Unitas.ru

Сантехника водопровод
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сопротивление нити лампы накаливания

Сопротивление нити лампы накаливания

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»…

2.3. Новые типы задач ЕГЭ. Границы применения закона Ома и графические задачи на лампочки накаливания в КИМах ЕГЭ 2020-2022

Естественно, что только в незначительной части практических применений (линейные цепи и их элементы) сила тока прямо пропорциональна напряжению. Области, где это не так, значительно шире. Рассмотрим некоторые из этих областей.

1) Пусть мы имеем электродвигатель, сопротивление ротора которого Rр. Понятно, что

т.к. ротор движется в магнитном поле, в нем возникает ЭДС индукции εинд. Как же определить силу тока через двигатель? Можно воспользоваться законом сохранения энергии.

За 1 с внешнее поле совершает работу U∙I, в роторе выделяется количество теплоты Q = I 2 ∙Rр и совершается механическая работа двигателя Амех. Тогда в соответствии с законом сохранения энергии можно записать: U∙I = I 2 ∙Rр + Амех.. Это соотношение и позволяет определить силу тока. Закон Ома не позволяет это сделать.

Читайте так же:
Ток через неоновую лампу

В качестве второго примера рассмотрим лампу накаливания. Ниже приведены результаты исследования двух лампочек.

Эти результаты показывают, что сила тока через лампочку не подчиняется закону Ома. Причину этого понять относительно просто: спираль лампы нагревается, движение ионов и электронов увеличивается, сопротивление растет, следовательно,

Сила тока перестает быть прямо пропорциональной напряжению.

Аналитическое выражение зависимости I (U) может быть определено двумя способами.

Первый способ

Функция I (U) может быть выведена теоретически. Для этого можно воспользоваться универсальным соотношением, справедливым для любой лампы накаливания:

В справедливости этой закономерности можно убедиться, опираясь на экспериментальные данные, приведенные выше.

Второй способ

Зная характер зависимости I (U), можно воспользоваться регрессионным анализом с использованием калькулятора: y=A=ab x .

При подготовке к ЕГЭ следует иметь в виду, что задачи с лампочками решаются графически.

Рассмотрим примеры

1) На рисунке представлены графики зависимости силы тока от напряжения двух лампочек — Л1 и Л2.

Эти лампочки включены последовательно.

Что показывает вольтметр, если амперметр показывает 0,4 А?

2) Графики зависимости силы тока от напряжения двух лампочек Л1 и Л2 представлены на рисунке.

Эти лампочки включены по схеме.

Вольтметр показывает 4 В. Что показывает амперметр?

3) На рисунке изображена зависимость силы тока через лампу накаливания от приложенного к ней напряжения. Выберите два верных утверждения, которые можно сделать, анализируя этот график.

  1. Сопротивление лампы уменьшается при увеличении силы тока, текущего через нее.
  2. Мощность, выделяемая в лампе при напряжении 110 В, равна 50 Вт.
  3. Мощность, выделяемая в лампе при напряжении 170 В, равна 76,5 Вт.
  4. Сопротивление лампы при силе тока в ней 0,35 А равно 200 Ом.
  5. Мощность, выделяемая в лампе, увеличивается при увеличении силы тока.
Читайте так же:
Электрическая схема подключения двухклавишного выключателя с лампочками

4) В качестве четвертого примера сравним проводимость металлов и электролитов с целью понять, почему при совершенно разных носителях и взаимодействиях закон Ома выполняется и для металлов, и для электролитов.

Вспомним еще раз, в чем суть механизма сопротивления металлов. Она состоит в том, что сопротивление возникает при взаимодействии электронов с ионами, результатом которого является полная передача энергии, полученной электронами от электрического поля ионной решетки. Это ключевой факт для выполнения закона Ома.

Сам процесс роли не играет, именно поэтому в электролитах взаимодействие ионов совсем другое, но его результат такой же: энергия полностью передается ионам. В электролитах наночастицы гидратированные ионы (см. рис. и таблицу) находятся под действием двух сил — силы поля и силы сопротивления. Энергия поля непрерывно передается ионам электролита.

Виды диодных лампочек

Первым критерием деления является материал корпуса:

  • Стекло (матовое или прозрачное);
  • Алюминий;
  • Пластик;
  • Керамика.
  • Винтовые (буквенное обозначение – E);
  • Штырьковые (буквенное обозначение – G).

На цоколе, помимо буквы, обозначающей его вид, указываются цифры, которые обозначают для первого вида диаметр, измеряемый в миллиметрах, а для второго вида это длина между штырьками.

