guān)閉合時照明燈泡亮，指示燈滅．
（3）計算說明（2）中開關(guān)斷開時指示燈亮而照明燈泡滅的原因．

Answer 1

【答案】分析：（1）由“220V 1W”可根據(jù)R=算出電阻．由功率和時間可根據(jù)W=Pt算出消耗的電能．
（2）因為小夜燈E₁作指示燈用，根據(jù)要求：開關(guān)閉合時照明燈泡亮，指示燈滅．我們可以讓小夜燈和開關(guān)并聯(lián)，當開關(guān)閉合時，小夜燈短路，小夜燈息滅，同時接通照明燈．這樣開關(guān)斷開時，照明燈與指示燈亮串聯(lián)，由于小夜燈的電阻遠大于照明燈的電阻，指示燈幾乎分得了全部的電源電壓，照明燈分得的電壓很少，實際功率很小．所以指示燈亮而照明燈滅．
（3）燈泡的亮度由實際功率決定．判斷兩燈的實際功率即可知道指示燈亮而照明燈泡滅的原因．
解答：解：（1）小夜燈的電阻：==48400Ω，
小夜燈消耗的電能是：W=Pt=0.001kw×30×10h=0.3kwh．
（2）根據(jù)要求，開關(guān)應(yīng)與小夜燈并聯(lián)，開關(guān)斷開時小夜燈與照明燈串聯(lián)．如圖所示：
（3）==1210Ω．串聯(lián)電路中電壓之比等于電阻之比．
因為R₁：R₂=40：1，所以U₁：U₂=40：1，指示燈幾乎分得了全部的電源電壓，照明燈分得的電壓很少，實際功率很小．所以指示燈亮而照明燈滅．
答：（1）小夜燈的電阻是48400Ω．一個月小夜燈消耗的電能是0.3kwh．
（2）電路設(shè)計如圖．
（3）因為R₁：R₂=40：1，所以U₁：U₂=40：1，指示燈幾乎分得了全部的電源電壓，照明燈分得的電壓很少，實際功率很小．所以指示燈亮而照明燈滅．
點評：本題通過實際的電路考查了串聯(lián)電路的電流、電壓規(guī)律，電功和電功率公式的運用．電路的設(shè)計很有實用價值，可以讓學(xué)生認識到學(xué)習(xí)物理是有用的．也能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，是一道好題．