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?

2 · Przygotowanie

  1. Otwórz preset lampki z przełącznikiem i naciśnij Reset. Przełącznik startuje zamknięty, więc bateria 9 V świeci lampą.
  2. Włącz odczyt mocy na lampie.
  3. Ustaw rezystancję lampy dla każdej próby i zapisz rozproszoną moc.

3 · Zbieranie danych

Rezystancja żarówki R (Ω)Prąd I (mA)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

  1. Dla jednej próby oblicz I = E/R przy E = 9 V, a potem P = I²R (lub równoważnie E²/R). Porównaj z tabelą.
  2. 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

  1. 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.
  2. 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, co przy stałym napięciu jest tym samym co P = V²/R. Obciążenie o mniejszej rezystancji pobiera więcej prądu i rozprasza więcej mocy, ale moc i prąd zmieniają się tym samym współczynnikiem przy zmianie rezystancji — zmniejszenie R o połowę podwaja jedno i drugie, a nie czterokrotnie moc, ponieważ samo R maleje, nawet gdy I rośnie.

← Wróć do eksperymentu

Obwody

138 bezpłatnych kart pracy z fizyki do druku