Таким образом, можно выделить следующие виды светодиодов:

  • Е14 (лампочки с цоколем меньшего диаметра, подходит для некоторых светильников);
  • Е27 (обычные, которые подходят для установки, например, в люстрах, где патрон рассчитан на лампочки накаливания);
  • G4 (могут применяться, например, для подсветки картин).
  • GU5.3, G9 (замена галогенным лампочкам);
  • GU10 (используются для встроенных светильников, которые служат подсветкой, а также в вытяжках);

В этом перечне указаны лишь основные виды.

История создания и усовершенствования конструкции лампы накаливания

За свою более чем 100 – летнюю историю существования лампы накаливания с вольфрамовой спиралью, принцип работы и основные конструкторские элементы почти не претерпели изменений.
А началось всё в 1840 году, когда была создана лампа, использующая для освещения принцип накаливания платиновой спирали.
1854 год – первая практичная лампа. Применялся сосуд с откачанным воздухом и бамбуковая обугленная нить.
1874 год – используется в качестве тела накала угольный стержень, помещённый в вакуумный сосуд.
1875 год – лампа с несколькими стержнями, которые раскаляются один за другим в случае сгорания предыдущего.
1876 год – использование каолиновой нити накала, которая не требовала откачки воздуха из сосуда.
1878 год – использование угольного волокна в разрежённой кислородной атмосфере. Это позволяло получать яркое освещение.
1880 год – создана лампа с угольным волокном, имеющая время свечения до 40 часов.
1890 год – использование спиральных нитей из тугоплавких металлов (окиси магния, тория, циркония, иттрия, металлического осмия, тантала) и наполнение колб азотом.
1904 год – выпуск ламп с вольфрамовой спиралью.
1909 год – наполнение колб аргоном.
С тех пор прошло более 100 лет. Принцип работы, материалы деталей, наполнение колбы практически не изменились. Эволюции подверглось лишь качество используемых материалов при производстве ламп, технические характеристики и небольшие дополнения.

Читайте так же:
Неоновые лампы для выключателей legrand

Недостатки ламп накаливания

Помимо перечисленных достоинств, есть недостатки, послужившие причиной разработки новых источников искусственного освещения:

  • низкий электрический и световой КПД;
  • скачок тока в момент розжига лампы;
  • преобладание в световом потоке желтой и красной частей спектра;
  • небольшой срок службы ламп накаливания (не более 1 тыс. часов);
  • хрупкий материал колбы чувствителен к вибрациям;
  • при разрушении нити возможен разрыв внешней стеклянной оболочки;
  • зависимость ресурса и светового потока от напряжения питания;
  • нагрев внешней оболочки до +290. +330°С;
  • для установки ламп мощностью выше 150 Вт требуется применение светильников и коммутационных элементов из термостойких материалов;
  • падение яркости излучения по мере выгорания нити;
  • световой поток негативно влияет на зрение человека (из-за слепящей яркости), что требует использования абажуров или матового покрытия на колбу.

Лампа с абажуром

Напряжение

Обычные лампочки напрямую работают от электрической сети 220 вольт, не требуя использования каких-либо трансформирующих устройств.

В последнее время все большей популярностью пользуются низковольтные источники света, рабочее напряжение для которых составляет 6, 12, 24 или 36 вольт. Такие лампы менее чувствительны к перепадам напряжения в сети, а значит, реже выходят из строя.

Напряжение ламп

Кроме того, они меньше нагреваются, а значит, являются более безопасными, чем традиционные лампы накаливания или «галогенки». Низковольтные лампы имеют лишь один существенный недостаток – их можно подключать в сеть только через трансформатор, понижающий рабочее напряжение до нужных значений.

Подбор лампочек для домашних светильников не будет вызывать особых сложностей, если внимательно разобраться с перечисленными выше характеристиками источников света. Всю необходимую информацию о параметрах света, создаваемого лампами того или иного типа, сегодня легко найти на их упаковках или в интернете.

Лучше соединять параллельно

Когда существует параллельное соединение ламп, напряжение источника питания всегда оказывается на клеммах каждой из них. Между ними могут быть только проводники электрического тока. Их сопротивлением пренебрегают по причине крайне малой величины. Схема параллельного подключения исключает взаимное электрическое влияние между источниками света. Каждый из них светит в полную силу, если подключается к выходу источника питания с напряжением, соответствующим их номинальному значению.

голоса
Рейтинг статьи
Читайте так же:
Яркость лампочки ток сопротивление
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector