Для школьников.
При прохождении тока по проводнику совершается работа, её совершают электрические силы (или электрическое поле). Кратко эту работу называют работой тока.
Рассматривая участок цепи, по которому проходит ток, получим следующее выражение для работы тока:
Работа тока равна произведению напряжения между концами участка на протекающий ток и время его протекания.
В случае, если участок цепи однородный (не содержит источника тока), то
тогда получим ещё две формулы для работы тока:
Если ток проходит через неподвижный проводник, то единственным результатом работы тока является его нагревание. Тогда количество выделившейся теплоты
Это запись закона Джоуля – Ленца.
Если кроме нагревания ток совершает ещё механическую работу, например, приводя в действие электродвигатель (мотор), то работа
лишь частично переходит в тепло.
В этом случае работа тока больше количества выделившейся теплоты, но закон Джоуля – Ленца выполняется.
Работа, совершаемая током в единицу времени, называется мощностью тока:
Единицей мощности тока является 1 Вт:
1 Вт – мощность выделяемая током 1 А в проводнике, между концами которого поддерживается напряжение 1 В.
Основная формула мощности для участка цепи:
Мощность постоянного тока на любом участке цепи выражается произведением силы тока на напряжение между концами участка цепи.
Так как для однородного участка цепи
то мощность можно найти ещё по формулам:
Обычно говорят не о работе, а о потребляемой из сети некоторым прибором (электроплитка, лампочки и др.) или двигателем (мотором) мощности электрического тока. Говоря о мощности (например, электродвигателя), отмечают, что работа двигателя совершается за счёт тока.
На приборах часто отмечается потребляемая ими мощность – мощность, необходимая для нормальной работы этого прибора.
Прежде поговорим об электрических лампочках, в работе которых применяется тепловое действие тока.
Всем знакомая лампа накаливания представляет собой стеклянный баллон с откачанным воздухом, в который вмонтирована спиральная вольфрамовая нить. Через металлический цоколь концы нити соединяются с проводами осветительной сети.
Нагреваясь до очень высокой температуры (до белого каления), нить лампы становится источником света.
На лампе указывается потребляемая ею мощность и напряжение, на которое она рассчитана.
Поставим себе ВОПРОСЫ и ответим на них.
Вопрос 1:
Какое количество теплоты выделяется лампой мощностью 100 Вт за секунду?
Ответ: 100 Дж.
Вопрос 2:
Какое сопротивление имеет нить лампы мощностью 100 Вт, рассчитанная на напряжение 220 В, и какой ток она потребляет?
Ответ: Воспользуемся формулами для мощности:
Сопротивление лампы найдём, разделив квадрат напряжения(на которое лампа рассчитана) на мощность лампы. Получается, что сопротивление нити лампы равно 484 Ом. Ток, протекающий по нити лампы найдём из первого равенства, то есть лампа потребляет ток 0,45 А.
Вопрос 3:
Можно ли включить последовательно две лампы одинаковой мощности, рассчитанные на 110 В, в сеть с напряжением 220 В?
Ответ: Так как лампы имеют одинаковые мощности и рассчитаны на одинаковое напряжение, то они имеют и одинаковые сопротивления. Общее напряжение 220 В распределится между ними поровну, и на каждую лампу придётся напряжение 110 В, на которое они и рассчитаны. Таким образом, лампы последовательно включить можно. При этом они будут “гореть полным накалом”.
Вопрос 4:
Что произойдёт, если в сеть с напряжением 220 В включить последовательно две лампы рассчитанные на одинаковое напряжение (110 В), но имеющие разные мощности, например 40 Вт и 100 Вт?
Ответ: Сопротивление нити каждой лампы находится через отношение квадрата напряжения, на которое она рассчитана, к мощности лампы.
Обе лампы рассчитаны на одинаковое напряжение, значит более мощная лампа (100 Вт) имеет меньшее сопротивление.
Ток через лампы идёт один и тот же, тогда согласно формуле
напряжение на более мощной лампе будет меньше, чем на менее мощной лампе.
Надо ориентироваться на расчётное напряжения ламп (в нашем случае это 110 В).
Если напряжение на лампе окажется меньше 110 В, то она будет гореть тускло (с недокалом). В данном случае это относится к лампе мощностью 100 Вт. Лампа же мощностью 40 Вт будет гореть ярко (с перекалом) и быстро перегорит. Вывод: лампы разной мощности последовательно включать нельзя.
