Virtapiirit

Kaksi lamppua (sarjassa)

Lamput jakavat saman virran ja jännitteen – kumpikin himmeämpi kuin yksittäinen lamppu.

Kaksi lamppua (sarjassa) – interaktiivinen Virtapiirit-simulaatio. Lamput jakavat saman virran ja jännitteen – kumpikin himmeämpi kuin yksittäinen lamppu. Ilmainen selaimessa toimiva virtuaalinen fysiikkalaboratorio, jossa on reaaliaikaiset SI-mittaukset ja opastettu tutoriaali.

Lamput sarjassa

Kaksi identtistä lamppua sarjassa jakavat virran mutta jakavat jännitteen, joten kumpikin hehkuvat himmeämmin kuin yksinään.

Jokainen lamppu on resistiivinen kuorma. Sarjassa ne näkevät saman virran mutta vain osan pariston jännitteestä.

• I on sama molemmille lampuille
• P ∝ V·I

Tutkimustiivistelmä

Suunnittele kysymys ennen laboratorion avaamista

Tiivistelmä vastaa esirendattua sivua: tutkimuskysymys, kilpailevat ennusteet, muuttujien roolit, hallitsevat lait, kokoonpano sekä analyysi- ja laajennuskysymykset pysyvät näkyvissä tässä järjestyksessä.

Tutkimuskysymys

Kaksi identtistä lamppua on kytketty sarjaan 9 V pariston yli. Verrattuna yksittäiseen lamppuun samalla paristolla, onko kukin sarjalampun kirkkaampi, himmeämpi vai yhtä kirkas?

Punniteltavat ennusteet

• Jokainen sarjalampun on kirkkaampi.
• Jokainen sarjalampun on himmeämpi – ne jakavat virran ja jännitteen.
• Jokainen lamppu on täsmälleen yhtä kirkas kuin yksittäinen lamppu yksinään.

Muuttujien roolit

Mitä asetat:

• Kunkin lampun resistanssi R (Ω)

Mitä mittaat:

• Kokonaisresistanssi R_total (Ω)
• Jaettu virta I (A)

Miten tutkimus etenee

1. Avaa sarjalamput-esiasetus ja paina Nollaa. Molemmat lamput alkavat yhtä suurilla resistansseilla.
2. Ota käyttöön virran lukema molemmista lampuista.
3. Aseta molempien lamppujen resistanssi (yhtä suuret keskenään) jokaiselle suoritukselle ja kirjaa jaettu virta.

Hallitseva yhtälö

Sarjalamput jakavat virran — P = I²·R

Sarjalamput kantavat saman virran I = E/(2R), mutta kukin lamppu saa vain puolet kokonaisjännitteestä. Koska teho on I²R pienemmällä virralla kuin yksinäinen lamppu vetäisi, jokainen sarjalampun toimii himmeämpänä.

Mitä tulostettava työarkki pyytää opiskelijoita selvittämään

• Yhdelle suoritukselle laske R_total = 2R, sitten I = E/R_total arvolla E = 9 V. Vertaa taulukkoon.
• Vertaa tätä virtaa kytketty lamppu -kokeen virtaan saman resistanssin omaavalle yksittäiselle lampulle. Selitä, miksi toisen lampun lisääminen sarjaan puolittaa virran täsmälleen – ja miksi kunkin lampun teho siksi putoaa neljännekseen, ei puoleen, koska P = I²R kasvaa virran neliönä.

Missä tämä näkyy laboratorion ulkopuolella

• Jos kahdella lampulla olisi eri resistanssit, hehkuisivatko ne yhtä kirkaina? Käytä kaavaa P = I²R (sama I molemmille, eri R) ennustaaksesi, kumpi olisi kirkkaampi.
• Jos yksi lamppu tässä sarjaparissa palaa (sen hehkulanka katkeaa, efektiivisesti ääretön resistanssi), mitä toiselle lampulle tapahtuu? Vertaa lampun oikosulku -kokeen kytkinkäyttäytymiseen.

• 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

1. Tervetuloa sarjalamppuihin
2. Valitse ensimmäinen lamppu
3. Paina Toista
4. Molemmat himmeämmät
5. Avaa Ominaisuudet-paneeli
6. Onnistuit!

Avaa interaktiivinen simulaatio rakentaaksesi kohtauksen, paina Toista ja tutki reaaliaikaisten mittausten ja opastetun tutoriaalin kanssa.

Avaa interaktiivinen laboratorio →

Lataa työarkki →

Kirchhoffin piirilait