O lampă cu întrerupător: disiparea puterii într-un bec
1 · Prezice
O baterie de 9 V aprinde un bec printr-un întrerupător închis. Dacă pui un bec cu rezistență mai mică, luminează mai tare sau mai slab?
- Un bec cu rezistență mai mică luminează mai slab.
- Un bec cu rezistență mai mică trage mai mult curent și disipă mai multă putere — luminează mai tare.
- Luminozitatea nu depinde de rezistența becului.
2 · Montaj
- Deschide presetarea switched-lamp și apasă Resetează. Întrerupătorul pornește închis, deci bateria de 9 V aprinde lampa.
- Activează citirea puterii pe lampă.
- Setează rezistența lămpii pentru fiecare încercare și înregistrează puterea disipată.
3 · Colectează date
| Rezistența becului R (Ω) | Curentul I (A) | Puterea disipată P (W) |
|---|---|---|
| 50.00 | ||
| 100.00 | ||
| 150.00 |
Plotează puterea P (axa y) în funcție de 1/R (axa x) pentru cele trei încercări.
4 · Analizează
- Pentru o încercare, calculează I = E/R folosind E = 9 V, apoi P = I²R (sau echivalent E²/R). Compară cu tabelul.
- Explică de ce un bec cu rezistență mai mică, care trage mai mult curent la aceeași tensiune, ajunge să disipe mai multă putere — luminozitatea unui bec real scalează cu puterea.
5 · Extinde
- Un bec de „100 W” la 120 V trage aproximativ 0.83 A și are o rezistență de aproximativ 144 Ω când e cald. Folosind P = E²/R, explică de ce un bec cu „putere mai mare”, evaluat pentru aceeași tensiune, trebuie să aibă rezistență MAI MICĂ, nu mai mare.
- Filamentele incandescente cedează adesea exact la aprindere, când sunt reci și rezistența lor e cea mai mică. Folosind relația ta de putere, explică de ce vârful de curent (și putere) este maxim în acel moment.
Fizica din spatele acestui experiment
Putere electrică (din I și R)
Puterea disipată ca căldură și lumină într-un consumator rezistiv este P = I²R. La tensiune fixă, un consumator cu rezistență mai mică trage mai mult curent, iar puterea crește și mai repede, pentru că depinde de pătratul curentului.
Circuite
- Legea lui Ohm: curent, tensiune și rezistență
- Rezistoare în serie: rezistențele se adună
- Rezistoare în paralel: curentul se împarte
- Baterii în serie: EMF-urile se adună
- Instrumente ideale: ampermetrele și voltmetrele nu deranjează circuitul
- Becuri în serie: curent partajat, becuri mai slabe
- Becuri în paralel: tensiune partajată, luminozitate maximă
- Scurtcircuitarea unui bec: ce se întâmplă când îl ocolești
- Dimmer cu reostat: rezistență variabilă continuu
- Plasarea corectă a instrumentelor: ampermetru în serie, voltmetru în paralel
- Instrumente inversate: o greșeală comună de conectare
- Încărcarea RC: abordarea exponențială a unui condensator