Κυκλώματα

Ρεοστάτης-διακόπτης φωτεινότητας (ρεοστάτης + λάμπα)

Σύρε τον ολισθητή του ρεοστάτη για να αλλάξεις την αντίθεσή του και δες τη λάμπα να φωτίζει ή να σκοτεινιάζει.

Ρεοστάτης-διακόπτης φωτεινότητας (ρεοστάτης + λάμπα) — διαδραστική προσομοίωση Κυκλώματα. Σύρε τον ολισθητή του ρεοστάτη για να αλλάξεις την αντίθεσή του και δες τη λάμπα να φωτίζει ή να σκοτεινιάζει. Δωρεάν εικονικό εργαστήριο φυσικής στον φυλλομετρητή με ζωντανές μετρήσεις σε μονάδες SI και καθοδηγούμενο μάθημα.

Μεταβλητή αντίσταση

Ένας ρεοστάτης σε σειρά λειτουργεί ως ρυθμιστής φωτεινότητας: περισσότερη αντίσταση σημαίνει λιγότερη ένταση και πιο αχνή λάμπα.

Ο ρυθμιστής του ρεοστάτη αλλάζει την αντίσταση στον βρόχο. Η συνολική ένταση πέφτει καθώς μεγαλώνει το R_rheostat.

• I = ε / R_total
• P_lamp = I²·R_lamp

Σύνοψη έρευνας

Σχεδίασε την ερώτηση πριν ανοίξεις το εργαστήριο

Η σύνοψη κατοπτρίζει την προαποτυπωμένη σελίδα: η βασική ερώτηση, οι αντικρουόμενες προβλέψεις, οι ρόλοι των μεταβλητών, οι κύριοι νόμοι, η διάταξη, η ανάλυση και οι προεκτάσεις παραμένουν ορατά και με αυτή τη σειρά.

Βασική ερώτηση

Ρεοστάτης (μεταβλητός αντιστάτης) συνδέεται σε σειρά με λάμπα. Καθώς σύρεις τον ρεοστάτη προς υψηλότερη αντίσταση, η ένταση της λάμπας ανεβαίνει ή πέφτει;

Προβλέψεις προς σταθμίσει

• Η ένταση ανεβαίνει καθώς η αντίσταση ρεοστάτη ανεβαίνει.
• Η ένταση πέφτει καθώς η αντίσταση ρεοστάτη ανεβαίνει — περισσότερη συνολική αντίσταση σειράς σημαίνει λιγότερη ένταση.
• Η ένταση δεν εξαρτάται από τη ρύθμιση ρεοστάτη.

Ρόλοι μεταβλητών

Τι ρυθμίζεις:

• Αντίσταση ρεοστάτη R_rh (Ω)

Τι μετράς:

• Ένταση λάμπας I (A)

Πώς εκτελείται η έρευνα

1. Άνοιξε την προεπιλογή dimmer και πάτησε Επαναφορά. Η λάμπα είναι σταθερή στα 100 Ω· η μπαταρία παρέχει 9 V.
2. Ενεργοποίησε την ένδειξη έντασης στη λάμπα.
3. Ρύθμισε την αντίσταση ρεοστάτη για κάθε δοκιμή και κατέγραψε την ένταση λάμπας.

Κυρίαρχη εξίσωση

Ρεοστάτης ως αντίσταση σειράς — V = I·R

Ρεοστάτης λειτουργεί ως ρυθμιζόμενος αντιστάτης σειράς: I = E/(R_lamp + R_rh). Η σύρσή του προς υψηλότερη αντίσταση μειώνει συνεχώς την ένταση, αχνίζοντας τη λάμπα ομαλά αντί να τη διακόπτει πλήρως πάνω ή κάτω.

Τι ζητά να επεξεργαστούν οι μαθητές το εκτυπώσιμο φύλλο εργασίας

• Για μία δοκιμή, υπολόγισε I = E/(R_lamp + R_rh) χρησιμοποιώντας E = 9 V, R_lamp = 100 Ω. Σύγκρινε με τον πίνακα.
• Ο ρεοστάτης και η λάμπα είναι σε σειρά, ώστε αυτή είναι η ίδια σχέση με το series-resistors — μόνο που τώρα ένας «αντιστάτης» είναι συνεχώς ρυθμιζόμενος. Εξήγησε γιατί η ομαλή σύρση του ρεοστάτη αχνίζει ή φωτίζει ομαλά τη λάμπα.

Πού εμφανίζεται αυτό πέρα από το εργαστήριο

• Σε αντίθεση με έναν σύγχρονο ρυθμιστή LED (που διακόπτει την ισχύ πάνω-κάτω ταχέως), ρυθμιστής ρεοστάτη σπαταλά ενέργεια ως θερμότητα στον ίδιο τον ρεοστάτη, ακριβώς ανάλογη με το δικό του I²R. Εξήγησε γιατί παλαιού τύπου ρυθμιστής ρεοστάτη ζεσταίνεται.
• Αυτός ο ρεοστάτης μπορεί να ρυθμιστεί οπουδήποτε από 0 Ω έως 100 Ω. Ποια είναι η μέγιστη δυνατή ένταση (ρεοστάτης στο 0 Ω) και η ελάχιστη δυνατή ένταση (ρεοστάτης στο μέγιστο); Χρησιμοποίησε τον τύπο σου για να ελέγξεις και τα δύο όρια.

• AP Physics 2 — Unit 11: Electric Circuits
• AP Physics C: Electricity and Magnetism — Unit 11: Electric Circuits
• IB Physics — B.5 Current and circuits
• General High School Physics — Electricity & DC circuits
• NGSS High School Physics — Electric current and magnetic fields

1. Καλώς όρισες στον Ρυθμιστή φωτεινότητας
2. Επίλεξε τη λάμπα
3. Πάτησε Αναπαραγωγή
4. Σύρε για μείωση φωτεινότητας
5. Άνοιξε το πάνελ Ιδιότητες
6. Το κατάφερες!

Άνοιξε τη διαδραστική προσομοίωση για να χτίσεις τη σκηνή, πάτησε Αναπαραγωγή και εξερεύνησε με ζωντανές μετρήσεις και καθοδηγούμενο μάθημα.

Άνοιγμα Διαδραστικού Εργαστηρίου →

Λήψη φύλλου εργασίας →

Νόμος Ohm