чему равно напряжение на лампочке

Чему равно напряжение на лампочке

Объём жидкости измерили при помощи мензурки (см. рисунок). Погрешность измерения объёма при помощи данной мензурки равна её цене деления. Укажите объём воды (в мл) с учётом погрешности измерения. В ответе запишите значение и погрешность слитно без пробела.

Найдём цену деления: (50 − 40) мл/5 = 2 мл. Значит, погрешность прямого измерения составляет 2 мл. Из рисунка ясно, что объём воды составляет 46 ± 2 мл.

Погрешность измерения равна половине цены деления, но никак не целой цене деления

Погрешность измерения включает не только погрешность прибора, но неточность снятия показаний, например. Поэтому вполне может быть принята за цену деления.

Чему равно напряжение на лампочке (см. рисунок), если погрешность прямого измерения напряжения составляет половину цены деления вольтметра? В ответе запишите значение и погрешность слитно без пробела.

Из рисунка видно, что между метками «4» и «5» укладывается 5 делений, значит, цена деления равна 0,2 В. Погрешность по условию составляет половину цены деления, т. е. 0,1 В. Показания прибора округлим до ближайшей риски: 4,6 В. Напряжение равно (4,6 ± 0,1) В.

При помощи миллиамперметра измеряется ток в некоторой электрической цепи. Миллиамперметр изображён на рисунке. Чему равен ток в цепи, если погрешность прямого измерения тока составляет половину цены деления миллиамперметра? Ответ приведите в миллиамперах. В ответе запишите значение и погрешность слитно без пробела.

Заметим, что между нулём и десятью пять делений, следовательно, цена деления миллиамперметра: Значит, погрешность прямого измерения составляет 1 мА. Из рисунка ясно, что показание миллиамперметра составляет (14 ± 1) мА.

При помощи вольтметра измеряется напряжение в некоторой электрической цепи. Вольтметр изображён на рисунке. Чему равно напряжение в цепи, если погрешность прямого измерения напряжения составляет половину цены деления вольтметра? Ответ приведите в вольтах. В ответе запишите значение и погрешность слитно без пробела.

Заметим, что между нулём и пятьюдесятью 10 делений, следовательно, цена деления вольтметра: Значит, погрешность прямого измерения составляет 2,5 В. Из рисунка ясно, что показание вольтметра составляет (110,0 ± 2,5) В.

Добрый день. Почему в ответе вы написали после 110 ещё один лишний 0? Ответ получается равен (110+-2,5) В, значит в ответе пишем 1102,5. Будет ли такой ответ правильный?

При записи числа с погрешностью значение указывается с той же точностью (до той же цифры), что и погрешность: 110,0 ± 2,5.

Вместе с тем при снятии показаний по рискам допустимо каждое отдельное измерение (значение) записывать с точностью до цены деления: 110 ± 2,5.

Оба ответа принимаются как верные.

Длину бруска измеряют с помощью сантиметровой линейки. Запишите результат измерения, учитывая, что погрешность измерения равна половине цены деления. Ответ приведите в сантиметрах. В ответе запишите значение и погрешность слитно без пробела.

Заметим, что между нулём и единицей два деления, следовательно, цена деления линейки: Значит, погрешность прямого измерения составляет 0,25 см. Из рисунка ясно, что длина бруска составляет (5,50 ± 0,25) см.

Почему вы пишите 5,500,25, а не 5,50,25?

Правило записи чисел с погрешностью требует указывать значение с той же точностью (до той же цифры), что и погрешность.

В задании https://phys-ege.sdamgia.ru/problem?id=8684 Вы округляете погрешность до одной значимой цифры (0,025 =>0,03), а в данном задании погрешность равна 0,25 (а не 0,3). В каком из заданий ошибка?

Для отдельного измерения приборная погрешность указывается «как есть» (согласно номиналу) без округления. При дальнейших вычислениях (учёте погрешности разброса или расчётах других величин) погрешность округляется до первой значащей цифры (или до второй, если первая «1»).

