Potencia y bombillas

Ambas bombillas tienen una clasificación de potencia diferente, pero se supone que tienen la misma clasificación de voltaje en esta pregunta. Entonces, es obvio que la bombilla con menos potencia tiene más resistencia, de la ecuación P = V ^ 2 / R. Ahora en conexión en serie, la corriente es la misma en ambas bombillas. Así que puedes aplicar P = I ^ 2 * fórmula R ahora. Por lo tanto, la bombilla de 60 W que tiene más resistencia, desarrollará más potencia y, por lo tanto, brillará más.

Solo necesitas recordar dos fórmulas. El resto puede ser resuelto.

$$ V = IR \ tag 1 $$ $$ P = VI \ tag 2 $$

Desde (1) podemos decir que \ $ I = \ frac {V} {R} \ $ de modo que al hacer clic en (2) obtenemos $$ P = V \ frac {V} {R} = \ frac {V ^ 2} {R} \ tag 3 $$

Alternativamente, colocamos (1) directamente en (2) y decimos $$ P = VI = IR \ cdot I = I ^ 2R \ tag 4 $$

Ese es el fondo ordenado.

Ahora, para una corriente dada \ $ P = I ^ 2R \ $ nos dice que \ $ P \ propto R \ $.

Finalmente, y esta puede ser la parte confusa, tenga en cuenta que las lámparas están diseñadas para funcionar en paralelo en funcionamiento normal, de modo que funcionen con el mismo voltaje . En esa configuración, la lámpara con la resistencia más baja pasará más corriente y disipará más energía (tendrá una potencia más alta).

En esta aplicación, debido a que está ejecutando en serie , se ejecutan en la misma corriente y la lámpara con la resistencia más alta disipará la potencia más alta.

Respuesta simple: Sabemos por la caída de voltaje de la ley de Ohm y Thevenin en un bucle, que la mayor parte del voltaje cae en la resistencia más alta y la bombilla de menor P tiene un valor R más alto, por lo que al principio se vuelve más brillante.

Se supone que sabes todas las variantes de la Ley de Ohm y que se puede usar cualquiera o todas.

Loquenoseledijo,peronoesesencialparalacomprensiónbásica,esquelacorrientedelabombillanoesconstanteysedebealacaracterísticapositivaRvsToPTC,porloquelapotenciadebombillamáspequeñaquetieneunvalorRmásaltosecalientamásrápidoyaumentasuRparaqueseacerqueasubrillototalenestadoestable<1segundo.LarespuestasimpleesquelabombillaconelvalormásaltodeRoWmásbajoeselmásbrillante.

Situacióndelavidareal:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

El alambre de tungsteno en las bombillas también son resistencias PTC. R_cold (25'C = 298'K) = 10% de R_hot (3500'K)

• ¡Esto significa que una bombilla de 100W usa hasta 1kW durante el primer ciclo de encendido! (depende de la fase de inicio, contacto de rebote, etc.)

Por lo tanto, R1 ~ 14Ω, R2 ~ 24Ω cuando está apagado. (temperatura ambiente 298'K)

Nota pedante: ... 25'C puede ser cálido para ti, si prefieres 21'C con A / C pero es la temperatura estándar "de facto" para electrónica especificaciones. en hojas de datos

• Entonces, cuando se enciende V (R2) = 24 / (24 + 14.4) * Vac = 62.5% Vac

• o V (R2) = 75Vac, V (R1) = (120-75) = 45Vac

• I init. = 120V / (14.4 + 24) = 3.1A aprox. Promedio para el período del primer ciclo

  • que es más corto que la constante de tiempo térmica del filamento.

Dado que la corriente es compartida, P = VI, durante el encendido del ciclo inicial, estimamos lo siguiente;

• (aproximadamente un 30% de precisión y no con higos 4 sig, como se muestra en el resultado de la calculadora a continuación)

  • P1 = 139.5W (clasificado 100W)
  • P2 = 232.5W (clasificado 60W)

Tal vez sea contraintuitivo al principio, pero la bombilla clasificada para la potencia más baja comienza con una potencia más alta

• lo que significa que se calienta más rápido
• y como la resistencia aumenta con la temperatura rápidamente x10, R2 casi alcanzará el brillo total > 200
  • mientras que R1, que comenzó a las 14, disminuye cada vez menos la tensión a medida que R2 se calienta más rápido
• y dado que las caídas de corriente a través de ambos, R1 simplemente salta y luego se apaga, mientras que R2 se calienta más lento que el nivel normal
• ya que R1 en frío es solo el 5% de R2 cuando está caliente y cuanto más alto R, más voltaje y, por lo tanto, la potencia
  • la corriente normal para 60W = 120V * 0.5A casi se alcanza ya que en estado estable
  • P1 solo sería entonces digamos 10% Vac o 12V * * 0.5A = 6W tan caliente pero no 3500'K y poco visible calor visible.

Conceptos a comprender: PTC, Ley de Ohm

Regla intuitiva. La impedancia más alta de la serie obtiene la mayor caída de voltaje.

Conceptos para el estudiante avanzado:

Llamamos a esta serie PTC o característica de "característica de temperatura positiva" en las partes nombradas así en los catálogos, como "dispositivos de protección contra sobrecorriente". (No están diseñados para funcionar a una T alta por siempre (años), solo para la protección térmica de dispositivos contra cortocircuitos).

Los PTC vienen en formato de cerámica radial o SMD, generalmente operan con material de polisilicio y operan alrededor de 80 ° C con R altamente no lineal cerca de este T, a diferencia del tungsteno que es más lineal con T ('K) de 300 a 3000'K por lo tanto 10x el valor R (aproximadamente)

La clave que otros han implícito pero no se establece explícitamente es que hay dos valores de potencia diferentes para cada bombilla.

1. La potencia nominal de la bombilla, es decir, la potencia que consumirá la bombilla cuando se opera en condiciones normales de funcionamiento.
2. La potencia que consumirá la bombilla cuando se conecte en el circuito indicado en la pregunta.

Cuando alguien dice "una bombilla de 60W", lo que quieren decir es "una bombilla que consumirá 60W cuando se le suministre su voltaje nominal. Si no se especifica lo contrario, la tensión nominal será la tensión de red normal para el lugar donde viva. >

La primera parte de la respuesta es hablar de derivar la resistencia de la bombilla de la potencia nominal (que, como señala Tony, es una aproximación muy cruda). Se supone que las dos bombillas tienen la misma tensión nominal. Entonces, \ $ P = \ frac {V ^ 2} {R} \ $ es la ecuación utilizada.

La segunda parte de la respuesta es hablar sobre el comportamiento de las bombillas cuando se colocan en el circuito en serie. En el circuito en serie la corriente aunque las dos bombillas es la misma. Entonces \ $ P = I ^ 2R \ $ es la ecuación utilizada.