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(2014•朝阳区二模)小阳家装饰了一串小彩灯,接入家庭电路后发出五颜六色的光彩.小阳看到小彩灯共33个,并确定它们之间

来源:学生作业帮 编辑:大师作文网作业帮 分类:综合作业 时间:2024/11/11 12:04:18
(2014•朝阳区二模)小阳家装饰了一串小彩灯,接入家庭电路后发出五颜六色的光彩.小阳看到小彩灯共33个,并确定它们之间是串联的.过了一段时间,小阳看到其中一盏灯不亮了,其他彩灯继续发光,这种现象与所学的串联电路的知识不相符.他认真对小彩灯进行研究,看到小彩灯的结构如图,在灯丝的下方有一根细金属丝.查阅了相关资料知道:这根细金属丝与灯丝并联,在正常情况下,细金属丝由于表面有氧化铜与导电支架绝缘,电流只能从灯丝通过.当小彩灯灯丝烧断瞬间,细金属丝两端电压很高,此时表面氧化铜被击穿,金属丝与导电支架导通,保证串联电路仍为通路,其他小彩灯继续发光.每个小彩灯标有“8V 0.5A”,细金属丝通电后的阻值是10Ω.若小彩灯灯丝电阻不随温度改变,家庭电路的电压是220V,计算过程与结果保留两位小数,求:
(1)当每一盏灯都发光时,每盏灯消耗的电功率;
(2)当其中一盏灯的灯丝断的瞬间,这盏灯两端的电压;
(3)这盏灯金属丝接入电路后,其他彩灯可以发光,每盏灯消耗的电功率;
(4)这串小彩灯有多少盏灯的灯丝断了,整串灯的电流将超过0.5A?
(2014•朝阳区二模)小阳家装饰了一串小彩灯,接入家庭电路后发出五颜六色的光彩.小阳看到小彩灯共33个,并确定它们之间
各个彩灯之间串联,等效电路图如图:
(1)接在家庭电路的总电压是U=220V,每个彩灯的灯丝电阻R0
由I=
U
R得:R0=
U额
I额=
8V
0.5A=16Ω,
每盏彩灯两端的电压为:
U0=
U
33=
220V
33=
20
3V,
每盏彩灯的电功率为P0=

U20
R0=
(
20
3V)2
16Ω≈2.78W;         
(2)当一盏彩灯灯丝断了,电路为断路,电源电压加在这个彩灯上,这个彩灯两端的电压是220V;
(3)当一盏彩灯不亮时,整个电路由32盏彩灯和一段金属丝串联,
总电阻为R=32R0+R金属丝=32×16Ω+10Ω=522Ω
总电流为I′=
U
R=
220V
522Ω=
110
260A,
每盏灯的电功率为
P0′=I′2•R0=(
110
260A)2×16Ω≈2.84W;                        
(4)设当有n盏彩灯灯丝断了,总电流等于0.5A
总电阻R′=(33-n)R0+nR金属丝=33R0-n(R0-R金属丝)         
总电流I″=
U
R′=
220V
33R0−n(R0−R金属丝)=
220V
33×16Ω−n(16Ω−10Ω)=0.5A;
解得:n≈14.67,
∴有15盏灯的灯丝断了,整串灯的电流将超过0.5A.
答:(1)当每一盏灯都发光时,每盏灯消耗的电功率为2.78W;
(2)当其中一盏灯的灯丝断的瞬间,这盏灯两端的电压为220V;
(3)这盏灯金属丝接入电路后,其他彩灯可以发光,每盏灯消耗的电功率为2.84W;
(4)这串小彩灯有15盏灯的灯丝断了,整串灯的电流将超过0.5A.