Итак, работа ламп накаливания основана на тепловом действии света, то есть на превращении электрической энергии в тепло и свет.
Природа тепла и света одна – это электромагнитные волны. Наш глаз воспринимает их как свет только в узком диапазоне длин волн, а в широком диапазоне длин волн ощущаем их как тепло.
Это значит, что при освещении помещений лампами накаливания значительная часть энергии теряется в виде тепла.
Существуют более экономичные осветительные приборы – это люминесцентные и светодиодные лампы. Они работают не на тепловом действии тока, принцип их работы совсем другой. О принципе работы люминесцентных ламп кратко будет сказано в теме “Электрический ток в газах”, а о принципе работы светодиодных ламп – в теме “Электрический ток в полупроводниках”.
Вернёмся к тепловому действию тока.
Ответьте на такой вопрос: Сколько тепла выделяется в утюге за секунду, если сопротивление утюга, работающего от сети с напряжением 220 В, равно 1210 Ом? Ответ: 403 Дж.
Подумайте над решением следующих задач:
Ответ: 40 Ом.
Ответ: 484 Вт; 968 Вт; 242 Вт.
К.В. Рулёва, к. ф.-м. н., доцент. Подписывайтесь на канал. Ставьте лайки. Пишите комментарии. Спасибо.
Предыдущая запись: Работа тока. Объяснение теплового действия тока электронной теорией.
Следующая запись: Полезная мощность. Полная мощность.
Ссылки на занятия до электростатики даны в Занятии 1.
Ссылки на занятия (статьи), начиная с электростатики, даны в конце Занятия 45.
Ссылки на занятия (статьи), начиная с теплового действия тока, даны в конце Занятия 58.
Загрузить PDF
Загрузить PDF
Вы никогда не задумывались, во сколько вам обходится та или иная лампочка? Так ли выгодно менять ее на люминесцентную или светодиодную? Чтобы это понять, достаточно лишь выяснить мощность лампочки и стоимость электричества в вашем доме. Замена ламп накаливания на более энергосберегающие аналоги, как правило, экономит несколько сотен рублей в первый год и еще больше с течением времени.
-
1
Определите мощность лампочки. Мощность обычно указывается непосредственно на лампе в виде числа, за которым следует символ «W». Если его там нет, проверьте упаковку из-под купленной лампы. Ватт – это единица измерения мощности, указывающая на то, сколько энергии лампа использует каждую секунду.
- Не обращайте внимания на фразы в стиле: «100-ваттный эквивалент», которые используются для сравнения яркости. Вам нужно узнать, сколько именно ватт использует лампа.
-
2
Разделите это число на тысячу. Так вы преобразуете ватты в киловатты. Самый простой способ деления на тысячу – переместить десятичную запятую на три знака влево.
- Пример 1: типичная лампа накаливания потребляет 60 ватт (Вт) энергии или 60/1000 = 0,06 кВт.
- Пример 2: обычная люминесцентная лампа потребляет 15 Вт или 15/1000 = 0,015 кВт. Эта лампа использует в четыре раза меньше энергии, чем лампа в первом примере, так как 15/60 = ¼.
-
3
Подсчитайте, сколько часов в месяц работает лампочка. Чтобы рассчитать счет за коммунальные услуги, вы должны узнать, сколько времени лампочка находится в рабочем состоянии. Так как счета за коммунальные услуги приходят вам раз в месяц, подсчитайте, сколько часов в месяц работает лампочка.
- Пример 1: ваша 0,06 кВт лампочка каждый день включается на 6 часов. В 30-дневный период это значение составит (30 дней/месяц * 6 часов/день) = 180 часов в месяц.
- Пример 2: ваша 0,015 кВт люминесцентная лампа включается только на 3 часа в день, 3 дня в неделю. За месяц она проработает примерно (3 часа/день * 3 дня/неделя * 4 недели/месяц) = 28 часов в месяц.
-
4
Умножьте потребляемое число киловатт на количество часов. Ваша энергокомпания начисляет плату за каждый «киловатт-час» (кВт⋅ч), или каждый киловатт энергии, потребляемой в течение одного часа. Чтобы вычислить, сколько киловатт-часов в месяц потребляет ваша лампочка, умножьте количество киловатт на количество часов, которое она работает каждый месяц.
