Лампа с ключом: рассеивание мощности в лампе
1 · Прогноз
Батарея 9 V зажигает лампу через замкнутый ключ. Если поставить лампу с меньшим сопротивлением, она засветит ярче или тусклее?
- 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.
2 · Подготовка
- 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.
3 · Сбор данных
| Сопротивление лампы R (Ω) | Ток I (A) | Рассеиваемая мощность P (W) |
|---|---|---|
| 50.00 | ||
| 100.00 | ||
| 150.00 |
Постройте мощность P (ось y) против 1/R (ось x) для трёх проб.
4 · Анализ
- 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.
5 · Развитие
- «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.
Физика этого эксперимента
Электрическая мощность (из I и R)
Мощность, рассеиваемая теплом и светом в резистивной нагрузке, равна P = I²R. При фиксированном напряжении нагрузка с меньшим сопротивлением тянет больший ток, а мощность растёт ещё быстрее — она зависит от квадрата тока.