Πώς να υπολογίσετε τη θερμοκρασία του νήματος ενός λαμπτήρα πυρακτώσεως σε ονομαστική κατάσταση

Όπως γνωρίζετε, με την αύξηση της θερμοκρασίας του μετάλλου, η ηλεκτρική αντίσταση αυξάνεται. Για διάφορα μέταλλα, σε σχέση με αυτό το φαινόμενο, ο δικός του συντελεστής θερμοκρασίας αντίστασης α είναι χαρακτηριστικός, ο οποίος μπορεί εύκολα να βρεθεί στο βιβλίο αναφοράς.

Ο λόγος για αυτό το φαινόμενο είναι ότι οι θερμικές δονήσεις των μεταλλικών ιόντων κρυσταλλικού πλέγματος γίνονται πιο έντονες με την αύξηση της θερμοκρασίας και τα ηλεκτρόνια αγωγιμότητας που σχηματίζουν το ρεύμα συγκρούονται με αυτά πιο συχνά, ξοδεύοντας περισσότερη ενέργεια σε αυτές τις συγκρούσεις. Και δεδομένου ότι το ίδιο το ρεύμα (σύμφωνα με το νόμο Joule-Lenz) οδηγεί στη θέρμανση του αγωγού, τότε μόλις αρχίσει να ρέει το ρεύμα μέσω του αγωγού, η αντίσταση αυτού του αγωγού αρχίζει αμέσως να αυξάνεται.

Ομοίως, η αντίσταση ενός νήματος λαμπτήρα αυξάνεται όταν συνδέεται με μια πηγή ενέργειας. Ας βρούμε τη θερμοκρασία του νήματος του λαμπτήρα στην ονομαστική λειτουργία της λειτουργίας του.

Ο συντελεστής θερμοκρασίας αντίστασης του βολφραμίου (από τον οποίο γίνεται το νήμα ενός λαμπτήρα πυρακτώσεως) είναι ίσος με α = 0,0045 / K και συνδέεται με μια μεταβολή της αντίστασης (μαζί με μια αλλαγή θερμοκρασίας) με την ακόλουθη σχέση:

Εδώ:

Αντοχή R0 του νήματος στους 0 ° C.

R-αντίσταση του νήματος στην τρέχουσα θερμοκρασία t.

Η αντίσταση R0 του νήματος πυρακτώσεως στους 0 ° C δεν είναι γνωστή σε εμάς, τώρα πρέπει να προσδιοριστεί έμμεσα. Για να γίνει αυτό, πρώτα με ένα πολυμέτρημα μετράμε την αντίσταση της λάμπας σε θερμοκρασία δωματίου.

Στη συνέχεια, ρίξτε μια ματιά στο θερμόμετρο του δωματίου, και, επομένως, μάθετε τη θερμοκρασία του αέρα στο δωμάτιο.

Αν δεχτούμε ότι το ψυχρό νήμα της λάμπας έχει ακριβώς την ίδια θερμοκρασία με τον αέρα στο δωμάτιο, τότε η αντίσταση του λαμπτήρα στους 0 ° C προσδιορίζεται εύκολα από τον τύπο:

Είναι απαραίτητο να αντικατασταθεί εδώ:

t θερμοκρασία στο δωμάτιο (με θερμόμετρο).

Rk-αντίσταση του νήματος του λαμπτήρα στην τρέχουσα θερμοκρασία στο δωμάτιο (μετρήσιμη με ένα πολύμετρο).

Έτσι, τώρα γνωρίζουμε την αντίσταση R0 του νήματος του λαμπτήρα μας στους 0 ° C. Τώρα γνωρίζοντας την ονομαστική ισχύ της λάμπας και την ονομαστική τάση της, προσδιορίζουμε καθαρά μαθηματικά την ονομαστική αντίσταση της Rn σύμφωνα με τον ακόλουθο γνωστό τύπο:

Αντικαταστήσουμε εδώ τα δεδομένα που αναγράφονται απευθείας στη λάμπα:

Τάση U του λαμπτήρα.

Ισχύς λαμπτήρα με ονομαστική τιμή P.

Τώρα φέρουμε τον πρώτο τύπο στην ακόλουθη μορφή και αντικαταστήστε την ονομαστική αντίσταση Rn που μόλις βρέθηκε και την αντίσταση R0 στους 0 ° C, που βρέθηκε παραπάνω, καθώς και τον συντελεστή θερμοκρασίας αντίστασης α = 0,0045 / K για το βολφράμιο (που λαμβάνεται από το βιβλίο αναφοράς):

Έτσι βρήκαμε την πραγματική θερμοκρασία του νήματος του λαμπτήρα σε κατάσταση λειτουργίας, χωρίς να το μετρήσουμε άμεσα, αλλά γνωρίζοντας μόνο την ονομαστική ισχύ P, την ονομαστική τάση του δικτύου U, την ψυχρή αντίσταση Rk, τη θερμοκρασία δωματίου t και τον συντελεστή θερμοκρασίας της αντίστασης βολφραμίου α.