مصباحان على التوالي: تيار مشترك ومصابيح أخفت
1 · توقّع
مصباحان متطابقان موصولان على التوالي عبر بطارية 9 V. مقارنة بمصباح وحيد على البطارية نفسها، هل كل مصباح توالٍ أشد سطوعًا أم أخفت أم بالسواء؟
- كل مصباح توالٍ أشد سطوعًا.
- كل مصباح توالٍ أخفت — يتشاركان التيار والجهد.
- كل مصباح بسطوع المصباح الوحيد بالضبط.
2 · التجهيز
- افتح تجربة المصباحين تواليًا واضغط إعادة. يبدأ المصباحان بمقاومة متساوية.
- فعّل قراءة التيار على المصباحين.
- اضبط مقاومة المصباحين (متساويتين) لكل تجربة وسجل التيار المشترك.
3 · اجمع البيانات
| مقاومة كل مصباح R (Ω) | المقاومة الكلية R_total (Ω) | التيار المشترك I (A) |
|---|---|---|
| 50.00 | ||
| 100.00 | ||
| 150.00 |
ارسم التيار I (المحور y) مقابل المقاومة الكلية R_total (المحور x) لتجاربك الثلاث.
4 · حلّل
- لمحاولة واحدة، احسب R_total = 2R، ثم I = E/R_total باستخدام E = 9 V. قارن بالجدول.
- قارن هذا التيار بتيار تجربة المصباح المفتوح لمصباح واحد بنفس المقاومة. اشرح لماذا إضافة مصباح ثانٍ في التوالي تنصف التيار تمامًا — ولماذا تهبط قدرة كل مصباح إلى الربع لا النصف، لأن P = I²R تتبع مربع التيار.
5 · وسّع
- لو كان للمصباحين مقاومتان مختلفتان، هل يتوهجان بنفس السطوع؟ استخدم P = I²R (نفس I لكليهما، R مختلفان) لتتنبأ بأيهما سيكون أسطع.
- إذا احترق مصباح من زوج التوالي هذا (تنقطع فتيلته فتصير مقاومة ما لا نهاية عمليًا)، فماذا يحدث للمصباح الآخر؟ قارن بسلوك المفتاح في تجربة قَصر المصباح.
الفيزياء خلف هذه التجربة
مصباحا التوالي يتشاركان التيار
تحمل مصابيح التوالي التيار نفسه I = E/(2R)، لكن كل مصباح يحصل على نصف الجهد الكلي فقط. وبما أن القدرة I²R بتيار أصغر مما يسحبه المصباح الوحيد، يعمل كل مصباح توالي أخفت.