Почему у батарейки написано 3 В?

Ситуация и прогноз

Шарик и лампа могут получать ток, но без источника энергия в лампу не поступала бы постоянно. Батарейка в нашем журнале — как насос для энергии: сравнение напоминает о работе источника, но не означает, что в проводе течёт вода. Предскажите, даст ли одинаковый источник разное напряжение, если поменять только длину идеального провода.

Новые слова без пропусков

Напряжение U между двумя точками — энергия ΔE, переданная на каждый кулон прошедшего заряда: U = ΔE/Δq. Вольт (В) равен джоулю на кулон, 1 В = 1 Дж/Кл. Это разность между точками, а не «напряжение в одной точке» без выбора опорной. Вольтметр подключают параллельно участку, то есть к обоим его концам; он измеряет разность, не разрывая основной путь. Батарейка с надписью 3 В может показывать другую величину под нагрузкой из-за её внутреннего сопротивления.

Разбор учебных данных

В учебном примере лампа получила 12 Дж энергии от 4 Кл заряда. U = 12/4 = 3 В между её выводами. Это не означает, что через неё течёт 3 А: ампер — заряд в секунду, а время здесь не дано. У идеального провода падение напряжения в школьной модели пренебрежимо мало; длинный настоящий провод может иметь измеримое сопротивление.

Безопасная проверка

Отметьте на рисунке два конца лампы A и B и запишите U_AB. Если есть готовый набор и вольтметр, взрослый выбирает диапазон и подключает щупы параллельно низковольтной лампе. Не измеряйте напряжение в розетке и не вскрывайте батарейку.

Ловушка в рассуждении

Ошибка — считать вольты количеством электронов в батарейке. Напряжение связано с энергией на заряд и всегда относится к паре точек. Для расчёта энергии нужен ещё заряд, а для мощности — время.

Опорная карта

Перенос в новую задачу

Модельный прибор получает 9 Дж при переносе 3 Кл. Найдите напряжение. Если число кулонов удвоится при том же напряжении, что станет с энергией?

Запись в лабораторный журнал

Добавьте к сквозному «Лабораторному журналу моего мира» страницу с четырьмя строками: вопрос; прогноз до чтения ответа; наблюдение или расчёт по заданным числам; уточнённый вывод и условие его применимости. Если опыта не было, не пишите «измерено». После схемы объясните словами, где переносится заряд, где передаётся энергия и где модель идеализирует настоящий прибор.

Следующий урок: Как резистор защищает цепь?