麻城新農村LED燈將道路照得猶如白晝,這種LED燈是通過光電轉換來供電的.如圖是某小區利用太陽能給LED路燈供電的自動控制電路的示意圖.其中,R是光敏電阻,此光敏電阻的阻值R、流過線圈也流I與光照度E(單位勒克斯,符號lx)之間的幾次實驗數據如下表所示:
光照度E/lx | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
光敏電阻R/Ω | 60 | 30 | 20 | 15 | 12 | 10 |
(1)R隨光照度E的增強而______.
(2)一只功率為6W的LED燈,通電后其發光亮度相當于30W的日光燈.某間教室有24 盞30W的日光燈,每天平均使用2h,如果能用6W的LED燈進行照明,則一個月(按 30天計算)可節約電能多少kW?h.
(3)請計算當光照強度小于多少時,路燈開始工作?
(4)據有關部門發布消息,5年內全市小區將全面覆蓋LED路燈.但目前有部分市民反映LED路燈亮度不夠,請你提出一條能提高亮度的合理化的建:______.
解:(1)由實驗數據可知,光敏電阻的阻值R隨光照度E的增強而減小;
(2)∵P=
∴用LED燈消耗電能:
W=Pt=6×24×10-3kW×2h×30=8.64kW?h;
用日光燈消耗電能:
W′=P′t=30×24×10-3kW×2h×30=43.2kW?h;
W′-W=43.2kW?h-8.64kW?h=34.56kW?h.
(3)已知R0為100Ω,當光敏電阻為20Ω時,線圈A中的電流I===0.03A=30.0mA
由題知,當線圈A中的電流I≥30.0mA時,動觸點D與靜觸點G、H接觸;即當光照度小于15lx,路燈開始工作.
(4)LED路燈亮度不夠,多布一些路燈或使用功率更大的LED燈,增大發光亮度.
故答案為:(1)減小
(2)一個月(按 30天計算)可節約電能34.56KWh
(3)當光照強度小于15lx時,路燈開始工作.
(4)換用功率更大的LED燈(其他合理即可).
(1)分析表格中數據得出光敏電阻的阻值與光照度的關系.
(2)用公式W=Pt分別計算兩種燈消耗的電能進行比較.
(3)由表格數據知,當線圈A中的電流I<30.0mA時(光照度小于15lx),動觸點D與靜觸點G、H接觸,根據I=求出線圈A中的電流,與“線圈A中的電流I≥30.0mA時”比較即可.
(4)LED路燈亮度不夠,可以使用功率更大的LED燈,增大發光亮度.
點評:本題考查了學生對實驗數據的分析、消耗電能(電功)的計算、電磁鐵的使用、LED燈的節能、能量的轉化,知識點多、復雜,屬于難題.
物理解題技巧分享:決定電阻大小因素:溫度一定看材料,長度正比截面反,拉長壓縮很特殊,四倍關系要分清。