قانون اهم: جریان، ولتاژ و مقاومت
1 · پیش‌بینی
باتری 9 V جریانی را از یک مقاومت می‌راند. اگر مقاومت بزرگ‌تری به کار ببرید، جریان بیشتر یا کمتر می‌گذرد؟
- مقاومت بزرگ‌تر یعنی جریان کمتر.
- مقاومت بزرگ‌تر یعنی جریان بیشتر.
- جریان به مقاومت بستگی ندارد.
2 · آماده‌سازی
- پیش‌تنظیم تک‌مقاومتی را باز کنید و Reset بزنید. باتری 9 V ثابت می‌دهد.
- قرائت جریان را روی مقاومت فعال کنید.
- مقدار مقاومت را برای هر آزمایش تنظیم کنید و جریان را ثبت کنید.
3 · گردآوری داده
| مقاومت R (Ω) | توان تلف‌شده P (W) | جریان I (mA) |
|---|---|---|
| 50.00 | ||
| 100.00 | ||
| 200.00 |
برای سه آزمایش، جریان I (محور y) را بر حسب 1/R (محور x) رسم کنید. آیا خط از مبدأ صاف می‌گذرد؟
4 · تحلیل
- برای یک آزمایش، I = E/R را با E = 9 V حساب کنید. با جدول مقایسه کنید.
- با قانون اهم I = E/R در ولتاژ ثابت توضیح دهید چرا دو برابر شدن مقاومت، جریان را نصف می‌کند.
5 · گسترش
- ستون توان شما (P = E²/R) با بزرگ شدن مقاومت کوچک می‌شود، حتی وقتی ولتاژ ثابت است. توضیح دهید چرا مقاومت بزرگ‌تر از همان باتری توان کمتری می‌کشد.
- اگر R تقریباً 0 Ω می‌شد با جریان (و باتری) چه می‌شد؟ چرا مدارهای واقعی از این وضعیت «اتصال کوتاه» پرهیز می‌کنند؟
فیزیک پشت این آزمایش
قانون اهم
جریان گذرنده از مقاومت با ولتاژ دو سر آن متناسب و با مقاومت آن وارونه‌متناسب است: I = V/R. اینجا V برابر کل نیروی محرکهٔ باتری است، 9 V.
توان الکتریکی (از V و R)
توان تلف‌شده در مقاومت را می‌توان مستقیماً از ولتاژ و مقاومت، بدون نیاز به جریان، حساب کرد: P = V²/R.
مدارها
- مقاومتهای سری: مقاومتها جمع میشوند
- مقاومتهای موازی: جریان تقسیم می‌شود
- لامپ با کلید: تلفات توان در یک لامپ
- باتریهای سری: نیروی محرکهها جمع میشوند
- مترهای ایدهآل: آمپرسنج و ولتمتر مدار را آشفته نمیکنند
- لامپهای سری: جریان مشترک، لامپهای کمنورتر
- لامپهای موازی: ولتاژ یکسان، روشنایی کامل
- اتصال کوتاه لامپ: وقتی یکی را دور میزنید چه می‌شود
- دیمر رئوستی: مقاومت پیوستهٔ متغیر
- چینش درست متر: آمپرسنج سری، ولتمتر موازی
- مترهای جابهجا: خطای سیمکشی رایج
- شارژ RC: رویکرد نمایی خازن