Закорачивание лампы: что происходит при обходе одной из них
1 · Прогноз
Две лампы (lampA, lampB) соединены последовательно. Ключ, подключённый параллельно lampB, изначально разомкнут. Если замкнуть его — создастся нулево-сопротивленный обход lampB — что произойдёт с яркостью lampA?
- lampA тускнеет при замыкании ключа.
- Яркость lampA не меняется.
- Замыкание ключа обходит lampB, и lampA получает полный ток цепи — она ярчеет.
2 · Подготовка
- Откройте пресет short-a-bulb и нажмите «Сброс». Обе лампы стартуют с равным сопротивлением (100 Ω); ключ стартует разомкнутым.
- Включите показание тока на обеих лампах.
- Запишите ток lampA при разомкнутом ключе, затем замкните ключ и запишите снова.
3 · Сбор данных
| Состояние ключа (0 = разомкнут, 1 = замкнут) | Ток lampA I (A) |
|---|---|
| 0 | |
| 1 |
Постройте столбчатую диаграмму, сравнивая ток lampA при разомкнутом и замкнутом ключе.
4 · Анализ
- При разомкнутом ключе обе лампочки в последовательной цепи: I = E/(2R) при E = 9 В; R = 100 Ω. При замыкании ключ шунтирует lampB (100 Ω) своим нулевым сопротивлением, оставляя только lampA: I = E/R.
- Объясните, почему путь нулевого сопротивления параллельно lampB несёт весь ток, оставляя нулевой ток через саму lampB после замыкания ключа.
5 · Развитие
- Мощность lampA вырастает вчетверо при замыкании ключа — ток удваивается, а P = I²R зависит от его квадрата (та же логика, что у switched-lamp). Откуда берётся эта добавка мощности — работала ли батарея одинаково в обоих случаях?
- У реального ключа при замыкании есть крошечное, но ненулевое сопротивление. Изменит ли это качественный результат (ярчание lampA) или только точные числа?
Физика этого эксперимента
Закорачивание ветви
Путь нулевого сопротивления параллельно элементу уносит ток вместо этого элемента (ток идёт по пути наименьшего сопротивления), эффективно убирая его из цепи — это называется «закоротить» элемент.