Если бы, скажем, была проведена серия измерений длины бруска, и среднее значение получилось бы 5,50 см, а погрешность (с учётом и приборной погрешности, и разброса) — 0,25 см, то результат следовало бы записать как (5,5 ± 0,3) см.

Источник

10 Достаточный уровень

Решебник по физике Л.А. Кирик Самостоятельные и контрольные работы

1. а) На цоколе одной электрической лампочки можно увидеть надпись «127 В», на цоколе другой — «220 В». Что означают эти надписи?

Эти надписи означают напряжение данных лампочек.

б) Чему равно напряжение на автомобильной лампочке, если при прохождении через ее нить накала заряда 300 Кл была совершена работа 3,6 кДж?

watermarked 1 1
2. а) Как следует понимать выражение: «На концах данного участка цепи напряжение равно 6 В»?

Заряд 1 Кл. совершает на этом участке работу 6 Дж.

б) Определите работу, совершённую при прохождении через спираль электроплитки заряда 80 Кл, если она включена в сеть с напряжением 220 В.

watermarked 2 1

3. а) Найдите и исправьте ошибки, допущенные учеником при сборке электрической цепи, представленной на рисунке.

Надо поменять местами амперметр и вольтметр.

б) Какой заряд прошел через проводник, если напряжение на его концах 1,5 кВ? При прохождении этого заряда была совершена работа 270 кДж.

watermarked 3 1
4. а) Как следует включить в цепь вольтметр, чтобы измерить напряжение на лампочке — последовательно с лампочкой или параллельно? Нарисуйте соответствующую схему. Каким должно быть сопротивление вольтметра по сравнению с сопротивлением лампочки?

2228Вольтметр надо подключать параллельно лампочке. Сопротивление вольтметра должно быть много больше сопротивления лампочки.

б) Чему равно напряжение на участке цепи, на котором совершена работа 1,5 кДж, при прохождении заряда 30 Кл?

watermarked 4 1
5. а) По двум проводникам прошел один и тот же заряд. При этом в первом проводнике была совершена работа в 2 раза большая, чем во втором. На концах какого из проводников напряжение меньше и во сколько раз?

б) Напряжение на концах проводника 50 В. Какая совершена работа при прохождении по проводнику заряда 60 Кл?

watermarked 5 1
6. а) На одном участке цепи при перемещении по нему заряда 100 Кл была совершена такая же работа, как и при перемещении заряда 600 Кл на другом участке. На концах какого участка напряжение больше и во сколько раз?

A=qU => U=A/q U1/U2=q2/q1=600/100=6 U1>U2 в 6 раз

б) При прохождении заряда 120 Кл по проводнику совершается работа 6,6 кДж. Чему равно напряжение на концах этого проводника?

Источник

Лампы накаливания и напряжение в сети

С помощью прибора Viso LightSpion и ЛАТРа, которому уже 46 лет, мы с Глафирой провели эксперимент, результаты которого меня удивили.

a76236b6a5977f626f5fa45961098a2c

Раньше в России в основном использовался стандарт сетевого напряжения 220 вольт. С 2005 года по ГОСТ 29322-92 в сети должно быть напряжение 230 В ±10%, то есть от 207 до 253 вольт. Старый стандарт 220 В попадает в этот диапазон, поэтому фактически со старым оборудованием никто ничего не делал — в большинстве розеток нашей страны как было 220, так и осталось. На момент эксперимента у меня в сети было 222 В, хотя утром бывает и 230 вольт.

Я измерил световой поток обычной лампочки накаливания при разных напряжениях, задавая их с помощью ЛАТРа.
По стандарту лампа 60 Вт должна давать 710 Лм. Для эксперимента я использовал матовую лампу 230 В 60 Вт Osram Classic «CLAS A FR60 230V E27/ES», на упаковке которой указано значение светового потока — 710 Лм.

