Question

7．發光二極管（LED）具有高亮度、低能耗等優點，將在我市推廣使用．圖甲是LED燈的實物圖和元件符號．把一個額定電壓為3V的LED燈接入電源電壓恒為6V的電路如圖乙．移動變阻器R₂的滑片P，測得電流表與電壓表的示數變化關系如圖丙．

（1）當LED燈正常發光時．變阻器R₂接入電路的阻值多大？
（2）當變阻器R₂兩端電壓為1V時，LED燈消耗的電功率多大？

Answer 1

分析 （1）由電路圖知，LED燈R₁與滑動變阻器串聯，電壓表測R₁兩端電壓，電流表測電路中電流．
由圖象可得LED燈正常發光電流，由此串聯電路特點和歐姆定律計算R₂接入電路的阻值；
（2）先計算R₂兩端電壓為1V時，LED的電壓，由圖象讀出此時通過LED燈的電流，由P=UI計算其電功率．

解答 解：
（1）由電路圖知，LED燈R₁與滑動變阻器串聯，電壓表測R₁兩端電壓，電流表測電路中電流．
由題知，LED燈額定電壓為3V，由圖象可得LED燈正常發光電流為5mA=5×10^-3A，
由此串聯電路特點和歐姆定律可得R₂接入電路的阻值：
R₂=$\frac{{U}_{2}}{I}$=$\frac{U-{U}_{額}}{I}$=$\frac{6V-3V}{5×1{0}^{-3}A}$=600Ω；
（2）由串聯電路特點知，當R₂兩端電壓為1V時，LED的電壓：
U₁′=U-U₂′=6V-1V=5V，
由圖象知此時通過LED燈的電流I′=20mA=0.02A，
所以LED燈消耗的電功率：P₁=U₁′I′=5V×0.02A=0.1W．
答：（1）當LED燈正常發光時．變阻器R₂接入電路的阻值為600Ω；
（2）當變阻器R₂兩端電壓為1V時，LED燈消耗的電功率為0.1W．

點評 本題考查了串聯電路特點和歐姆定律以及電功率公式的應用，關鍵是從圖象中獲取有用的信息．