วงจรไฟฟ้า
หลอดไฟพร้อมสวิตช์
เปิดสวิตช์ — หลอดไฟติด ความสว่าง ∝ กำลัง
หลอดไฟพร้อมสวิตช์ — การจำลองวงจรไฟฟ้าแบบโต้ตอบ เปิดสวิตช์ — หลอดไฟติด ความสว่าง ∝ กำลัง ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ
การควบคุมสวิตช์
สวิตช์ที่ต่ออนุกรมควบคุมว่ากระแสจะไปถึงหลอดไฟหรือไม่ เมื่อปิด หลอดไฟจะสว่าง ความสว่างขึ้นอยู่กับกำลัง
การเปิดสวิตช์จะตัดวงจรและหยุดกระแสไฟฟ้า การปิดสวิตช์จะทำให้เส้นทางสมบูรณ์ ทำให้กำลังไฟฟ้า P = I·V ถูกส่งไปยังไส้หลอดของหลอดไฟ
- P = I·V
- สวิตช์เปิด → I ≈ 0
สรุปการสืบสวน
วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ
บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้
คำถามขับเคลื่อน
แบตเตอรี่ 9 V จ่ายหลอดไฟผ่านสวิตช์ที่ปิดอยู่ ถ้าเปลี่ยนเป็นหลอดความต้านทานต่ำกว่า มันสว่างขึ้นหรือหรี่ลง
คำทำนายที่ต้องชั่งใจ
- หลอดความต้านทานต่ำกว่าหรี่กว่า
- หลอดความต้านทานต่ำกว่าดึงกระแสมากกว่าและสูญเสียกำลังมากกว่า — มันสว่างกว่า
- ความสว่างไม่ขึ้นกับความต้านทานของหลอด
บทบาทของตัวแปร
สิ่งที่คุณตั้ง:
- ความต้านทานหลอด R (Ω)
สิ่งที่คุณวัด:
- กระแส I (A)
- กำลังสูญเสีย P (W)
การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร
- เปิดค่าที่ตั้งไว้ switched-lamp แล้วกดรีเซ็ต สวิตช์เริ่มปิด แบตเตอรี่ 9 V จึงส่องหลอดทันที
- เปิดค่าแสดงกำลังที่หลอด
- ตั้งความต้านทานหลอดในแต่ละรอบแล้วบันทึกกำลังที่สูญเสีย
สมการควบคุม
กำลังไฟฟ้า (จาก I และ R) — P = I²·R
กำลังที่สิ้นเปลืองเป็นความร้อนและแสงในโหลดแบบต้านทานคือ P = I²R ที่แรงดันคงที่ โหลดความต้านทานต่ำกว่าดึงกระแสมากกว่า และกำลังเพิ่มเร็วยิ่งกว่าเพราะขึ้นกับกำลังสองของกระแส
สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด
- สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ I = E/R โดยใช้ E = 9 V แล้วหา P = I²R (หรือเทียบเท่า E²/R) เทียบกับตาราง
- อธิบายว่าเหตุใดหลอดความต้านทานต่ำกว่า ซึ่งดึงกระแสมากกว่าที่แรงดันเดียวกัน จึงสูญเสียกำลังมากกว่า — ความสว่างของหลอดจริงขึ้นกับกำลัง
สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ
- หลอดไฟ '100 W' ที่ 120 V ดึงกระแสราว 0.83 A และมีความต้านทานราว 144 Ω เมื่อร้อน จงใช้ P = E²/R อธิบายว่าทำไมหลอด 'วัตต์สูงกว่า' ที่ใช้แรงดันเดียวกันจึงต้องมีความต้านทานต่ำกว่า ไม่ใช่สูงกว่า
- ไส้หลอดกลายพันธุ์มักขาดพอดีตอนเปิดสวิตช์ ตอนที่มันเย็นและความต้านทานต่ำสุด ใช้ความสัมพันธ์กำลังของคุณอธิบายว่าเหตุใดกระแส (และกำลัง) พุ่งสูงสุดตอนนั้น
- 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
- ยินดีต้อนรับสู่ หลอดไฟแบบสวิตช์
- เลือกหลอดไฟ
- กดเล่น
- พลิกสวิตช์
- เปิดแผงคุณสมบัติ
- คุณทำได้แล้ว!
เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