Como calcular a temperatura do filamento de uma lâmpada de filamento no modo nominal

Como você sabe, com o aumento da temperatura do metal, sua resistência elétrica aumenta. Para vários metais, em conexão com esse fenômeno, seu próprio coeficiente de temperatura α de resistência é característico, o que pode ser facilmente encontrado no livro de referência.

A razão para esse fenômeno é que as vibrações térmicas dos íons de treliça de cristal metálico se tornam mais intensas com o aumento da temperatura, e os elétrons de condução que formam a corrente colidem com eles com mais frequência, gastando mais energia nessas colisões. E como a corrente em si (de acordo com a lei de Joule-Lenz) leva ao aquecimento do condutor, assim que a corrente começa a fluir através do condutor, a resistência desse condutor começa imediatamente a aumentar.

Da mesma forma, a resistência do filamento da lâmpada aumenta quando ela é conectada a uma fonte de energia. Vamos encontrar a temperatura do filamento da lâmpada no modo nominal de operação.

O coeficiente de temperatura da resistência do tungstênio (do qual é feito o filamento de uma lâmpada incandescente) é α = 0,0045 / K e está associado a uma mudança na resistência (juntamente com uma mudança na temperatura) pela seguinte relação:

Aqui:

Resistência a R0 do filamento a 0 ° C;

Resistência R do filamento à temperatura atual t.

A resistência R0 do filamento incandescente a 0 ° C não é conhecida por nós, agora precisa ser determinada indiretamente. Para fazer isso, primeiro com um multímetro, medimos a resistência da lâmpada à temperatura ambiente.

Em seguida, dê uma olhada no termômetro da sala e descubra a temperatura do ar na sala.

Se assumirmos que o filamento frio da lâmpada tem exatamente a mesma temperatura que o ar na sala, a resistência da lâmpada a 0 ° C é facilmente determinada pela fórmula:

É necessário substituir aqui:

temperatura t na sala (por termômetro);

Resistência Rk do filamento da lâmpada à temperatura atual na sala (mensurável com um multímetro).

Então, agora sabemos a resistência R0 do filamento da nossa lâmpada a 0 ° C. Agora, conhecendo a potência nominal da lâmpada e sua tensão nominal, determinamos matematicamente sua resistência nominal Rn de acordo com a seguinte fórmula conhecida:

Substituímos aqui os dados indicados diretamente na lâmpada:

Tensão em U da lâmpada;

Potência da lâmpada com classificação P.

Agora, trazemos a primeira fórmula para a seguinte forma e substituímos a resistência nominal Rn recém encontrada e a resistência R0 a 0 ° С, encontrada acima, bem como o coeficiente de temperatura de resistência α = 0,0045 / K para o tungstênio (retirado do livro de referência):

Portanto, encontramos a temperatura real do filamento da lâmpada em condições de trabalho, não medindo diretamente, mas apenas conhecendo a potência nominal P, a tensão nominal da rede U, a resistência ao frio Rk, a temperatura ambiente t e a temperatura ambiente t e o coeficiente de temperatura da resistência ao tungstênio α.