При напряжении 231 вольт лампа потребляет 61 ватт и даёт 628 Лм.

image loader

На напряжении 220 вольт мощность снижается до 56 Вт, а световой поток до 555 Лм.

image loader

На нижнем пределе по стандарту — 207 В, мощность уже 52 Вт и 60-ваттная лампа светит, как 40-ваттная — всего 427 Лм.

image loader

В сельской местности напряжение иногда проседает до 180 вольт. В этом случае 60-ваттная лампа «превращается» в 25-ваттную — всего 271 Лм.

image loader

Вот результаты моих измерений 60-ваттной лампы на разных напряжениях:

180 В — 271 Лм
200 В — 416 Лм
207 В — 427 Лм
210 В — 489 Лм
215 В — 538 Лм
220 В — 555 Лм
225 В — 610 Лм
230 В — 628 Лм
235 В — 687 Лм
240 В — 788 Лм
244 В — 851 Лм

image loader

На всякий случай я проверил, как поведёт себя хорошая светодиодная лампа при изменении сетевого напряжения. Для эксперимента я использовал лампу IKEA RYET 703.115.98 LED 1461G13.

image loader

image loader

При изменении сетевого напряжения на 50 вольт, яркость лампы не меняется (небольшие отличия в цифрах — погрешность измерения).

У всех хороших светодиодных ламп есть внутренний стабилизатор, поэтому они одинаково светят при очень большом изменении входного напряжения. Кстати, благодаря этому свойству там, где напряжение в сети бывает очень низким, светодиодные лампы помогут решить проблему достаточного освещения.

Как показало моё большое тестирование ламп накаливания (http://ammo1.livejournal.com/627155.html) эти лампы на номинальном напряжении почти всегда дают меньше света, чем заявлено.

Так как в большинстве розеток России по прежнему 220 вольт, при тестировании светодиодных ламп я принимаю за значение эквивалента 60-ваттной лампы накаливания 550 Лм, а не 710 Лм, которые должны быть по стандарту. Важно сравнивать свет ламп в реальной обстановке, а не по стандартам.

Источник

Задание 22 ЕГЭ по физике

Механика — квантовая физика, методы научного познания

В задании 22 ЕГЭ по физике проверяется, как вы применяете знание физики в практической деятельности и повседневной жизни. В задании дается изображение какого-либо школьного физического прибора, по которому надо определить показания с учетом погрешности измерения.

Что необходимо знать и уметь?

22 1

В бланк надо записать ответ в следующем виде:

Секрет решения. Задание является достаточно простым, но требует внимательного чтения условия. Если в задаче приводится в качестве измерительного прибора термометр со шкалой, проградуированной в градусах Цельсия, а ответ требуется дать по шкале Кельвина, то надо учесть, что погрешности по этим двум шкалам одинаковые. Добавление к погрешности +273 является грубой ошибкой.

+273 требуется только для перевода температуры из шкалы Цельсия в шкалу Кельвина.

2. Погрешность прямого измерения силы динамометром, на котором висит груз, равна цене деления. Каков вес груза?

22 2

Цена деления динамометра определяется следующим расчетом:

Показания динамометра равны 1,1 Н.

Погрешность измерения, согласно условию задачи, равна цене деления, т.е. 0,1 Н.

В бланк надо записать ответ в следующем виде:

Секрет решения. Задание достаточно простое, но требует внимательного проведения простых расчетов. Главное – правильная запись в бланк ответов №1 показаний динамометра с учетом погрешности измерений.

22 3

Ответ: ( ___________ ± ___________) В.

Цена деления вольтметра определяется следующим расчетом:

Показания вольтметра равны 2 В.

Погрешность измерения, согласно условию задачи, составляет половину цены деления, т.е. 0,1 В.

Секрет решения. В этой задаче надо обратить внимание на то, что погрешность измерений равна половине цены деления. При заполнении бланка ответов №1 показания вольтметра необходимо указать с учетом десятичной записи числа (2,0).

