اتصال کوتاه لامپ: وقتی یکی را دور می‌زنید چه می‌شود

1 · پیش‌بینی

دو لامپ (lampA و lampB) سری‌اند. کلیدی، موازی بر سر lampB، اول باز است. اگر ببندیدش — میان‌بری صفر‌مقاومت دور lampB — با روشنایی lampA چه می‌شود؟

• با بسته‌شدن کلید lampA کم‌نور می‌شود.
• روشنایی lampA تغییر نمی‌کند.
• بستن کلید lampB را دور می‌زند، پس lampA حالا جریان کامل مدار را می‌گیرد — روشن‌تر می‌شود.

2 · آماده‌سازی

1. پیش‌تنظیم اتصال کوتاه لامپ را باز کنید و Reset بزنید. هر دو لامپ با مقاومت برابر (100 Ω) شروع می‌شوند؛ کلید اول باز است.
2. قرائت جریان را روی هر دو لامپ فعال کنید.
3. جریان lampA را با کلید باز ثبت کنید، سپس کلید را ببندید و دوباره ثبت کنید.

3 · گردآوری داده

نمودار میله‌ایای بسازید که جریان lampA را در حالت کلید-باز و کلید-بسته مقایسه کند.

4 · تحلیل

1. با کلید باز، هر دو لامپ در سری‌اند: I = E/(2R) با E = 9 V و R = 100 Ω. با کلید بسته، lampB (100 Ω) توسط کلید 0 Ω میان‌بر می‌شود و فقط lampA می‌ماند: I = E/R.
2. توضیح دهید چرا مسیر صفر‌مقاومتِ موازی با lampB همهٔ جریان را می‌گیرد و پس از بسته‌شدن کلید، از خود lampB جریان صفر می‌گذرد.

5 · گسترش

1. توان lampA هنگام بسته شدن کلید چهار برابر می‌شود — جریان دو برابر می‌شود و P = I²R با مجذور آن رشد می‌کند (همان استدلال switched-lamp). این توان اضافی از کجا می‌آید — آیا باتری در هر دو مورد به یک اندازه کار می‌کرد؟
2. کلید واقعی هنگام بسته‌بودن مقاومت بسیار کوچک اما ناصفر دارد. آیا این نتیجهٔ کیفی این‌جا (روشن‌ترشدن lampA) را عوض می‌کند یا فقط عددهای دقیق را؟

فیزیک پشت این آزمایش

← بازگشت به آزمایش