Fislab
الرئيسية / التجارب / سطوع مصابيح متصلة على التوالي

💡 سطوع مصابيح متصلة على التوالي

Brightness of Bulbs Connected in Series
⏱️ 15 دقيقة 📂 الكهرباء 🎯 مستوى مبتدئ
للتواصل: 00971504825082

🎯 نواتج التعلم

🎯 Learning Outcomes

بعد هذه التجربة ستكون قادرًا على أن:

After this experiment you will be able to:

  1. تفسّر لماذا يمر التيار نفسه في جميع المصابيح المتصلة على التوالي.Explain why the same current flows through all bulbs connected in series.
  2. تحسب المقاومة المكافئة والتيار والجهد والقدرة المستهلكة في كل مصباح.Calculate the equivalent resistance, the current, the voltage and the power used by each bulb.
  3. تستنتج أن المصباح الأكبر مقاومة يكون أكثر سطوعًا.Conclude that the bulb with the larger resistance is brighter.
  4. تفسّر لماذا يخفت كل المصابيح عند إضافة مصباح، ولماذا تنطفئ كلها عند احتراق أحدها.Explain why all bulbs dim when another bulb is added, and why they all go out when one burns out.

🎬 شاهد الفيديو

🎬 Watch the Video

🔍 الفكرة في صورة

🔍 The Idea in a Picture

ثلاثة مصابيح متماثلة متصلة على التوالي في دائرة واحدة مع بطارية
ثلاثة مصابيح متماثلة في مسار واحد للتيار: التيار نفسه يمر في الثلاثة، فيتوهج كل مصباح بالدرجة نفسها — وأخفت من مصباح واحد موصول بالبطارية وحده. Three identical bulbs on one current path: the same current passes through all three, so each glows equally, and each is dimmer than one bulb connected alone to the battery.

⚡ ماذا يحدث للتيار والجهد؟

⚡ What Happens to the Current and the Voltage?

عند توصيل المصابيح على التوالي فإنها تكوّن مسارًا واحدًا للتيار. لا يوجد طريق آخر يتفرع منه التيار، لذلك يمر التيار نفسه في كل مصباح، بينما يتوزع الجهد الكلي للبطارية بين المصابيح.

When bulbs are connected in series they form one path for the current. There is no branch where the current can split, so the same current flows through every bulb, while the total voltage of the battery is shared among the bulbs.

📘 قوانين التوالي

📘 Series Laws

\[I=I_1=I_2=I_3\]

\[V=V_1+V_2+V_3\]

\[R_{eq}=R_1+R_2+R_3\]

\[P_i=I^2R_i\]

حيث \(I\) التيار المشترك، و\(V\) جهد البطارية، و\(R_{eq}\) المقاومة المكافئة للدارة، و\(P_i\) القدرة المستهلكة في المصباح \(i\) وهي التي تحدد سطوعه.

where \(I\) is the common current, \(V\) the battery voltage, \(R_{eq}\) the equivalent resistance of the circuit, and \(P_i\) the power used by bulb \(i\), which determines its brightness.

💡 شرح إضافي: لماذا يكون المصباح الأكبر مقاومة أسطع؟

💡 Extra explanation: why is the bulb with the larger resistance brighter?

التيار واحد في كل المصابيح، فالشيء الوحيد الذي يختلف بينها هو المقاومة. القدرة التي يتحول بها الكهرباء إلى ضوء وحرارة في المصباح هي \(P=I^2R\)؛ وعند ثبات \(I\) تتناسب القدرة طرديًا مع \(R\). إذن المصباح ذو المقاومة الأكبر يستهلك قدرة أكبر فيتوهج أكثر. ولا يعني هذا أن التيار يتجزأ بين المصابيح، بل يبقى التيار واحدًا، والذي يتوزع هو الجهد: المصباح الأكبر مقاومة ينال جهدًا أكبر (\(V_i=IR_i\)).

The current is the same in every bulb, so the only thing that differs between them is the resistance. The power that turns electricity into light and heat in a bulb is \(P=I^2R\); when \(I\) is constant, \(P\) is proportional to \(R\). So the bulb with the larger resistance uses more power and glows brighter. This does not mean the current is divided between the bulbs: the current stays the same, and it is the voltage that is shared (\(V_i=IR_i\)), so the bulb with the larger resistance gets a larger voltage.