Это полезно

В нашей статье вы найдете всю необходимую теорию для решения задания №9 ЕГЭ по теме «Графики функций». Это задание появилось в 2022 году в вариантах ЕГЭ Профильного уровня.

01dbf869

disci

01dbf869

prepod

Источник

Зависимость сопротивления нити накаливания от напряжения

Напряжение 2 4 6 8 10 12 14 16
% напряжения 8.3 16.7 25.0 33.3 41.7 50.0 58.3 66.7
Ток 0.55 0.7 0.84 0.97 1.08 1.19 1.29 1.38
Сопротивление 3.6 5.7 7.1 8.2 9.3 10.1 10.9 11.6
Мощность 1.1 2.8 5.04 7.76 10.8 14.28 18.06 22.08
Напряжение 18 20 22 24 26 28 30 32
% напряжения 75.0 83.3 91.7 100.0 108.3 116.7 125.0 133.3
Ток 1.47 1.55 1.63 1.7 1.77 1.84 1.92 2
Сопротивление 12.2 12.9 13.5 14.1 14.7 15.2 15.6 16.0
Мощность 26.46 31 35.86 40.8 46.02 51.52 57.6 64

Как видно из таблицы, зависимость сопротивления от напряжения нелинейная. Это может проиллюстрировать график, приведенный ниже. Рабочая точка на графике выделена.

Lamp resist wm

Сопротивление нити лампы накаливания в зависимости от напряжения

Кстати, сопротивление подопытной лампочки, измеренное с помощью цифрового мультиметра — около 1 Ома. Предел измерения — 200 Ом, при этом выходное напряжение вольтметра — 0,5 В. Эти данные также укладываются в полученные ранее.

Зависимость мощности от напряжения:

Lamp power wm

Зависимость мощности от напряжения

Для ламп на напряжение 230 В на основании экспериментальных данных была составлена вот такая табличка:

Мощность,
Вт
25 40 60 75 100
R холодной нити,Ом 150 90-100 60-65 45-50 37-40
R горячей
нити, Ом
1930 1200 805 650 490
Rгор./Rхол. 12 12 13 13 12

Из этой таблицы видно, что сопротивление нити лампы накаливания в холодном и горячем состоянии отличается в 12-13 раз. А это значит, что во столько же раз увеличивается потребляемая мощность в первоначальный момент.

Стоит отметить, что сопротивление в холодном состоянии измерялось мультиметром на пределе 200 Ом при выходном напряжении мультиметра 0,5 В. При измерении сопротивления на пределе 2000 Ом (выходное напряжение 2 В) показания сопротивления увеличиваются более чем в полтора раза, что опять же укладывается в идею статьи.

«Горячее» сопротивление измерялось косвенным методом.

Сопротивление нити накаливания люминесцентных ламп

Дополнение к статье, чтобы получился ещё более полный материал.

Лампы с цоколем Т8, сопротивление спирали в зависимости от мощности :

Сопротивление измерялось омметром на пределе 200 Ом.

2. Лампа накаливания

403041 rea 1

Почти вся подаваемая в лампу энергия превращается в излучение. Потери за счёт теплопроводности и конвекции малы. Для человеческого глаза, однако, доступен только малый диапазон длин волн этого излучения. Основная часть излучения лежит в невидимом инфракрасном диапазоне и воспринимается в виде тепла. Коэффициент полезного действия ламп накаливания достигает при температуре около 3400 K своего максимального значения 15 %. При практически достижимых температурах в 2700 K КПД составляет 5 %.

Ла́мпа нака́ливания — электрический источник света, в котором тело накала (тугоплавкий проводник), помещённое в прозрачный вакуумированный или заполненный инертным газом сосуд, нагревается до высокой температуры за счёт протекания через него электрического тока, в результате чего излучает в широком спектральном диапазоне, в том числе видимый свет. В качестве тела накала в настоящее время используется в основном спираль из сплавов на основе вольфрама.

