Prigušivač s reostatom: kontinuirano promjenjivi otpor
1 · Predviđanje
Reostat (promjenjivi otpornik) spojen je u seriju sa svjetiljkom. Dok klizaš reostat prema višem otporu, raste li ili pada struja svjetiljke?
- Struja raste kako otpor reostata raste.
- Struja pada kako otpor reostata raste — više ukupnog serijskog otpora znači manje struje.
- Struja ne ovisi o postavci reostata.
2 · Postava
- Otvori postav dimmer i pritisni Resetiraj. Svjetiljka je fiksna na 100 Ω; baterija daje 9 V.
- Omogući očitanje struje na svjetiljki.
- Postavi otpor reostata za svaki pokušaj i zabilježi struju svjetiljke.
3 · Prikupljanje podataka
| Otpor reostata R_rh (Ω) | Struja svjetiljke I (A) |
|---|---|
| 0.00 | |
| 50.00 | |
| 100.00 |
Nacrtaj struju I (y-os) naspram otpora reostata R_rh (x-os) za svoja tri pokušaja.
4 · Analiza
- Za jedan pokušaj izračunaj I = E/(R_lamp + R_rh) koristeći E = 9 V, R_lamp = 100 Ω. Usporedi s tablicom.
- Reostat i svjetiljka su u seriji, pa je ovo isti odnos kao series-resistors — osim što je sada jedan „otpornik“ kontinuirano podesiv. Objasni zašto klizanje reostata glatko tamni ili osvjetljava svjetiljku.
5 · Proširenje
- Za razliku od modernog LED prigušivača (koji brzo uključuje i isključuje snagu), reostatski prigušivač troši energiju kao toplinu u samom reostatu, točno razmjerno svojem I²R. Objasni zašto se stari reostatski prigušivač grije.
- Ovaj reostat može se postaviti bilo gdje od 0 Ω do 100 Ω. Koja je maksimalna moguća struja (reostat na 0 Ω), a koja minimalna (reostat na maksimumu)? Koristi svoju formulu za provjeru obje granice.
Fizika iza ovog pokusa
Reostat kao serijski otpor
Reostat djeluje kao podesivi serijski otpornik: I = E/(R_lamp + R_rh). Klizanje prema višem otporu kontinuirano smanjuje struju, glatko tamneći svjetiljku umjesto da je potpuno uključuje ili isključuje.
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 u seriji: dijeljena struja, tamnije žarulje
- Žarulje paralelno: dijeljen napon, puna svjetlina
- Kratki spoj žarulje: što se dogodi kad je zaobiđeš
- Ispravan raspored instrumenata: ampermetar u seriju, voltmetar paralelno
- Zamijenjeni instrumenti: česta greška u spajanju
- RC punjenje: eksponencijalni približavanje kondenzatora