Колко струва светлината?

Законът на Ом за цялата верига

Батерията има електродвижещо напрежение ε и вътрешно съпротивление r. Токът в цялата верига е

I = ε / (R + r)

Напрежението на полюсите е по-малко от ε: U = ε − I·r. Колкото повече ток теглят консуматорите, толкова повече напрежение пада в самата батерия. Затова, когато включиш втора крушка успоредно на първата, първата отслабва.

Последователно и успоредно

• Последователно: токът е един и същ, напреженията се събират, съпротивленията се събират: R = R₁ + R₂.
• Успоредно: напрежението е едно и също, токовете се събират и общото съпротивление е по-малко от най-малкото: 1/R = 1/R₁ + 1/R₂.

Мощността на консуматор е P = U·I. Ако две лампи с различни ватове на етикета са свързани последователно, по-силно свети тази с по-малко ватове: тя има по-голямо съпротивление и взема по-голямо напрежение. Успоредно е обратното. Етикетът важи само при пълното напрежение от 230 волта.

Работа, мощност и сметката

Работата на тока е A = q·U = U·I·t. Тя показва колко електрична енергия се е превърнала в светлина и топлина. Мощността се мери във ватове, а енергията — в киловатчасове (kWh). Лампа 60 W, светила 5 часа, е изразходвала 0,3 kWh. Чайник от 2000 W за 3 минути — само 0,1 kWh. Затова най-мощният уред не е задължително най-големият разход: важи и времето.

Цената в симулацията е игрова — 0,15 € за киловатчас. От 1 януари 2026 година сметката за ток в България е в евро.

Метали и полупроводници

Специфичното съпротивление ρ е свойство на материала: R = ρ·ℓ/S. Медта има най-малко, нихромът — повече, а чистите германий и силиций са милиони и милиарди пъти по-големи. С примеси полупроводниците съпротивляват много по-малко.

• Металът при нагряване увеличава малко съпротивлението си (мед: около една трета повече при 100 °C).
• Термисторът (полупроводник) при нагряване има много по-малко съпротивление: от 0 до 100 °C — около 50 пъти по-малко.
• Фоторезисторът има по-малко съпротивление при по-силна светлина.

Диод и светодиод

Диодът пропуска ток само в едната посока и само над определено напрежение — праг: около 0,3 V за германиев и 0,7 V за силициев, а за червения светодиод около 1,8 V. Под прага токът е нула. Затова светодиодът се включва с предпазен резистор, който ограничава тока. Светодиодът свети само в права посока.

Безопасност

Опитите с контакта (230 волта) са опасни за живота. Тук ги правим само на екрана. В истинския живот лампите се свързват само от електротехник.