Лампы последовательно: общий ток, более тусклые лампы
1 · Прогноз
Две одинаковые лампы соединены последовательно через батарею 9 V. По сравнению с одной лампой на той же батарее, каждая последовательная лампа ярче, тусклее или такая же?
- Каждая последовательная лампа ярче.
- Каждая последовательная лампа тусклее — они делят ток и напряжение.
- Каждая лампа ровно такая же яркая, как одиночная.
2 · Подготовка
- Откройте пресет последовательных ламп и нажмите «Сброс». Обе лампы стартуют с равным сопротивлением.
- Включите показание тока на обеих лампах.
- Задайте сопротивление обеих ламп (равное) для каждой пробы и запишите общий ток.
3 · Сбор данных
| Сопротивление каждой лампы R (Ω) | Суммарное сопротивление R_total (Ω) | Общий ток I (A) |
|---|---|---|
| 50.00 | ||
| 100.00 | ||
| 150.00 |
Постройте ток I (ось y) против суммарного сопротивления R_total (ось x) для трёх проб.
4 · Анализ
- Для одной пробы вычислите R_total = 2R, затем I = E/R_total при E = 9 В. Сравните с таблицей.
- Сравните этот ток с током одиночной лампочки того же сопротивления в эксперименте со переключаемой лампой. Объясните, почему добавление второй лампочки последовательно уменьшает ток ровно вдвое — и почему мощность каждой лампочки падает при этом до четверти, а не до половины: P = I²R зависит от квадрата тока.
5 · Развитие
- Если бы у лампочек были разные сопротивления, светили бы они одинаково ярко? Используйте P = I²R (одинаковый I, разные R), чтобы предсказать, какая будет ярче.
- Если одна лампа этой последовательной пары перегорает (нить рвётся, фактически бесконечное сопротивление), что происходит с другой? Сравните с поведением ключа в эксперименте с закорачиванием.
Физика этого эксперимента
Последовательные лампы делят ток
Последовательные лампочки несут одинаковый ток I = E/(2R), но каждая получает лишь половину общего напряжения. Поскольку мощность равна I²R при меньшем токе, чем у одиночной лампочки, каждая последовательная лампочка горит тусклее.