初三物理电功率的计算

Question

某小区最近一段时间由于楼道灯的供电系统电压偏高，所用的路灯“220V 40W”灯丝经常熔断，在电压暂时无法改变的情况下，为了延长楼道灯的使用寿命，小明所采取的下列方法切实可行的是（　　）A．换用一颗“220V 60W”的灯泡替换原来的灯泡接入原电路中使用B．换用一颗“220V 15W”的灯泡替换原来的灯泡接入原电路中使用C．换用两颗“220V 40W”的灯泡并联后替换原来的灯泡接入原电路中使用D．换用两颗“220V 40W”的灯泡串联后替换原来的灯泡接入原电路中使用灯丝熔断不是应该与电流有关吗，怎么大家都说和电压有关啊？所以谁能讲一下为什么选D不选B吗

Answer 1

我们可以算算，一颗“220V 40W”的电灯泡电阻是1210Ω，如果两颗串联，那么每个灯泡上的电压就是比110V偏高，功率就是10W多，两颗就是二三十瓦，虽然每盏灯偏暗一点但是二三十瓦还是可以走路的。

那么B选项呢？电路中使用灯丝熔断不是应该与电流有关吗，是的。但是灯丝电阻是一定的，所以当电压变大电流也就变大，以至于超过额定电流而快速熔断。而且亮度也不如两盏灯。

Answer 2

现在的问题是电压已经偏高了，在电阻一定时，电阻高，电流也大，电流与电压成正比。
ABC不可以的原因是相同的，因为灯的额定电压是220V，15W的灯虽然电阻大了，但正常发光时的电流也小，为I=P/U=0.068A，如果它的电压超过220V，那么通过它的电流会超过0.068A，因此导致它烧毁。
而两个相同的灯串联，电压均分，假设电压高达300V，每个分担150V低于额定电压，不会烧毁。

Answer 3

在供电电压偏高的情况下，加在灯泡两端的电压高于灯泡的额定电压，使的灯泡的工作功率大于额定功率，灯泡的温度偏高，使的灯泡的阻值减小，使得灯泡的工作功率更大，缩短了灯泡的使用寿命。要想让灯泡使用寿命延长，只有让加在灯泡两端的电压降到额定电压。ABC中都不能使灯泡的工作电压降低，不能采用。D中两灯串联，加在灯泡上的电压比110V大一些，能使灯泡正常长时间工作，只是两灯的总功率大约在20W，亮度稍低。