الدوائر
مصباح بمفتاح
اقلب المفتاح — يضيء المصباح، والسطوع ∝ القدرة.
مصباح بمفتاح — محاكاة الدوائر تفاعلية. اقلب المفتاح — يضيء المصباح، والسطوع ∝ القدرة. مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.
تحكم المفتاح
مفتاح على التوالي يتحكم في وصول التيار للمصباح. عند الإغلاق يضيء؛ والسطوع يعتمد على القدرة.
فتح المفتاح يقطع الحلقة ويوقف التيار. إغلاقه يكمل المسار فتصل القدرة P = I·V إلى فتيلة المصباح.
- P = I·V
- مفتاح مفتوح → I ≈ 0
موجز التحقيق
خطط للسؤال قبل فتح المختبر
تعكس المقدمة الصفحة المُصيّرة مسبقًا: سؤال القيادة، والتوقعات المتنافسة، وأدوار المتغيرات، والقوانين الحاكمة، والتجهيز، والتحليل، وأسئلة التوسع تبقى مرئية وبهذا الترتيب.
السؤال القائد
بطارية 9 V تضيء مصباحًا عبر مفتاح مغلق. إذا ركبت مصباحًا مقاومته أدنى، فهل يتوهج أشد أم أخفت؟
توقعات للموازنة
- المصباح الأدنى مقاومة يتوهج أخفت.
- المصباح الأدنى مقاومة يسحب تيارًا أكثر ويبدد قدرة أكبر — يتوهج أشد.
- السطوع لا يعتمد على مقاومة المصباح.
أدوار المتغيرات
ما تضبطه:
- مقاومة المصباح R (Ω)
ما تقيسه:
- التيار I (mA)
- القدرة المبددة P (W)
كيف يجري التحقيق
- افتح تجربة المصباح بالمفتاح واضغط إعادة. يبدأ المفتاح مغلقًا، فتضيء البطارية 9 V المصباح.
- فعّل قراءة القدرة على المصباح.
- اضبط مقاومة المصباح لكل تجربة وسجل القدرة المبددة.
المعادلة الحاكمة
القدرة الكهربائية (من I وR) — P = I²·R
القدرة المبددة حرارةً وضوءًا في حمل مقاوم هي P = I²R، وهي عند جهد ثابت نفسها P = V²/R. الحمل الأقل مقاومة يسحب تيارًا أكبر ويبدد قدرة أكبر، لكن القدرة والتيار يتغيّران بالمعامل نفسه عندما تتغير المقاومة — نصف قيمة R يضاعف كليهما، ولا يضاعف القدرة أربع مرات، لأن R نفسها تتقلص حتى مع نمو I.
ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة
- لمحاولة واحدة، احسب I = E/R باستخدام E = 9 V، ثم P = I²R (أو ما يعادله E²/R). قارن بالجدول.
- اشرح لماذا يختمر مصباح أدنى مقاومة، يسحب تيارًا أكثر عند الجهد نفسه، بتبديد قدرة أكبر — فسطوع المصباح الحقيقي يتناسب مع القدرة.
أين يظهر هذا خارج المختبر
- مصباح «100 W» عند 120 V يسحب نحو 0.83 A ومقاومته نحو 144 Ω وهو ساخن. باستخدام P = E²/R، اشرح لماذا يجب أن يكون للمصباح «الأعلى قدرة» المقدر لنفس الجهد مقاومة أدنى، لا أعلى.
- تشتعل فتائل التوهج غالبًا لحظة التشغيل بالضبط، حين تكون باردة ومقاومتها في أدناها. بعلاقة القدرة عندك، اشرح لماذا يكون اندفاع التيار (والقدرة) أعظم ما يكون في تلك اللحظة.
- AP Physics 2 — Unit 11: Electric Circuits
- AP Physics C: Electricity and Magnetism — Unit 11: Electric Circuits
- IB Physics — B.5 Current and circuits
- General High School Physics — Electricity & DC circuits
- NGSS High School Physics — Electric current and magnetic fields
- أهلًا بك في المصباح بالمفتاح
- حدد المصباح
- اضغط تشغيل
- اقلب المفتاح
- افتح لوحة الخصائص
- أحسنت!
افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.