关于白炽灯灯丝电阻的非线性研究.pdfVIP

维普资讯 第4卷 第 1期 漯河职业技术学院学报 (综合版) Vo1．4No．1 2005年 1月 JournalofLuoheVocationalandTechnicalCollege(Comprehensive) Jan．2005 关于 白炽灯灯丝 电阻的非线性研究 冯喜忠 (商丘职业技术学院，河南 商丘 476000) 摘要：有关 白炽灯的计算，一般是把其 电阻当作定值处理的。由于灯丝 电阻受温度影响而呈非线性 变化，因而计算 的结果一般误差很大。在进行相关计算时，如果 实际电压或 电流与额定值相差较 大，就应考虑灯丝 电阻的非线性影响。 利用灯丝 电阻的伏安特性 曲线，计算的结果比较准确。 关键词 ：灯丝 电阻；非线性；伏安特性 ；功率计算 中图分类号：TM934 文献标识码：A 文章编号：1671—7864(2005)01—0005—03 、二 0j 0 00 0 在 中学物理和部分大学物理的习题 中，有关于 并不大 ，约在 ±3％至 -4-5％的范围内。 白炽灯的问题 。当涉及灯泡的电压或 电流从额定值 (2)电灯正常工作时的电阻比刚接通 电源时的 改变为其他值时，不少的题 目是 “假设灯丝阻值不受 电阻增大约 10倍 。 温度影响”或 “假定灯丝的阻值不变 ”。还有的习题 (3)灯丝 的电阻随着灯两端 的电压 的变化呈非 不加提示或说明而直接要求把灯丝阻值视为恒量。 线性关系。电压较低 (40V以下)时 ，随 电压的升高 ， 这似乎 已成常规 。 阻值增大较快。 事实上 ，白炽灯在不 同的电压或 电流条件下工 作时，灯丝的电阻是不同的。灯泡不发光时，灯丝温 度只有几 十度，而正常发光 时却 能达到 2000oC以 上 。灯丝电阻随温度的升高而增大，且 明显地呈非 线性关系。关于 白炽灯发光的问题，如果只是简单 地将其作为线性处理是不恰当的。笔者用实验的方 法对其进行 了研究 ，得 出了一些规律和结论 ，如果适 当地将其渗透到这类 问题的处理过程之 中，对培养 学生 的科学思维必定是有益 的。 l 图像 的启示 在对 “220V、IOOW”的普通 白炽灯 在不 同的电 压、电流条件下工作进行研究的过程 中，得到了 ，一 圈 l 普通 白炽灯参数 的关系特性 、 R—u和P—u的关系图像 ，如图I中实线所示 。 而假定这个灯泡的阻值保持在额定 电压下不变，根 (4)电灯的实际功率也是非线性 的，且在达到 据计算其 ，一u，R 一U，P 一U的关系图像应如图 额定电压之前，实际功率始终大于 电阻不变条件下 1中虚线所示 。由图 1可得 出如下结果 ： 计算出的功率的理论值 。当达到额定 电压时，实际 (I)当实际电压与额定 电压值相差不超过 20V 功率约为 102W，略高于功率的理论值 100W。 时 ，实际的电流、电阻、电功率 (即 ，、R、P)的值与 电 (5)通过 电灯 的电流也是非线性 的。在达到额 灯正常工作时的理论计算对应的 R 、P值差别 定 电压前 ，实际电流始终低于 电阻不变条件下电流 收稿 日期 ：2004—11—17 作者简介：冯喜忠(1953一)，男，河南民权人 ，商丘职业技术学院学报副主编 、中学高级教师，主要从事物理教学与研究。 维普资讯 6 漯河职业技