Question

6．如图甲的电路中R₁=R₂=100Ω是阻值不随温度而变的定值电阻．白炽灯泡L的伏安特性曲线如图乙的I-U图线所示．电源电动势E=100V，内阻不计．求：当开关S断开时，灯泡两端的电压和通过灯泡的电流以及灯泡的实际电功率；（写出I、U、R₁三者的关系式，再通过画图得出答案）

Answer 1

分析 根据闭合电路欧姆定律以及串并联电路的规律可得出对应干路电流与电压的关系式，在I-U图象中作出对应的图象，两图象的交点为灯泡的工作点，从而可明确电压和电流，再由P=UI可求得对应的功率．

解答 解：当S断开时，因R₁是定值电阻，与灯泡串联，设灯泡上的电压为U，电流为I，根据闭合电路的欧姆定律有：
E=U+IR₁，
代入数据得：I=1-$\frac{U}{100}$．
在I-U图上作出这条直线，如图所示，这条直线与灯泡的伏安特性曲线的交点为（40，0.60）．由此可知此时流过灯泡的电流为0.6 A，灯泡上的电压为40 V，灯泡的实际功率为：
P=UI=40×0.6=24 W．
答：灯泡两端的电压40V，通过灯泡的电流为24A；灯泡的实际电功率为24W．

点评 本题考查灯泡伏安特性曲线的应用，要注意明确灯泡电阻随温度的变化而变化，所以在利用闭合电路欧姆定律时不能作为纯电阻处理，只能根据图象进行分析，找出实际工作点再用作图的方法求解．