Ana içeriğe geç

Elektrik gücü

Öğretim programları: KS3, GCSE, cycle 4, 1re (effet Joule), Sek I, AP2

Tam sürümü aç ↗

Amaç

Ampullerin gücünü \(P = U \cdot I\) bağıntısıyla belirlemek ve ampuller paralel ve seri bağlandığında parlaklıklarını karşılaştırmak.

Düzenek

6 V'luk kaynaklarla beslenen, 6 V / 3 W'lık ve 6 V / 1 W'lık ampullerden oluşan iki devre. Üstte ampuller paralel bağlıdır, her birinin kendi ampermetresi vardır ve voltmetre ampullerin uçlarındaki gerilimi gösterir. Altta ampuller seri bağlıdır; 1 W'lık ampulde bir ampermetre ve bir voltmetre vardır.

İşlem basamakları

  1. Her devredeki ampullerin parlaklığını karşılaştırın.
  2. Üstteki devrede her ampulün gücünü hesaplayın: \(P = U \cdot I\), burada \(U\) voltmetrenin gösterdiği değerdir.
  3. Alttaki devrede 1 W'lık ampulün gücünü hesaplayın ve 3 W'lık ampulün uçlarındaki gerilimi tahmin edin: 6 V eksi voltmetrenin gösterdiği değer.
Beklenen sonuç

Paralel bağlamada: ampullerin uçlarında yaklaşık 5,6 V — 6 V'un bir kısmı kaynağın içinde kaybolur; 3 W'lık ampul — yaklaşık 478 mA, 2,7 W; 1 W'lık ampul — yaklaşık 160 mA, 0,9 W; ikisi de nominal güçlerinin biraz altında kalır ve gücü büyük olan ampul daha parlaktır. Seri bağlamada: akım yaklaşık 151 mA'dir ve 1 W'lık ampulün uçlarında yaklaşık 5,09 V vardır (0,77 W); 3 W'lık ampulün uçlarındaki gerilim için tahmin yaklaşık 0,9 V'tur (gerçekte yaklaşık 0,8 V — biraz daha fazlası kaynakta ve ampermetrede kaybolur) ve bu ampul zar zor ışık verir. Direnci büyük olan ampul daha parlak yanar.

Sorular

  1. Ampuller seri bağlıyken düşük güçlü ampul neden daha parlak yanar?
  2. 3 W'lık ampul bir saatte ne kadar enerji tüketir?
Cevaplar
  1. Seri bağlamada iki ampulden de aynı akım geçer; bu yüzden \(P = I^2 R\) bağıntısına göre direnci büyük olan ampul daha fazla güç alır. Nominal değerlerden \(R = U^2 / P\), 1 W'lık ampul için 36 Ω, 3 W'lık ampul için 12 Ω verir; bu yüzden gerilimin büyük kısmı 1 W'lık ampule düşer: 3 W'lık ampuldeki yaklaşık 0,8 V ve 0,12 W'a karşı yaklaşık 5,09 V ve 0,77 W.
  2. \(E = P \cdot t\) = 3 W × 3600 s = 10 800 J, yani 3 W·h. Bu düzenekte paralel bağlamada ampul yaklaşık 2,7 W çeker; bu da bir saatte yaklaşık 9,7 kJ eder.