So berechnen Sie die Glühlampentemperatur einer Glühlampe im Nennmodus

Wie Sie wissen, steigt mit zunehmender Temperatur des Metalls sein elektrischer Widerstand. Für verschiedene Metalle ist im Zusammenhang mit diesem Phänomen der eigene Temperaturkoeffizient des Widerstands α charakteristisch, der im Nachschlagewerk leicht zu finden ist.

Der Grund für dieses Phänomen ist, dass die thermischen Schwingungen der Metallkristallgitterionen mit zunehmender Temperatur intensiver werden und die Leitungselektronen, die den Strom bilden, häufiger mit ihnen kollidieren und mehr Energie für diese Kollisionen aufwenden. Und da der Strom selbst (nach dem Joule-Lenz-Gesetz) zur Erwärmung des Leiters führt, steigt der Widerstand dieses Leiters sofort an, sobald der Strom durch den Leiter zu fließen beginnt.

In ähnlicher Weise erhöht sich der Widerstand des Glühfadens der Lampe, wenn sie an eine Stromquelle angeschlossen wird. Lassen Sie uns die Temperatur des Glühfadens der Lampe im nominalen Betriebsmodus ermitteln.

Der Temperaturwiderstandskoeffizient von Wolfram (aus dem der Glühfaden einer Glühlampe besteht) beträgt α = 0,0045 / K und ist mit einer Widerstandsänderung (zusammen mit einer Temperaturänderung) durch die folgende Beziehung verbunden:

Hier:

R0-Beständigkeit des Filaments bei 0 ° C;

R-Widerstand des Filaments bei der aktuellen Temperatur t.

Der Widerstand R0 des Glühfadens bei 0 ° C ist uns nicht bekannt, er muss nun indirekt bestimmt werden. Dazu messen wir zunächst mit einem Multimeter den Widerstand der Lampe bei Raumtemperatur.

Schauen Sie sich als nächstes das Raumthermometer an und ermitteln Sie so die Lufttemperatur im Raum.

Wenn wir annehmen, dass der kalte Faden der Lampe genau die gleiche Temperatur wie die Luft im Raum hat, kann der Widerstand der Lampe bei 0 ° C leicht durch die Formel bestimmt werden:

Es ist notwendig, hier zu ersetzen:

t-Temperatur im Raum (mit Thermometer);

Rk-Widerstand des Lampenfadens bei der aktuellen Temperatur im Raum (messbar mit einem Multimeter).

Jetzt kennen wir also den Widerstand R0 des Glühfadens unserer Lampe bei 0 ° C. Wenn wir nun die Nennleistung der Lampe und ihre Nennspannung kennen, bestimmen wir ihren Nennwiderstand Rn rein mathematisch nach der folgenden bekannten Formel:

Wir ersetzen hier die direkt auf der Lampe angegebenen Daten:

U-Nennspannung der Lampe;

P-Nennleistung der Lampe.

Nun bringen wir die allererste Formel in die folgende Form und ersetzen den soeben gefundenen Nennwiderstand Rn und den oben gefundenen Widerstand R0 bei 0 ° С sowie den Temperaturkoeffizienten des Widerstands α = 0,0045 / K für Wolfram (aus dem Nachschlagewerk entnommen):

Wir fanden also die tatsächliche Temperatur des Glühfadens der Lampe im Betriebszustand, ohne sie direkt zu messen, sondern nur die Nennleistung P, die Nennspannung des Netzwerks U, den Kältewiderstand Rk, die Raumtemperatur t und den Temperaturkoeffizienten des Wolframwiderstands α zu kennen.