- Пример 1: лампа накаливания потребляет 0,06 кВт энергии 180 часов в месяц. Ее энергозатраты составляют (0,06 кВт * 180 часов/месяц) = 10,8 киловатт-часов в месяц.
- Пример 2: люминесцентная лампа потребляет 0,015 кВт 28 часов в месяц. Ее энергозатраты составляют (0,015 кВт * 28 часов/месяц) = 0,42 киловатт-часов в месяц.
Реклама
-
1
Рассчитайте расходы на работу лампочки. Узнайте стоимость каждого киловатт-часа электроэнергии в счете за электричество. Умножьте это значение на количество кВт⋅ч, которые ваша лампочка потребляет каждый месяц, чтобы определить, сколько вы платите за работу этой лампочки.
- Пример 1: ваша энергокомпания начисляет 5,38 рублей за каждый киловатт-час. Лампа накаливания потребляет 10,8 кВт⋅ч/месяц, так что обходится она вам в (5,38/кВт·ч * 10,8 кВт⋅ч/месяц) = 58,104 рублей в месяц.
- Пример 2: с той же стоимостью в 5,38 рублей в месяц, энергосберегающая люминесцентная лампа обходится вам в (5,38/кВт⋅ч * 0,42 кВт⋅ч/месяц) = 2,26 рублей в месяц.
-
2
Сэкономьте на стоимости освещения. Лампочки потребляют в среднем около 5% от счета за электроэнергию.[1]
И хотя другие устройства, экономящие энергию, добьются куда большего эффекта, замена ламп накаливания обязательно окупится в долгосрочной перспективе:[2]
[3]
- Замена стандартной лампы накаливания на компактную люминесцентную лампу (КЛЛ), как правило, окупается уже спустя 9 месяцев. Кроме того, ее срок службы в девять раз дольше, что в долгосрочной перспектива сэкономит вам еще больше денег.
- Светодиодные лампы (LED) являются еще более эффективными, а их срок службы составляет 50000 часов (почти шесть лет беспрерывной работы). На протяжении этого времени они экономят около 450 рублей в год.[4]
-
3
Подберите подходящую замену. Вот на что стоит обратить внимание при покупке энергосберегающего освещения:[5]
[6]
[7]
- Некачественные КЛЛ (компактные люминесцентные лампы) могут быстро сгореть. Самые лучшие лампочки имеют на маркировке энергоэффективности Европейского Союза рейтинг А+ или выше.
- Если вам повезет, на упаковке будут указаны «люмены», которые являются мерой яркости. В противном случае используйте следующую оценку: лампа накаливания на 60 Вт, КЛЛ на 15 Вт или LED на 10 Вт имеют примерно одинаковую яркость.
- Найдите описание цвета. «Теплый белый» имеет желтое освещение. «Холодный белый» усиливает контраст, что не совсем подходит для жилых помещений.[8]
- LED «направленного» света не освещает всю комнату, а концентрирует свет на небольшом участке.
Реклама
Советы
- Ватты являются мерой мощности, а не яркости. Люминесцентная лампа на 15W может светить столь же ярко, что и лампа накаливания на 60 Вт, поскольку люминесцентные лампы более энергоэффективны. Светодиодные лампы еще более эффективны, так как способны производить аналогичную яркость за менее чем 8 Вт энергии.[9]
- Не верьте байкам о том, что поддержание люминесцентных ламп постоянно включенными экономит деньги. Несмотря на то, что включение света действительно потребляет небольшое количество дополнительной энергии, постоянна работа лампы будет потреблять гораздо больше.[10]
Реклама
Предупреждения
- Прежде чем вкручивать лампочку более высокой мощности, проверьте этикетку на светильнике. У каждого светильника имеется своя максимально допустимая мощность. Использование лампочки, которая потребляет больше максимально допустимой мощности, может привести к короткому замыканию и другим повреждениям.
- Лампочка, изготовленная для более высокого напряжения, чем патрон, будет потреблять меньше мощности, чем указано на упаковке. Это немного снизит количество потребляемых киловатт-часов, но приведет к более тусклому и желтоватому световому потоку.[11]
К примеру, лампочка на 60 Вт и 240V, питаемая от типичной электросети в 220V, будет потреблять меньше 60 Вт, но и давать тусклый и более желтый свет, чем лампочка на 60W и 220V.
