الريوستات منظّمًا للسطوع

المناهج: KS3, GCSE, Sek I

فتح المختبر الكامل ↗

الهدف

التحكم بسلاسة في التيار وفي سطوع مصباح بواسطة ريوستات.

التجهيز

مصدر 6 V وأميتر وريوستات 100 Ω ومصباح 6 V / 3 W موصولة على التوالي. الجزء الموصول في الدائرة من الريوستات هو الممتد من الطرف الأيسر إلى المنزلق؛ والمنزلق عند 30% (30 Ω).

خطوات العمل

1. سجّل قراءة الأميتر.
2. حرّك المنزلق إلى الطرف الأيسر وسجّل التيار مرة أخرى.
3. حرّك المنزلق إلى الطرف الأيمن.
4. أوجد الموضع الذي يتوهج عنده المصباح بنصف سطوعه.

النتيجة المتوقعة

عند 30 Ω يكون التيار نحو 165 mA. عند الطرف الأيسر تقترب مقاومة الريوستات من الصفر: يكون التيار نحو 0.5 A ويضيء المصباح بكامل سطوعه. عند الطرف الأيمن (100 Ω) ينخفض التيار إلى نحو 55–60 mA ولا يتوهج المصباح إطلاقًا مع أن التيار يمر فيه: فالجهد عليه أقل من 0.2 V، ولا يسخن الفتيل إلا إلى 900 K، ويبدأ التوهج المرئي عند نحو 1000 K.

الأسئلة

1. لماذا يتغير التيار بسلاسة لا بقفزات؟
2. ما الجزء من الريوستات الذي يجب إدخاله في الدائرة لخفض التيار إلى النصف؟

الإجابات

1. تحريك المنزلق يغيّر طول السلك الموصول في الدائرة، ومعه المقاومة، بقدر ما يتحرك المنزلق، فيتغير التيار \(I = U / R\) تدريجيًا كذلك. في الريوستات السلكي الحقيقي ينتقل المنزلق من لفة سلك إلى التي تليها، فتتغير المقاومة بخطوات صغيرة جدًا مقدار كل منها لفة واحدة؛ أما في المحاكي فتتغير باستمرار.
2. لو كانت مقاومة المصباح ثابتة لوجب أن يضيف الريوستات قدر مقاومة المصباح نفسه، 12 Ω (6 V / 0.5 A). لكن الفتيل يبرد مع انخفاض التيار فتنخفض مقاومته، فيلزم أكثر من ذلك: عند نصف التيار، نحو 0.24 A، لا يكون على المصباح إلا نحو 1.8 V، ويجب أن يأخذ الريوستات الباقي بنحو 17 Ω، أي سدس طوله.