💡 شرح إضافي: لماذا تخفت كل المصابيح عند إضافة مصباح؟

💡 Extra explanation: why do all the bulbs dim when a bulb is added?

إضافة مصباح تزيد \(R_{eq}\)، فيقل التيار \(I=\dfrac{V}{R_{eq}}\) عند جهد بطارية ثابت. وبما أن كل المصابيح تشترك في التيار نفسه، تقل قدرة كل واحد منها \(P=I^2R\)، فيخفت الجميع معًا.

Adding a bulb increases \(R_{eq}\), so the current \(I=\dfrac{V}{R_{eq}}\) decreases for a fixed battery voltage. Since all bulbs share that same current, the power of each one, \(P=I^2R\), drops, and all of them dim together.

وعند احتراق أحد المصابيح ينقطع المسار، فيصبح التيار صفرًا وتنطفئ كل المصابيح. هذه نقطة ضعف الدوائر المتوالية، وهي عكس ما يحدث في التوازي.

When one bulb burns out the path is broken, the current becomes zero and all the bulbs go out. This is the weak point of series circuits, and it is the opposite of what happens in parallel circuits.

🧪 التجربة: محاكاة سطوع المصابيح على التوالي

🧪 The Experiment: Simulating Bulbs in Series

أدوات المحاكاة أدناه تتيح لك إضافة مصابيح، وتغيير مقاومة كل منها، ومراقبة سطوعها وأثر احتراق أحدها. الهدف أن تربط كل ما رأيته في الشروح بما يحدث أمامك.

The simulation below lets you add bulbs, change the resistance of each one, and observe their brightness and the effect of one burning out. Its goal is to connect everything you read above with what you see happening.

خطوات مقترحة

Suggested steps

  1. ابدأ بمصباحين متماثلين، ولاحظ أن سطوعهما متساوٍ.Start with two identical bulbs and notice that their brightness is equal.
  2. أضف مصباحًا ثالثًا، وراقب انخفاض سطوع الجميع وانخفاض التيار.Add a third bulb and watch the brightness of all of them and the current drop.
  3. غيّر مقاومة مصباح واحد وزدها، ولاحظ أنه يصبح الأكثر سطوعًا.Change the resistance of one bulb and increase it; notice that it becomes the brightest.
  4. اجعل أحد المصابيح يحترق، ولاحظ انطفاء كل المصابيح.Make one of the bulbs burn out and notice that all the bulbs go off.

🧪 تجربة تفاعلية: مصابيح على التوالي

🧪 Interactive experiment: bulbs in series

غيّر عدد المصابيح ومقاومة كل منها وجهد البطارية، ثم اختر مصباحًا ليحترق وراقب السطوع. يتوهج كل مصباح بقدرته \(P=I^2R\).

Change the number of bulbs, the resistance of each one and the battery voltage, then choose a bulb to burn out and watch the brightness. Each bulb glows according to its power \(P=I^2R\).

3
12
4
4
4
4
المقاومة المكافئة \(R_{eq}\) (Ω)Equivalent resistance \(R_{eq}\) (Ω)—
التيار \(I\) (A)Current \(I\) (A)—
قدرة كل مصباح \(P=I^2R\) (W)Power of each bulb \(P=I^2R\) (W)—
الحالةState—

✍️ أمثلة محلولة

✍️ Worked Examples

❓ مثال 1Example 1

ثلاثة مصابيح متماثلة مقاومة كل منها \(4\ \mathrm{\Omega}\) متصلة على التوالي ببطارية جهدها \(12\ \mathrm{V}\). احسب المقاومة المكافئة، والتيار، والجهد على كل مصباح، والقدرة في كل مصباح. ثم قارن قدرة المصباح بقدرة مصباح واحد موصول بالبطارية وحده.

Three identical bulbs, each of resistance \(4\ \mathrm{\Omega}\), are connected in series to a \(12\ \mathrm{V}\) battery. Find the equivalent resistance, the current, the voltage across each bulb and the power in each bulb. Then compare the power with that of one bulb connected alone to the battery.

