Question

5．如圖所示，一盞“220V  11W”的節能燈與一盞“220V  60W”的白熾燈發光效應相當．

（1）蘭蘭的臺燈用的是“220V  60W”的白熾燈，它正常發光的電流是多少？
（2）蘭蘭用一盞11W的節能燈取代了臺燈上的白熾燈，一年中臺燈工作的時間按2000h算，可節約多少千瓦時的電？
（3）蘭蘭了解到白熾燈的發光效率大約只有8%，圖（b）表示了它工作時的能量轉化情況，請計算這盞60W的白熾燈一年工作2000h，會白白浪費掉多少電能？
（4）蘭蘭不明白白熾燈的發光效率為什么這么低，請你結合白熾燈的原理和圖（b）所示的白熾燈能量轉化 情況示意圖給予合理的解釋．

Answer 1

分析 （1）已知白熾燈的額定電壓和額定功率，根據公式I=$\frac{P}{U}$可求它正常發光時的電流．
（2）已知白熾燈和節能燈各自的額定功率和工作時間，根據公式W=Pt可求節約的電能．
（3）已知白熾燈一年消耗的電能和發光效率，可求白熾燈一年中浪費的電能．
（4）根據白熾燈消耗的電能有很大一部分轉化為內能，只有一小部分轉化為光能；節能燈消耗的電能大部分轉化為光能分析即可．

解答 解：（1）由P=UI，得到通過白熾燈的電流，I=$\frac{P}{U}$=$\frac{60W}{220V}$≈0.27A．
（2）白熾燈一年消耗的電能為：W₁=P_lt=0.06kW×2000h=120kW•h，
節能燈一年消耗的電能為：W₂=P₂t=0.011kW×2000h=22kW•h，
則節約的電能為：W=W₁-W₂=120kW•h-22kW•h=98kW•h，合98度．
（3）設白熾燈的發光效率為η，
由（2）中可知白熾燈一年消耗的電能為W₁=120kW•h，
則白熾燈一年中浪費的電能為：
W′=W₁（1-η）=120kW•h×（1-8%）=110.4kW•h．
（4）據圖（b）可知，白熾燈工作時，消耗的電能有很大一部分轉化為內能，只有一小部分轉化為光能，發光效率較低．
答：（1）它正常發光時的電流是0.27A．
（2）節能燈一年可以節約電能98度．
（3）白熾燈一年會白白浪費掉110.4kW•h的電能．
（4）據圖（b）可知，白熾燈工作時，消耗的電能有很大一部分轉化為內能，只有一小部分轉化為光能，發光效率較低．

點評 本題考查電流、電能的計算，關鍵是公式及其變形的靈活運用，重點是告訴我們要養成節約用電的好習慣，解題過程中還要注意單位的換算．