Virtapiirit

Himmennin (reostaatti + lamppu)

Raahaa reostaatin liukusäädintä muuttaaksesi sen resistanssia ja katso lamppu kirkastuvan tai himmenevän.

Himmennin (reostaatti + lamppu) – interaktiivinen Virtapiirit-simulaatio. Raahaa reostaatin liukusäädintä muuttaaksesi sen resistanssia ja katso lamppu kirkastuvan tai himmenevän. Ilmainen selaimessa toimiva virtuaalinen fysiikkalaboratorio, jossa on reaaliaikaiset SI-mittaukset ja opastettu tutoriaali.

Muuttuva resistanssi

Reostaatti sarjassa toimii himmentimenä: enemmän resistanssia tarkoittaa vähemmän virtaa ja himmeämpää lamppua.

Reostaatin liukusäädin muuttaa silmukan resistanssia. Kokonaisvirta laskee, kun R_rheostat nousee.

• I = ε / R_total
• P_lamp = I²·R_lamp

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

Reostaatti (muuttuva vastus) on kytketty sarjaan lampun kanssa. Kun liu'utat reostaattia kohti suurempaa resistanssia, nouseeko vai laskeeko lampun virta?

Punniteltavat ennusteet

• Virta nousee reostaatin resistanssin noustessa.
• Virta laskee reostaatin resistanssin noustessa – enemmän kokonaissarjaresistanssia tarkoittaa vähemmän virtaa.
• Virta ei riipu reostaatin asetuksesta.

Muuttujien roolit

Mitä asetat:

• Reostaatin resistanssi R_rh (Ω)

Mitä mittaat:

• Lampun virta I (A)

Miten tutkimus etenee

1. Avaa himmennin-esiasetus ja paina Nollaa. Lamppu on kiinnitetty arvoon 100 Ω; paristo toimittaa 9 V.
2. Ota käyttöön virran lukema lampusta.
3. Aseta reostaatin resistanssi jokaiselle suoritukselle ja kirjaa lampun virta.

Hallitseva yhtälö

Reostaatti sarjaresistanssina — V = I·R

Reostaatti toimii säädettävänä sarjavastuksena: I = E/(R_lamp + R_rh). Sen liu'uttaminen kohti suurempaa resistanssia pienentää virtaa jatkuvasti, himmentaen lamppua tasaisesti sen täysin päälle tai pois kytkemisen sijaan.

Mitä tulostettava työarkki pyytää opiskelijoita selvittämään

• Yhdelle suoritukselle laske I = E/(R_lamp + R_rh) arvoilla E = 9 V, R_lamp = 100 Ω. Vertaa taulukkoon.
• Reostaatti ja lamppu ovat sarjassa, joten tämä on sama suhde kuin sarjavastuksissa – paitsi että nyt yksi ”vastus” on jatkuvasti säädettävissä. Selitä, miksi reostaatin liu'uttaminen himmentää tai kirkastaa lamppua tasaisesti.

Missä tämä näkyy laboratorion ulkopuolella

• Toisin kuin moderni LED-himmennin (joka kytkee tehon päälle ja pois nopeasti), reostaattihimmennin hukuttaa energiaa lämpönä reostaatissa itsessään, täsmälleen verrannollisena omaan I²R:ään. Selitä, miksi vanhanmallinen reostaattihimmennin lämpenee.
• Tämä reostaatti voidaan asettaa mihin tahansa arvojen 0 Ω ja 100 Ω välillä. Mikä on suurin mahdollinen virta (reostaatti arvossa 0 Ω) ja pienin mahdollinen virta (reostaatti maksimissa)? Käytä kaavaasi tarkistaaksesi molemmat rajat.

• 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 himmentimeen
2. Valitse lamppu
3. Paina Toista
4. Liu'uta himmentämään
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 →

Ohmin laki