为什么灯泡伏安特性曲线和电源U-I图线的交点是灯泡的工作点

2020-06-22 科技 254阅读

一般来说,电路的结构如下图,其中r是电源的内电阻,E为电源电动势,U为路端电压。

因此,路端电压的表达是为:U=E-Ir,其中I为电路电流。

路端电压即灯泡的电压,故:U=IR,其中R为灯泡的电阻。

灯泡电阻是一个较为特殊的电阻,它是由铜钨合金制成的,其电阻值受工作环境温度变化很大,是一个非线性的电阻。温度低时,阻值也小;温度升高,阻值变大;当温度趋于稳定时,阻值才基本恒定。所以灯泡的伏安特性曲线是一条曲线,如下图中的1。

而电源的特性曲线是:U=E-Ir,由于E和r是恒定的,故电源的U-I图像是一条直线,如2。

两条曲线的交点处,也就是路端电压U和灯泡电压U相等的位置,即U=U0,此时电路电流为I0,也是灯泡的电流I0。电源的路端电压U决定于I0,灯泡的通过的电流也是I0,灯泡此时的电阻值就是R=U0/I0。所以,两条曲线的交点,就是此时灯泡工作的电压、电流所在位置的点,也就是灯泡的工作点。

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