Un variateur à rhéostat : résistance variable en continu
1 · Prédire
Un rhéostat (résistance variable) est câblé en série avec une lampe. Lorsque vous faites glisser le rhéostat vers une résistance plus élevée, le courant de la lampe augmente-t-il ou diminue-t-il ?
- Le courant augmente à mesure que la résistance du rhéostat augmente.
- Le courant diminue à mesure que la résistance du rhéostat augmente – plus la résistance en série totale signifie moins de courant.
- Le courant ne dépend pas du réglage du rhéostat.
2 · Configurer
- Ouvrez le préréglage du gradateur et appuyez sur Réinitialiser. La lampe est fixée à 100 Ω ; la batterie alimente 9 V.
- Activez la lecture du courant sur la lampe.
- Réglez la résistance du rhéostat pour chaque essai et enregistrez le courant de la lampe.
3 · Collecter les Données
| Résistance du rhéostat R_rh (Ω) | Courant de la lampe I (A) |
|---|---|
| 0.00 | |
| 50.00 | |
| 100.00 |
Tracez le courant I (axe y) par rapport à la résistance du rhéostat R_rh (axe x) pour vos trois essais.
4 · Analyser
- Pour un essai, calculez I = E/(R_lamp + R_rh) en utilisant E = 9 V, R_lamp = 100 Ω. Comparez avec le tableau.
- Le rhéostat et la lampe sont en série, c'est donc la même relation que les résistances en série — sauf que maintenant une « résistance » est réglable en continu. Expliquez pourquoi le fait de faire glisser le rhéostat atténue ou éclaircit doucement la lampe.
5 · Approfondir
- Contrairement à un variateur LED moderne (qui coupe et rétablit rapidement l'alimentation), un variateur à rhéostat dissipe de l'énergie sous forme de chaleur dans le rhéostat lui-même, exactement proportionnelle à son propre I²R. Expliquez pourquoi un variateur à rhéostat à l'ancienne chauffe.
- Ce rhéostat peut être réglé n'importe où entre 0 Ω et 100 Ω. Quel est le courant maximum possible (rhéostat à 0 Ω) et le courant minimum possible (rhéostat au maximum) ? Utilisez votre formule pour vérifier les deux limites.
La physique derrière cette expérience
Rhéostat comme résistance en série
Un rhéostat agit comme une résistance série réglable : I = E/(R_lamp + R_rh). Le faire glisser vers une résistance plus élevée réduit continuellement le courant, atténuant la lampe en douceur plutôt que de l'allumer ou de l'éteindre complètement.