Reostato come regolatore di luminosità

Programmi: KS3, GCSE, Sek I

Obiettivo¶

Regolare gradualmente la corrente e la luminosità di una lampadina con un reostato.

Il montaggio¶

Un generatore da 6 V, un amperometro, un reostato da 100 Ω e una lampadina da 6 V / 3 W in serie. Nel circuito è inserita la parte del reostato dall'estremità sinistra al cursore; il cursore è al 30% (30 Ω).

Procedimento¶

Annotare la lettura dell'amperometro.
Spostare il cursore all'estremità sinistra e annotare di nuovo la corrente.
Spostare il cursore all'estremità destra.
Trovare la posizione in cui la lampadina brilla a metà luminosità.

Risultato atteso

A 30 Ω la corrente è di circa 165 mA. All'estremità sinistra la resistenza del reostato è quasi zero: la corrente è di circa 0,5 A e la lampadina si accende a piena luminosità. All'estremità destra (100 Ω) la corrente scende a circa 55–60 mA e la lampadina non brilla affatto, anche se la corrente circola: ai suoi capi ci sono meno di 0,2 V, il filamento si scalda solo fino a 900 K, e l'incandescenza visibile comincia a circa 1000 K.

Domande¶

Perché la corrente cambia gradualmente e non a salti?
Quale parte del reostato bisogna inserire nel circuito per dimezzare la corrente?

Risposte

Lo spostamento del cursore cambia la lunghezza del filo inserito nel circuito, e con essa la resistenza, di quel poco di cui il cursore si muove, quindi anche la corrente \(I = U / R\) cambia gradualmente. In un vero reostato a filo avvolto il cursore passa da una spira alla successiva, e la resistenza cambia a passi molto piccoli, di una spira alla volta; nel simulatore cambia in modo continuo.
Con una lampadina a resistenza costante il reostato dovrebbe aggiungere tanto quanto i 12 Ω della lampadina stessa (6 V / 0,5 A). Al calare della corrente il filamento si raffredda e la sua resistenza diminuisce, quindi serve di più: con metà corrente, circa 0,24 A, ai capi della lampadina ci sono solo circa 1,8 V, e il reostato deve prendere il resto con circa 17 Ω, un sesto della sua lunghezza.