Đoản mạch một bóng đèn: Điều gì xảy ra khi bạn bỏ qua một bóng đèn
1 · Dự đoán
Hai bóng đèn (đèn A, đèn B) mắc nối tiếp. Một công tắc mắc song song qua đèn B, ban đầu mở. Nếu bạn đóng nó lại - tạo một lối tắt không có điện trở xung quanh đènB - điều gì sẽ xảy ra với độ sáng của đènA?
- LampA mờ đi khi công tắc đóng lại.
- Độ sáng của LampA không thay đổi.
- Việc đóng công tắc sẽ bỏ qua đènB, vì vậy đènA bây giờ nhận được dòng điện đầy đủ - đèn sáng.
2 · Thiết lập
- Mở cài đặt trước short-a-bulb và nhấn Reset. Cả hai bóng đèn đều bắt đầu ở điện trở bằng nhau ( 100 Ω); công tắc bắt đầu mở.
- Kích hoạt tính năng đọc hiện tại trên cả hai bóng đèn.
- Ghi lại dòng điện của đèn A khi công tắc mở, sau đó đóng công tắc và ghi lại.
3 · Thu thập dữ liệu
| Trạng thái chuyển đổi ( 0 = mở, 1 = đóng) | ĐènA dòng điện I (A) |
|---|---|
| 0 | |
| 1 |
Tạo biểu đồ thanh so sánh dòng điện của đènA trong trường hợp công tắc mở và công tắc đóng.
4 · Phân tích
- Khi công tắc mở, cả hai bóng đèn mắc nối tiếp: I = E/(2R) sử dụng E = 9 V, R = 100 Ω. Khi nó đóng, đènB (100 Ω) được bỏ qua bằng công tắc 0 Ω, chỉ còn lại đènA: I = E/R.
- Giải thích tại sao một đường dẫn có điện trở bằng 0 song song với đèn B mang toàn bộ dòng điện, để lại dòng điện bằng 0 qua chính đèn B khi công tắc đóng.
5 · Gia hạn
- Công suất của LampA tăng gấp bốn lần khi công tắc đóng - cường độ dòng điện tăng gấp đôi, và P = I²R biến thiên theo bình phương của nó (cùng lý do như switched-lamp). Nguồn năng lượng bổ sung đó đến từ đâu - pin có hoạt động mạnh như nhau trong cả hai trường hợp không?
- Một công tắc thực có điện trở nhỏ nhưng khác 0 khi đóng. Điều đó sẽ thay đổi kết quả định tính ở đây (độ sáng của đèn A) hay chỉ là những con số chính xác?
Vật lý đằng sau thí nghiệm này
Rút ngắn một chi nhánh
Đường dẫn có điện trở bằng 0 song song với một thành phần mang dòng điện thay vì thành phần đó (vì dòng điện đi theo đường có điện trở nhỏ nhất), loại bỏ nó khỏi mạch một cách hiệu quả - điều này được gọi là 'đoản mạch' thành phần.