設問(1)〜(3)　電流-電圧特性曲線の利用

(1) 回路の式：電球の電圧を $V$、電流を $I$ とすると、キルヒホッフの第二法則より

$$6.0 = V + 20I$$

この式は $V$-$I$ グラフ上で $I$ 切片 $6.0/20 = 0.30$ A、$V$ 切片 $6.0$ V の直線（負荷線）です。

(2) グラフの交点を読み取る：

負荷線を電球の $I$-$V$ 特性曲線グラフに書き込むと、交点から：

$$V \fallingdotseq 2.0 \text{ V}, \quad I \fallingdotseq 0.20 \text{ A}$$

(3) 消費電力：

電球の消費電力：

$$P_1 = VI = 2.0 \times 0.20 = 0.40 \text{ W}$$

抵抗の消費電力：

$$P_2 = I^2 R = (0.20)^2 \times 20 = 0.80 \text{ W}$$

補足：理想気体と実在気体の違い

理想気体の状態方程式 $PV = nRT$ は高温・低圧で良い近似です。実在気体では分子間力と分子の体積の効果が無視できなくなります。