مصباح بمفتاح: تبدد القدرة في مصباح
1 · توقّع
بطارية 9 V تضيء مصباحًا عبر مفتاح مغلق. إذا ركبت مصباحًا مقاومته أدنى، فهل يتوهج أشد أم أخفت؟
- المصباح الأدنى مقاومة يتوهج أخفت.
- المصباح الأدنى مقاومة يسحب تيارًا أكثر ويبدد قدرة أكبر — يتوهج أشد.
- السطوع لا يعتمد على مقاومة المصباح.
2 · التجهيز
- 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.
3 · اجمع البيانات
| مقاومة المصباح R (Ω) | التيار I (A) | القدرة المبددة P (W) |
|---|---|---|
| 50.00 | ||
| 100.00 | ||
| 150.00 |
ارسم القدرة P (المحور y) مقابل 1/R (المحور x) لتجاربك الثلاث.
4 · حلّل
- 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.
5 · وسّع
- 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.
الفيزياء خلف هذه التجربة
القدرة الكهربائية (من I وR)
القدرة المبددة حرارةً وضوءًا في حمل مقاوم هي P = I²R. عند جهد ثابت، يسحب الحمل الأقل مقاومة تيارًا أكبر، وتنمو القدرة أسرع حتى لأنها تعتمد على مربع التيار.