Содержание

Принцип действия

В лампе накаливания используется эффект нагревания проводника, обычно проволочного, (тела накаливания) при протекании через него электрического тока (тепловое действие тока).Температура тела накаливания повышается после включения тока. Все тела, температура которых превышает температуру абсолютного нуля температур излучают электромагнитное тепловое излучение в соответствие с законом Планка. Максимум спектральной плотности излучения (Функция Планка) имеет максимум, длина волны которого на шкале длин волн зависит от температуры. Положение максимума в спектре излучения сдвигается с повышением температуры в сторону меньших длин волн (закон смещения Вина). Для получения видимого излучения необходимо, чтобы температура излучающего тела превышала 570 °C (температура начала красного свечения, видимого человеческим глазом в темноте). Для зрения человека, оптимальный, физиологически самый удобный, спектральный состав видимого света отвечает излучению абсолютно чёрного тела с температурой поверхности фотосферы Солнца 5770 K. Так как неизвестны вещества, могущие без разрушения выдержать температуру фотосферы Солнца, в телах накаливания современных ламп накаливания, применяется тугоплавкий, и относительно недорогой металлический вольфрам, — элемент, рекордный по высоте температуры плавления. Рабочие температуры вольфрамовых нитей ламп накаливания лежат в пределах 2000—2800 °C. Поэтому, спектр ламп накаливания смещён в красную часть спектра. Чем меньше температура тела накаливания, тем меньшая доля энергии, подводимой к нагреваемой проволоке, преобразуется в полезное видимое излучение, и тем более «красным» кажется излучение.

Часть потребляемой электрической энергии лампа накаливания преобразует в видимое излучение, часть рассеивается в виде тепла в результате процессов теплопроводимости и конвекции наполняющего газа внутри колбы лампы. Только малая доля электромагнитного излучения лежит в области видимого света, основная доля приходится на инфракрасное излучение. Для повышения КПД лампы и получения максимально «белого» света необходимо повышать температуру нити накала, которая в свою очередь ограничена свойствами материала нити — температурой плавления. Температура в 5771 К недостижима, так как при такой температуре любой известный материал плавится, разрушается и перестаёт проводить электрический ток. В современных лампах накаливания применяют материалы с максимальными температурами плавления — вольфрам (температура плавления 3410 °C) и, очень редко, осмий (температура плавления 3045 °C).

В атмосферном воздухе при высоких температурах вольфрам быстро окисляется в триоксид вольфрама (образуя характерный белый налёт на внутренней поверхности лампы при потере ею герметичности). По этой причине, вольфрамовое тело накала помещают в герметичную колбу, из которой, в процессе изготовления лампы откачивается воздух и заполняется инертным газом — обычно аргоном. На заре индустрии ламп их изготавливали с вакууммированными колбами; в настоящее время только лампы малой мощности (для ламп общего назначения — до 25 Вт) изготавливают в вакуумированной колбе. Колбы более мощных ламп наполняют инертным газом (азотом, аргоном или криптоном). Повышенное давление в колбе газонаполненных ламп уменьшает скорость испарения вольфрамовой нити, это не только увеличивается срок службы лампы, но и позволяет повысить температуру тела накаливания, что повышает световую КПД и приближает спектр излучения к белому. Внутренняя поверхность колбы газонаполненной лампы медленнее темнеет при распылении материала тела накала в процессе работы, как у вакууммированной лампы.

Все чистые металлы и их многие сплавы (в частности, вольфрам) имеют положительный температурным коэффициентом сопротивления, что означает — увеличение электрического удельного сопротивления с ростом температуры. Эта особенность автоматически стабилизирует электрическую потребляемую мощность лампы на ограниченном уровне при подключении к источнику напряжения (источнику с низким выходным сопротивлением), что позволяет подключать лампы непосредственно к электрическим распределительным сетям без использования ограничивающих ток балластных реактивных или активных двухполюсников, что экономически выгодно отличает их от газоразрядных люминесцентных ламп.

