Question

7．发光二极管（LED）具有高亮度、低能耗等优点，将在我市推广使用．图甲是LED灯的实物图和元件符号．把一个额定电压为3V的LED灯接入电源电压恒为6V的电路如图乙．移动变阻器R₂的滑片P，测得电流表与电压表的示数变化关系如图丙．

（1）当LED灯正常发光时．变阻器R₂接入电路的阻值多大？
（2）当变阻器R₂两端电压为1V时，LED灯消耗的电功率多大？

Answer 1

分析 （1）由电路图知，LED灯R₁与滑动变阻器串联，电压表测R₁两端电压，电流表测电路中电流．
由图象可得LED灯正常发光电流，由此串联电路特点和欧姆定律计算R₂接入电路的阻值；
（2）先计算R₂两端电压为1V时，LED的电压，由图象读出此时通过LED灯的电流，由P=UI计算其电功率．

解答 解：
（1）由电路图知，LED灯R₁与滑动变阻器串联，电压表测R₁两端电压，电流表测电路中电流．
由题知，LED灯额定电压为3V，由图象可得LED灯正常发光电流为5mA=5×10^-3A，
由此串联电路特点和欧姆定律可得R₂接入电路的阻值：
R₂=$\frac{{U}_{2}}{I}$=$\frac{U-{U}_{额}}{I}$=$\frac{6V-3V}{5×1{0}^{-3}A}$=600Ω；
（2）由串联电路特点知，当R₂两端电压为1V时，LED的电压：
U₁′=U-U₂′=6V-1V=5V，
由图象知此时通过LED灯的电流I′=20mA=0.02A，
所以LED灯消耗的电功率：P₁=U₁′I′=5V×0.02A=0.1W．
答：（1）当LED灯正常发光时．变阻器R₂接入电路的阻值为600Ω；
（2）当变阻器R₂两端电压为1V时，LED灯消耗的电功率为0.1W．

点评 本题考查了串联电路特点和欧姆定律以及电功率公式的应用，关键是从图象中获取有用的信息．