Цепи
Лампа с ключом
Замкните ключ — лампа загорается, яркость ∝ мощности.
Лампа с ключом — интерактивная симуляция (Цепи). Замкните ключ — лампа загорается, яркость ∝ мощности. Бесплатная виртуальная физическая лаборатория в браузере с живыми измерениями в СИ и сопровождаемым туром.
Управление ключом
Ключ последовательно управляет, доходит ли ток до лампы. Замкнутый — лампа горит; яркость зависит от мощности.
Размыкание ключа рвёт контур и останавливает ток. Замыкание завершает путь, и мощность P = I·V поступает в нить лампочки.
- P = I·V
- Ключ разомкнут → I ≈ 0
Краткое описание исследования
Спланируйте вопрос до открытия лаборатории
Краткое описание повторяет предрендеренную страницу: движущий вопрос, конкурирующие прогнозы, роли переменных, определяющие законы, ход работы, анализ и задания для развития остаются видимыми и в этом порядке.
Движущий вопрос
Батарея 9 V зажигает лампу через замкнутый ключ. Если поставить лампу с меньшим сопротивлением, она засветит ярче или тусклее?
«Прогнозы для сравнения»
- Лампа с меньшим сопротивлением светит тусклее.
- Лампа с меньшим сопротивлением берёт больший ток и рассеивает больше мощности — светит ярче.
- Яркость не зависит от сопротивления лампы.
Роли переменных
Что вы задали:
- Сопротивление лампы R (Ω)
Что вы измеряете:
- Ток I (mA)
- Рассеиваемая мощность P (W)
Как идёт исследование
- Откройте пресет лампы с ключом и нажмите «Сброс». Ключ стартует замкнутым, батарея 9 V зажигает лампу.
- Включите показание мощности на лампе.
- Задайте сопротивление лампы для каждой пробы и запишите рассеянную мощность.
Определяющее уравнение
Электрическая мощность (из I и R) — P = I²·R
Мощность, рассеиваемая теплом и светом в резистивной нагрузке, равна P = I²R, что при фиксированном напряжении совпадает с P = V²/R. Нагрузка с меньшим сопротивлением тянет больший ток и рассеивает большую мощность, но мощность и ток меняются с одним и тем же коэффициентом при изменении сопротивления — уменьшение R вдвое удваивает и то и другое, а не учетверяет мощность, потому что само R уменьшается, даже пока I растёт.
Что печатный рабочий лист предлагает учащимся вывести
- Для одной пробы вычислите I = E/R при E = 9 В, затем P = I²R (или эквивалентно E²/R). Сравните с таблицей.
- Объясните, почему лампа с меньшим сопротивлением, берущая больший ток при том же напряжении, рассеивает больше мощности — яркость реальной лампы масштабируется с мощностью.
Где это проявляется за пределами лаборатории
- «100-ваттная» лампочка при 120 В тянет около 0.83 А и имеет сопротивление около 144 Ω в горячем состоянии. Используя P = E²/R, объясните, почему «более мощная» лампочка на то же напряжение обязана иметь МЕНЬШЕЕ сопротивление, а не большее.
- Нити накаливания часто перегорают именно при включении, когда они холодные и их сопротивление минимально. По вашей связи мощности объясните, почему всплеск тока (и мощности) максимален в этот момент.
- AP Physics 2 — Unit 11: Electric Circuits
- AP Physics C: Electricity and Magnetism — Unit 11: Electric Circuits
- IB Physics — B.5 Current and circuits
- General High School Physics — Electricity & DC circuits
- NGSS High School Physics — Electric current and magnetic fields
- Добро пожаловать к лампе с ключом
- Выберите лампу
- Нажмите Play
- Переключите ключ
- Откройте панель свойств
- Готово!
Откройте интерактивную симуляцию, чтобы собрать сцену, нажать Play и исследовать с живыми измерениями и сопровождаемым туром.
Открыть интерактивную лабораторию →