Question

每个家庭都需要照明，目前市场上有白炽灯，三基色荧光灯（又称电子节能灯），如图所示．究竟选择哪一种好呢？某中学“STS”研究小组的同学进行了系列调查研究：
（1）白炽灯是家中最常用的照明灯泡，它是利用________来工作的．白炽电灯灯丝热到白炽状态（物体温度达到1700℃以上发白光，这种状态叫白炽状态），发出明亮的光．白炽灯的灯丝是选用钨，理由是钨的________．查资料得知：三基色荧光灯工作原理是利用高频电子镇流器产生的高频电压去点燃荧光灯．
（2）了解到在正常工作时，60W的白炽灯与11W的三基色荧光灯的发光效果相当，他们收集了有关数据如下表：

	额定电压 （V）	额定功率 （W）	寿命 （h）	售 价 （元/只）	电费 （元/度）
白炽灯	220	60	1000	1.5	0.5
三基色荧光灯	220	11	5000	18	0.5

“220V 60W”的白炽灯正常发光时，通过它的电流强度约为多少？小组同学测量出在常温下灯丝的电阻约80Ω．则该白炽灯刚开始工作时的电功率是多大？根据计算的数据分析，说说白炽灯为什么不宜频繁开闭？
（3）根据表中数据，若需照明5000h，使用60W白炽灯和11W节能灯的成本加电费分别是多少？从“经济”角度考虑，你会选择哪种灯？

Answer 1

解：（1）白炽电灯是利用电流的热效应制成的；白炽电灯的灯丝是选用钨丝做的，理由是它的熔点高．
（2）白炽灯正常发光时的电流：
I==≈0.27A．
它刚开启时的功率：
P===605W．
由P=UI知：灯泡刚开启的时候，功率约是正常工作时的10倍，电流也约是正常工作时的10倍，
远大于额定电流，灯泡容易损坏．频繁开闭更增加了损坏的几率．
（3）若需照明5000h，
白炽灯消耗的电能：W=Pt=0.06kW×5000h=300kW?h，
电费：300kW?h×0.5元/kW?h=150元；
总费用：150元+1.5元×5=157.5元．
节能灯消耗的电能：W'=P't'=0.011kW×5000h=55kW?h；
电费：55kW?h×0.5元/kW?h=27.5元；
总费用：27.5元+18元=45.5元．
所以节能灯的费用少，应选择节能灯．
答：（1）电流的热效应，熔点高；
（2）白炽灯正常发光时通过它的电流强度约为0.27A；该白炽灯刚开始工作时的电功率为605W；灯泡刚开启的时候，功率是正常工作时的10倍，电流也是正常工作时的10倍，远大于额定电流，灯泡容易损坏．频繁开闭更增加了损坏的几率所以白炽灯不宜频繁开闭．
（3）需照明5000h时使用60W白炽灯和11W节能灯的成本加电费分别是157.5元、45.5元；从“经济”角度考虑应选节能灯．
分析：（1）白炽灯通过灯丝发热从而发光，利用了电流的热效应；白炽电灯的灯丝一般选用熔点高的钨丝制成．
（2）由铭牌可知白炽灯的工作电压、额定功率，根据I=求出正常发光时的电流强度；已知常温下灯丝的电阻，根据P=求出刚开始工作时的电功率，从而白炽灯为什么不宜频繁开闭；
（3）根据节能灯的额定功率和通电时间，计算出消耗电能，再算出电费，再加上买节能灯的费用就是一共需要付出的钱；根据白炽灯的额定功率和通电时间先计算白炽灯消耗的电能，再算出所需电费，再加上买白炽灯的钱，就是所需要付出的钱；二者进行比较作出选择．
点评：本题考查了白炽灯泡的原理、电功率公式的灵活应用、灯泡电阻的变化等，涉及的知识点较多；难点是比较节能灯和白炽灯各自特点和所需费用，是一道难题．