Come calcolare la temperatura del filamento di una lampada a incandescenza in modalità nominale

Come sapete, con l'aumentare della temperatura del metallo, aumenta la sua resistenza elettrica. Per vari metalli, in relazione a questo fenomeno, è caratteristico il proprio coefficiente di temperatura di resistenza α, che può essere facilmente trovato nel libro di consultazione.

La ragione di questo fenomeno è che le vibrazioni termiche degli ioni reticolari di cristallo metallico diventano più intense con l'aumentare della temperatura e gli elettroni di conduzione che formano la corrente si scontrano più spesso con loro, spendendo più energia su queste collisioni. E poiché la corrente stessa (secondo la legge di Joule-Lenz) porta al riscaldamento del conduttore, quindi non appena la corrente inizia a fluire attraverso il conduttore, la resistenza di questo conduttore inizia immediatamente ad aumentare.

Allo stesso modo, la resistenza del filamento della lampada aumenta quando è collegata a una fonte di alimentazione. Troviamo la temperatura del filamento della lampada nella modalità nominale del suo funzionamento.

Il coefficiente di temperatura della resistenza del tungsteno (da cui viene prodotto il filamento di una lampada a incandescenza) è α = 0,0045 / K, ed è associato a una variazione di resistenza (insieme a una variazione di temperatura) dalla seguente relazione:

qui:

Resistenza R0 del filamento a 0 ° C;

R-resistenza del filamento alla temperatura corrente t.

La resistenza R0 del filamento incandescente a 0 ° C non ci è nota, ora deve essere determinata indirettamente. Per fare questo, prima con un multimetro misuriamo la resistenza della lampada a temperatura ambiente.

Quindi, dai un'occhiata al termometro della stanza e quindi scopri la temperatura dell'aria nella stanza.

Se supponiamo che il filamento freddo della lampada abbia esattamente la stessa temperatura dell'aria nella stanza, la resistenza della lampada a 0 ° C è facilmente determinata dalla formula:

È necessario sostituire qui:

t-temperatura nella stanza (dal termometro);

Rk-resistenza del filamento della lampada alla temperatura corrente nella stanza (misurabile con un multimetro).

Quindi, ora conosciamo la resistenza R0 del filamento della nostra lampada a 0 ° C. Ora, conoscendo la potenza nominale della lampada e la sua tensione nominale, determiniamo puramente matematicamente la sua resistenza nominale Rn secondo la seguente formula ben nota:

Sostituiamo qui i dati indicati direttamente sulla lampada:

Tensione nominale U della lampada;

Potenza della lampada classificata P

Ora portiamo la prima formula nella seguente forma e sostituiamo la resistenza nominale Rn appena trovata e la resistenza R0 a 0 ° С, che è stata trovata sopra, così come il coefficiente di temperatura della resistenza α = 0,0045 / K per il tungsteno (preso dal libro di riferimento):

Quindi abbiamo trovato la temperatura effettiva del filamento della lampada in condizioni di lavoro, non misurandola direttamente, ma conoscendo solo la potenza nominale P, la tensione nominale della rete U, la resistenza al freddo Rk, la temperatura ambiente te il coefficiente di temperatura della resistenza al tungsteno α.