Question

5．如图所示，一盏“220V  11W”的节能灯与一盏“220V  60W”的白炽灯发光效应相当．

（1）兰兰的台灯用的是“220V  60W”的白炽灯，它正常发光的电流是多少？
（2）兰兰用一盏11W的节能灯取代了台灯上的白炽灯，一年中台灯工作的时间按2000h算，可节约多少千瓦时的电？
（3）兰兰了解到白炽灯的发光效率大约只有8%，图（b）表示了它工作时的能量转化情况，请计算这盏60W的白炽灯一年工作2000h，会白白浪费掉多少电能？
（4）兰兰不明白白炽灯的发光效率为什么这么低，请你结合白炽灯的原理和图（b）所示的白炽灯能量转化 情况示意图给予合理的解释．

Answer 1

分析 （1）已知白炽灯的额定电压和额定功率，根据公式I=$\frac{P}{U}$可求它正常发光时的电流．
（2）已知白炽灯和节能灯各自的额定功率和工作时间，根据公式W=Pt可求节约的电能．
（3）已知白炽灯一年消耗的电能和发光效率，可求白炽灯一年中浪费的电能．
（4）根据白炽灯消耗的电能有很大一部分转化为内能，只有一小部分转化为光能；节能灯消耗的电能大部分转化为光能分析即可．

解答 解：（1）由P=UI，得到通过白炽灯的电流，I=$\frac{P}{U}$=$\frac{60W}{220V}$≈0.27A．
（2）白炽灯一年消耗的电能为：W₁=P_lt=0.06kW×2000h=120kW•h，
节能灯一年消耗的电能为：W₂=P₂t=0.011kW×2000h=22kW•h，
则节约的电能为：W=W₁-W₂=120kW•h-22kW•h=98kW•h，合98度．
（3）设白炽灯的发光效率为η，
由（2）中可知白炽灯一年消耗的电能为W₁=120kW•h，
则白炽灯一年中浪费的电能为：
W′=W₁（1-η）=120kW•h×（1-8%）=110.4kW•h．
（4）据图（b）可知，白炽灯工作时，消耗的电能有很大一部分转化为内能，只有一小部分转化为光能，发光效率较低．
答：（1）它正常发光时的电流是0.27A．
（2）节能灯一年可以节约电能98度．
（3）白炽灯一年会白白浪费掉110.4kW•h的电能．
（4）据图（b）可知，白炽灯工作时，消耗的电能有很大一部分转化为内能，只有一小部分转化为光能，发光效率较低．

点评 本题考查电流、电能的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，重点是告诉我们要养成节约用电的好习惯，解题过程中还要注意单位的换算．