Реклама
Похожие статьи
Об этой статье
Эту страницу просматривали 321 802 раза.
Была ли эта статья полезной?
Все прекрасно знают, что в современной лампочке есть спираль, которая излучает яркий свет. Лампа светит ярко, потому что спираль в ней раскалена добела, отсюда и название — лампа накаливания.
Как правило, в качестве спирали используют вольфрамовую нить, поскольку температура плавления вольфрама почти 3400 
. Таким образом, спираль лампы накаливания может нагреваться до 3000 . Вы знаете, что существует проблема перегорания лампочек. Чтобы предотвратить перегорание, из лампочки можно выкачать воздух и получить вакуум. Но в вакууме вольфрам быстро испаряется, поэтому лампочки приходится наполнять азотом или инертными газами, такими, как криптон и аргон. Эти газы препятствуют разрушению спирали.
Лампу накаливания изобрёл выдающийся инженер Александр Лодыгин.
Именно он первым предложил использовать вольфрамовую нить и наполнять лампочки инертным газом. Александру Лодыгину принадлежит более четырёхсот изобретений, одним из которых является электрический обогреватель. Ещё одно интересное изобретение Лодыгина — это водолазный аппарат, который основан на химическом действии электрического тока. Аппарат состоял из стальной оболочки, каучуковой одежды, гальванической батареи и электрического устройства, которое позволяло разлагать воду на кислород и водород.
Лодыгин предложил подобную схему работы водолазного аппарата ещё в 1871 году, но аппарат так и не был построен. Но, несмотря на это водолазный аппарат Лодыгина фактически является прообразом современных аквалангов.
Возвращаясь к теме урока, следует отметить, что лампа накаливания Лодыгина не всегда удобна в промышленности, которая выпускает лампы на напряжение от 2,5 В до 220 В. Лампу накаливания для промышленности сделал Томас Эдисон. Его работы внесли большой вклад в распространение системы электрического освещения.
В наше время лампы накаливания вытесняются более эффективными энергосберегающими лампами. В таких лампах около семидесяти процентов энергии преобразуется в свет, в то время как в лампах накаливания 90% энергии преобразуется в тепло, и только 10% — в свет. Для примера можем сравнить лампу накаливания и энергосберегающую лампу. Обычная стоваттная лампочка имеет мощность 100 Вт (что понятно из названия). Поскольку только 10 % энергии расходуется на свет, то полезная мощность будет равна 10 Вт. А энергосберегающая лампа преобразует в световую энергию 70% энергии. Значит, чтобы получить те же 10 Вт полезной мощности, этой лампе надо потреблять чуть более 14 Вт. То есть, энергосберегающая лампа мощностью 14 Вт почти также ярко светит, как и лампа накаливания, мощностью 100 Вт (это немного грубый расчет, потому что на яркость влияет не само количество энергии, а интенсивность излучения этой энергии, но об этом мы поговорим значительно позже).
Несмотря на это, используя идею лампы накаливания, люди придумали нагревательные приборы, такие, как, например, утюг или чайник.
Количество теплоты, выделяемое тем или иным прибором, вычисляется в соответствии с законом Джоуля-Ленца. Кроме этого, нельзя забывать, что всякий прибор имеет коэффициент полезного действия менее 100%, что тоже необходимо учитывать при расчетах.
Пример решения задачи.
Задача. Вы решили высушить пододеяльник с помощью утюга, который включен в удлинитель с сопротивлением 2 Ом. Утюг рассчитан на 10 А, а его коэффициент полезного действия 70%. Скажем, мы знаем, что в пододеяльнике содержится 200 мл воды при температуре 20 оС. Тогда, сколько времени понадобится для того, чтобы высушить пододеяльник?
Прежде чем мы начнём решать задачу, сразу заметим, что мы не учитываем, что не вся жидкость нагревается равномерно. Поэтому, чтобы решить задачу, нам просто нужно подсчитать количество энергии, необходимое для сушки, а затем найти, за какое время утюг сможет выделить такое количество энергии.
Вы знаете, что тепловое действие тока используется практически повсеместно. Каждый из вас без труда сможет привести пару примеров такого использования. По сути, любой электронагревательный прибор, разумеется, использует тепловое действие тока.
