20.小强一家计划中考结束后到某溶洞旅游,于是爸爸买回一种新式手电筒.它的前端有3颗发光灯,能发出耀眼的白光,老板说那是3颗并联关系的高亮度发光二极管.想起爷爷有一个老式的手电,小强想到:可否做一个调查,对二者作对比研究呢?结果,小强收集到以下一些资料:
A.爷爷的手电需要三节干电池(每节电压为1.5V)供电,更换“南孚牌”新电池后可连续正常发光3小时;采用白炽灯泡,发光时灯丝温度很高,正常工作电流约为0.3A;灯泡使用寿命约为50小时,为方便更换,灯头采用螺旋式.
B.爸爸的新手电使用二节干电池供电,但发光时亮度比爷爷的老手电要亮得多;更换“南孚牌”新电池后可连续发光20小时;发光二极管属冷光源,正常发光时温度几乎不升高(接近室温),所以其使用寿命极高,可达10万小时;另外,抗震能力强,电光转换效率(电流通过电灯时,转化成的光能在所消耗的电能中占的百分比)高也是其显著特征;灯泡被直接焊接在一小块电路板上.
(1)爷爷的手电筒的额定工作电压是4.5V;所用灯泡 正常发光时灯丝的电阻约是15Ω.
(2)经过比较,两种手电除灯泡及其连接不同外,其他电路一样,请在图中方框内帮小强画出他家新买的手电的电路图(框内已画出了发光二极管的符号).
(3)发光二极管手电有许多优点,如:抗震能力强、寿命长、电光转换效率高、灯泡不需频繁更换.
(4)比较而言,老式手电的灯泡寿命很低,主要因为老式手电的灯泡灯丝温度高,灯丝容易熔断.
(5)新式手电为什么将灯泡焊接在电路板上,而不采用螺旋式灯头呢?
答:新式手电灯泡使用寿命长,不需频繁更换,所以将灯泡焊接在电路板上.
(6)经测量,手电筒在不能正常发光时,干电池的电能被消耗80%,计算一节“南孚牌”干电池所储存的电能大约是6075焦耳.
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