Lampka z przełącznikiem: rozpraszanie mocy w żarówce
1 · Prognoza
Bateria 9 V świeci żarówkę przez zamknięty przełącznik. Jeśli wkręcisz żarówkę o niższej rezystancji, świeci jaśniej czy ciemniej?
- Żarówka o niższej rezystancji świeci ciemniej.
- Żarówka o niższej rezystancji pobiera więcej prądu i rozprasza więcej mocy — świeci jaśniej.
- Jasność nie zależy od rezystancji żarówki.
2 · Przygotowanie
- Otwórz preset lampki z przełącznikiem i naciśnij Reset. Przełącznik startuje zamknięty, więc bateria 9 V świeci lampą.
- Włącz odczyt mocy na lampie.
- Ustaw rezystancję lampy dla każdej próby i zapisz rozproszoną moc.
3 · Zbieranie danych
| Rezystancja żarówki R (Ω) | Prąd I (A) | Moc rozproszona P (W) |
|---|---|---|
| 50.00 | ||
| 100.00 | ||
| 150.00 |
Narysuj moc P (oś y) względem 1/R (oś x) dla trzech prób.
4 · Analiza
- Dla jednej próby oblicz I = E/R przy E = 9 V, a potem P = I²R (lub równoważnie E²/R). Porównaj z tabelą.
- Wyjaśnij, dlaczego żarówka o niższej rezystancji, pobierająca więcej prądu przy tym samym napięciu, rozprasza więcej mocy — jasność prawdziwej żarówki skaluje się z mocą.
5 · Rozszerzenie
- Żarówka „100 W” przy 120 V pobiera około 0.83 A i ma rezystancję około 144 Ω na gorąco. Używając P = E²/R, wyjaśnij, dlaczego żarówka o „wyższej mocy” na to samo napięcie musi mieć MNIEJSZĄ rezystancję, a nie większą.
- Żarniki żarówek często przepalają się właśnie przy włączeniu, gdy są zimne i ich rezystancja najniższa. Z Twojej zależności mocy wyjaśnij, dlaczego skok prądu (i mocy) jest wtedy największy.
Fizyka tego eksperymentu
Moc elektryczna (z I i R)
Moc rozpraszana jako ciepło i światło w obciążeniu rezystancyjnym to P = I²R. Przy stałym napięciu obciążenie o mniejszej rezystancji pobiera więcej prądu, a moc rośnie jeszcze szybciej — zależy od kwadratu prądu.