Đèn đã chuyển đổi: Sự tiêu tán điện năng trong bóng đèn
1 · Dự đoán
Một cục pin 9V thắp sáng một bóng đèn thông qua một công tắc đóng. Nếu thay một bóng đèn có điện trở thấp hơn thì bóng đèn đó sáng hơn hay mờ hơn?
- Bóng đèn có điện trở thấp hơn sẽ phát sáng mờ hơn.
- Bóng đèn có điện trở thấp hơn sẽ hút nhiều dòng điện hơn và tiêu tán nhiều năng lượng hơn - nó phát sáng hơn.
- Độ sáng không phụ thuộc vào điện trở của bóng đèn.
2 · Thiết lập
- Mở cài đặt trước của đèn đã chuyển và nhấn Đặt lại. Công tắc bắt đầu đóng nên pin 9 V sẽ sáng đèn.
- Kích hoạt tính năng đọc nguồn trên đèn.
- Đặt điện trở của đèn cho mỗi lần thử và ghi lại công suất tiêu tán.
3 · Thu thập dữ liệu
| Điện trở bóng đèn R (Ω) | hiện tại tôi (A) | Công suất tiêu tán P (W) |
|---|---|---|
| 50.00 | ||
| 100.00 | ||
| 150.00 |
Vẽ biểu đồ công suất P (trục y) theo 1/R (trục x) cho ba lần thử của bạn.
4 · Phân tích
- Đối với một lần thử, hãy tính I = E/R bằng cách sử dụng E = 9 V, sau đó là P = I²R (hoặc tương đương E²/R). So sánh với bảng.
- Giải thích tại sao bóng đèn có điện trở thấp hơn, tiêu thụ nhiều dòng điện hơn ở cùng một điện áp, cuối cùng lại tiêu hao nhiều điện hơn - độ sáng trong bóng đèn thật tỉ lệ với công suất.
5 · Gia hạn
- Một bóng đèn '100 W' tại 120 V tiêu thụ điện năng khoảng 0.83 A và có điện trở khoảng 144 Ω khi nóng. Sử dụng P = E²/R, giải thích tại sao bóng đèn 'công suất cao hơn' được định mức cho cùng một điện áp phải có điện trở THẤP HƠN chứ không phải cao hơn.
- Dây tóc sợi đốt thường bị hỏng ngay khi bật, khi trời lạnh và điện trở của chúng thấp nhất. Sử dụng mối quan hệ quyền lực của bạn, giải thích lý do tại sao mức tăng hiện tại (và công suất) lại cao nhất tại thời điểm đó.
Vật lý đằng sau thí nghiệm này
Năng lượng điện (từ I và R)
Công suất tiêu tán dưới dạng nhiệt và ánh sáng trong tải điện trở là P = I²R. Ở điện áp cố định, tải điện trở thấp hơn tiêu thụ nhiều dòng điện hơn và công suất thậm chí còn tăng nhanh hơn vì nó phụ thuộc vào bình phương dòng điện.