Cómo calcular la temperatura del filamento de una lámpara de filamento en modo nominal

Como saben, al aumentar la temperatura del metal, aumenta su resistencia eléctrica. Para varios metales, en relación con este fenómeno, es característico su propio coeficiente de resistencia a la temperatura α, que se puede encontrar fácilmente en el libro de referencia.

La razón de este fenómeno es que las vibraciones térmicas de los iones de celosía de cristal metálico se vuelven más intensas con el aumento de la temperatura, y los electrones de conducción que forman la corriente chocan con ellos con mayor frecuencia, gastando más energía en estas colisiones. Y dado que la corriente en sí misma (según la ley de Joule-Lenz) conduce al calentamiento del conductor, tan pronto como la corriente comience a fluir a través del conductor, la resistencia de este conductor comienza a aumentar de inmediato.

Del mismo modo, la resistencia del filamento de la lámpara aumenta cuando está conectada a una fuente de alimentación. Encontremos la temperatura del filamento de la lámpara en el modo nominal de su funcionamiento.

El coeficiente de resistencia a la temperatura del tungsteno (del que está hecho el filamento de una lámpara incandescente) es α = 0.0045 / K, y está asociado con un cambio en la resistencia (junto con un cambio en la temperatura) por la siguiente relación:

Aquí:

R0-resistencia del filamento a 0 ° C;

Resistencia R del filamento a la temperatura actual t.

La resistencia R0 del filamento incandescente a 0 ° C no la conocemos, ahora debe determinarse indirectamente. Para hacer esto, primero con un multímetro medimos la resistencia de la lámpara a temperatura ambiente.

Luego, mire el termómetro de la habitación y descubra la temperatura del aire en la habitación.

Si suponemos que el filamento frío de la lámpara tiene exactamente la misma temperatura que el aire de la habitación, la fórmula determina fácilmente la resistencia de la lámpara a 0 ° C:

Es necesario sustituir aquí:

temperatura t en la habitación (por termómetro);

Resistencia Rk del filamento de la lámpara a la temperatura actual en la habitación (medible con un multímetro).

Entonces, ahora sabemos la resistencia R0 del filamento de nuestra lámpara a 0 ° C. Ahora, conociendo la potencia nominal de la lámpara y su voltaje nominal, determinamos puramente matemáticamente su resistencia nominal Rn de acuerdo con la siguiente fórmula conocida:

Sustituimos aquí los datos indicados directamente en la lámpara:

Tensión nominal U de la lámpara;

Potencia de la lámpara con clasificación P.

Ahora traemos la primera fórmula a la siguiente forma, y ​​sustituimos la resistencia nominal Rn recién encontrada, y la resistencia R0 a 0 ° С, que se encontró arriba, así como el coeficiente de temperatura de resistencia α = 0.0045 / K para tungsteno (tomado del libro de referencia):

Entonces, encontramos la temperatura real del filamento de la lámpara en condiciones de funcionamiento, no midiéndola directamente, sino solo conociendo la potencia nominal P, el voltaje nominal de la red U, la resistencia al frío Rk, la temperatura ambiente ty el coeficiente de temperatura de la resistencia α del tungsteno.