Лампа з перемикачем: розсіяння потужності в лампі

1 · Прогноз

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

2 · Установка

  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.

3 · Збір даних

Опір лампи R (Ω)Струм I (mA)Розсіяна потужність P (W)
50.00
100.00
150.00

Побудуйте графік потужності P (вісь y) проти 1/R (вісь x) для трьох замірів.

4 · Аналіз

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

5 · Поглиблення

  1. «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.
  2. 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.

Фізика цього експерименту

Електрична потужність (через I і R)

Потужність, розсіяна як тепло та світло в резистивному навантаженні, дорівнює P = I²R, що за фіксованої напруги збігається з P = V²/R. Навантаження з меншим опором споживає більший струм і розсіює більшу потужність, але потужність і струм змінюються з однаковим коефіцієнтом при зміні опору — зменшення R вдвічі подвоює й те й те, а не вчетверо потужність, бо сам R зменшується, навіть поки I зростає.

← Назад до експерименту

Електричні кола

138 безкоштовних друкованих робочих аркушів з фізики