Question

小紅和小雷晚上在街道上散步，看到道路兩側的樹上和商店門前掛滿了彩燈，由于剛學過電路知識，他倆對小彩燈充滿了濃厚的興趣，這些彩燈是串聯還是并聯呢？怎么會有幾個燈不亮而其它燈能繼續工作呢？你是否也曾有過類似的疑問？來吧！和小紅、小雷一起探究彩燈的奧秘．
（1）這么多彩燈，怎樣用最簡單的辦法來判斷它們的連接方式呢？請你設計方案并寫出結論．
（2）小紅和小雷探究發現，這些彩燈是由十幾個串聯后再并聯接入家庭電路中的．根據串聯電路的特點，只要有一個燈泡的鎢絲斷了，則整個串聯電路都應該不工作，而眼前不亮的幾個燈似乎沒有影響其他的燈泡．他們查資料知道了彩燈的結構，如圖所示，請你解釋小紅他們的第二個疑惑．（圖中A為鎢絲、B為金屬絲、C為有絕緣層的金屬絲，電壓高時能擊穿絕緣層）
（3）小雷發現彩燈上標記有“10V　0.5W”的字樣，請你解釋此標記的意義，并計算一個串聯組最多能接多少只這樣的燈泡？
（4）小紅讓他爸爸買了一串由100只上述燈泡組成的彩燈組，請你計算這些燈泡正常工作4小時所消耗的電能．

Answer 1

解：（1）取下一只燈泡，如果其它燈泡正常工作，說明各燈泡間互不影響，燈泡是并聯的；
如果其它燈泡不能正常工作，說明各燈泡間相互影響，各燈泡間是串聯的．
（2）各彩燈串聯，當一個彩燈燈絲燒斷后，電路斷路，這個燈兩端電壓就變成220V，
金屬絲C的絕緣層被擊穿，成為導線，兩端電壓幾乎為零，于是其他燈還能繼續發光．
（3）彩燈上的“10V 0.5W”，表示：彩燈的額定電壓是10V，額定功率是0.5W；
家庭電路電壓U=220V，U_彩燈=10V，則一個串聯組最多能串聯的彩燈只數為==22只．
（4）∵P=，∴彩燈消耗的電能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）彩燈上的“10V 0.5W”，表示：彩燈的額定電壓是10V，額定功率是0.5W；
一個串聯組最多能接22只這樣的燈泡；
（4）這些燈泡正常工作4小時所消耗的電能是0.2kW?h．
分析：（1）串聯的各用電器相互影響，不能獨立工作，并聯的各用電器互不影響，能獨立工作，據此分析答題．
（2）小彩燈的額定電壓較小，所以需串聯多個燈泡才能正常工作，但用電器串聯時，任何一只用電器開路則其它用電器都不能正常工作，所以小彩燈的設計考慮了這一點，加了金屬絲．
（3）根據對燈泡銘牌含義的掌握分析答題，根據家庭電路電壓及串聯電路的特點求出串聯燈泡的只數．
（4）已知燈泡額定功率、燈泡只數、燈泡正常工作時間，由電功率的變形公式可以求出彩燈消耗的電能．
點評：本題考查了設計判斷燈泡連接方式的方法、分析彩燈串聯其中一燈損壞而其它燈正常發光的原因、燈泡銘牌的含義、求彩燈消耗的電能等問題，本題（2）難度較大，分析清楚燈泡結構是正確解題的關鍵．