الحل
\(R_{eq}=4+4+4=12\ \mathrm{\Omega}\)
\(I=\dfrac{V}{R_{eq}}=\dfrac{12}{12}=1\ \mathrm{A}\)
\(V_i=IR_i=1\times4=4\ \mathrm{V}\) لكل مصباح (والمجموع \(12\ \mathrm{V}\) ✓)
\(P_i=I^2R_i=1^2\times4=4\ \mathrm{W}\) لكل مصباح
مصباح واحد وحده: \(I=\dfrac{12}{4}=3\ \mathrm{A}\) فتكون \(P=3^2\times4=36\ \mathrm{W}\)، أي أن كل مصباح في التوالي أخفت بمقدار \(\dfrac{4}{36}=\dfrac{1}{9}\) من المصباح المنفرد، وهو ما يوافق \(\dfrac{1}{n^2}\) حيث \(n=3\).
✅ \(R_{eq}=12\ \mathrm{\Omega}\)، \(I=1\ \mathrm{A}\)، \(V_i=4\ \mathrm{V}\)، \(P_i=4\ \mathrm{W}\)
Solution
\(R_{eq}=4+4+4=12\ \mathrm{\Omega}\)
\(I=\dfrac{V}{R_{eq}}=\dfrac{12}{12}=1\ \mathrm{A}\)
\(V_i=IR_i=1\times4=4\ \mathrm{V}\) for each bulb (the total is \(12\ \mathrm{V}\) ✓)
\(P_i=I^2R_i=1^2\times4=4\ \mathrm{W}\) for each bulb
One bulb alone: \(I=\dfrac{12}{4}=3\ \mathrm{A}\), so \(P=3^2\times4=36\ \mathrm{W}\). Each bulb in series uses \(\dfrac{4}{36}=\dfrac{1}{9}\) of that power, which matches \(\dfrac{1}{n^2}\) with \(n=3\).
✅ \(R_{eq}=12\ \mathrm{\Omega}\), \(I=1\ \mathrm{A}\), \(V_i=4\ \mathrm{V}\), \(P_i=4\ \mathrm{W}\)
❓ مثال 2Example 2

ثلاثة مصابيح مقاوماتها \(2\ \mathrm{\Omega}\) و\(6\ \mathrm{\Omega}\) و\(4\ \mathrm{\Omega}\) متصلة على التوالي ببطارية \(12\ \mathrm{V}\). أيها أسطع؟ ولماذا؟

Three bulbs with resistances \(2\ \mathrm{\Omega}\), \(6\ \mathrm{\Omega}\) and \(4\ \mathrm{\Omega}\) are connected in series to a \(12\ \mathrm{V}\) battery. Which one is the brightest? Why?

الحل
\(R_{eq}=2+6+4=12\ \mathrm{\Omega}\)، ومنها \(I=\dfrac{12}{12}=1\ \mathrm{A}\) وهو التيار نفسه في الثلاثة.
\(P_1=1^2\times2=2\ \mathrm{W}\)، \(P_2=1^2\times6=6\ \mathrm{W}\)، \(P_3=1^2\times4=4\ \mathrm{W}\)
الجهود: \(2\ \mathrm{V}+6\ \mathrm{V}+4\ \mathrm{V}=12\ \mathrm{V}\) ✓
✅ المصباح \(6\ \mathrm{\Omega}\) هو الأسطع لأن قدرته أكبر (\(6\ \mathrm{W}\)).
Solution
\(R_{eq}=2+6+4=12\ \mathrm{\Omega}\), so \(I=\dfrac{12}{12}=1\ \mathrm{A}\), the same current in all three.
\(P_1=1^2\times2=2\ \mathrm{W}\), \(P_2=1^2\times6=6\ \mathrm{W}\), \(P_3=1^2\times4=4\ \mathrm{W}\)
Voltages: \(2\ \mathrm{V}+6\ \mathrm{V}+4\ \mathrm{V}=12\ \mathrm{V}\) ✓
✅ The \(6\ \mathrm{\Omega}\) bulb is the brightest because it uses the most power (\(6\ \mathrm{W}\)).
❓ مثال 3Example 3

نعود إلى المثال الأول (ثلاثة مصابيح \(4\ \mathrm{\Omega}\) لكل منها على \(12\ \mathrm{V}\)) ونضيف إلى الدارة مصباحًا رابعًا مماثلًا دون تغيير البطارية. ما التيار الجديد؟ وما قدرة كل مصباح الآن؟ هل يزداد السطوع أم يقل؟

Return to Example 1 (three \(4\ \mathrm{\Omega}\) bulbs on \(12\ \mathrm{V}\)) and add a fourth identical bulb to the circuit without changing the battery. What is the new current? What is the power of each bulb now? Does the brightness increase or decrease?

