Диммер на реостаті: безперервно змінний опір
1 · Прогноз
Реостат (змінний резистор) з'єднаний послідовно з лампою. Коли ви посуваєте реостат до більшого опору, струм лампи зростає чи падає?
- Струм зростає зі зростанням опору реостата.
- Струм падає зі зростанням опору реостата — більший сумарний послідовний опір означає менший струм.
- Струм не залежить від позиції реостата.
2 · Установка
- Відкрийте пресет димера та натисніть «Скинути». Лампа фіксована на 100 Ω; батарея дає 9 V.
- Увімкніть показ струму на лампі.
- Задайте опір реостата для кожного заміру та запишіть струм лампи.
3 · Збір даних
| Опір реостата R_rh (Ω) | Струм лампи I (A) |
|---|---|
| 0.00 | |
| 50.00 | |
| 100.00 |
Побудуйте графік струму I (вісь y) проти опору реостата R_rh (вісь x) для трьох замірів.
4 · Аналіз
- Для одного заміру обчисліть I = E/(R_лампи + R_rh) з E = 9 V, R_лампи = 100 Ω. Порівняйте з таблицею.
- Реостат і лампа послідовні, тож це той самий зв'язок, що й у послідовних резисторів — тільки тепер один «резистор» безперервно регульований. Поясніть, чому посування реостата плавно тьмарить або освітлює лампу.
5 · Поглиблення
- На відміну від сучасного LED-димера (який швидко вмикає-вимикає живлення), димер на реостаті витрачає енергію як тепло в самому реостаті, точно пропорційно його власному I²R. Поясніть, чому старий димер на реостаті гріється.
- Цей реостат можна встановити будь-де від 0 Ω до 100 Ω. Який максимальний можливий струм (реостат на 0 Ω) і мінімальний можливий (реостат на максимум)? Перевірте обидві межі формулою.
Фізика цього експерименту
Реостат як послідовний опір
Реостат працює як регульований послідовний резистор: I = E/(R_лампи + R_rh). Посування до більшого опору безперервно зменшує струм, плавно тьмарячи лампу, а не вмикаючи її повністю.