جواب پرسش صفحه ۶۸ فیزیک (2) - ریاضی فیزیک

پاسخ:

انرژی ذخیره‌شده در باتری‌ها در هر دو حالت یکسان است. این انرژی برابر است با حاصل‌ضرب توان در زمان، یعنی \(U = Pt\). چون باتری‌ها یکسان‌اند، داریم:

\[U = P_{\text{هالوژن}} \times 3\,\text{h} = P_{\text{LED}} \times 30\,\text{h}\]

از این رابطه نتیجه می‌شود:

\[P_{\text{LED}} = \frac{1}{10}P_{\text{هالوژن}}\]

یعنی توان مصرفی لامپ LED حدود یک‌دهم توان لامپ هالوژن است. با توجه به رابطهٔ \(P = I\,\Delta V\)، و چون اختلاف پتانسیل دو لامپ تقریباً یکسان است، جریان عبوری از لامپ LED هم بسیار کمتر است.

دلیل این اختلاف: در لامپ رشته‌ای (التهابی و هالوژن)، جریان الکتریکی رشتهٔ تنگستنی را تا دمای بسیار بالا گرم می‌کند. بیشتر انرژی الکتریکی به‌صورت گرما (تابش مادون قرمز) تلف می‌شود و فقط بخش کوچکی از آن به نور تبدیل می‌شود. اما در لامپ LED، انرژی الکتریکی مستقیماً و با بازده بالا به نور تبدیل می‌شود و گرمای کمتری تولید می‌شود. بنابراین برای تأمین همان میزان روشنایی، توان کمتری لازم است. در نتیجه همان باتری‌ها برای مدت زمان بیشتری دوام می‌آورند.