Question

麻城新農(nóng)村LED燈將道路照得猶如白晝，這種LED燈是通過光電轉(zhuǎn)換來供電的．如圖是某小區(qū)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)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

當(dāng)線圈A中的電流I≥30.0mA時(shí)，動觸點(diǎn)D與靜觸點(diǎn)G、H接觸．已知R0為100歐，電磁鐵電路電源電壓為3.6V，線圈A電阻值不計(jì)．
（1）R隨光照度E的增強(qiáng)而

減小

．
（2）一只功率為6W的LED燈，通電后其發(fā)光亮度相當(dāng)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(jìn)行照明，則一個(gè)月（按 30天計(jì)算）可節(jié)約電能多少kW?h．
（3）請計(jì)算當(dāng)光照強(qiáng)度小于多少時(shí)，路燈開始工作？
（4）據(jù)有關(guān)部門發(fā)布消息，5年內(nèi)全市小區(qū)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：

換用功率更大的LED燈

．

Answer 1

分析：（1）分析表格中數(shù)據(jù)得出光敏電阻的阻值與光照度的關(guān)系．
（2）用公式W=Pt分別計(jì)算兩種燈消耗的電能進(jìn)行比較．
（3）由表格數(shù)據(jù)知，當(dāng)線圈A中的電流I＜30.0mA時(shí)（光照度小于15lx），動觸點(diǎn)D與靜觸點(diǎn)G、H接觸，根據(jù)I=

U

R

求出線圈A中的電流，與“線圈A中的電流I≥30.0mA時(shí)”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(fā)光亮度．

解答：解：（1）由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，光敏電阻的阻值R隨光照度E的增強(qiáng)而減��；
（2）∵P=

W

t

∴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(dāng)光敏電阻為20Ω時(shí)，線圈A中的電流I=

U

R

=

3.6V

100Ω+20Ω

=0.03A=30.0mA
由題知，當(dāng)線圈A中的電流I≥30.0mA時(shí)，動觸點(diǎn)D與靜觸點(diǎn)G、H接觸；即當(dāng)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(fā)光亮度．
故答案為：（1）減小
（2）一個(gè)月（按 30天計(jì)算）可節(jié)約電能34.56KWh
（3）當(dāng)光照強(qiáng)度小于15lx時(shí)，路燈開始工作．
（4）換用功率更大的LED燈（其他合理即可）．

點(diǎn)評：本題考查了學(xué)生對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析、消耗電能（電功）的計(jì)算、電磁鐵的使用、LED燈的節(jié)能、能量的轉(zhuǎn)化，知識點(diǎn)多、復(fù)雜，屬于難題．