Jak obliczyć temperaturę żarnika żarówki w trybie nominalnym

Jak wiadomo, wraz ze wzrostem temperatury metalu wzrasta jego oporność elektryczna. W przypadku różnych metali, w związku z tym zjawiskiem, charakterystyczny jest własny współczynnik temperaturowy rezystancji α, który można łatwo znaleźć w książce referencyjnej.

Powodem tego zjawiska jest to, że wibracje termiczne jonów sieci krystalicznej metalu stają się bardziej intensywne wraz ze wzrostem temperatury, a elektrony przewodzące, które tworzą prąd, zderzają się z nimi częściej, zużywając więcej energii na te zderzenia. A ponieważ sam prąd (zgodnie z prawem Joule-Lenza) prowadzi do nagrzania przewodnika, to gdy tylko prąd zacznie przepływać przez przewodnik, rezystancja tego przewodnika natychmiast zaczyna rosnąć.

Podobnie rezystancja żarnika lampy wzrasta, gdy jest ona podłączona do źródła zasilania. Znajdźmy temperaturę żarnika lampy w nominalnym trybie jej działania.

Współczynnik temperaturowy rezystancji wolframu (z którego wykonany jest żarnik żarówki) wynosi α = 0,0045 / K i jest związany ze zmianą rezystancji (wraz ze zmianą temperatury) przez następującą zależność:

Tutaj:

Odporność R0 żarnika w 0 ° C;

Rezystancja R żarnika w bieżącej temperaturze t.

Rezystancja R0 żarnika w temperaturze 0 ° C nie jest nam znana, należy go teraz określić pośrednio. Aby to zrobić, najpierw za pomocą multimetru mierzymy rezystancję lampy w temperaturze pokojowej.

Następnie spójrz na termometr pokojowy, a tym samym sprawdź temperaturę powietrza w pomieszczeniu.

Jeśli założymy, że zimny żarnik lampy ma dokładnie taką samą temperaturę jak powietrze w pomieszczeniu, to opór lampy w temperaturze 0 ° C można łatwo ustalić na podstawie wzoru:

Konieczne jest zastąpienie tutaj:

temperatura t w pomieszczeniu (termometr);

Rezystancja Rk żarnika lampy przy aktualnej temperaturze w pomieszczeniu (mierzalna za pomocą multimetru).

Teraz znamy rezystancję R0 żarnika naszej lampy w temperaturze 0 ° C. Teraz, znając nominalną moc lampy i jej napięcie znamionowe, określamy czysto matematycznie jej nominalną rezystancję Rn według następującego dobrze znanego wzoru:

Zastępujemy tutaj dane wskazane bezpośrednio na lampie:

Napięcie znamionowe lampy;

Moc lampy P

Teraz wprowadzamy pierwszą formułę do następującej postaci i zastępujemy właśnie znalezioną rezystancję nominalną Rn i rezystancję R0 przy 0 ° С, co stwierdzono powyżej, a także współczynnik temperaturowy rezystancji α = 0,0045 / K dla wolframu (wzięty z książki odniesienia):

Znaleźliśmy więc rzeczywistą temperaturę żarnika lampy w stanie roboczym, nie mierząc go bezpośrednio, ale znając jedynie moc znamionową P, napięcie znamionowe sieci U, rezystancję zimną Rk, temperaturę pokojową t oraz współczynnik temperaturowy rezystancji wolframu α.