Question

小红和小雷晚上在街道上散步，看到道路两侧的树上和商店门前挂满了彩灯，由于刚学过电路知识，他俩对小彩灯充满了浓厚的兴趣，这些彩灯是串联还是并联呢？怎么会有几个灯不亮而其它灯能继续工作呢？你是否也曾有过类似的疑问？来吧！和小红、小雷一起探究彩灯的奥秘．
（1）这么多彩灯，怎样用最简单的办法来判断它们的连接方式呢？请你设计方案并写出结论．
（2）小红和小雷探究发现，这些彩灯是由十几个串联后再并联接入家庭电路中的．根据串联电路的特点，只要有一个灯泡的钨丝断了，则整个串联电路都应该不工作，而眼前不亮的几个灯似乎没有影响其他的灯泡．他们查资料知道了彩灯的结构，如图所示，请你解释小红他们的第二个疑惑．（图中A为钨丝、B为金属丝、C为有绝缘层的金属丝，电压高时能击穿绝缘层）
（3）小雷发现彩灯上标记有“10V　0.5W”的字样，请你解释此标记的意义，并计算一个串联组最多能接多少只这样的灯泡？
（4）小红让他爸爸买了一串由100只上述灯泡组成的彩灯组，请你计算这些灯泡正常工作4小时所消耗的电能．

Answer 1

解：（1）取下一只灯泡，如果其它灯泡正常工作，说明各灯泡间互不影响，灯泡是并联的；
如果其它灯泡不能正常工作，说明各灯泡间相互影响，各灯泡间是串联的．
（2）各彩灯串联，当一个彩灯灯丝烧断后，电路断路，这个灯两端电压就变成220V，
金属丝C的绝缘层被击穿，成为导线，两端电压几乎为零，于是其他灯还能继续发光．
（3）彩灯上的“10V 0.5W”，表示：彩灯的额定电压是10V，额定功率是0.5W；
家庭电路电压U=220V，U_彩灯=10V，则一个串联组最多能串联的彩灯只数为==22只．
（4）∵P=，∴彩灯消耗的电能W=Pt=0.0005kW×100×4h=0.2kW?h．
答：（1）答案如上所述；（2）答案如上所述；
（3）彩灯上的“10V 0.5W”，表示：彩灯的额定电压是10V，额定功率是0.5W；
一个串联组最多能接22只这样的灯泡；
（4）这些灯泡正常工作4小时所消耗的电能是0.2kW?h．
分析：（1）串联的各用电器相互影响，不能独立工作，并联的各用电器互不影响，能独立工作，据此分析答题．
（2）小彩灯的额定电压较小，所以需串联多个灯泡才能正常工作，但用电器串联时，任何一只用电器开路则其它用电器都不能正常工作，所以小彩灯的设计考虑了这一点，加了金属丝．
（3）根据对灯泡铭牌含义的掌握分析答题，根据家庭电路电压及串联电路的特点求出串联灯泡的只数．
（4）已知灯泡额定功率、灯泡只数、灯泡正常工作时间，由电功率的变形公式可以求出彩灯消耗的电能．
点评：本题考查了设计判断灯泡连接方式的方法、分析彩灯串联其中一灯损坏而其它灯正常发光的原因、灯泡铭牌的含义、求彩灯消耗的电能等问题，本题（2）难度较大，分析清楚灯泡结构是正确解题的关键．