高二物理中I-U图像的交点

高二物理中I-U图像的交点

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。