Конструкция

220px Incandescent light bulb.svg

magnify clip

Конструкции ламп накаливания весьма разнообразны и зависят от назначения. Однако общими являются тело накала, колба и токовводы. В зависимости от особенностей конкретного типа лампы могут применяться держатели тела накала различной конструкции; лампы могут изготавливаться бесцокольными или с цоколями различных типов, иметь дополнительную внешнюю колбу и иные дополнительные конструктивные элементы.

В конструкции ламп общего назначения предусматривается предохранитель — звено из ферроникелевого сплава, вваренное в разрыв одного из токовводов и расположенное вне колбы лампы — как правило, в ножке. Назначение предохранителя — предотвратить разрушение колбы при обрыве нити накала в процессе работы. Дело в том, что при этом в зоне разрыва возникает электрическая дуга, которая расплавляет остатки нити, капли расплавленного металла могут разрушить стекло колбы и послужить причиной пожара. Предохранитель рассчитан таким образом, чтобы при зажигании дуги он разрушался под воздействием тока дуги, существенно превышающего номинальный ток лампы. Ферроникелевое звено находится в полости, где давление равно атмосферному, а потому дуга легко гаснет. Из-за малой эффективности в настоящее время отказались от их применения.

Колба

Колба защищает тело накала от воздействия атмосферных газов. Размеры колбы определяются скоростью осаждения материала тела накала.

Газовая среда

Колбы первых ламп были вакуумированы. Большинство современных ламп наполняются химически инертными газами (кроме ламп малой мощности, которые по-прежнему делают вакуумными). Потери тепла, возникающие при этом за счёт теплопроводности, уменьшают путём выбора газа с большой молярной массой. Смеси азота N 2 с аргоном Ar являются наиболее распространёнными в силу малой себестоимости, также применяют чистый осушенный аргон, реже — криптон Kr или ксенон Xe (молярные массы: N 2 — 28,0134 г/моль; Ar: 39,948 г/моль; Kr — 83,798 г/моль; Xe — 131,293 г/моль).

220px Halogen Gluehbirne

magnify clip

Особой группой являются галогенные лампы накаливания. Принципиальной их особенностью является введение в полость колбы галогенов или их соединений. В такой лампе испарившийся с поверхности тела накала металл вступает в соединение с галогенами, и затем возвращается на поверхность нити за счёт температурного разложения получившегося соединения. Такие лампы имеют большую температуру спирали, больший КПД и срок службы, меньший размер колбы и другие преимущества. Серьезным недостатком является очень низкое электрическое сопротивление галогеновой лампы в холодном состоянии.

Тело накала

220px Filament

magnify clip

220px Electric bulb filament

magnify clip

Формы тел накала весьма разнообразны и зависят от функционального назначения ламп. Наиболее распространённым является из проволоки круглого поперечного сечения, однако находят применение и ленточные тела накала (из металлических ленточек). Поэтому использование выражения «нить накала» нежелательно — более правильным является термин «тело накала», включенный в состав Международного светотехнического словаря.

Тело накала первых ламп изготавливалось из угля (температура возгонки 3559 °C). В современных лампах применяются почти исключительно спирали извольфрама, иногда осмиево-вольфрамового сплава. Для уменьшения размеров тела накала ему обычно придаётся форма спирали, иногда спираль подвергают повторной или даже третичной спирализации, получая соответственно биспираль или триспираль. КПД таких ламп выше за счёт уменьшения теплопотерь из-за конвекции (уменьшается толщина ленгмюровского слоя).

Электротехнические параметры

Так как при включении нить накала находится при комнатной температуре, её сопротивление на порядок меньше рабочего сопротивления. Поэтому при включении протекает очень большой ток (в десять — четырнадцать раз больше рабочего тока). По мере нагревания нити её сопротивление увеличивается и ток уменьшается. В отличие от современных ламп, ранние лампы накаливания с угольными нитями при включении работали по обратному принципу — при нагревании их сопротивление уменьшалось, и свечение медленно нарастало. Возрастающая характеристика сопротивления нити накала (при увеличении тока сопротивление растет) позволяет использовать лампу накаливания в качестве примитивного стабилизатора тока. При этом лампа включается в стабилизируемую цепь последовательно, а среднее значение тока выбирается таким, чтобы лампа работала вполнакала.

