在日常生活中,我们常常提到某用电器“正常工作”,灯泡“正常发光”。这里提到的“正常工作”和“正常发光”就是指这些用电器是在各自额定的电压下工作。例如一只标有“220V 100W”字样的灯泡,额定功率就是“100W”。它是在额定电压下工作时的功率,是反映用电器性能的参数。
电功率是反映电流做功快慢的物理量,即指在单位时间内电流所做的功。而实际上用电器并不总是在额定电压下工作。所谓的实际功率是指用电器在实际电压下工作时的功率。
我们以这只标有“220V 100W”的灯泡为例分析。
(1)此灯泡灯丝的电阻值是一个固定值,由它的材料所决定。
(2)在灯泡正常工作时通过这只灯泡的电流,即额定电流为
(3)这只灯泡在额定电压下的电功率,即额定电功率为
(4)可以知道这只灯泡正常工作一段时间t,电流做的功
,当
,则电功
,则这只灯泡一天消耗
的电能,合
。
但是实际功率并不总等于额定功率。
现在我们把这只“220V 100W”的灯泡接在不同的电压下,调节灯泡两端的电压,使第一组实验中
,低于额定电压;第二组实验中
,等于额定电压;第三组实验中
,高于额定电压。
计算灯泡在三种电压下工作的实际功率
可见,如果实际电压低于或高于用电器的额定电压,则用电器的实际功率都不等于额定功率,不能正常工作。特别注意的是如果实际电压高于额定电压,实际功率会超过额定功率,容易损坏用电器甚至造成更大的危害,所以实际电压应避免超过额定电压。
例1.
现有两种不同的灯泡若干只,分别标有“110V 25W”和“110V 60W”的字样,若把它们接入220V的家庭照明电路中。
(1)能不能只各用一只灯串联起来使用?为什么?
(2)若要把这两种灯泡接在同一电路中混合使用,并且都能正常发光,最少应各使用多少只,且怎样连接?
分析与解:(1)不能各用一只灯泡串联使用。这是因为25W灯的电阻
而60W灯的电阻
当两灯串联后接入220V电路中,25W灯两端的实际电压为
,根据串联分压公式,
可得其两端实际电压为
;代入数据可解得
则灯泡的实际功率为
灯泡不能正常发光,且有可能烧坏。
(2)设使用25W的灯泡n只,使用60W的灯泡N只,分别并联后再串联使用,各分得电压110V时,才能正常发光,此时有
,所以
。
故使用12只25W的灯泡并联后,再与5只并联的60W的灯泡串联即可。
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