回路
調光器（可変抵抗 + 電球）
可変抵抗のスライダーを動かして抵抗を変え、電球の明暗を見る。
調光器（可変抵抗 + 電球） — インタラクティブな回路シミュレーション。可変抵抗のスライダーを動かして抵抗を変え、電球の明暗を見る。 ブラウザで使える無料の仮想物理実験室。SI 単位のライブ測定とガイド付きチュートリアルを備えています。
可変抵抗
直列に入れたレオスタットは調整器として働きます — 抵抗が大きいほど電流が減り、電球は暗くなります。
レオスタットのつまみは回路内の抵抗を変えます。R_レオスタットが増えると全体の電流は下がります。
- I = ε / R_total
- P_lamp = I²·R_lamp
捜査概要
ラボを開く前に質問を計画する
このブリーフは事前レンダリングされたページを反映しています。探究の問い、競合する予測、変数の役割、支配する法則、設定、分析と発展の問いを、この順序で表示します。
運転に関する質問
レオスタット（可変抵抗器）をランプと直列につなぐ。レオスタットを高抵抗側へ動かすと、ランプの電流は増えるか減るか？
検討する予測
- レオスタットの抵抗が増えると電流は増える。
- レオスタットの抵抗が増えると電流は減る — 直列全抵抗が増えるほど電流は小さくなる。
- 電流はレオスタットの設定に依存しない。
可変的な役割
設定するもの：
- レオスタットの抵抗 R_rh (Ω)
測定するもの：
- ランプの電流 I (A)
実験の進め方
- dimmer プリセットを開き、「リセット」を押す。ランプは 100 Ω に固定され、電池は 9 V を供給する。
- ランプの電流表示を有効にする。
- 各試行のレオスタットの抵抗を設定し、ランプの電流を記録する。
支配方程式
直列抵抗としてのレオスタット — V = I·R
レオスタットは調整可能な直列抵抗として働く：I = E/(R_lamp + R_rh)。高抵抗側へ動かすと電流が連続的に減少し、完全にオン／オフを切り替えるのではなく、ランプが滑らかに暗くなる。
印刷用ワークシートで生徒が求めるもの
- 1回の試行について、E = 9 V、R_lamp = 100 Ω を用いて I = E/(R_lamp + R_rh) を計算する。表と比較する。
- レオスタットとランプは直列なので、これは series-resistors と同じ関係である。ただし今回は一つの「抵抗」を連続的に調整できる。レオスタットを滑らかに動かすとランプの明るさが変わる理由を説明する。
実験以外での活用
- 電力を高速でオン・オフする現代の LED 調光器とは異なり、レオスタット調光器はレオスタット自体で熱としてエネルギーを無駄にする。その量は自身の I²R に正確に比例する。旧式のレオスタット調光器が温かくなる理由を説明する。
- このレオスタットは 0 Ω から 100 Ω の範囲で設定できる。最大電流（レオスタットが 0 Ω）と最小電流（最大抵抗時）はいくらか？式を使って両方の限界を確認する。
- 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
- 調光器へようこそ
- 電球を選択
- 再生
- スライドして暗く
- インスペクターを開く
- 完了です！
インタラクティブなシミュレーションを開いてシーンを構築し、再生ボタンを押し、リアルタイム測定とガイド付きチュートリアルで探索しましょう。