Jak spočítat teplotu vlákna žárovky v nominálním režimu

Jak víte, s rostoucí teplotou kovu se jeho elektrický odpor zvyšuje. Pro různé kovy je v souvislosti s tímto jevem charakteristický jeho vlastní teplotní koeficient odporu α, který lze snadno najít v referenční knize.

Důvodem tohoto jevu je to, že tepelné vibrace iontů mřížky s kovovými krystaly jsou stále intenzivnější se zvyšující se teplotou a vodivé elektrony, které tvoří proud, se s nimi častěji srazí a na tyto srážky utrácejí více energie. A protože samotný proud (podle Joule-Lenzova zákona) vede k zahřívání vodiče, jakmile proud začne protékat proudem, odpor tohoto vodiče se okamžitě začne zvyšovat.

Podobně odpor vlákna se zvyšuje, když je připojen ke zdroji energie. Najdeme teplotu vlákna žárovky v nominálním režimu její činnosti.

Teplotní koeficient odporu wolframu (ze kterého se vyrábí vlákno žárovky) je roven α = 0,0045 / K a je spojen se změnou odporu (společně se změnou teploty) následujícím vztahem:

Zde:

R0-rezistence vlákna při 0 ° C;

R-odpor vlákna při aktuální teplotě t.

Odolnost R0 žhavicího vlákna při 0 ° C není známa, nyní je třeba jej stanovit nepřímo. Nejprve pomocí multimetru změříme odpor lampy při pokojové teplotě.

Dále se podívejte na pokojový teploměr a zjistěte tak teplotu vzduchu v místnosti.

Pokud uznáme, že studené vlákno lampy má přesně stejnou teplotu jako vzduch v místnosti, pak se odpor lampy při 0 ° C snadno stanoví vzorcem:

Zde je nutné nahradit:

t-teplota v místnosti (pomocí teploměru);

Rk-odpor vlákna žárovky při aktuální teplotě v místnosti (měřitelné multimetrem).

Takže nyní známe odpor R0 vlákna naší lampy při 0 ° C. Nyní, s vědomím jmenovitého výkonu lampy a jejího jmenovitého napětí, určujeme čistě matematicky její nominální odpor Rn podle následujícího dobře známého vzorce:

Zde nahrazujeme údaje uvedené přímo na lampě:

Napětí lampy o jmenovitém U;

Výkon lampy s jmenovitým výkonem P.

Nyní dostaneme první vzorec do následující formy a nahradíme právě nalezený nominální odpor Rn a odpor R0 při 0 ° С, který byl nalezen výše, jakož i teplotní koeficient odporu α = 0,0045 / K pro wolfram (převzatý z referenční knihy):

Zjistili jsme tedy skutečnou teplotu vlákna žárovky v provozním stavu, aniž bychom ji měřili přímo, ale znali jsme pouze jmenovitý výkon P, jmenovité napětí sítě U, studený odpor Rk, teplotu v místnosti a teplotní koeficient odporu wolframu α.