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?
- 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.
2 · Установка
- Відкрийте пресет лампи з перемикачем та натисніть «Скинути». Перемикач стартує замкненим, тож батарея 9 V світить лампу.
- Увімкніть показ потужності на лампі.
- Задайте опір лампи для кожного заміру та запишіть розсіяну потужність.
3 · Збір даних
| Опір лампи R (Ω) | Струм I (A) | 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
- 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.
5 · Поглиблення
- «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.
Фізика цього експерименту
Електрична потужність (через I і 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.