Una lámpara conmutada: disipación de energía en una bombilla
1 · Predecir
Una batería 9 V enciende una bombilla a través de un interruptor cerrado. Si cambia una bombilla con menor resistencia, ¿brilla más o menos?
- Una bombilla de menor resistencia brilla con menor intensidad.
- Una bombilla de menor resistencia consume más corriente y disipa más energía: brilla más.
- El brillo no depende de la resistencia de la bombilla.
2 · Configurar
- Abra el preajuste de lámpara conmutada y presione Restablecer. El interruptor comienza a cerrarse, por lo que la batería 9 V enciende la lámpara.
- Habilite la lectura de energía en la lámpara.
- Establezca la resistencia de la lámpara para cada prueba y registre la potencia disipada.
3 · Recopilar Datos
| Resistencia del bulbo R (Ω) | Corriente I (A) | Potencia disipada P (W) |
|---|---|---|
| 50.00 | ||
| 100.00 | ||
| 150.00 |
Grafique la potencia P (eje y) frente a 1/R (eje x) para sus tres pruebas.
4 · Analizar
- Para una prueba, calcule I = E/R usando E = 9 V, luego P = I²R (o equivalentemente E²/R). Compare con la tabla.
- Explique por qué una bombilla de menor resistencia, que consume más corriente con el mismo voltaje, termina disipando más energía: el brillo en una bombilla real aumenta con la potencia.
5 · Ampliar
- Una bombilla '100 W' en 120 V consume aproximadamente 0.83 A y tiene una resistencia de aproximadamente 144 Ω cuando está caliente. Usando P = E²/R, explique por qué una bombilla de 'mayor potencia' clasificada para el mismo voltaje debe tener una resistencia MÁS BAJA, no más alta.
- Los filamentos incandescentes suelen fallar cuando se encienden, cuando están fríos y su resistencia es mínima. Utilizando su relación de poder, explique por qué el aumento de corriente (y de energía) es mayor en ese momento.
La física detrás de este experimento
Energía eléctrica (de I y R)
La potencia disipada como calor y luz en una carga resistiva es P = I²R. A voltaje fijo, una carga de menor resistencia consume más corriente, y la potencia crece aún más rápido ya que depende del cuadrado de la corriente.