回路
スイッチ付きランプ
スイッチを切り替える — 電球が点灯、明るさ ∝ 電力
スイッチ付きランプ — インタラクティブな回路シミュレーション。スイッチを切り替える — 電球が点灯、明るさ ∝ 電力 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。
スイッチ制御
直列に入れたスイッチは、電流が電球に届くかどうかを制御します。閉じるとランプが点灯し、明るさは電力に応じます。
スイッチを開くと回路が切れて電流が止まります。閉じると経路が完成し、P = I·V の電力がフィラメントに供給されます。
- P = I·V
- スイッチが開くと I ≈ 0
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
閉じたスイッチを通じて9 V電池が電球を点灯します。より低い抵抗の電球に交換すると、明るくなるか暗くなるでしょうか？
検討する予測
- 低抵抗の電球は暗くなります。
- 低抵抗の電球は電流と電力が大きく、明るくなります。
- 明るさは電球の抵抗に依存しません。
可変的な役割
設定するもの：
- 電球抵抗 R (Ω)
測定するもの：
- 電流 I (A)
- 消費電力 P (W)
実験の進め方
- switched-lamp プリセットを開いて Reset を押します。スイッチは閉じており、9 V電池が点灯させます。
- ランプの電力読み出しを有効にします。
- 各試行でランプ抵抗を設定し、消費電力を記録します。
支配方程式
電力（I と R から） — P = I²·R
抵抗負荷で熱・光として消費される電力は P = I²R です。固定電圧では低抵抗負荷がより多くの電流を流し、電流の二乗に依存するため電力はさらに速く増えます。
印刷用ワークシートで生徒が求めるもの
- E = 9 V を用いて I = E/R を計算し、P = I²R（または E²/R）を求めて表と比較します。
- 同じ電圧でより多くの電流を流す低抵抗電球がより大きな電力を消費する理由を説明します。実電球の明るさは電力に比例します。
実験以外での活用
- 120 V の『100 W』電球は約0.83 Aを流し、熱いとき約144 Ωです。P = E²/R から、同じ電圧定格で『高ワット』の電球は抵抗が高くなく低い理由を説明します。
- 白熱フィラメントは冷たく抵抗が最小の点灯直後に切れやすいです。電力関係から、その瞬間に電流と電力の突入が最大になる理由を説明します。
- 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
- スイッチ付き電球へようこそ
- 電球を選択
- 再生
- スイッチを切り替える
- 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。