某校科技小组设计（如图甲所示的汽车转向灯电路模型原理图，接通相应指示灯后，该指示灯会亮（正常发光）、暗（微弱发光）交替闪烁．电路中电源电压12V不变，指示灯的规格为“12V6W

Question

某校科技小组设计（如图甲所示的汽车转向灯电路模型原理图，接通相应指示灯后，该指示灯会亮（正常发光）、暗（微弱发光）交替闪烁．电路中电源电压12V不变，指示灯的规格为“12V 6W”，R₀为定值电阻，左转或右转指示灯单独闪烁时，电压表两端实际电压随时间的变化规律如图乙所示．设指示灯的电阻不变，电磁铁线圈及衔铁的电阻值不计．求：
（1）指示灯的电阻；
（2）转向开关S与触点“3”和“4”接触时，指示灯正常发光状态下通过衔铁的电流；
（3）转向开关S与触点“2”和“3”接触时，指示灯微弱发光状态下的实际电功率；
（4）转向开关S与触点“4”和“5”接触时，指示灯交替闪烁工作1min消耗的电能．

Answer 1

（1）由P=(U2)/(R)得指示灯的电阻：
R_L=(U2L)/(PL)=((12V)2)/(6W)=24Ω；
（2）由电路图可知，转向开关接3和4时，左转、右转指示灯同时工作；
由P=UI可知指示灯处于正常发光时通过电流I_L=(PL)/(UL)=(6W)/(12V)=0.5A；
则通过衔铁的电流I=2I_L=2×0.5A=1A；
（3）转向开关S与触点“2”和“3”接触时，由图乙可知当指示灯微弱发光时R₀两端的电压为U₀=9.6V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以指示灯两端的电压：
U_L实=U-U₀=12V-9.6V=2.4V，
则指示灯的实际功率：
P_L实=(U2L实)/(RL)=((2.4V)2)/(24Ω)=0.24W；
（4）转向开关S与触点“4”和“5”接触时，由图乙可知，交替工作的周期为0.3s，一个周期内正常发光时间为0.2s，微弱发光时间为0.1s；
则指示灯交替闪烁工作1min，
正常发光的时间t₁=(60s)/(0.3s)×0.2s=40s，微弱发光的时间t₂=t-t₁=60s-40s=20s，
由P=(W)/(t)可得，正常发光消耗的电能：
W₁=P_Lt₁=6W×40s=240J，
微弱发光时消耗的电能：
W₂=P_L实t₂=0.24W×20s=4.8J，
共消耗电能：
W=W₁+W₂=240J+4.8J=244.8J．
答：（1）指示灯的电阻为24Ω；
（2）转向开关S与触点“3”和“4”接触时，指示灯正常发光状态下通过衔铁的电流为1A；
（3）转向开关S与触点“2”和“3”接触时，指示灯微弱发光状态下的实际电功率为0.24W；
（4）转向开关S与触点“4”和“5”接触时，指示灯交替闪烁工作1min消耗的电能为244.8J．