Почему одна перегоревшая лампа гасит всю гирлянду?

Ситуация и прогноз

В старой последовательной гирлянде свет гаснет повсюду, когда разрывается один элемент. В такой цепи есть только один путь. Нарисуйте пальцем маршрут от источника через оба элемента и обратно. Сначала предскажите, станет ли ток после первого резистора меньше, чем до него. Затем проверьте прогноз законом сохранения заряда.

Новые слова без пропусков

Последовательное соединение означает один путь без развилки. Поэтому ток I один и тот же в каждом элементе; он не расходуется. Для двух омических резисторов Rобщ = R₁ + R₂. Напряжения на них складываются до напряжения источника: Uист = U₁ + U₂. Эти соотношения предполагают идеальные соединения и пренебрежимо малое внутреннее сопротивление источника; реальные лампы не всегда ведут себя как постоянные резисторы.

Разбор учебных данных

Пусть источник 3 В питает 100 Ω и 200 Ω последовательно. Rобщ = 300 Ω, I = 3/300 = 0,01 А = 10 мА везде. На первом U₁ = IR₁ = 1 В, на втором U₂ = 2 В. Контроль: 1 + 2 = 3 В. Если первый резистор удалить, не заменяя проводником, появится разрыв, а не «больше тока».

Безопасная проверка

На бумаге сделайте два варианта — целая цепь и разрыв между элементами. С готовым низковольтным набором взрослый сначала отключает батареи и проверяет отсутствие короткого пути. Не имитируйте гирлянду от сети; для урока достаточно схемы.

Ловушка в рассуждении

Ошибка — отдавать каждому резистору полные 3 В и одновременно складывать токи. В одной ветви суммируются падения напряжения, а ток остаётся одинаковым.

Опорная карта

Перенос в новую задачу

Поменяйте резисторы местами. Изменятся ли общий ток и напряжения на каждом из самих резисторов? Объясните без нового вычисления.

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 дома лампы включаются независимо?