Реостат як регулятор яскравості

Програми: KS3, GCSE, Sek I

Відкрити повну версію ↗

Мета

Плавно регулювати силу струму та яскравість лампочки реостатом.

Установка

Джерело 6 В, амперметр, реостат 100 Ом і лампочка 6 В / 3 Вт, з’єднані послідовно. У коло ввімкнено частину реостата від лівого кінця до повзунка; повзунок стоїть на 30% (30 Ом).

Хід роботи

1. Запишіть показання амперметра.
2. Пересуньте повзунок у лівий кінець і знову запишіть силу струму.
3. Пересуньте повзунок у правий кінець.
4. Знайдіть положення, за якого лампочка світиться з половинною яскравістю.

Очікуваний результат

За 30 Ом сила струму близько 165 мА. У лівому кінці опір реостата близький до нуля: сила струму близько 0,5 А, і лампочка світиться з повною яскравістю. У правому кінці (100 Ом) сила струму зменшується приблизно до 55–60 мА, і лампочка зовсім не світиться, хоча струм тече: на ній менше ніж 0,2 В, нитка нагрівається лише до 900 К, а видиме світіння починається приблизно з 1000 К.

Запитання

1. Чому сила струму змінюється плавно, а не стрибками?
2. Яку частину реостата треба ввімкнути в коло, щоб зменшити силу струму вдвічі?

Відповіді

1. Пересування повзунка змінює довжину дроту в колі, а з нею й опір, рівно настільки, наскільки зсунувся повзунок, тож сила струму \(I = U / R\) теж змінюється поступово. У справжньому дротяному реостаті повзунок переходить з одного витка дроту на наступний, і опір змінюється дуже малими сходинками, по одному витку; у симуляторі він змінюється неперервно.
2. Якби опір лампочки був сталим, реостат мав би додати стільки ж, скільки становить власний опір лампочки, 12 Ом (6 В / 0,5 А). Нитка охолоджується, коли сила струму зменшується, і її опір падає, тож потрібно більше: за половинної сили струму, близько 0,24 А, на лампочці лише близько 1,8 В, і реостат має взяти на себе решту напруги, а для цього потрібно близько 17 Ом — шоста частина його довжини.