Žarnica s stikalom: razprševanje moči v žarnici
1 · Predvidi
Baterija 9 V prižiga žarnico skozi zaprto stikalo. Če vstaviš žarnico z nižjim uporom, ali sveti svetleje ali temneje?
- Žarnica z nižjim uporom sveti temneje.
- Žarnica z nižjim uporom potegne več toka in razprši več moči — sveti svetleje.
- Svetlost ni odvisna od upora žarnice.
2 · Pripravi
- Odpri prednastavitev switched-lamp in pritisni Ponastavi. Stikalo začne zaprto, tako da baterija 9 V prižiga svetilko.
- Omogoči odčitek moči na svetilki.
- Nastavi upor svetilke za vsak poskus in zabeleži razpršeno moč.
3 · Zberi podatke
| Upor žarnice R (Ω) | Tok I (A) | Razpršena moč P (W) |
|---|---|---|
| 50.00 | ||
| 100.00 | ||
| 150.00 |
Nariši moč P (os y) proti 1/R (os x) za svoje tri poskuse.
4 · Analiziraj
- Za en poskus izračunaj I = E/R z E = 9 V, nato P = I²R (ali enakovredno E²/R). Primerjaj s tabelo.
- Razloži, zakaj žarnica z nižjim uporom, ki pri isti napetosti potegne več toka, konča z več razpršene moči — svetlost prave žarnice se skalira z močjo.
5 · Razširi
- Žarnica „100 W“ pri 120 V potegne približno 0,83 A in ima upor približno 144 Ω, ko je vroča. Z P = E²/R razloži, zakaj mora imeti žarnica „višje moči“ za isto napetost NIŽJI upor, ne višji.
- Vroče niti žarnic pogosto odpovedo prav ob prižigu, ko so mrzle in njihov upor najnižji. S svojo zvezo moči razloži, zakaj je sunek toka (in moči) najvišji ravno v tem trenutku.
Fizika za tem poskusom
Električna moč (iz I in R)
Moč, razpršena kot toplota in svetloba v ohmskem porabniku, je P = I²R. Pri fiksni napetosti potegne porabnik z nižjim uporom več toka, moč pa raste še hitreje, ker je odvisna od kvadrata toka.
Električni krogi
- Ohmov zakon: tok, napetost in upor
- Zaporedni uporniki: upori se seštejejo
- Vzporedni uporniki: tok se deli
- Baterije zaporedno: EMF se seštejeta
- Idealna merilnika: ampermetr in voltmetr ne motita kroga
- Žarnice zaporedno: deljen tok, temnejše žarnice
- Žarnice vzporedno: deljena napetost, polna svetlost
- Kratko stikanje žarnice: kaj se zgodi, ko jo obideš
- Potemnilnik z reostatom: zvezno spremenljiv upor
- Pravilna postavitev merilnikov: ampermetr zaporedno, voltmetr vzporedno
- Zamenjana merilnika: pogosta napaka v žičenju
- Polnjenje RC: eksponentni približevanje kondenzatorja