Question

20．用一個額定電壓為12V的燈泡做實驗，測得燈絲電阻隨燈泡兩端電壓變化關系圖線如圖所示，求：
（1）在正常發(fā)光下，燈泡的電功率為多大？
（2）將一定值電阻與燈泡串聯后接到20V電壓上，要使燈泡能正常發(fā)光，串聯的電阻為多大？
（3）當合上開關后，需要0.2s燈泡才能達到正常亮度，為什么這時電流比剛接通時��？計算電流的最大值（圖中U=0時R=1Ω）．

Answer 1

分析 （1）由圖讀出電壓為12V時電阻，求出在正常發(fā)光時，燈泡的電功率；
（2）由圖讀出電壓為0時的電阻，即室溫下的電阻；根據燈絲電阻與絕對溫度成正比列式求解正常發(fā)光條件下燈絲的溫度；
（3）根據串聯電路電流和電壓關系求出正常發(fā)光時流過燈泡的電流和兩端的電壓，由歐姆定律求出串聯的電阻．
（4）從溫度對電阻的影響分析答題，由歐姆定律求出最大電流．

解答 解：（1）由題圖知，正常發(fā)光時R=8Ω，故電功率為：
P=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{1{2}^{2}}{8}$=18 W
（2）電阻的電壓為：U′=20-12=8V
電阻的電流為：I′=$\frac{U}{R}$=$\frac{12}{8}$=1.5A
串聯電路電阻為：R_x=$\frac{U′}{I′}$=$\frac{8}{1.5}$=5.33Ω；
（3）閉合開關后，燈絲溫度升高，電阻增大，電壓不變，因此電流減小；
由圖示可知，最小電阻為1歐姆．最大電流：I=$\frac{U}{{R}_{最小}}$=$\frac{12}{1}$=12A；
答：（1）在正常發(fā)光條件下，燈泡的電功率為18W；
（2）串聯的電阻為5.33Ω．
（3）燈絲電阻變大，電流減小，最大電流為12A．

點評 本題關鍵是從圖象得到不同溫度的電阻，然后結合歐姆定律和電功率公式列式求解，不難．