Домашняя работа
Стр. 156 — 159 читать
xpipale270
Вопрос по физике:
В лампочке карманного фонарика ток равен 0.2А.Определите энергию,потребляемую лампочкой за 2 минуты,если напряжение на ней равно 2,5 В
Трудности с пониманием предмета? Готовишься к экзаменам, ОГЭ или ЕГЭ?
Воспользуйся формой подбора репетитора и занимайся онлайн. Пробный урок – бесплатно!
Ответы и объяснения 1
pedindoken617
ДАНО : I= 0,2 A t=2 мин= 120 с U= 2,5 B
НАЙТИ : A
………………………………………………………………………………
A= U I t
A= 2,5* 0,2 * 120= 60 Дж
Знаете ответ? Поделитесь им!
Гость ?
Как написать хороший ответ?
Как написать хороший ответ?
Чтобы добавить хороший ответ необходимо:
- Отвечать достоверно на те вопросы, на которые знаете
правильный ответ; - Писать подробно, чтобы ответ был исчерпывающий и не
побуждал на дополнительные вопросы к нему; - Писать без грамматических, орфографических и
пунктуационных ошибок.
Этого делать не стоит:
- Копировать ответы со сторонних ресурсов. Хорошо ценятся
уникальные и личные объяснения; - Отвечать не по сути: «Подумай сам(а)», «Легкотня», «Не
знаю» и так далее; - Использовать мат – это неуважительно по отношению к
пользователям; - Писать в ВЕРХНЕМ РЕГИСТРЕ.
Есть сомнения?
Не нашли подходящего ответа на вопрос или ответ отсутствует?
Воспользуйтесь поиском по сайту, чтобы найти все ответы на похожие
вопросы в разделе Физика.
Трудности с домашними заданиями? Не стесняйтесь попросить о помощи –
смело задавайте вопросы!
Физика — область естествознания: естественная наука о простейших и вместе с тем наиболее общих законах природы, о материи, её структуре и движении.
Формула зависимости напряжения и мощности лампочки
Это основная формула статьи, вывод которой будет приведён ниже. Формула выглядит так:
Для любой лампы накаливания существует параметр, стабильный в широком диапазоне электрических режимов. Этим параметром является отношение куба напряжения к квадрату мощности.
Методика использования формулы проста.
Берем лампочку, читаем на колбе или на цоколе параметры, на которые она расчитана – напряжение и мощность, рассчитываем константу, потом вставляем в формулу любое произвольное напряжение и вычисляем мощность, которая выделится на лампочке.
Зная мощность, несложно вычислить ток.
Зная ток, несложно вычислить сопротивление нити накаливания.
Вот и рассмотрим вопросы, связанные с правильной эксплуатацией формулы, а так же с теми ограничениями, котрые неизбежны ввиду того что «абсолютных» формул просто не бывает.
Однако, сначала немножко «теории»…
Подключаем светодиоды
Как правильно подключить лампочку на 12 вольт в авто своими руками? Неважно, мигающую или нет, в фару или панель приборов, об этом мы расскажем далее.
Рассмотрим пример подключения своими руками на модуле, учитывая несколько нюансов (схемы вы найдете ниже):
- Панельки, то есть кластеры, рассчитываются на питание 12 вольт, такие устройства можно без проблем подключить к проводке авто и наслаждаться мигающими или просто яркими огоньками. Однако такие устройства обладают определенным недостатком — когда обороты мотора будут изменяться, яркость также будет то снижаться, то увеличиваться. Пусть это не критично, но глазу все же будет заметно. Но также нужно учесть, что такие кластеры хорошо светят тогда, когда напряжение в сети составляет 12.5 вольт, то есть если у вашем авто напряжение низкое, то светить лампочки будут слабо.
- Сам по своей конструкции кластер состоит из самих диодов, а также резистора. Резисторы — это важный элемент любого кластера. На каждые три лампочки устанавливается один резистор, предназначенный для гашения лишнего напряжения. Если вы приобретаете ленту для фар, то, возможно, вам придется ее подрезать. При установке в фары нужно учитывать, что обрезать ленту необходимо в определенных местах.
