Κυκλώματα

Λάμπα με διακόπτη

Γύρνα τον διακόπτη — η λάμπα ανάβει, φωτεινότητα ∝ ισχύς.

Λάμπα με διακόπτη — διαδραστική προσομοίωση Κυκλώματα. Γύρνα τον διακόπτη — η λάμπα ανάβει, φωτεινότητα ∝ ισχύς. Δωρεάν εικονικό εργαστήριο φυσικής στον φυλλομετρητή με ζωντανές μετρήσεις σε μονάδες SI και καθοδηγούμενο μάθημα.

Έλεγχος μέσω διακόπτη

Διακόπτης σε σειρά ελέγχει αν η ένταση φτάνει στη λάμπα. Όταν είναι κλειστός, η λάμπα ανάβει· η φωτεινότητα εξαρτάται από την ισχύ.

Το άνοιγμα του διακόπτη σπάει τον βρόχο και σταματά την ένταση. Το κλείσιμό του ολοκληρώνει τη διαδρομή ώστε ισχύς P = I·V να παραδίδεται στο νήμα της λάμπας.

• P = I·V
• Ανοιχτός διακόπτης → I ≈ 0

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

Μπαταρία 9 V φωτίζει λάμπα μέσω κλειστού διακόπτη. Αν αντικαταστήσεις με λάμπα χαμηλότερης αντίστασης, λάμπει πιο φωτεινά ή πιο αχνά;

Προβλέψεις προς σταθμίσει

• Λάμπα χαμηλότερης αντίστασης λάμπει πιο αχνά.
• Λάμπα χαμηλότερης αντίστασης αντλεί περισσότερη ένταση και διασκορπίζει περισσότερη ισχύ — λάμπει πιο φωτεινά.
• Η φωτεινότητα δεν εξαρτάται από την αντίσταση της λάμπας.

Ρόλοι μεταβλητών

Τι ρυθμίζεις:

• Αντίσταση λάμπας R (Ω)

Τι μετράς:

• Ένταση I (mA)
• Διασκορπιζόμενη ισχύς P (W)

Πώς εκτελείται η έρευνα

1. Άνοιξε την προεπιλογή switched-lamp και πάτησε Επαναφορά. Ο διακόπτης ξεκινά κλειστός, ώστε η μπαταρία 9 V φωτίζει τη λάμπα.
2. Ενεργοποίησε την ένδειξη ισχύος στη λάμπα.
3. Ρύθμισε την αντίσταση της λάμπας για κάθε δοκιμή και κατέγραψε τη διασκορπιζόμενη ισχύ.

Κυρίαρχη εξίσωση

Ηλεκτρική ισχύς (από I και R) — P = I²·R

Η ισχύς που διασκορπίζεται ως θερμότητα και φως σε ωμικό φορτίο είναι P = I²R, η οποία σε σταθερή τάση είναι η ίδια με P = V²/R. Ένα φορτίο χαμηλότερης αντίστασης αντλεί περισσότερη ένταση και διασκορπίζει περισσότερη ισχύ, αλλά ισχύς και ένταση κλιμακώνονται με τον ίδιο παράγοντα όταν αλλάζει η αντίσταση — το μισό R διπλασιάζει και τα δύο, δεν τετραπλασιάζει την ισχύ, επειδή το R το ίδιο συρρικνώνεται ακόμη και καθώς η I μεγαλώνει.

Τι ζητά να επεξεργαστούν οι μαθητές το εκτυπώσιμο φύλλο εργασίας

• Για μία δοκιμή, υπολόγισε I = E/R χρησιμοποιώντας E = 9 V, μετά P = I²R (ή ισοδύναμα E²/R). Σύγκρινε με τον πίνακα.
• Εξήγησε γιατί λάμπα χαμηλότερης αντίστασης, που αντλεί περισσότερη ένταση στην ίδια τάση, καταλήγει να διασκορπίζει περισσότερη ισχύ — η φωτεινότητα σε πραγματική λάμπα κλιμακώνεται με την ισχύ.

Πού εμφανίζεται αυτό πέρα από το εργαστήριο

• Λάμπα «100 W» στα 120 V αντλεί περίπου 0.83 A και έχει αντίσταση περίπου 144 Ω όταν ζεσταθεί. Χρησιμοποιώντας P = E²/R, εξήγησε γιατί λάμπα «υψηλότερου wattage» βαθμονομημένη για την ίδια τάση πρέπει να έχει ΧΑΜΗΛΟΤΕΡΗ αντίσταση, όχι υψηλότερη.
• Τα πυράκτωσης νήματα συχνά αποτυγχάνουν ακριβώς όταν ανάβουν, όταν είναι κρύα και η αντίστασή τους είναι η χαμηλότερη. Χρησιμοποιώντας τη σχέση ισχύος σου, εξήγησε γιατί το κύμα έντασης (και ισχύος) είναι υψηλότερο σε εκείνη τη στιγμή.

• 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 στη Λάμπα με διακόπτη
2. Επίλεξε τη λάμπα
3. Πάτησε Αναπαραγωγή
4. Γύρνα τον διακόπτη
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