لامپهای سری: جریان مشترک، لامپهای کمنورتر
1 · پیشبینی
دو لامپ یکسان به سری روی باتری 9 V بسته شدهاند. نسبت به یک لامپ تنها روی همان باتری، هر لامپ سری روشنتر، کمنورتر یا همین است؟
- هر لامپ سری روشنتر است.
- هر لامپ سری کمنورتر است — جریان و ولتاژ را شریکاند.
- هر لامپ دقیقاً بهاندازهٔ لامپ تنها روشن است.
2 · آمادهسازی
- پیشتنظیم لامپهای سری را باز کنید و Reset بزنید. هر دو لامپ با مقاومت برابر شروع میشوند.
- قرائت جریان را روی هر دو لامپ فعال کنید.
- مقاومت هر دو لامپ را (برابر با هم) برای هر آزمایش تنظیم کنید و جریان مشترک را ثبت کنید.
3 · گردآوری داده
| مقاومت هر لامپ R (Ω) | مقاومت کل R_total (Ω) | جریان مشترک I (A) |
|---|---|---|
| 50.00 | ||
| 100.00 | ||
| 150.00 |
برای سه آزمایش، جریان I (محور y) را بر حسب مقاومت کل R_total (محور x) رسم کنید.
4 · تحلیل
- برای یک آزمایش، R_total = 2R و سپس I = E/R_total را با E = 9 V حساب کنید. با جدول مقایسه کنید.
- این جریان را با جریان آزمایش switched-lamp برای یک لامپ تنها با همان مقاومت مقایسه کنید. توضیح دهید چرا افزودن لامپ دوم در سری دقیقاً جریان را نصف میکند — و چرا توان هر لامپ در نتیجه به یکچهارم میرسد، نه نصف، چون P = I²R با مجذور جریان تغییر میکند.
5 · گسترش
- اگر دو لامپ مقاومت متفاوتی داشتند، آیا به اندازهٔ هم روشن میشدند؟ با P = I²R (همان I برای هر دو، R متفاوت) پیشبینی کنید کدام روشنتر میشود.
- اگر یکی از این جفت سری بسوزد (فیلامانش پاره شود، عملاً مقاومت بینهایت)، با لامپ دیگر چه میشود؟ با رفتار کلیدِ آزمایش اتصال کوتاه لامپ مقایسه کنید.
فیزیک پشت این آزمایش
لامپهای سری جریان را شریکاند
لامپهای سری جریان یکسانی I = E/(2R) دارند، اما هر لامپ فقط نصف ولتاژ کل را میگیرد. چون توان I²R است با جریانی کمتر از لامپ تنها، هر لامپ سری کمنورتر کار میکند.