Как резистор защищает цепь?

Ситуация и прогноз

Представьте коридор: более узкий проход пропускает меньше людей при одинаковой попытке пройти. Это лишь подсказка направления изменения; электрический ток создаётся полем во всей цепи, а не толпой бегущих электронов. В модели подайте одинаковые 3 В на два резистора и предположите, где ток больше.

Новые слова без пропусков

Сопротивление R показывает, насколько данный элемент при указанных условиях препятствует току; его единица — ом (Ω). Для омического резистора при примерно постоянной температуре работает закон Ома: I = U/R. Наличие буквы R в формуле не означает, что сопротивление каждого устройства постоянно. Нить лампы нагревается, сопротивление меняется; светодиод имеет нелинейную характеристику. Поэтому применяйте эту формулу к резистору, а не без проверки ко всей электронике.

Разбор учебных данных

Условие: идеальный источник 3 В и резистор 300 Ω. I = 3/300 = 0,01 А = 10 мА. Если вместо него взять 600 Ω при том же напряжении, получится 0,005 А = 5 мА. Это заданные числа, а не измерение. Токоограничивающий резистор со светодиодом считают с учётом напряжения на самом светодиоде; нельзя просто делить 3 В на 300 Ω и объявлять это его током.

Безопасная проверка

Сделайте бумажную модель двух цепей и укажите направление изменения тока. Если используете готовый набор, возьмите только батарейки и резисторы достаточной мощности под надзором взрослого. Никогда не соединяйте полюса батареи проводом напрямую; резистор может нагреваться.

Ловушка в рассуждении

Ошибка — считать сопротивление «местом, где исчезает ток». В одной последовательной цепи через резистор до и после него идёт одинаковый ток; электрическая энергия превращается главным образом в тепло.

Опорная карта

Перенос в новую задачу

Для 3 В и 150 Ω вычислите ток в А и мА. Укажите, почему такой расчёт не описывает светодиод без дополнительных данных.

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: Почему одна перегоревшая лампа гасит всю гирлянду?