Come giocare a Catena di lampadine
- Scegli una prova e leggi sulla scheda le lampadine e l'alimentatore.
- Somma le resistenze, trova l'unica corrente con I = V ÷ R e la tensione su ogni lampadina con V = I·R.
- Scrivi la tua previsione e premi Avvia. L'alimentatore sale e ogni lampadina si accende secondo la propria potenza.
- Confronta l'amperometro, il voltmetro e le barre con la tua previsione arancione.
I circuiti in serie
In un circuito in serie i componenti stanno uno dopo l'altro su un solo percorso, quindi ogni carica che lascia l'alimentatore li attraversa tutti: la corrente è la stessa in tutto il circuito. Ogni lampadina frena la carica, quindi le resistenze si sommano, R = R₁ + R₂ + …, e aggiungere una lampadina abbassa sempre la corrente e affievolisce tutte le lampadine. La tensione dell'alimentatore si divide: ogni lampadina prende V = I·R, una parte proporzionale alla sua resistenza, e le parti sommate danno la tensione dell'alimentatore. Per questo delle lucine a bassa tensione possono funzionare sulla rete se ce ne sono abbastanza in serie. Il percorso unico ha uno svantaggio: se una lampadina si brucia o viene svitata, il circuito si interrompe e si spengono tutte.
Un modello di apprendimento mirato
Le lampadine hanno resistenze fisse (la resistenza di un vero filamento aumenta quando si scalda), i fili e gli strumenti sono ideali e la corrente è subito stabile. L'alimentatore sale in modo uniforme da 0 alla sua tensione in 2 s e resta 1 s. La luce segue la potenza di ogni lampadina su una scala fissa: luce piena a 16 W per le lampadine da 4 Ω e da 2–5 Ω, e a 0,5 W (2,5 V, 0,2 A, 12,5 Ω) per una lucina. Una lucina si brucia appena la sua tensione supera 2,5 V (una tensione entro lo 0,05 % conta come resistere). I punti degli elettroni si muovono a una velocità che segue la corrente, non alla vera velocità di deriva. Le risposte entro il 2 % sono giuste; le lucine richiedono esattamente il numero intero minimo.