為什麼220v100W白熾燈電阻為42Ω?

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白熾燈炮是電阻性負載,燈炮的發光材料是鎢絲,這種金屬的特性是電阻的大小會根據溫度的變化而變化,42Ω是白熾燈某個常溫下的電阻值。

因為是阻性負載,無功功率比較小可以忽略,可以根據公式計算:電流=功率÷電壓(I=P/U),可以得到電流l=100÷220 ≈0.45A,而根據公式:電阻=電壓/電流(R=U/I),計算得電阻R=220÷0.45≈489Ω。

所以,100w白熾燈炮在額定電壓發光時,電阻約為489Ω。




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為什麼220v,100W白熾燈電阻為42Ω?


白熾燈電阻計算

我們先根據功率計算公式來算一下白熾燈的電阻應該是多少?

由功率計算公式可以推算出:

從計算結果來看,電阻應該是484Ω,但是實測卻是42Ω,相差10倍。這到底是為什麼呢?

因為我們沒考慮到另外一個因素---溫度。計算出來的阻值是白熾燈工作(高溫)時的溫度,而我們測量的阻值卻是不工作(常溫)下的阻值。常溫環境溫度也就是20多度,而白熾燈工作時鎢絲溫度可達2000多度。(這個我也沒測過,網上查的,哈哈)

導體電阻大小和材料電阻率、導體長度、導體橫截面積、溫度有關;大多數金屬材料溫度越高,電阻越大。比如銅在高溫時的電阻比常溫情況下要高的多,所以銅線在高溫環境下能過的電流比常溫下要低。

白熾燈常溫電阻計算

那常溫環境和高溫環境下電阻有什麼關係呢?我們可以來推算一下。先上計算公式

其中,R20表示導體20度時的電阻大小;Rt表示某溫度下導體電阻大小;a表示溫度係數(即電阻大小隨溫度變化快慢的係數);t表示溫度。

查相關資料,鎢絲的溫度係數為0.0045,白熾燈工作時溫度可達2000多度(這裡為了方便計算就按2020度計算)。由於白熾燈準確工作溫度是多少還有待考察,所以結果肯定是有一定差別,權當茶飯之餘娛樂一下吧。

把數據代入公式:

從計算結果可以看出,20度的時候白熾燈的電阻大概為48Ω,和測量結果相差不大。

總結

通過以上分析可知,白熾燈在常溫的電阻比工作時的溫度要小的多。根據歐姆定律,白熾燈在啟動瞬間它的電流比較大,隨著燈絲溫度升高,電流會恆定在某一個值。所以白熾燈在開燈瞬間容易燒斷就是這個原因。

有經驗的師傅可能都遇到過,冷庫裡的白熾燈特別容易燒壞。就是因為冷庫環境溫度較低,燈絲電阻較小,工作電流比額定電流大,所以容易燒壞。


以上就是我的一些個人見解,如果還有其他不足,歡迎大家補充!

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電工學院


220V,100w白燈基本上算純電阻式用電器了不可能是42Ω你看錯檔位了吧公式你可以用公式算下l=P/u,100除220等於0.45安,電阻R=u/I電壓220除電流0.45等於488Ω大哥你是看錯量程了吧不可能是42Ω的


美女電工


為什麼220V100w白熾燈電阻為42Ω?

白熾燈利用了電流熱效應制成的,一旦有電流通過燈絲,燈絲會熱熾到白熾狀態1700℃以上,則可發出很亮的光,就可以照明瞭。

白織燈泡採用的燈絲是鎢絲,熔點高達3410℃左右,可使發光溫度高達2000℃。又因為鎢絲在高溫環境下會發生氧化,所以題目說的這種220V100w的白織燈泡防止燈絲在高溫環境氧化,一般採用充入氮氣或者氬氣等惰性氣體來防止燈絲氧化。

題目說的這個電阻是冷態時電阻,正是因為冷態時電阻的因素,也是導致白熾燈燈絲斷絲的主要原因。

因為熱態時電阻是冷態時電阻的十幾倍,當開燈瞬間其電流遠遠超過白熾燈泡額定電流,而這個電流存在時間約為0.007s,也就是在這麼短時間內,燈絲溫度從常溫劇增到2000℃左右,於是燈泡燈絲薄弱部位有熱點產生,從而導致鎢絲過渡蒸發使其薄弱部位變得越來越細,因此開燈瞬間燈泡容易發生斷裂。

題目說的這個電阻是用萬用表測量的,屬於冷態溫度,如果在20℃情況下,一般220V100W白熾燈冷態電阻在30Ω左右,顯然題目給出的燈泡冷態電阻為42Ω,說明測量時溫度高於20℃而導致的。

