Žarulje u seriji: dijeljena struja, tamnije žarulje
1 · Predviđanje
Dvije iste žarulje spojene su u seriju na bateriju od 9 V. U usporedbi s jednom žaruljom samom na istoj bateriji, je li svaka serijska žarulja svjetlija, tamnija ili ista?
- Svaka serijska žarulja svjetlija je.
- Svaka serijska žarulja tamnija je — dijele struju i napon.
- Svaka žarulja točno je jednako svijetla kao jedna sama.
2 · Postava
- Otvori postav bulbs-series i pritisni Resetiraj. Obje žarulje počinju s jednakim otporom.
- Omogući očitanje struje na objema žaruljama.
- Postavi otpor obiju žarulja (međusobno jednak) za svaki pokušaj i zabilježi dijeljenu struju.
3 · Prikupljanje podataka
| Otpor svake žarulje R (Ω) | Ukupni otpor R_total (Ω) | Dijeljena struja I (A) |
|---|---|---|
| 50.00 | ||
| 100.00 | ||
| 150.00 |
Nacrtaj struju I (y-os) naspram ukupnog otpora R_total (x-os) za svoja tri pokušaja.
4 · Analiza
- Za jedan pokušaj izračunaj R_total = 2R, zatim I = E/R_total koristeći E = 9 V. Usporedi s tablicom.
- Usporedi ovu struju sa strujom pokusa switched-lamp za jednu žarulju istog otpora. Objasni zašto dodavanje druge žarulje u seriju točno prepolovljuje struju — i zašto snaga svake žarulje pada na četvrtinu, ne polovicu, jer P = I²R ide s kvadratom struje.
5 · Proširenje
- Kad bi dvije žarulje imale različite otpore, bi svijetlile jednako? Koristi P = I²R (ista I za obje, različiti R) za predviđanje koja bi bila svjetlija.
- Kad bi jedna žarulja u ovom serijskom paru izgorjela (vlakno prekinuto, efektivno beskonačan otpor), što se događa s drugom žaruljom? Usporedi s ponašanjem prekidača u pokusu short-a-bulb.
Fizika iza ovog pokusa
Serijske žarulje dijele struju
Serijske žarulje nose istu struju I = E/(2R), ali svaka žarulja dobiva samo pola ukupnog napona. Budući da je snaga I²R s manjom strujom nego što bi sama žarulja vukla, svaka serijska žarulja radi tamnije.
Strujni krugovi
- Ohmov zakon: struja, napon i otpor
- Otpornici u seriji: otpori se zbrajaju
- Otpornici paralelno: struja se dijeli
- Žarulja s prekidačem: disipacija snage u žarulji
- Baterije u seriji: EMF se zbrajaju
- Idealni instrumenti: ampermetar i voltmetar ne uznemiruju krug
- Žarulje paralelno: dijeljen napon, puna svjetlina
- Kratki spoj žarulje: što se dogodi kad je zaobiđeš
- Prigušivač s reostatom: kontinuirano promjenjivi otpor
- Ispravan raspored instrumenata: ampermetar u seriju, voltmetar paralelno
- Zamijenjeni instrumenti: česta greška u spajanju
- RC punjenje: eksponencijalni približavanje kondenzatora