Od czego zależy moc żarówki.
Witam,
Podobne tematy były już poruszane tutaj i przejrzałem kilka wątków, lecz nie znalazłem w nich wyjaśnienia interesującego mnie problemu. Jest to zapewne problem z gatunku podstawowych, jednakże nie znalazłem jego wytłumaczenia w sieci, dlatego zdecydowałem się kontynuować ten temat tutaj.
Interesuje mnie jaki parametr żarówki ( a w zasadzie włókna wolframowego ) decyduje o mocy tej żarówki, czyli innymi słowy jaka jest różnica między słabszą a mocniejsza żarówką tego samego typu?
Jeśli się nie mylę to żarzenie się włókna wolframowego wynika z jego rozgrzania do wysokiej temperatury, którą to włókno wytrzymuje ponieważ wolfram ma wystarczająco wysoką temperaturę topnienia. Rozgrzanie włókna powoduje przepływający przez nie prąd. Ten sam prąd płynie przez przewody zasilające żarówkę lecz nie nagrzewają się one tak jak włókno wolframowe ponieważ mają one dużo mniejszy opór (rezystancję). Zatem można wnioskować, że im większy opór przewodnika tym bardziej się on rozgrzewa. Tu nie jestem pewny czy to jest zasada ogólna. Jeśli w ogóle piszę tu bzdury to proszę mnie poprawić.
Z powyższego toku rozumowania można wnioskować, że włókno wolframowe będzie świecić tym mocniej (jaśniej) im większy będzie stawiało opór dla prądu. Opór włókna będzie rósł wraz ze wzrostem jego długości lub wraz z maleniem jego przekroju poprzecznego lub wraz ze wzrostem oporu właściwego jego materiału. Czy takie wnioski są zgodne z rzeczywistością?
Interesuje nas sytuacja zwykłej żarówki podłączonej do zasilania ze zwykłej sieci domowej o napięciu 230V.
Ze wzoru na moc:
P=UI
oraz z prawa Ohma:
R=U/I
wynika, że
P=U²/R
czyli, że przy stałym napięciu im większy opór tym jest mniejsza moc wydzielana oraz im większe jest natężenie prądu płynącego tym moc wydzielana większa.
Opór przewodnika zależy też od jego temperatury, dlatego jest on mniejszy zaraz po włączeniu zimnej żarówki i rośnie wraz z temperaturą rozgrzewanego włókna. Dlatego moc żarówki powinna być największa zaraz po włączeniu, a później maleje, aż do wartości nominalnej na jaką została zaprojektowana dla określonego napięcia. Interesuje nas jednak sytuacja ustabilizowanej pracy żarówki, czyli po pełnym rozgrzaniu.
Powyższe wzory pokazują, że przy tym samym napięciu większą moc będzie miała żarówka, której włókno ma mniejszą rezystancję i przez który w konsekwencji popłynie większy prąd. Mniejszy opór można uzyskać przez skrócenie włókna, pogrubienie go, lub zmniejszenie jego oporu właściwego (jeśli tak się w ogóle robi). Ciekawi mnie który z tych parametrów jest zmieniany przy zwiększaniu nominalnej mocy żarówki i jak powyższa zależność ma się do zwiększania temperatury przewodnika wraz ze wzrostem jego oporu. Czy to prawda, że im większy opór tym bardziej rozgrzewa się przewodnik?
Można by się też zastanowić jak to wygląda w grzejnikach elektrycznych.
Może ktoś będzie miał ochotę pomóc mi w tych tematach.
Myślę że warto zrozumieć rzeczy podstawowe, takie najbardziej nam bliskie w życiu jak np. prosta żarówka, tym bardziej że czasem nie są one wcale takie oczywiste i wcale nie jest tak łatwo znaleźć ich wytłumaczenie w internecie „pomimo że można znaleźć tam wszystko”.
Nie wiem dlaczego takich praktycznych rzeczy nie uczą w szkołach, najczęściej tylko sucha teoria...
