Lampki w szeregu: wspólny prąd, ciemniejsze lampki
1 · Prognoza
Dwie identyczne lampki połączone w szeregu przez baterię 9 V. W porównaniu z pojedynczą lampką na tej samej baterii, każda lampkowa szeregowo jest jaśniejsza, ciemniejsza czy taka sama?
- Każda lampkowa jest jaśniejsza.
- Każda lampkowa jest ciemniejsza — dzielą prąd i napięcie.
- Każda lampka jest dokładnie tak jasna jak pojedyncza sama.
2 · Przygotowanie
- Otwórz preset lampek szeregowych i naciśnij Reset. Obie lampki startują z równą rezystancją.
- Włącz odczyt prądu na obu lampkach.
- Ustaw rezystancję obu lampek (równych sobie) dla każdej próby i zapisz wspólny prąd.
3 · Zbieranie danych
| Rezystancja każdej lampki R (Ω) | Rezystancja całkowita R_total (Ω) | Wspólny prąd I (A) |
|---|---|---|
| 50.00 | ||
| 100.00 | ||
| 150.00 |
Narysuj prąd I (oś y) względem rezystancji całkowitej R_total (oś x) dla trzech prób.
4 · Analiza
- Dla jednej próby oblicz R_total = 2R, a następnie I = E/R_total przy E = 9 V. Porównaj z tabelą.
- Porównaj ten prąd z prądem pojedynczej żarówki o tej samej rezystancji w eksperymencie switched-lamp. Wyjaśnij, dlaczego dodanie drugiej żarówki szeregowo zmniejsza prąd dokładnie o połowę — i dlaczego moc każdej żarówki spada więc do jednej czwartej, a nie połowy: P = I²R rośnie z kwadratem prądu.
5 · Rozszerzenie
- Gdyby żarówki miały różne rezystancje, świeciłyby jednakowo jasno? Użyj P = I²R (ten sam I, różne R), by przewidzieć, która byłaby jaśniejsza.
- Jeśli jedna lampka w tej parze szeregowej się przepali (żarnik pęka, skutecznie nieskończona rezystancja), co dzieje się z drugą? Porównaj z zachowaniem przełącznika w eksperymencie zwarcia lampki.
Fizyka tego eksperymentu
Lampki szeregowe dzielą prąd
Żarówki szeregowe prowadzą ten sam prąd I = E/(2R), ale każda dostaje tylko połowę całkowitego napięcia. Ponieważ moc to I²R przy mniejszym prądzie niż pobierałaby pojedyncza żarówka, każda żarówka w szeregu świeci słabiej.