解:(1)因電源電壓220V,而指示燈額定電壓為10V,所以電阻絲應(yīng)與指示燈串聯(lián).
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故答案為:串聯(lián).
(2)指示燈正常工作時(shí)的電流I=
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=
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=0.1A,
為保證指示燈正常工作,電阻絲兩端的電壓應(yīng)為U
阻=U-U
L=220V-10V=210V,
所以電阻絲的電阻為:R
連=
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=
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=2100Ω,
電阻絲的長(zhǎng)度為:l=
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=0.21m=21cm.
答:所需電阻絲的長(zhǎng)度為21cm.
(3)一天(24h)中照明燈使用時(shí)間6h,消耗電能W
1=Pt=0.1KW×6h=0.6KW?h;
指示燈電路工作時(shí)間24h-6h=18h,
指示燈包括電阻絲兩端電壓為220V,工作電流為0.1A,
所以消耗電能為:W
2=UIt=220V×0.1A×18h=0.396KW?h;
所以,這盞樓道燈的電路一天總共耗電:W=W1+W2=0.6KW?h+0.396KW?h=0.996KW?h=0.996度.
答:這盞樓道燈的電路,一天要耗0.966度的電能.
(4)①主要原因是:指示燈電路消耗電能太多.(電阻絲與指示燈串聯(lián),結(jié)構(gòu)復(fù)雜;指示燈功率太大;電阻絲發(fā)熱不但消耗電能,而且使開(kāi)關(guān)發(fā)熱)
②應(yīng)該研制功率小而發(fā)光效率高,并能直接接在220V電源上的指示燈.(應(yīng)使指示燈電路消耗電能盡可能少)
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)已知指示燈的規(guī)格,根據(jù)I=
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求出燈泡正常工作時(shí)的電流;根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出所串電阻絲兩端的電壓,再根據(jù)歐姆定律求出電阻絲的電阻,進(jìn)一步根據(jù)題意求出電阻絲的長(zhǎng)度.
(3)一天(24h)中照明燈使用時(shí)間6h,指示燈電路工作時(shí)間24h-6h=18h,根據(jù)W=Pt分別求出消耗的電能,兩者之和即為這盞樓道燈的電路一天總共耗電的電量.
(4)由電路圖可知電阻絲與指示燈串聯(lián),結(jié)構(gòu)復(fù)雜;根據(jù)焦耳定律可知指示燈電路消耗電能太多,且電阻絲發(fā)熱不但消耗電能,據(jù)此得出小明的這種設(shè)計(jì)思路不合理的原因和改進(jìn)的措施.
點(diǎn)評(píng):本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)、歐姆定律和焦耳定律的應(yīng)用,是一道電學(xué)的小綜合題;其中第三問(wèn)容易漏掉指示燈消耗的電能,是該題的易錯(cuò)點(diǎn).