Dziękuje i pozdrawiam
Witam,
Podobne tematy były już poruszane tutaj i przejrzałem kilka wątków, lecz nie znalazłem w nich wyjaśnienia interesującego mnie problemu. Jest to zapewne problem z gatunku podstawowych, jednakże nie znalazłem jego wytłumaczenia w sieci, dlatego zdecydowałem się kontynuować ten temat tutaj.
Interesuje mnie jaki parametr żarówki ( a w zasadzie włókna wolframowego ) decyduje o mocy tej żarówki, czyli innymi słowy jaka jest różnica między słabszą a mocniejsza żarówką tego samego typu?
Jeśli się nie mylę to żarzenie się włókna wolframowego wynika z jego rozgrzania do wysokiej temperatury, którą to włókno wytrzymuje ponieważ wolfram ma wystarczająco wysoką temperaturę topnienia. Rozgrzanie włókna powoduje przepływający przez nie prąd. Ten sam prąd płynie przez przewody zasilające żarówkę lecz nie nagrzewają się one tak jak włókno wolframowe ponieważ mają one dużo mniejszy opór (rezystancję). Zatem można wnioskować, że im większy opór przewodnika tym bardziej się on rozgrzewa. Tu nie jestem pewny czy to jest zasada ogólna. Jeśli w ogóle piszę tu bzdury to proszę mnie poprawić.
Z powyższego toku rozumowania można wnioskować, że włókno wolframowe będzie świecić tym mocniej (jaśniej) im większy będzie stawiało opór dla prądu. Opór włókna będzie rósł wraz ze wzrostem jego długości lub wraz z maleniem jego przekroju poprzecznego lub wraz ze wzrostem oporu właściwego jego materiału. Czy takie wnioski są zgodne z rzeczywistością?
Interesuje nas sytuacja zwykłej żarówki podłączonej do zasilania ze zwykłej sieci domowej o napięciu 230V.
Ze wzoru na moc:
P=UI
oraz z prawa Ohma:
R=U/I
wynika, że
P=U²/R
czyli, że przy stałym napięciu im większy opór tym jest mniejsza moc wydzielana oraz im większe jest natężenie prądu płynącego tym moc wydzielana większa.
Opór przewodnika zależy też od jego temperatury, dlatego jest on mniejszy zaraz po włączeniu zimnej żarówki i rośnie wraz z temperaturą rozgrzewanego włókna. Dlatego moc żarówki powinna być największa zaraz po włączeniu, a później maleje, aż do wartości nominalnej na jaką została zaprojektowana dla określonego napięcia. Interesuje nas jednak sytuacja ustabilizowanej pracy żarówki, czyli po pełnym rozgrzaniu.
Powyższe wzory pokazują, że przy tym samym napięciu większą moc będzie miała żarówka, której włókno ma mniejszą rezystancję i przez który w konsekwencji popłynie większy prąd. Mniejszy opór można uzyskać przez skrócenie włókna, pogrubienie go, lub zmniejszenie jego oporu właściwego (jeśli tak się w ogóle robi). Ciekawi mnie który z tych parametrów jest zmieniany przy zwiększaniu nominalnej mocy żarówki i jak powyższa zależność ma się do zwiększania temperatury przewodnika wraz ze wzrostem jego oporu. Czy to prawda, że im większy opór tym bardziej rozgrzewa się przewodnik?
Można by się też zastanowić jak to wygląda w grzejnikach elektrycznych.
Może ktoś będzie miał ochotę pomóc mi w tych tematach.
Myślę że warto zrozumieć rzeczy podstawowe, takie najbardziej nam bliskie w życiu jak np. prosta żarówka, tym bardziej że czasem nie są one wcale takie oczywiste i wcale nie jest tak łatwo znaleźć ich wytłumaczenie w internecie „pomimo że można znaleźć tam wszystko”.
Nie wiem dlaczego takich praktycznych rzeczy nie uczą w szkołach, najczęściej tylko sucha teoria...
Dziękuje i pozdrawiam
