题目
一个220v,15w白炽灯和—个220v,40w 的白炽灯能否串联接到电压为380v的电源上使用?说明理由.求我们的是电压.
一个220v,15w白炽灯和—个220v,40w 的白炽灯能否串联接到电压为380v的电源上使用?说明理由.求我们的是电压.
题目解答
答案
P=U2 /R R=U2 /P R1=220×220/15=3226.7 (Ω) R2=220×220/40=1210 (Ω).
串联分压公式U1=U×R1/(R1+R2)=380×3226.7/(3226.7+1210)=276.4 (V)
U2=U×R2/(R1+R2)=380×1210/(3226.7+1210)=103.6 (V)
可见,串联后15W的灯泡分压为276.4V,而40W的灯泡分压为103.6V .因为15W 的灯泡所承受的电压超过它的额定电压,将会造成灯泡烧毁,所以不能串联.
串联分压公式U1=U×R1/(R1+R2)=380×3226.7/(3226.7+1210)=276.4 (V)
U2=U×R2/(R1+R2)=380×1210/(3226.7+1210)=103.6 (V)
可见,串联后15W的灯泡分压为276.4V,而40W的灯泡分压为103.6V .因为15W 的灯泡所承受的电压超过它的额定电压,将会造成灯泡烧毁,所以不能串联.
解析
考查要点:本题主要考查串联电路中电压分配的规律,以及用电器实际电压与额定电压的关系。
解题核心思路:
- 计算两灯泡的电阻:利用公式 $R = \frac{U^2}{P}$,分别求出两灯的电阻。
- 计算串联总电阻:两电阻相加。
- 计算总电流:总电压除以总电阻。
- 计算分压:根据欧姆定律 $U = IR$,求出两灯的实际分压。
- 比较实际分压与额定电压:若实际电压超过额定电压,用电器会被烧毁。
破题关键点:
- 串联电路中电压分配与电阻成正比,功率越小的灯泡电阻越大,分得的电压更高。
- 实际电压超过额定电压会导致用电器损坏,这是判断能否使用的依据。
计算两灯泡的电阻
根据公式 $R = \frac{U^2}{P}$:
- 15W灯泡的电阻:
$R_1 = \frac{220^2}{15} = \frac{48400}{15} \approx 3226.7 \, \Omega$ - 40W灯泡的电阻:
$R_2 = \frac{220^2}{40} = \frac{48400}{40} = 1210 \, \Omega$
计算串联总电阻
$R_{\text{总}} = R_1 + R_2 = 3226.7 + 1210 = 4436.7 \, \Omega$
计算总电流
$I = \frac{U_{\text{总}}}{R_{\text{总}}} = \frac{380}{4436.7} \approx 0.0856 \, \text{A}$
计算分压
- 15W灯泡的分压:
$U_1 = I \cdot R_1 = 0.0856 \cdot 3226.7 \approx 276.4 \, \text{V}$ - 40W灯泡的分压:
$U_2 = I \cdot R_2 = 0.0856 \cdot 1210 \approx 103.6 \, \text{V}$
结论
- 15W灯泡的实际电压(276.4V)超过额定电压(220V),会导致灯泡烧毁。
- 40W灯泡的实际电压(103.6V)远低于额定电压,无法正常工作。
因此,两灯不能串联在380V电源上使用。