關于“白熾燈”的問題

一、動手動腦
現象 示教板上裝有二盞白熾燈。接上電源，閉合開關，二盞燈同時發(fā)光；斷開開關，二盞燈同時熄火，不用任何工具，你能很快判斷出二盞燈的連接方式嗎？
方法 斷開開關，擰下一盞燈，再閉合開關，觀察另一盞燈發(fā)光情況；若另一盞燈亮，兩燈并聯(lián)；若另一盞燈滅，兩燈串聯(lián)。
原理 串聯(lián)電路中，電流只有一條通路；并聯(lián)電路中，電流有多條通路，各支路獨立工作，互不影響。
二、觀察分析
現象 出示二盞額定電壓相同而規(guī)格不同的白熾燈，燈泡表面銘牌己模糊不清，你可以用哪些方法來判斷出這二個燈泡的額定功率大小？
方法一 觀察、比較燈絲的粗細。燈絲越粗，燈泡的額定功率越大。
原理一 在燈絲材料、長度、溫度相同時，電阻的大小與橫截面積成反比。根據P額＝(U額)2／R，所以燈絲電阻越小，燈泡的額定功率就越大。
方法二 將二盞燈并聯(lián)接人220V照明電路中，觀察、比較二個燈泡的發(fā)光亮度，亮的燈泡額定功率大。
原理二 燈的亮度由實際功率決定。燈泡在額定電壓下工作時，實際功率等于額定功率，實際功率大的燈泡額定功率就大。（或：兩燈并聯(lián)時，U1＝U2根據P＝U2 / R所以發(fā)光亮的燈絲電阻小。因為P額＝(U額)2／R則額定電壓相同時，電阻越小，額定功率越大。）
方法三 把二盞燈串聯(lián)在220V照明電路中，觀察、比較二個燈泡的發(fā)光亮度，暗的燈泡額定功率大。
原理三 兩燈串聯(lián)時I1＝I2根據P＝I2 R所以發(fā)光暗的燈絲電阻小。因為P額＝(U額)2／R則額定電壓相同時，電阻越小，額定功率越大。
三、綜合應用
題1 燈泡上標有“PZ220 一40”
A．其中“220”、“40”表示的物理含義是什么？
B．此燈正常工作時，通過燈絲的電流多大？
C．若燈絲電阻不隨溫度而變化，正常工作時燈絲電阻多大？
D．此燈正常工作每分鐘消耗電能多少焦？1 kw·h電能可供此燈正常工作多少小時？
分析 A．“220”，是指燈的額定電壓為220V；“40”是指燈的額定功率為40W。
B．I＝P額／U額＝40W / 220V≈0.18A
C．R＝(U額)2/ P額＝(220V)2 / 40W ＝1210Ω
D．W＝Pt＝40W60s＝2400J，t＝W／P＝1kw·h / 0.04kW＝25h。
題2 頻繁開關燈泡，會縮短燈絲的壽命，容易發(fā)生燈絲熔斷情況。生活中燈絲熔斷一般發(fā)生在開關閉合瞬間而不是發(fā)生在燈絲工作一段時間后，你知道這是什么原因？
分析 白熾燈是利用電流的熱效應工作的，燈絲鎢的特點是電阻大，熔點高。一般金屬的電阻隨溫度的升高而增大，閉合開關的瞬間，燈絲溫度低，電阻小。由歐姆定律I = U / R 可知，短時間內通過燈絲的電流較大。因為P＝I2 R所以燈絲的發(fā)熱功率大，產生的熱量多，會造成燈絲溫度過高而熔斷。
題3 燈絲熔斷后有時能搭上繼續(xù)使用，且“搭絲”后燈的亮度變大了，這是什么原因？
演示實驗 取二盞“220V 40W”的燈泡，其中一盞為“搭絲”燈泡，并聯(lián)后接人照明電路中觀察、比較二盞燈的亮度。
分析 燈絲搭接后，總長度減少，（且搭接部分變粗？)，使燈絲總電阻變小，由P＝U2 / R可知，燈泡的實際功率變大了。
四、延伸提高
題4 二盞標有“220V 40W”的燈串聯(lián)后接入220V電路中，消耗總功率多大？
分析
方法一 因為兩燈規(guī)格相同，它們的電阻相等，根據串聯(lián)電路分壓特點，每燈兩端分得的實際電壓相等，即為額定電壓的二分之一。由P＝U2 / R可知，當實際電壓是額定電壓的二分之一時，則：
即實際功率就是額定功率的四分之一。每盞燈的實際功率
則電路消耗的總功率為
P總＝P1＋P2＝10W＋10W＝20W 

   白熾燈問題一直都是比較難的。