- Восхищение лампочкой накаливания.
- Сожаления по поводу лампочки накаливания.
- Полезные свойства лампочки накаливания.
- Применение лампочки накаливания в веке №21.
1. Есть множество чудес, которые мы можем подержать в руках. Одно из таких
чудес - лампочка накаливания. Ничего особенного, просто маленький кусочек вольфрама с температурой 3000 градусов. На солнце - 6000, а у нас в руках 3000. Это ли не чудо?
Даже самая крохотная и маломощная лампочка имеет крохотную вольфрамовую спиральку с такой же чудовищной температурой.
2. Использовать лампочку накаливания как источник света -
анахронизм: -- низкий КПД (5%) и как следствие этого огромное выделение тепла.
-- При работе выделяемое тепло нагревает лампу до сотен градусов.
-- Высокая температура затрудняет крепление лампы, создаёт опасность возгорания, способствует окислению токоподводящих контактов.
-- Стеклянная колба имеет низкую прочность.
-- Относительно невелик срок службы лампы накаливания, особенно при повышенной мощности.
3. Есть неоспоримые полезные свойства и у такого
архаичного изделия:-- Лампочка прекрасно потребляет энергию. Если взять для этой цели просто резистор, то у него будет примерно двойной размер при той же мощности. Резистор не может быть таким же горячим, как лампочка, поэтому лампочка более эффективно рассеивает энергию.
-- Любая лампочка накаливания является стабилизатором тока. Это не очень ярко выраженное свойство, но оно заметно и может быть иногда очень необходимо.
-- Лампочка имеет выраженную нелинейность сопротивления в самом начале ВольтАмперной характеристики.
Ниже изображена ВАХ лампочки накаливания 9В 0,09А (9Х0,09=0,81Вт).
(100)=10
Ом; (131)=130 Ом; (161)=160 Ом; (601)=600 Ом.Это маломощная лампа 9 Вольт 90 миллиАмпер. Такие применяют в недорогих ёлочных гирляндах.
Холодное сопротивление этой лампочки равно 9 Ом и если бы это сопротивление не менялось, то при напряжении 9В
через неё тёк ток 1А, но не как в реальности 0,09А.
При номинальном напряжении (9В) абсолютное сопротивление (R=U/I) составляет 9/0,09=100 Ом, а динамическое сопротивление (dR=dU/dI) около 130 Ом.
Ниже к графику прибавлена зелёная линия - динамическое сопротивление лампочки. Меняется от 9 Ом до 130. Почти весь рост динамического сопротивления приходится на диапазон напряжения питания от 0 до 1В.
Все
лампочки накаливания имеют такую характеристику.От самых маленьких и слабых до самых больших и мощных. Особый интерес вызывает изменение сопротивления лампочки в самом начале характеристики при напряжении до 0,5В.
Из-за низкого холодного сопротивления при подключении питания происходит многократный бросок тока, холодная лампочка мощностью 10 Вт в первые мгновения потребляет ток как горячая лампа на 100 Вт. Такие резкие броски тока заметно сокращают срок жизни лампы.
При разогреве нити сопротивление растёт и ток быстро приходит в норму.
Ниже приведены ВАХ нескольких разных лампочек.
Электрическая мощность определяется произведением тока на напряжение и если напряжение на резисторе повышается вдвое, то мощность растёт в четыре раза. Для лампочки это не так, поскольку при повышении напряжения вдвое, ток увеличивается не вдвое.
Чего уж проще? Вот паяльник на 60Вт 220В (сопротивление 801=800 Ом.) Включаем последовательно резистор с сопротивлением 801 и получаем половину тока и четверть мощности. Паяльник греется на 15Вт. А резистор? Тоже на 15Вт. Попробуем найти подобный резистор и удивимся его величине и цене. Если для гашения лишней мощности применить обыкновенную лампочку накаливания, то получается изящное решение с небольшой лампочкой, которая слегка светится и имеет бросовую цену. Главное - правильно подобрать лампу. Берём лампу на напряжение не меньше полного питания (в данном случае - 220В) Подбираем по мощности, учитывая, что холодное сопротивление лампы занижено.
Совсем необязательно для нагревания применять инфракрасные лампы. Эффективность обыкновенной лампочки практически такая же. В свет преобразуется всего лишь 5% энергии, так что это небольшой побочный продукт жизнедеятельности лампы.
Об этом подробно можно прочитать здесь.