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؟

2 · التجهيز

  1. افتح تجربة المصباح بالمفتاح واضغط إعادة. يبدأ المفتاح مغلقًا، فتضيء البطارية 9 V المصباح.
  2. فعّل قراءة القدرة على المصباح.
  3. اضبط مقاومة المصباح لكل تجربة وسجل القدرة المبددة.

3 · اجمع البيانات

مقاومة المصباح R (Ω)التيار I (mA)القدرة المبددة P (W)
50.00
100.00
150.00

ارسم القدرة P (المحور y) مقابل 1/R (المحور x) لتجاربك الثلاث.

4 · حلّل

  1. لمحاولة واحدة، احسب I = E/R باستخدام E = 9 V، ثم P = I²R (أو ما يعادله E²/R). قارن بالجدول.
  2. اشرح لماذا يختمر مصباح أدنى مقاومة، يسحب تيارًا أكثر عند الجهد نفسه، بتبديد قدرة أكبر — فسطوع المصباح الحقيقي يتناسب مع القدرة.

5 · وسّع

  1. 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.
  2. 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، 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.

← عودة إلى التجربة

الدوائر

138 ورقة عمل فيزياء مجانية قابلة للطباعة