レオスタット調光器：連続可変抵抗

1 · 予測

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？

• 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。

2 · 準備

1. 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。
2. ランプの電流表示を有効にする。
3. 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。

3 · データ収集

3回の試行について、電流 I（縦軸）をレオスタットの抵抗 R_rh（横軸）に対してプロットする。

4 · 分析

1. 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。
2. 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。

5 · 発展

1. 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。
2. 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。

この実験の物理

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