Question

【題目】某電熱水器的簡化電路，如圖所示．請你設計虛線框內的指示燈電路．供選擇的器材有：“220V 10W”燈泡一只，“2.5V 0.75W”燈泡一只，“2V 10mA”發光二極管一只，各種阻值的電阻，導線若干．
（1）在指示燈能正常工作的情況下，請你通過計算說明選用器材的最佳方案及器材的具體規格．
（2）將電路圖中的虛線框部分補充完整．

Answer 1

【答案】
（1）解：若選“220V、10W”的燈泡，指示燈電路消耗功率P1=10W；

若選“2.5V、0.75W”的燈泡，指示燈電路消耗功率：

P2= = ×220V=66W．

若選“2V、10mA”的發光二極管，指示燈電路消耗的功率：

P3=U電源I額=220V×10×10﹣3A=2.2W．

根據計算結果，應選用發光二極管，需要串聯電阻的阻值為：

R= = =2.18×104Ω．

答：根據計算結果，應選用“2V、10mA”的發光二極管和一個阻值為2.18×104Ω的電阻串聯

（2）解：選用“2V、10mA”的發光二極管和一個阻值為2.18×104Ω的電阻串聯，電路圖如下：

答：指示燈電路如上圖

【解析】（1）①選擇“220V、10W”的燈泡，可以直接接入電路，指示燈電路消耗的功率就是燈泡消耗的功率為10W；②選擇“2.5V、0.75W”的燈泡，它就不能直接接入電路，要保證它的安全，需串聯一個電阻，問題轉化成：串聯電阻后，燈泡正常工作，此指示燈電路消耗的功率多大，即為燈泡和電阻共消耗多少功率，而不僅僅是燈泡消耗的功率；③同理，選擇“2V、10mA”的發光二極管，也需要串聯一個電阻，發光二極管正常發光時電路消耗的功率是發光二極管和電阻總共消耗的功率；
比較以上三種情況指示燈電路消耗的電功率，就可以做出正確的選擇．（2）根據（1）的分析結果，就可以畫出正確的電路．
【考點精析】本題主要考查了電功率的計算公式的相關知識點，需要掌握計算電功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中單位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）計算電功率還可用公式：P=I2R和P= U2/R才能正確解答此題．