Краткий ответ
Лампы соединены последовательно, поэтому:
- сила тока через обе лампы одинакова: \(I_1=I_2=I\);
- напряжения складываются: \(U_1+U_2=U_{\text{ист}}\);
- для двух одинаковых ламп напряжение делится примерно поровну:
при \(4\) В — по \(2\) В, при \(6\) В — по \(3\) В, при \(8\) В — по \(4\) В.
Таблица
| Состояние переключателя | \(U_1\), В | \(I_1\), А | \(U_2\), В | \(I_2\), А |
|---|---|---|---|---|
| 1 (4 В) | 2 | \(I_{\text{амп}}\) | 2 | \(I_{\text{амп}}\) |
| 2 (6 В) | 3 | \(I_{\text{амп}}\) | 3 | \(I_{\text{амп}}\) |
| 3 (8 В) | 4 | \(I_{\text{амп}}\) | 4 | \(I_{\text{амп}}\) |
Здесь \(I_{\text{амп}}\) — показание амперметра. В каждом опыте оно одно и то же для первой и второй лампочки. Точных чисел тока по фотографии нет: приборы выключены, на индикаторах \(000\). Их нужно взять с амперметра при выполнении опыта.
Почему так
- В последовательной цепи один путь для зарядов. Через любое сечение за одно и то же время проходит одинаковый заряд, поэтому ток везде одинаков.
- Напряжение — это работа электрического поля по переносу единичного заряда. На двух лампах общая работа складывается:
\[ U=U_1+U_2. \] - Вольтметр включают параллельно участку, потому что он измеряет разность потенциалов. У вольтметра очень большое сопротивление, поэтому он почти не влияет на ток.
Ответы на вопросы
- При увеличении напряжения источника с \(4\) до \(6\) и \(8\) В напряжение на каждой лампочке растёт (примерно \(2\to3\to4\) В), и сила тока тоже растёт. Причина: больше напряжение источника — сильнее электрическое поле, поэтому за то же время через лампы проходит больший заряд. При этом сопротивление нити при нагреве увеличивается, поэтому ток растёт не строго пропорционально напряжению.
- Силы тока через первую и вторую лампочки одинаковы:
\[ I_1=I_2. \] Это следствие последовательного соединения. - Вольтметр подключался параллельно, чтобы измерить напряжение между концами лампочки. Если включить его последовательно, его большое сопротивление резко уменьшит ток: лампы почти не будут гореть, а вольтметр покажет не напряжение на лампе, а почти всё напряжение источника.
- Вывод: в последовательной цепи сила тока на всех участках одинакова; общее напряжение равно сумме напряжений на отдельных участках; на одинаковых лампах напряжение делится примерно поровну.
Проверка
Сложите \(U_1\) и \(U_2\) — должно получиться напряжение источника: \[ 2+2=4,\qquad 3+3=6,\qquad 4+4=8. \] Сравните \(I_1\) и \(I_2\) — они должны совпадать.
Какие показания амперметра вы получили в опытах?
