Reostatinis reguliatorius: tolydžiai kintamoji varža
1 · Spėk
Reostatas (kintamasis rezistorius) sujungtas nuosekliai su lempa. Slankinant reostatą link didesnės varžos, ar lempos srovė kyla ar krenta?
- Srovė kyla reostato varžai kylant.
- Srovė krenta reostato varžai kylant — daugiau bendrosios nuoseklios varžos reiškia mažiau srovės.
- Srovė nepriklauso nuo reostato nustatymo.
2 · Paruošk
- Atidaryk „Reostatinis reguliatorius“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Lempa fiksuota 100 Ω; baterija tiekia 9 V.
- Įjunk srovės rodmuo ant lempos.
- Nustatyk reostato varžą kiekvienam bandymui ir užsirašyk lempos srovę.
3 · Rink duomenis
| Reostato varža R_rh (Ω) | Lempos srovė I (A) |
|---|---|
| 0.00 | |
| 50.00 | |
| 100.00 |
Braišyk srovę I (y ašis) prieš reostato varžą R_rh (x ašis) savo trims bandymams.
4 · Analizuok
- Vienam bandymui apskaičiuok I = E/(R_lamp + R_rh) naudodamas E = 9 V, R_lamp = 100 Ω. Palygink su lentele.
- Reostatas ir lempa yra nuosekliai, tad tai tas pats ryšys kaip „Nuoseklūs rezistoriai“ — tik dabar vienas „rezistorius“ tolydžiai derinamas. Paaiškink, kodėl reostato slankiojimas sklandžiai temdo arba šviesina lemputę.
5 · Išplėsk
- Skirtingai nei modernus LED reguliatorius (kuris greitai jungia maitinimą įjungti ir išjungti), reostatinis reguliatorius švaisto energiją kaip šilumą pačiame reostate, tiksliai proporcingai jo pačio I²R. Paaiškink, kodėl senovinis reostatinis reguliatorius įkaista.
- Šis reostatas gali būti nustatytas bet kur nuo 0 Ω iki 100 Ω. Kokia didžiausia įmanoma srovė (reostatui 0 Ω) ir mažiausia įmanoma srovė (reostatui maksimume)? Naudodamas formulę patikrink abu rėžius.
Fizika už šio eksperimento
Reostatas kaip nuoseklioji varža
Reostatas veikia kaip derinamas nuoseklus rezistorius: I = E/(R_lamp + R_rh). Slankiojant jį link didesnės varžos srovė tolydžiai mažėja, sklandžiai temdydama lemputę, o ne visiškai ją išjungdamas.
Elektros grandinės
- Omo dėsnis: srovė, įtampa ir varža
- Nuoseklūs rezistoriai: varžos sudedasi
- Lygiagretūs rezistoriai: srovė dalijasi
- Lemputė su jungikliu: galios sklaida lemputėje
- Nuoseklios baterijos: EMF sudedasi
- Idealūs matuokliai: ampermetrai ir voltmetrai netrikdo grandinės
- Lemputės nuosekliai: bendroji srovė, blassesnės lemputės
- Lemputės lygiagrečiai: bendroji įtampa, pilnas šviesumas
- Lemputės apjungimas: kas atsitinka, kai vieną apeini
- Teisingas matuoklių išdėstymas: ampermetras nuosekliai, voltmetras lygiagrečiai
- Sukeisti matuokliai: dažna jungimo klaida
- RC kraunimasis: kondensatoriaus eksponentinis artėjimas