Lemputė su jungikliu: galios sklaida lemputėje
1 · Spėk
9 V baterija apšviečia lemputę per uždarytą jungiklį. Jei pakeisi lemputę į mažesnės varžos, ar ji šviečia ryškiau ar blankiau?
- Mažesnės varžos lemputė šviečia blankiau.
- Mažesnės varžos lemputė ima daugiau srovės ir išsklaido daugiau galios — ji šviečia ryškiau.
- Šviesumas nepriklauso nuo lemputės varžos.
2 · Paruošk
- Atidaryk „Lemputė su jungikliu“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Jungiklis pradeda uždarytas, tad 9 V baterija apšviečia lemputę.
- Įjunk galios rodmuo ant lemputės.
- Nustatyk lemputės varžą kiekvienam bandymui ir užsirašyk išsklaidytą galią.
3 · Rink duomenis
| Lemputės varža R (Ω) | Srovė I (A) | Išsklaidyta galia P (W) |
|---|---|---|
| 50.00 | ||
| 100.00 | ||
| 150.00 |
Braišyk galią P (y ašis) prieš 1/R (x ašis) savo trims bandymams.
4 · Analizuok
- Vienam bandymui apskaičiuok I = E/R naudodamas E = 9 V, tada P = I²R (arba lygiavertis E²/R). Palygink su lentele.
- Paaiškink, kodėl mažesnės varžos lemputė, kuri esant tai pačiai įtampai ima daugiau srovės, galiausiai išsklaido daugiau galios — realios lemputės šviesumas skaluojasi su galia.
5 · Išplėsk
- „100 W“ lemputė 120 V ima apie 0,83 A ir turi maždaug 144 Ω varžą, kai įkaitusi. Naudodamas P = E²/R paaiškink, kodėl „aukštesnės galios“ lemputė, skirta tai pačiai įtampai, turi turėti ŽEMESNĘ varžą, o ne aukštesnę.
- Kaitriniams siūlams dažnai perdega būtent įjungimo metu, kai jie šalti ir jų varža mažiausia. Naudodamas savo galios ryšį paaiškink, kodėl srovės (ir galios) antplūdis tuo metu didžiausias.
Fizika už šio eksperimento
Elektrinė galia (iš I ir R)
Galia, išsklaidoma kaip šiluma ir šviesa varžiškajame krūvyje, yra P = I²R. Esant fiksuotai įtampai, mažesnės varžos krūvis ima daugiau srovės, o galia auga dar greičiau, nes priklauso nuo srovės kvadrato.
Elektros grandinės
- Omo dėsnis: srovė, įtampa ir varža
- Nuoseklūs rezistoriai: varžos sudedasi
- Lygiagretūs rezistoriai: srovė dalijasi
- 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
- Reostatinis reguliatorius: tolydžiai kintamoji varža
- Teisingas matuoklių išdėstymas: ampermetras nuosekliai, voltmetras lygiagrečiai
- Sukeisti matuokliai: dažna jungimo klaida
- RC kraunimasis: kondensatoriaus eksponentinis artėjimas