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Electrical · real student question

把一个 12 伏的电源接在 6 欧姆的电阻两端。求通过电阻的电流,并判断 4 安的读数是否可能。

Question

把一个 12 V12\ \text{V} 的电源接在 6 Ω6\ \Omega 的电阻两端。求通过该电阻的电流,并判断题中给出的 4 A4\ \text{A} 与这些数据是否相容。

Step-by-step solution

  1. 写出欧姆定律,挑出你需要的那个形式。 三个量由 V=IRV = IR 串在一起。已知其中两个(VV 与 RR),要求第三个,所以把它变形成

    I=VRI = \frac{V}{R}

  2. 代入已知数据。

    I=12 V6 Ω=2 AI = \frac{12\ \text{V}}{6\ \Omega} = 2\ \text{A}

  3. 用同一条定律去检验所谓的 4 A。 如果在 12 V12\ \text{V} 下电流真是 4 A4\ \text{A},那电阻就必须是 R=124=3 ΩR = \tfrac{12}{4} = 3\ \Omega;反过来,如果 6 Ω6\ \Omega 上确实流过 4 A4\ \text{A},那电源就必须是 V=4×6=24 VV = 4 \times 6 = 24\ \text{V}。可见 (12 V, 6 Ω, 4 A)(12\ \text{V},\ 6\ \Omega,\ 4\ \text{A}) 这一组是超定而且自相矛盾的——三个里最多只有两个能同时成立。

  4. 再用功率交叉验证。 在 2 A2\ \text{A} 下,电阻消耗的功率是 P=I2R=4×6=24 WP = I^2R = 4 \times 6 = 24\ \text{W},另一条公式给出 P=VI=12×2=24 WP = VI = 12 \times 2 = 24\ \text{W}。两个互相独立的功率公式结果一致,确认电流就是 2 A2\ \text{A}。若硬按 4 A4\ \text{A} 算,则 I2R=96 WI^2R = 96\ \text{W} 而 VI=48 WVI = 48\ \text{W}——直接矛盾。

  5. 写出答案。 6 Ω6\ \Omega 的电阻两端加 12 V12\ \text{V} 时,电流是 2 A2\ \text{A},消耗的功率为 24 W24\ \text{W}。

Answer

I=VR=126=2 AI = \frac{V}{R} = \frac{12}{6} = 2\ \text{A}

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