手头有三个220V的灯泡,分别为15W、25W、40W。用万用表测量结果如下:
从表中可以看出,40W的灯泡冷电阻为83Ω,和题主列举的88Ω最为接近,所以可基本认定就是额定功率为40W的白炽灯泡。
我在表中也列举了这三种灯泡的热电阻,基本都在冷电阻的10倍以上,而且随着瓦数增加有加速增加之势。
这种增加趋势和灯絲的色溫有关。因为钨丝属正温度糸数的材料,当温度在1500度以下时,温度和阻值基本呈正比关系。超过1500度,阻值增加变得陡峭,阻值和温度之间呈明显的非线性关系。
1500ºC 仅相当于色溫1773K,而做为点亮后的灯絲其色溫显然都在2500K以上。所以随着大瓦数灯泡对高色溫的要求,灯絲的热电阻必然会急剧增加。这就是表中40W灯泡的冷热电阻比值要大幅高于15W的原因。
另外同样瓦数的灯泡色溫也会有差别,色溫越高冷电阻越小。这应该也是同为40W,冷电阻分别为88Ω和83Ω的原因。
白炽灯发光体的材料是钨丝,钨丝的熔点非常高,而钨丝在发光时温度可达2000℃,钨丝在不通电时的电阻我们称之为冷态电阻;钨丝的电阻会随着温度的变化而变化,在通电后,钨丝的电阻会变得非常大,与冷态电阻相对,通电后的电阻叫做热态电阻。根据灯泡的功率计算出来的电阻是热态电阻。
1 如何计算灯泡的热态电阻
以220V100W的灯泡为例,可以计算出其热态电阻。根据R=U/I=U^2/P=484Ω。钨丝在发光时,其温度约为2000℃,所以在2000℃时,其热态电阻大约为484Ω。
2 钨丝电阻与温度的关系
钨丝的电阻随着温度的变化而变化,电阻与温度的变化关系为:
Rt=R0×(1+0.0045t)
其中Rt表示钨丝在t℃下的电阻值,R0为0℃下的电阻值。假设题目的冷态电阻88Ω是在0摄氏度下的电阻,则可以根据以上公式得到热态电阻,即Rt=880Ω,即钨丝在发光时的电阻大约为880Ω。可见冷态电阻和热态电阻差别还是很大的。
3 计算88Ω冷态电阻时灯泡的功率
前面计算出了热态电阻为880Ω,则此时的功率P=U^2/R=55,即灯泡的功率大约为55W。