Реостат как регулятор яркости

Программы: KS3, GCSE, Sek I

Цель¶

Плавно регулировать силу тока и яркость лампочки реостатом.

Установка¶

Источник 6 В, амперметр, реостат 100 Ом и лампочка 6 В / 3 Вт, соединённые последовательно. В цепь включена часть реостата от левого конца до ползунка; ползунок стоит на 30% (30 Ом).

Ход работы¶

Запишите показание амперметра.
Передвиньте ползунок к левому концу и снова запишите силу тока.
Передвиньте ползунок к правому концу.
Найдите положение, при котором лампочка горит вполсилы.

Ожидаемый результат

При 30 Ом сила тока около 165 мА. У левого конца сопротивление реостата близко к нулю: сила тока около 0,5 А, и лампочка горит в полную силу. У правого конца (100 Ом) сила тока падает примерно до 55–60 мА, и лампочка не светится вовсе, хотя ток идёт: на ней меньше 0,2 В, нить нагревается лишь до 900 К, а видимое свечение начинается примерно с 1000 К.

Вопросы¶

Почему сила тока меняется плавно, а не скачками?
Какую часть реостата нужно включить в цепь, чтобы сила тока уменьшилась вдвое?

Ответы

Перемещение ползунка меняет длину проволоки в цепи, а с ней и сопротивление, и малому сдвигу ползунка соответствует малое изменение, поэтому сила тока \(I = U / R\) тоже меняется постепенно. В настоящем проволочном реостате ползунок переходит с одного витка проволоки на соседний, и сопротивление меняется очень маленькими ступенями, по одному витку; в симуляторе оно меняется непрерывно.
Будь сопротивление лампочки постоянным, реостат должен был бы добавить столько же, сколько у самой лампочки, — 12 Ом (6 В / 0,5 А). Нить остывает с уменьшением силы тока, и её сопротивление падает, поэтому нужно больше: при половинной силе тока, около 0,24 А, на лампочке всего около 1,8 В, и остальное напряжение должен взять на себя реостат — около 17 Ом, шестая часть его длины.