Ściemniacz reostatowy: ciągle zmienna rezystancja
1 · Prognoza
Reostat (rezystor zmienny) podłączony w szeregu z lampą. Gdy suwasz reostat ku wyższej rezystancji, prąd lampy rośnie czy maleje?
- Prąd rośnie ze wzrostem rezystancji reostatu.
- Prąd maleje ze wzrostem rezystancji reostatu — większa rezystancja szeregowca znaczy mniejszy prąd.
- Prąd nie zależy od ustawienia reostatu.
2 · Przygotowanie
- Otwórz preset ściemniacza i naciśnij Reset. Lampa jest stała przy 100 Ω; bateria dostarcza 9 V.
- Włącz odczyt prądu na lampie.
- Ustaw rezystancję reostatu dla każdej próby i zapisz prąd lampy.
3 · Zbieranie danych
| Rezystancja reostatu R_rh (Ω) | Prąd lampy I (A) |
|---|---|
| 0.00 | |
| 50.00 | |
| 100.00 |
Narysuj prąd I (oś y) względem rezystancji reostatu R_rh (oś x) dla trzech prób.
4 · Analiza
- Dla jednej próby oblicz I = E/(R_lamp + R_rh), używając E = 9 V; R_lamp = 100 Ω. Porównaj z tabelą.
- Reostat i lampa są w szeregu, więc to ta sama zależność co rezystory szeregowe — tyle że jeden „rezystor” jest teraz ciągle regulowny. Wyjaśnij, dlaczego suwanie reostatu płynnie ściemnia i rozjaśnia lampę.
5 · Rozszerzenie
- W przeciwieństwie do nowoczesnego ściemniacza LED (który szybko przełącza zasilanie), ściemniacz reostatowy marnuje energię jako ciepło w samym reostacie, dokładnie proporcjonalnie do jego własnego I²R. Wyjaśnij, dlaczego stary ściemniacz reostatowy się grzeje.
- Ten reostat można ustawić od 0 Ω do 100 Ω. Jaki jest maksymalny możliwy prąd (reostat na 0 Ω) i minimalny możliwy prąd (reostat na maksimum)? Sprawdź obie granice wzorem.
Fizyka tego eksperymentu
Reostat jako rezystancja szeregowa
Reostat działa jak regulowany rezystor szeregowy: I = E/(R_lamp + R_rh). Przesuwanie go w stronę większej rezystancji ciągle zmniejsza prąd, płynnie przygaszając lampę zamiast wyłączać ją całkowicie.