並聯燈泡:共享電壓,全亮度
1·預測
兩個相同的燈泡並聯在 9 V 電池上,每個燈泡都能看到完整的電池電壓。與同一電池上的單一燈泡相比,每個並聯燈泡更亮、更暗還是相同?
- 每個並聯燈泡的亮度與單獨一個燈泡的亮度相同 - 每個燈泡都獨立地接收完整的 9 V 電壓。
- 每個並聯燈泡都變暗,就像串聯燈泡一樣。
- 每個並聯燈泡都比單獨的單個燈泡更亮。
2·設定
- 打開「並聯燈泡(bulbs-parallel)」預設並按重設。兩個燈泡的初始電阻相等,且每個燈泡兩端都承受完整的9 V電壓。
- 啟用燈泡和電池上的電流讀數。
- 每次試驗時設定兩個燈泡的電阻(彼此相等)並記錄一個燈泡的電流和總電流。
3·收集數據
| 每個燈泡的電阻R (Ω) | 每個燈泡的電流I (A) | 總電流 I_total (A) |
|---|---|---|
| 50.00 | ||
| 100.00 | ||
| 150.00 |
針對三次試驗,繪製每個燈泡的電流(y軸)相對1/R(x軸)的關係圖。
4·分析
- 對於一次試驗,使用 E = 9 V 計算 I_each = E/R,然後 I_total = 2·I_each。將兩者與表格進行比較。
- 將這裡每個燈泡的電流,與switched-lamp(可切換燈泡)實驗中相同電阻下的電流進行比較。請解釋為什麼並聯的燈泡亮度與它單獨接入電路時完全相同。
5·擴展
- 從電池汲取的總電流是單一燈泡電流的兩倍。解釋為什麼添加更多並聯燈泡(同一插座上的更多電器)會更快耗盡電池,即使每個燈泡不受影響。
- 如果這對並聯燈泡中有一個燒壞(電阻變為無窮大),另一個燈泡的亮度會如何變化?請將你的答案與bulbs-series(串聯燈泡)實驗中燈泡燒壞的情形進行比較。
這個實驗背後的物理原理
並聯燈泡共享電壓
每個並聯燈泡都獨立地看到完整的電源電壓:每個燈泡的 I = E/R,就像電路中唯一的燈泡一樣。增加更多並聯燈泡會增加總電流消耗,但不會使現有燈泡變暗。