Com calcular la temperatura del filament d'una làmpada en mode nominal

Com ja sabeu, a mesura que augmenta la temperatura del metall, augmenta la seva resistència elèctrica. Per a diversos metalls, en relació amb aquest fenomen, és característic el seu propi coeficient de resistència α, que es pot trobar fàcilment al llibre de referència.

La raó d’aquest fenomen és que les vibracions tèrmiques dels ions de gel de cristalls metàl·lics es fan més intenses amb l’augment de la temperatura i els electrons de conducció que formen el corrent xoquen amb més freqüència gastant més energia en aquestes col·lisions. I atès que el corrent en si (segons la llei Joule-Lenz) condueix a l'escalfament del conductor, llavors tan bon punt el corrent comença a fluir pel conductor, la resistència d'aquest conductor comença immediatament a augmentar.

De la mateixa manera, la resistència del filament de la làmpada augmenta quan es connecta a una font d’energia. Anem a trobar la temperatura del filament de la làmpada en el mode nominal del seu funcionament.

El coeficient de temperatura de resistència del tungstè (a partir del qual es fa el filament d'una làmpada incandescent) és igual a α = 0,0045 / K, i s'associa amb un canvi de resistència (junt amb un canvi de temperatura) per la següent relació:

Aquí:

Resistència R0 del filament a 0 ° C;

Resistència a R del filament a la temperatura actual t.

No se'ns coneix la resistència R0 del filament incandescent a 0 ° C, ara s'ha de determinar indirectament. Per fer-ho, primer amb un multímetre mesurem la resistència de la làmpada a temperatura ambient.

A continuació, mireu el termòmetre de l’habitació i, per tant, esbrineu la temperatura de l’aire a l’habitació.

Si acceptem que el filament fred de la làmpada té exactament la mateixa temperatura que l’aire a l’habitació, aleshores la resistència de la làmpada a 0 ° C es determina fàcilment mitjançant la fórmula:

Cal substituir aquí:

temperatura t a l’habitació (mitjançant termòmetre);

Resistència a rk del filament de la làmpada a la temperatura actual de l'habitació (mesurable amb un multímetre).

Per tant, ara coneixem la resistència R0 del filament de la nostra làmpada a 0 ºC. Ara, coneixent la potència nominal de la làmpada i el seu voltatge nominal, determinem matemàticament la seva resistència nominal Rn segons la següent fórmula coneguda:

Substituïm aquí les dades indicades directament a la làmpada:

Tensió d'U de la làmpada;

Potència de la làmpada classificada en P.

Ara portem la primera fórmula a la següent forma, i substituïm la resistència nominal Rn que acabem de trobar, i la resistència R0 a 0 ° С, que es troba més amunt, així com el coeficient de temperatura de resistència α = 0,0045 / K per tungstè (pres del llibre de referència):

Així doncs, vam trobar la temperatura real del filament de la làmpada en estat de funcionament, no mesurant-la directament, sinó només coneixent la potència nominal P, la tensió nominal de la xarxa U, la resistència al fred Rk, la temperatura ambient t i el coeficient de temperatura de la resistència al tungstè α.