Електричні кола

Лампа з перемикачем

Перемкніть перемикач — лампа світиться, яскравість ∝ потужності.

Лампа з перемикачем — інтерактивне моделювання: Електричні кола. Перемкніть перемикач — лампа світиться, яскравість ∝ потужності. Безкоштовна браузерна віртуальна фізична лабораторія з живими вимірюваннями в СІ та керованим заняттям.

Керування перемикачем

Перемикач послідовно визначає, чи доходить струм до лампи. Замкнений — лампа світить; яскравість залежить від потужності.

Розмикання перемикача розриває контур і зупиняє струм. Замикання завершує шлях, тож потужність P = I·V доставляється на нитку лампи.

• P = I·V
• Розімкнений ключ → I ≈ 0

Короткий опис дослідження

Сплануйте запитання, перш ніж відкрити лабораторію

Короткий відповідає передрендереній сторінці: рушійне запитання, конкуруючі прогнози, ролі змінних, керівні закони, установка, аналіз і підсилення лишаються видимими та в цьому порядку.

Рушійне запитання

Батарея 9 V живить лампу через замкнений перемикач. Якщо поставити лампу з меншим опором, вона світиться яскравіше чи тьмяніше?

Прогнози для зважування

• Лампа з меншим опором світиться тьмяніше.
• Лампа з меншим опором споживає більший струм і розсіює більше потужності — вона світиться яскравіше.
• Яскравість не залежить від опору лампи.

Ролі змінних

Що ви задаєте:

• Опір лампи R (Ω)

Що ви вимірюєте:

• Струм I (A)
• Розсіяна потужність P (W)

Як проходить дослідження

1. Відкрийте пресет лампи з перемикачем та натисніть «Скинути». Перемикач стартує замкненим, тож батарея 9 V світить лампу.
2. Увімкніть показ потужності на лампі.
3. Задайте опір лампи для кожного заміру та запишіть розсіяну потужність.

Керівне рівняння

Електрична потужність (через I і R) — P = I²·R

Потужність, розсіяна як тепло та світло в резистивному навантаженні, дорівнює P = I²R. При фіксованій напрузі навантаження з меншим опором споживає більший струм, і потужність зростає ще швидше, бо залежить від квадрата струму.

Що друкований робочий аркуш пропонує учням обчислити

• Для одного заміру обчисліть I = E/R з E = 9 V, потім P = I²R (або рівноцінно E²/R). Порівняйте з таблицею.
• Поясніть, чому лампа з меншим опором, яка споживає більший струм за тієї самої напруги, розсіює більше потужності — яскравість справжньої лампи масштабується з потужністю.

Де це трапляється за межами лабораторії

• «100-ватна» лампа на 120 V споживає близько 0.83 A і має опір близько 144 Ω у гарячому стані. Використовуючи P = E²/R, поясніть, чому лампа «вищої потужності» з тим самим номінальним напругою мусить мати НИЖЧИЙ опір, а не вищий.
• Нитки розжарення часто перегорають саме при вмиканні, коли вони холодні й їхній опір найнижчий. Використовуючи ваш зв'язок потужності, поясніть, чому стрибок струму (і потужності) найбільший саме в цей момент.

• 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

1. Вітаємо в лампі з перемикачем
2. Виберіть лампу
3. Натисніть «Запустити»
4. Перемкніть перемикач
5. Відкрийте панель властивостей
6. У вас вийшло!

Відкрийте інтерактивне моделювання, щоб зібрати сцену, натиснути «Запустити» та дослідити з живими вимірюваннями й керованим заняттям.

Відкрити інтерактивну лабораторію →

Завантажити лабораторний аркуш →

Закон Ома