Question

18．小偉是一個科學迷，在課余時間他利用一個規格為“2.2V 0.01A”的發光二極管設計了如圖甲所示的電路．晚間關閉照明燈L后，利用二極管D發出的光指示開關所在的位置．S為單刀雙擲開關、R為限流電阻．
（1）關閉照明燈后，為使二極管D正常工作，限流電阻R的阻值為21780Ω；
（2）從安全用電考慮，該電路存在安全隱患，應將單刀雙擲開關S接在照明燈L與火線間；
（3）不管照明燈關閉還是打開，該電路都要消耗電能．為節約電能，可以再接入一個光控開關（光照弱時會自動閉合，光照強時自動斷開），你認為應將光控開關接在圖乙中的a、b、c三處的b處．

Answer 1

分析 （1）二極管D正常工作時的電壓和額定電壓相等，根據串聯電路的電壓特點求出R₀兩端的電壓，根據串聯電路的電流特點和歐姆定律求出R的阻值；
（2）開關控制燈泡時，火線首先進入開關，然后進入燈泡，零線直接進入燈泡，這樣燈泡既能工作，在燈泡損壞時，斷開開關，切斷火線，更換燈泡更安全；
（3）從安全用電考慮，斷開開關，切斷火線，更換燈泡更安全，則光控開關應接在火線和燈泡之間．

解答 解：（1）二極管D正常工作時，D與R串聯，
由串聯電路中總電壓等于各電阻兩端電壓之和可知：
定值電阻R兩端的電壓U_R=U-U_D=220V-2.2V=217.8V，
由串聯電路中各處的電流相等可知，電路中的電流I=I_D=0.01A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，定值電阻R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{217.8V}{0.01A}$=21780Ω；
（2）由圖可知：單刀雙擲開關S在照明燈L與零線之間，從安全用電考慮，開關控制燈泡時，火線首先進入開關，然后進入燈泡，所以應將單刀雙擲開關S接在照明燈L與火線間；
（3）不管照明燈關閉還是打開，該電路消粍電能的是二極管D和限流電阻R．為了節約電能，光照弱時自動閉合，光照強時自動斷開二極管D和限流電阻R電路，所以，光控開關應接在二極管D和限流電阻R的支路上，即b處．
故答案為：（1）21780；（2）火線；（3）b．

點評 本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律的靈活應用，要注意用電器正常工作時的電壓和額定電壓相等．同時考查了燈泡和開關的連接，關鍵是知道兩只單刀雙擲開關的連接是串聯和安全用電的原則．