Лампи послідовно: спільний струм, тьмяніші лампи
1 · Прогноз
Дві однакові лампи з'єднані послідовно на батареї 9 V. Порівняно з одною лампою на тій самій батареї, кожна послідовна лампа яскравіша, тьмяніша чи така сама?
- Кожна послідовна лампа яскравіша.
- Кожна послідовна лампа тьмяніша — вони ділять струм і напругу.
- Кожна лампа точно така ж яскрава, як одна лампа.
2 · Установка
- Відкрийте пресет послідовних ламп та натисніть «Скинути». Обидві лампи стартують з однаковим опором.
- Увімкніть показ струму на обох лампах.
- Задайте опір обох ламп (однаковий між собою) для кожного заміру та запишіть спільний струм.
3 · Збір даних
| Опір кожної лампи R (Ω) | Загальний опір R_total (Ω) | Спільний струм I (A) |
|---|---|---|
| 50.00 | ||
| 100.00 | ||
| 150.00 |
Побудуйте графік струму I (вісь y) проти загального опору R_total (вісь x) для трьох замірів.
4 · Аналіз
- Для одного заміру обчисліть R_total = 2R, потім I = E/R_total з E = 9 V. Порівняйте з таблицею.
- Порівняйте цей струм зі струмом експерименту «Лампа з перемикачем» для однієї лампи того самого опору. Поясніть, чому додавання другої лампи послідовно точно уполовинює струм — і чому потужність кожної лампи тому падає до чверті, не половини, бо P = I²R залежить від квадрата струму.
5 · Поглиблення
- Якби дві лампи мали різні опори, чи світитимуться однаково яскраво? Використайте P = I²R (однаковий I для обох, різний R), щоб передбачити, яка була б яскравішою.
- Якщо одна лампа в цій послідовній парі перегорить (нитка обривається, фактично нескінченний опір), що станеться з іншою лампою? Порівняйте з поведінкою перемикача в експерименті «Закоротити лампу».
Фізика цього експерименту
Послідовні лампи ділять струм
Послідовні лампи несуть той самий струм I = E/(2R), але кожна лампа отримує лише половину загальної напруги. Оскільки потужність це I²R з меншим струмом, ніж споживала б сама лампа, кожна послідовна лампа світить тьмяніше.