Uma lâmpada comutada: dissipação de energia em uma lâmpada

1 · Prever

Uma bateria 9 V acende uma lâmpada através de um interruptor fechado. Se você trocar por uma lâmpada com resistência mais baixa, ela brilhará mais ou menos?

2 · Preparar

  1. Abra a predefinição de lâmpada comutada e pressione Redefinir. A chave começa fechada, então a bateria 9 V acende a lâmpada.
  2. Ative a leitura de energia na lâmpada.
  3. Defina a resistência da lâmpada para cada tentativa e registre a potência dissipada.

3 · Coletar Dados

Resistência da lâmpada R (Ω)Atual eu (mA)Potência dissipada P (W)
50.00
100.00
150.00

Plote a potência P (eixo y) em função de 1/R (eixo x) para os seus três testes.

4 · Analisar

  1. Para um teste, calcule I = E/R usando E = 9 V, depois P = I²R (ou equivalentemente E²/R). Compare com a tabela.
  2. Explique por que uma lâmpada de resistência mais baixa, que consome mais corrente na mesma voltagem, acaba dissipando mais energia – o brilho de uma lâmpada real aumenta com a potência.

5 · Aprofundar

  1. Uma lâmpada '100 W' em 120 V consome cerca de 0.83 A e tem uma resistência de cerca de 144 Ω quando quente. Usando P = E²/R, explique por que uma lâmpada de “potência mais alta” classificada para a mesma tensão deve ter resistência MENOR, e não maior.
  2. Os filamentos incandescentes geralmente falham quando ligados, quando estão frios e sua resistência é mais baixa. Usando sua relação de poder, explique por que o pico de corrente (e de energia) é mais alto naquele momento.

A física por trás deste experimento

Energia Elétrica (de I e R)

A potência dissipada como calor e luz em uma carga resistiva é P = I²R, que com tensão fixa é o mesmo que P = V²/R. Uma carga de menor resistência consome mais corrente e dissipa mais potência, mas potência e corrente escalam com o mesmo fator quando a resistência muda — reduzir R pela metade dobra ambas, não quadruplica a potência, porque a própria R está diminuindo enquanto I cresce.

← Voltar para o experimento

Circuitos

138 folhas de laboratório de física gratuitas para imprimir