الحل
\(R_{eq}=4\times4=16\ \mathrm{\Omega}\)، ومنها \(I=\dfrac{12}{16}=0.75\ \mathrm{A}\)
\(P_i=(0.75)^2\times4=0.5625\times4\approx2.25\ \mathrm{W}\)
✅ التيار \(0.75\ \mathrm{A}\)، وقدرة كل مصباح \(2.25\ \mathrm{W}\) بدلًا من \(4\ \mathrm{W}\)، أي أن الجميع أخفت.
Solution
\(R_{eq}=4\times4=16\ \mathrm{\Omega}\), so \(I=\dfrac{12}{16}=0.75\ \mathrm{A}\)
\(P_i=(0.75)^2\times4=0.5625\times4\approx2.25\ \mathrm{W}\)
✅ The current is \(0.75\ \mathrm{A}\) and each bulb now uses \(2.25\ \mathrm{W}\) instead of \(4\ \mathrm{W}\): all the bulbs are dimmer.

📚 ملخص

📚 Summary

المفهومConceptالقانون أو النتيجةLaw or result
التيارCurrent\(I\) واحد في كل المصابيح\(I\) is the same in every bulb
الجهد الكليTotal voltage\(V=V_1+V_2+\dots\)\(V=V_1+V_2+\dots\)
المقاومة المكافئةEquivalent resistance\(R_{eq}=R_1+R_2+\dots\)\(R_{eq}=R_1+R_2+\dots\)
السطوعBrightness\(P=I^2R\): المصباح الأكبر مقاومة أسطع\(P=I^2R\): the bulb with the larger resistance is brighter
إضافة مصباحAdding a bulb\(R_{eq}\) تزيد ⇒ \(I\) يقل ⇒ الجميع يخفت\(R_{eq}\) increases ⇒ \(I\) decreases ⇒ all dim
احتراق مصباحA bulb burns outالدارة مفتوحة ⇒ \(I=0\) ⇒ تنطفئ الكلCircuit open ⇒ \(I=0\) ⇒ all go off

⚠️ أخطاء شائعة

⚠️ Common mistakes

🧠 اختبر نفسك

🧠 Test Yourself

⭐ 1

في دائرة مصابيح متصلة على التوالي، أي العبارات الآتية صحيحة؟

In a circuit of bulbs connected in series, which statement is correct?

Aالتيار يختلف من مصباح لآخرthe current differs from one bulb to another
Bالتيار نفسه يمر في جميع المصابيحthe same current flows through all the bulbs
Cكل مصباح يأخذ جهد البطارية كاملًاeach bulb gets the full battery voltage
Dاحتراق مصباح يُبقي الباقي مضيئًاone bulb burning out keeps the others lit
الحل
التوالي يعني مسارًا واحدًا للتيار، فالتيار واحد في كل المصابيح، والجهد يتوزع، وانقطاع المسار يطفئ الكل.
✅ الإجابة B
Solution
Series means one current path, so the current is the same in every bulb, the voltage is shared, and a break in the path switches everything off.
✅ Answer B
⭐ 2

ثلاثة مصابيح متماثلة متصلة على التوالي ببطارية ثابتة الجهد. أُضيف مصباح رابع مماثل إلى الدارة نفسها. سطوع كل مصباح:

Three identical bulbs are connected in series to a battery of fixed voltage. A fourth identical bulb is added to the same circuit. The brightness of each bulb:

Aيزدادincreases
Bيبقى كما هوstays the same
Cيقلdecreases
Dيصبح صفرًا دائمًاbecomes zero permanently
الحل
تزداد \(R_{eq}\) فيقل التيار \(I=V/R_{eq}\)، فتقل القدرة \(P=I^2R\) لكل مصباح.
✅ الإجابة C
Solution
\(R_{eq}\) increases, so the current \(I=V/R_{eq}\) decreases, and the power \(P=I^2R\) of each bulb drops.
✅ Answer C
لاحظت خطأ؟ أو عندك سؤال عن التجربة؟ اكتبه بالتعليقات وحدد مكانه بالضبط. Noticed an error? Or have a question about the experiment? Write it in the comments and specify exactly where.