В мигающих лампах последовательно с нитью накала встраивается биметаллический переключатель. За счёт этого такие лампы самостоятельно работают в мерцающем режиме.

Цоколь

Форма цоколя с резьбой обычной лампы накаливания была предложена Джозефом Уилсоном Суоном. Размеры цоколей стандартизованы. У ламп бытового применения наиболее распространены цоколи Эдисона E14 (миньон), E27 и E40 (число обозначает наружный диаметр в мм). Также встречаются цоколи без резьбы (удержание лампы в патроне происходит за счёт трения или нерезьбовыми сопряжениями — например, байонетным) — британский бытовой стандарт, а также бесцокольные лампы, часто применяемые в автомобилях.

Номенклатура

По функциональному назначению и особенностям конструкции лампы накаливания подразделяют на:

Специальные лампы

220px KM Lamp

magnify clip

КПД и долговечность

220px Gluelebensdauerrp

magnify clip

Почти вся подаваемая в лампу энергия превращается в излучение. Потери за счёт теплопроводности и конвекции малы. Человеческий глаз, однако, видит только узкий диапазон длин волн этого излучения — диапазон видимого излучения. Основная мощность потока излучения лежит в невидимоминфракрасном диапазоне и воспринимается в виде тепла. Коэффициент полезного действия (КПД) ламп накаливания (здесь под КПД понимается отношение мощности видимого излучения к полной мощности) достигает при температуре около 3400 K своего максимального значения 15 %. При практически достижимых температурах в 2700 K (обычная лампа на 60 Вт) КПД составляет около 5 %.

С возрастанием температуры КПД лампы накаливания возрастает, но при этом существенно снижается её долговечность. При температуре нити 2700 Kвремя службы лампы составляет примерно 1000 часов, при 3400 K всего лишь несколько часов. Как показано на рисунке справа, при увеличении напряжения на 20 %, яркость возрастает в два раза. Одновременно с этим время жизни уменьшается на 95 %.

Уменьшение напряжения питания хотя и понижает КПД, но зато увеличивает долговечность. Так, понижение напряжения в два раза (например, при последовательном включении), уменьшает КПД примерно в 4—5 раз, но, существенно увеличивает срок службы почти в тысячу раз. Этим эффектом часто пользуются, когда необходимо обеспечить надёжное дежурное освещение без особых требований к освещённости, например, на лестничных площадках жилых домов. Часто, для этого, при питании переменным током лампу подключают последовательно с диодом, при этом ток в лампе протекает только в течение половины периода. Такое включение снижает мощность в 2 раза, что соответствует снижению эффективного напряжения в √2≃1,41 раз.

Так как стоимость потребленной за время службы лампой накаливания электроэнергии в десятки раз превышает стоимость самой лампы, существует оптимальное напряжение, при котором экономические затраты на освещение минимальны. Оптимальное напряжение несколько выше номинального, поэтому способы повышения долговечности путем понижения напряжения питания с экономической точки зрения убыточны.

Время службы лампы накаливания ограничено в меньшей степени испарением материала нити во время работы, и, в большей степени, возникающими в нити неоднородностями. Неравномерное испарение материала нити приводит к возникновению истончённых участков с повышенным электрическим сопротивлением, что, в свою очередь, ведёт к ещё большему нагреву участка нити и интенсивному испарению материала в таких местах, так как мощность в последовательной электричекой цепи пропорциональна I 2 ·r. Таким образом, имеется неустойчивость к утоньшению участков нити. Когда одно из этих сужений истончается настолько, что материал нити в этом месте плавится или полностью испаряется, лампа выходит из строя.

