Question

如圖甲，是額定電壓為5V的小燈泡通過它的電流與加在它兩端電壓變化關(guān)系曲線．（導(dǎo)線電阻不計(jì)）
（1）若把三盞這樣的小燈泡用串聯(lián)到電壓為18V的電源中，小燈泡剛好都能正常發(fā)光，請(qǐng)指出小燈泡正常發(fā)光的原因，并求出小燈泡的額定功率．
（2）如圖乙，將兩盞這樣的小燈泡并聯(lián)后再與13.75Ω的定值電阻串聯(lián)到該電源上，請(qǐng)寫出加在每盞小燈泡兩端的電壓U和通過燈泡的電流I的關(guān)系式，求出通過各小燈泡的電流及此時(shí)各燈泡的電功率．

Answer 1

（1）①小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓為5V，
∵串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
∴三燈泡兩端的電壓之和為15V，
∵導(dǎo)線電阻忽略不計(jì)，
∴電源輸出電壓為15V，而電源本身的電壓為18V，
則電源內(nèi)部存在電阻，且電阻消耗了3V的電壓；
②由甲圖可知，燈泡正常發(fā)光時(shí)通過的電流I_額=0.6A，
則小燈泡的額定功率：
P_額=U_額I_額=5V×0.6A=3W；
（2）由I=

U

R

可得，電源的內(nèi)阻：
r=

Ur

I額

=

3V

0.6A

=5Ω，
由乙電路圖可知，兩燈泡并聯(lián)后與R₀串聯(lián)，
∵并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，
∴電路中的總電流為2I，
由閉合電路的歐姆定律可得：
2I=

18V-U

R0+r

，則37.5I=18-U，
由圖象可知，當(dāng)U=3V，I=0.4A時(shí)符合，
∴每盞燈泡通過的電流I=0.4A，
各燈泡的電功率P=UI=3V×0.4A=1.2W．
答：（1）小燈泡正常發(fā)光的原因是電源內(nèi)部存在電阻，小燈泡的額定功率為3W；
（2）加在每盞小燈泡兩端的電壓U和通過燈泡的電流I的關(guān)系式為37.5I=18-U，通過各小燈泡的電流為0.4A，此時(shí)各燈泡的電功率為1.2W．