Ein Rheostat-Dimmer: Stufenlos variabler Widerstand

1 · Vorhersagen

Ein Rheostat (variabler Widerstand) ist in Reihe mit einer Lampe geschaltet. Steigt oder fällt der Strom der Lampe, wenn Sie den Rheostat in Richtung eines höheren Widerstands schieben?

• Der Strom steigt mit steigendem Rheostatwiderstand.
• Der Strom sinkt, wenn der Widerstand des Rheostats steigt – ein höherer Gesamtserienwiderstand bedeutet weniger Strom.
• Der Strom hängt nicht von der Rheostat-Einstellung ab.

2 · Aufbauen

1. Öffnen Sie die Dimmer-Preset und drücken Sie Zurücksetzen. Die Lampe ist auf 100 Ω fixiert; Die Batterie liefert 9 V.
2. Aktivieren Sie die Stromanzeige an der Lampe.
3. Stellen Sie den Widerstand des Rheostaten für jeden Versuch ein und notieren Sie den Lampenstrom.

3 · Daten sammeln

Tragen Sie für Ihre drei Versuche den Strom I (y-Achse) gegen den Rheostatwiderstand R_rh (x-Achse) auf.

4 · Auswerten

1. Berechnen Sie für einen Versuch I = E/(R_lamp + R_rh) mit E = 9 V, R_lamp = 100 Ω. Vergleichen Sie mit der Tabelle.
2. Der Rheostat und die Lampe sind in Reihe geschaltet, es handelt sich also um die gleiche Beziehung wie bei Reihenwiderständen – außer dass jetzt ein „Widerstand“ stufenlos einstellbar ist. Erklären Sie, warum das Verschieben des Rheostaten die Lampe sanft dimmt oder heller macht.

5 · Vertiefen

1. Im Gegensatz zu einem modernen LED-Dimmer (der die Leistung schnell ein- und ausschaltet) verschwendet ein Regelwiderstand-Dimmer Energie als Wärme im Widerstand selbst, exakt proportional zu seinem eigenen I²R. Erklären Sie, warum ein altmodischer Regelwiderstand-Dimmer warm wird.
2. Dieser Rheostat kann irgendwo zwischen 0 Ω und 100 Ω eingestellt werden. Was ist der maximal mögliche Strom (Rheostat bei 0 Ω) und der minimal mögliche Strom (Rheostat bei Maximum)? Verwenden Sie Ihre Formel, um beide Grenzwerte zu überprüfen.

Die Physik hinter diesem Experiment

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