Question

黑夜中看不見(jiàn)開(kāi)關(guān)位置，為此小明設(shè)計(jì)了如圖所的電路．當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)S合向b時(shí)，照明燈亮、指示燈滅，避免指示燈費(fèi)電；S合向a時(shí)，照明燈滅、指示燈亮，顯示開(kāi)關(guān)位置（S只能擺這兩種狀態(tài)）．他利用一個(gè)“10V 1W”的小燈泡和一段1.0×10⁴Ω/m的電阻絲安裝指示燈．
（1）為使指示燈正常發(fā)光，請(qǐng)?jiān)趫D示方框內(nèi)完成指示燈和電阻絲的連接電路．
（2）按上述設(shè)計(jì)，電阻絲需截用多長(zhǎng)一段？
（3）若照明燈一天（24小時(shí)）使用6小時(shí)，則整個(gè)電路一天總共耗電多少度？

Answer 1

解：（1）指示燈的額定電壓是10V，所以需要將電阻與燈泡串聯(lián)進(jìn)行分壓才可以；

（2）由題意可知電阻需要分擔(dān)的電壓是220V-10V=210V，
串聯(lián)電路中的電流I===0.1A，故電阻絲的電阻R===2100Ω，
所以需要電阻絲的長(zhǎng)度L==0.21m；
答：電阻絲需截0.21m；
（3）當(dāng)照明燈亮?xí)r，消耗的電能：W₁=P₁t=0.1kW×6h=0.6kW?h；
當(dāng)指示燈亮?xí)r，W₂=P₂t=UIt=220V×0.1A×18h=0.022kW?18h=0.396kW?h；
因此，整個(gè)電路工作一天消耗的電能：W=W₁+W₂=0.6kW?h+0.396kW?h=0.996kW?h，即0.996度．
答：整個(gè)電路一天總共耗電0.996度．
分析：（1）S接a時(shí)，指示燈的額定電壓遠(yuǎn)低于電源電壓220V，因此要串聯(lián)電阻來(lái)分擔(dān)多余的電壓．
（2）已知電阻絲的規(guī)格，要求電阻絲的長(zhǎng)度，就必須先求出串聯(lián)電阻的阻值；先根據(jù)指示燈的銘牌求出串聯(lián)電路的電流，再由歐姆定律解出電阻絲的阻值即可．
（3）求整個(gè)電路的耗電量，可利用P=I²R、W=Pt來(lái)解，需注意的是電路消耗的電能包括兩部分：
①指示燈所在電路工作18小時(shí)消耗的電能；②照明燈工作6小時(shí)消耗的電能．
點(diǎn)評(píng)：此題是電學(xué)的小綜合題，涉及到電路設(shè)計(jì)、電能的計(jì)算、串聯(lián)分壓原理等；（3）題容易漏掉指示燈消耗的電能，是該題的易錯(cuò)點(diǎn)．