- Подключение светодиодов 12 вольт с резисторами в фары авто осуществляется последовательно. Вам необходимо сделать кластер, то есть подключить по очереди необходимое число лампочек друг к другу, а два вывода, которые будут находиться по краям — к сети авто. В этом случае речь идет о белых диодах, мощность которых составляет 3.5 W. То есть для сети с напряжением 12-14 вольт понадобится три лампочки, которые в общем будут потреблять не 12, а 10.5 вольт. Поскольку диоды обладают плюсом и минусом, последовательное соединение осуществляется таким образом, чтобы плюс одного элемента соединился с минусом другого (автор видео — Роман Щербань).
Базовые «теоретические» предпосылки
Формула была получена в предположении того, что в металле (из которого состоит нить накаливания) ток и сопротивление имеют единую физическую сущность.
В упрощенном виде это можно рассуждать примерно так.
Сообразно современным воззрениям, ток представляет собой упорядоченное движение носителей заряда. Для металла это будут электроны.
Было сделано предположение, что электрическое сопротивление металла определяется ХАОТИЧЕСКИМ движением тех же самых электронов.
С возрастанием температуры нити, хаотическое движение электронов возрастает, что, в конечном итоге, и приводит к возрастанию электрического сопротивления.
Еще раз. Ток и сопротивление в нити накаливания – суть одно и тоже. С той лишь разницей, что ток – это упорядоченное движение под действием электрического поля, а сопротивление – это хаотическое движение электронов.
Немножко «алгебраической схоластики»
Теперь, когда с “теорией” покончено (улыбнулся), приведу алгебраические выкладки для вывода «главной» формулы.
Каноническая запись закона Ома выглядит:
I * R = U
Самые общие соображения подвигают к мысли, что эти коэффициенты должны быть взаимно обратными величинами, а значит:
В этом случае, попарно перемножая правые и левые части (в системе уравнений), мы возвращаемся к исходной записи закона Ома:
I * R = U
Окончательный вывод формулы
Рассмотрим подробнее систему уравнений:
Возведем в квадрат первое уравнение и попарно перемножим их.
В левой части мы видим выражение для мощности, а так же памятуя о том, что произведение коэффициентов равно единице, окончательно перепишем:
Отсюда получим выражение для токового коэффициента:
И для резистивного коэффициента (они взаимообратны):
Осталось подставить эти значения коэффициентов в “РАСЩЕПЛЕННУЮ” формулу Закона Ома, и мы получим окончательные выражения для тока и сопротивления.
Домножая последнее соотношение на Ux, получим:
Чтобы не забивать себе голову этими квадратами, кубами и корнями, достаточно запомнить простую зависимость, которая вытекает из последнего соотношения . Возводя последнее соотношение в квадрат, мы получаем ясную и понятную формулу:
Для любой лампочки с вольфрамовой нитью накала отношение куба напряжения к квадрату мощности является величиной ПОСТОЯННОЙ.
Полученные соотношения показали прекрасное соответствие практическим результатам (измерениям) в широком диапазоне изменения параметров напряжения и для весьма различных типов ламп накаливания, начиная от комнатных, автомобильных и заканчивая лампочками для карманных фонариков…
Какое сопротивление у лампочки?
Решил я как-то проверить закон Ома. Применительно к лампе накаливания. Измерил сопротивление лампочки Лисма 230 В 60 Вт, оно оказалось равным 59 Ом. Это в несколько раз больше заявленной мощности! Я было удивился, но потом вспомнил слово, которое всё объясняло – бареттер
.
Дело в том, что сопротивление вольфрамовой нити лампы накаливания сильно зависит от температуры (следствие протекания тока). В моем случае, если это бы был не вольфрам, а обычный резистор, его рассеиваемая мощность при напряжении 230 Вольт была бы P = U2/R = 896. Почти 900 Ватт!
Кстати, именно поэтому производители датчиков с транзисторным выходом рекомендуют соблюдать осторожность при подключении датчиков.
Как же измерить рабочее сопротивление нити лампы накаливания? А никак. Его можно только определить косвенным путем, из закона знаменитого Ома. (Строго говоря, все омметры используют тот же закон – прикладывают напряжение и меряют ток). И мультиметром тут не обойдешься.