Наибольший износ нити накала происходит при резкой подаче напряжения на лампу, поэтому значительно увеличить срок её службы можно используя разного рода устройства плавного запуска.

220px Glueh r

magnify clip

Вольфрам при комнатной температуре имеет удельное сопротивление всего в 2 раза превышающее удельное сопротивление алюминия. При включении лампы пусковой ток превышает номинальный в 10—15 раз, именно поэтому лампы перегорают обычно в момент включения. Для защиты питающей сети от бросков тока, возникающих в момент перегорания нити лампы при включении, многие лампы, например, бытовые, снабжаются встроенным плавким предохранителем — один из коваровых проводников, соединяющих цоколь лампы с выводом из стеклянного баллона делают тоньше другого, что легко увидеть рассмотрев лампу и именно он является плавким предохранителем. Так, бытовая лампа мощностью 60 Вт, в момент включения потребляет свыше 700 Вт, а 100-ваттная — более киловатта. По мере прогрева нити лампы её сопротивление возрастает, а мощность падает до номинальной.

Для снижения пускового тока могут использоваться терморезисторы с отрицательным коэффициентом температурного сопротивления. В момент включения резистор холодный и его сопротивление велико. После прогрева его сопротивление многократно уменьшается и на лампу подаётся почти всё напряжение питающей сети.

Реже используются реактивные ограничители пускового тока. Обычно, для этой цели используются дроссели — катушки индуктивности с ферромагнитным сердечником, т. н. балластные дроссели, включаемые последовательно с лампой. В момент включения из-за явления самоиндукции всё напряжение сети падает на дросселе, что ограничивает пусковой ток. При работе материал сердечника в каждом полупериоде сети заходит в глубокое насыщение (в цепях переменного напряжения) и почти всё напряжение сети приложено к лампе. Другой подход при применении балластных дросселей использует зависимость сопротивления нити от температуры. При прогреве сопротивление нити увеличивается, соответственно увеличивается напряжение на лампе что является сигналом для шунтирования дросселя, например, контактом электромагнитного реле, обмотка которого включена параллельно нити. Без шунтирования балластного дросселя мощность лампы снижается на 5—20 %, что может быть полезно для увеличения срока службы лампы.

Также широко используются тиристорные пусковые (автоматические или ручные диммеры).

Тип Относительная световая отдача % Световая отдача (Люмен/Ватт)
Лампа накаливания 40 Вт 1,9 % 12,6 [15]
Лампа накаливания 60 Вт 2,1 % 14,5 [15]
Лампа накаливания 100 Вт 2,6 % 17,5 [15]
Галогенные лампы 2,3 % 16
Галогенные лампы (с кварцевым стеклом) 3,5 % 24
Высокотемпературная лампа накаливания 5,1 % 35 [16]
Абсолютно чёрное тело при 4000 K 7,0 % 47,5 [17]
Абсолютно чёрное тело при 7000 K 14 % 95 [17]
Идеально белый источник света 35,5 % 242,5 [16]
Источник монохроматического зелёного света с длиной волны 555 нм 100 % 683 [18]

Ниже представлено приблизительное соотношение мощности и светового потока для обычных прозрачных ламп накаливания в форме «груши», популярных в России, цоколь E27, 220 В. [19]

Мощность (Вт) Световой поток (лм) [19] Световая отдача (лм/Вт)
200 3100 15,5
150 2200 14,6
100 1360 13,6
75 940 12,5
60 720 12
40 420 10,5
25 230 9,2
15 90 6

Перегоревшую лампу, колба которой сохранила целостность, а нить разрушилась лишь в 1-м месте, можно починить путем встряхиваний и поворотов, таких, чтобы концы нити вновь соединились. При приложении напряжения нить может сплавиться и лампа продолжит работу.

Разновидности ламп накаливания

Лампы накаливания делятся на (расположены по порядку возрастания эффекивности):

Преимущества и недостатки ламп накаливания

220px Spektrum 60W ESL

magnify clip

Источник

admin
Делаю сам
Adblock
detector