En lampe med afbryder: Effektomsætning i en pære

1 · Forudsig

Et 9 V-batteri tænder en pære gennem en lukket afbryder. Hvis du sætter en pære med lavere modstand i, lyser den så kraftigere eller svagere?

2 · Opsætning

  1. Åbn forudindstillingen switched-lamp, og tryk på Nulstil. Afbryderen starter lukket, så 9 V-batteriet tænder lampen.
  2. Slå effektaflæsningen til på lampen.
  3. Indstil lampens modstand for hvert forsøg, og notér den omsatte effekt.

3 · Saml data

Pærens modstand R (Ω)Strøm I (mA)Omsat effekt P (W)
50.00
100.00
150.00

Afbild effekt P (y-aksen) mod 1/R (x-aksen) for dine tre forsøg.

4 · Analysér

  1. Beregn for ét forsøg I = E/R med E = 9 V og derefter P = I²R (eller ækvivalent E²/R). Sammenlign med tabellen.
  2. Forklar, hvorfor en pære med lavere modstand, som trækker mere strøm ved samme spænding, ender med at omsætte mere effekt — lysstyrken i en rigtig pære skalerer med effekten.

5 · Udvid

  1. En '100 W'-pære ved 120 V trækker ca. 0.83 A og har en modstand på ca. 144 Ω, når den er varm. Forklar ud fra P = E²/R, hvorfor en pære med 'højere watt' beregnet til samme spænding må have LAVERE modstand, ikke højere.
  2. Glødetråde brænder ofte over netop, når de tændes, mens de er kolde og deres modstand er lavest. Brug din effekt-sammenhæng til at forklare, hvorfor strøm- (og effekt-)stødet er størst netop i det øjeblik.

Fysikken bag dette eksperiment

Elektrisk effekt (ud fra I og R)

Effekten omsat som varme og lys i en resistiv belastning er P = I²R, som ved fast spænding er det samme som P = V²/R. En belastning med lavere modstand trækker mere strøm og omsætter mere effekt, men effekt og strøm skalerer med samme faktor, når modstanden ændres — at halvere R fordobler begge, ikke firesdobler effekten, fordi R selv bliver mindre, mens I vokser.

← Tilbage til eksperimentet

Kredsløb

138 gratis printbare fysik-labark