而我們計算出來的電阻是熱態電阻,此時溫度高達2000℃,因此得到的電阻484Ω。相比冷態電阻,兩者相差倍數12倍。

因為白熾燈利用了導體的固有電阻,通電後使燈絲產生熾熱而發光用於照明。又因為鎢絲是屬於熔點高不容易蒸發的金屬,符合全電阻定律。因此金屬材料電阻所處溫度越高,電阻率越大,其電阻為越大。雖然長度與橫截面積也與電阻有關,但是在燈泡鎢絲這種情況下,鎢絲長度與橫截面積可以看成定值,因此鎢絲的電阻只與溫度有關。

至於根據題目提供的電阻與計算電阻相差十幾倍,主要原因是燈泡發光時的溫度遠高於20℃。Rt=Ro[1+a(T2-T1)]其中Ro是20℃的電阻,a是鎢絲的溫度係數T1、T2分別是20℃與白熾燈工作溫度。因此根據公式看T2>>T1,導致計算電阻遠大於實測電阻,所以說我們根據R=U^2/P計算的電阻是燈泡發熱後燈泡的電阻。


Talk工控小白


白熾燈的鎢絲是正溫度係數的電阻絲,當溫度上升的時候,電阻也在增大,這是大部分金屬導體的共性,只是溫度係數大小不一樣而已。你測量的電阻是冷態電阻也就是常溫下的電阻值。當溫度達到熾熱狀態下電阻也會變得很大。所以這種類型的燈泡啟動瞬間電流比較大。


超級不會


這是中學物理電學部分電阻定律方面的問題,它涉及到電功率、電壓與電阻以及電阻與環境溫度的關係。

我們知道,白熾燈是通過發熱而發出光亮的。根據導電材料的電阻率與環境溫度之間的關係,白熾燈絲的阻值隨著溫度的的增高而增大。溫度越高,白熾燈絲的電阻值越大。因而,白熾燈發光時的電阻值肯定要比冷態時的電阻值高許多。通常的計算方法為 :白熾燈的額定功率=額定電壓的平方/白熾燈絲的電阻。由此可得,白熾燈正常發光時的電阻值為484歐姆。

這裡假設白熾燈絲的材料是鎢金屬絲,根據燈絲電阻率與溫度的的關係,鎢絲的溫度每升高1度,其電阻值大約增加千分之五。白熾燈正常發光時的溫度約為2000度,其電阻值相應的增加了10倍。按此計算,白熾燈在冷態時的電阻值應該在48歐姆左右。

這就是為啥用表測量白熾燈電阻時,其電阻值較低的緣故。#教育領域#


電工互聯


白熾燈泡的發光材料是鎢絲,鎢絲髮光時的溫度能達到2000多℃。鎢絲在不通電溫度較低時所呈現的電阻稱為冷態電阻;而在高溫發光時的電阻稱為熱態電阻。冷態電阻和熱態電阻相差非常大。題目應該是通過計算得出的電阻與實測電阻差距較大,所以產生了疑問。

1 白熾燈熱態電阻的計算方法

題目是220V/100W的燈泡,根據R=U^2/P=220×220/100=484Ω。這個電阻是燈泡在發光時的電阻,也就是熱態電阻。

2 冷態電阻和熱態電阻之間的關係

鎢絲的電阻與溫度有著很大的關係,溫度越高電阻越大,總體來說鎢絲溫度和電阻滿足以下關係:

Rt=R0×(1+0.0045t)

其中,R0為鎢絲在0℃下的電阻,也就是冷態電阻;Rt為t℃下的電阻。前文計算出的鎢絲在2000℃下的熱態電阻為484Ω,帶入公式則得到0℃下的冷態電阻為:

R0=Rt/(1+0.0045t)=484/(1+4.5*2)=48.4Ω。

在考慮到溫度差異和測量誤差的情況下,基本與題目所測得的冷態電阻差不多。

以上就是這個問題的回答,感謝留言、評論、轉發。更多電子設計、硬件設計、單片機等內容請關注本頭條號:玩轉嵌入式。感謝大家。

玩轉嵌入式


持續通電狀態下

因為P=UI I=U/R

所以P=U²/R R=U²/P

電阻=220²/100=484

二十年前讀書學的,不知道對不對……



小馬哥的Vlog


42歐姆是沒點亮之前的阻值,點亮後溫度升高,阻值變大,所以測量的100瓦燈泡的阻值為42歐母


文哥遊玩記


不亮約42Ω,正常亮484Ω,電壓升高電流增大,同時燈絲溫度升高電阻增大


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