مدارها
لامپ با کلید
کلید را بزنید — لامپ روشن میشود، روشنایی ∝ توان
لامپ با کلید — شبیهسازی تعاملی مدارها. کلید را بزنید — لامپ روشن میشود، روشنایی ∝ توان آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
کنترل کلید
کلیدی در مسیر سری تعیین میکند آیا جریان به لامپ میرسد. وقتی بسته است لامپ روشن میشود؛ روشنایی به توان بستگی دارد.
باز کردن کلید حلقه را میشکند و جریان را متوقف میکند. بستن آن مسیر را کامل میکند تا توان P = I·V به رشتهٔ لامپ برسد.
- P = I·V
- کلید باز → I ≈ 0
خلاصهٔ پژوهش
پرسش را پیش از بازکردن آزمایشگاه برنامهریزی کنید
این خلاصه همان صفحهٔ از پیش رندرشده است: پرسش محوری، پیشبینیهای رقیب، نقش متغیرها، قوانین حاکم، برپاسازی، تحلیل و پرسشهای گسترش — به همین ترتیب و همیشه در دید میمانند.
پرسش محوری
باتری 9 V لامپی را از راه کلید بسته روشن میکند. اگر لامپ کممقاومتتری بگذارید، روشنتر میسوزد یا کمنورتر؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- لامپ کممقاومتتر کمنورتر میسوزد.
- لامپ کممقاومتتر جریان بیشتری میکشد و توان بیشتری تلف میکند — روشنتر میسوزد.
- روشنایی به مقاومت لامپ بستگی ندارد.
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- مقاومت لامپ R (Ω)
آنچه اندازه میگیرید:
- جریان I (A)
- توان تلفشده P (W)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- پیشتنظیم لامپ با کلید را باز کنید و Reset بزنید. کلید از ابتدا بسته است، پس باتری 9 V لامپ را روشن میکند.
- قرائت توان را روی لامپ فعال کنید.
- مقاومت لامپ را برای هر آزمایش تنظیم کنید و توان تلفشده را ثبت کنید.
معادلهٔ حاکم
توان الکتریکی (از I و R) — P = I²·R
توانی که بهصورت گرما و نور در بار مقاومتی تلف میشود P = I²R است. در ولتاژ ثابت، بار با مقاومت کمتر جریان بیشتری میکشد و توان حتی تندتر رشد میکند، چون به مجذور جریان بستگی دارد.
برگهٔ کار چاپی از دانشآموزان چه میخواهد به دست آورند
- برای یک آزمایش، I = E/R را با E = 9 V و سپس P = I²R (یا معادلش E²/R) حساب کنید. با جدول مقایسه کنید.
- توضیح دهید چرا لامپ کممقاومتتر که در همان ولتاژ جریان بیشتری میکشد، در نهایت توان بیشتری تلف میکند — روشنایی لامپ واقعی با توان مقیاس میشود.
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- لامپ «100 W» در 120 V حدود 0.83 A میکشد و وقتی داغ است مقاومتی حدود 144 Ω دارد. با P = E²/R توضیح دهید چرا لامپ «وات بالاتر» با همان ولتاژ نامی باید مقاومت پایینتر داشته باشد، نه بالاتر.
- فیلامانهای رشتهای اغلب درست هنگام روشنشدن میسوزند، وقتی سردند و مقاومتشان کمینه است. با رابطهٔ توانتان توضیح دهید چرا جهش جریان (و توان) در همان لحظه بیشینه است.
- 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
- به لامپ کلیددار خوش آمدید
- انتخاب لامپ
- Play را بفشارید
- کلید را بزنید
- پنل ویژگیها را باز کنید
- انجامش دادید!
شبیهسازی تعاملی را باز کنید تا صحنه را بسازید، Play را بفشارید و با اندازهگیریهای زنده و آموزش هدایتشده کاوش کنید.