Используя косвенный метод и лампочку Лисма 24 В с мощностью 40 Вт, я составил вот такую табличку:
Зависимость сопротивления нити лампы накаливания от напряжения
Сопротивление лампочки
(Номинальные параметры выделены)
Как видно из таблицы, зависимость сопротивления лампочки от напряжения нелинейная. Это может проиллюстрировать график, приведенный ниже. Рабочая точка на графике выделена.
Сопротивление нити лампы накаливания в зависимости от напряжения
Кстати, сопротивление подопытной лампочки, измеренное с помощью цифрового мультиметра – около 1 Ома. Предел измерения – 200 Ом, при этом выходное напряжение вольтметра – 0,5 В. Эти данные также укладываются в полученные ранее.
Зависимость мощности от напряжения:
Зависимость мощности от напряжения
Для ламп на напряжение 230 В на основании экспериментальных данных была составлена вот такая табличка:
Мощность и сопротивление
Из этой таблицы видно, что сопротивление нити лампы накаливания в холодном и горячем состоянии отличается в 12-13 раз. А это значит, что во столько же раз увеличивается потребляемая мощность в первоначальный момент.
Можно говорить о пусковом токе для ламп накаливания.
Стоит отметить, что сопротивление в холодном состоянии измерялось мультиметром на пределе 200 Ом при выходном напряжении мультиметра 0,5 В. При измерении сопротивления на пределе 2000 Ом (выходное напряжение 2 В) показания сопротивления увеличиваются более чем в полтора раза, что опять же укладывается в идею статьи.
“Горячее” сопротивление измерялось косвенным методом.
Сопротивление нити накаливания люминесцентных ламп
Дополнение к статье, чтобы получился ещё более полный материал.
Лампы с цоколем Т8, сопротивление спирали в зависимости от мощности :
10 Вт – 8,0…8,2 Ом
15 Вт – 3,3…3,5 Ом
18 Вт – 2,7…2,8 Ом
36 Вт – 2,5 Ом.
Сопротивление измерялось цифровым омметром на пределе 200 Ом.
Формула мощности и напряжения
Обновление статьи. У меня на блоге появилась статья автора Станислава Матросова, который развил тему сопротивления спирали лампочки с теоретической стороны. Он вывел формулу, согласно которой:
Для любой лампы накаливания существует параметр, стабильный в широком диапазоне электрических режимов. Этим параметром является отношение куба напряжения к квадрату мощности:
Я решил на основе данных, полученных в статье, посчитать эту величину в Экселе. Вот что у меня получилось:
Зависимость
Действительно, константа, которая с некоторой погрешностью во всём диапазоне равна 8,2±0,2. Её размерность – “Вольт в кубе на Ватт в квадрате”.
Константа для расчета лампы накаливания = 8,2
Низкое значение константы в начале диапазона объяснено автором в приведенной по ссылке статье.
Теперь, зная значение этой константы (8,2), можем записать формулу зависимости мощности от напряжения лампочки накаливания 40Вт 24В:
Зависимость мощности лампочки накаливания от напряжения
Формула для сопротивления
Но вернёмся к теме статьи. Проверим вывод Станислава Матросова о том, что сопротивление лампочки пропорционально корню из напряжения. Из предыдущих выводов можно вывести формулу для конкретной лампочки 40Вт 24В:
Зависимость сопротивления от напряжения, формула для лампы накаливания
Теперь проверим, как эта формула соотносится с полученными мною экспериментальным данным (см. таблицу в начале статьи). Составим такую таблицу:
Таблица требует пояснений. Чтобы была соблюдена размерность, я нормировал экспериментально заданное напряжение (столбец 2) и рассчитанное сопротивление (столбец 4).
Колонка 5 – это корень из нормированного напряжения, и видно, что значения этой колонки отлично совпадают с колонкой 4!
Но давайте вернемся в реальному сопротивлению, и рассчитаем его по приведенной выше формуле (Зависимость сопротивления от напряжения). Это – 6-я колонка. Хорошо видно, что расчет по формуле практически идеально совпадает с расчетом из экспериментальных данных!
Зависимость сопротивления от напряжения. Квадратичная зависимость.
Кто хочет проверить мои расчеты, прикладываю файл: •Файл с расчетами и графиками
/ Файл с расчетами и графиками к статье про лампу накаливания, xlsx, 19.51 kB, скачан: 430 раз./
Всё, учебник физики можно переписывать!
