Obrázek   
Přihlášení
Uživatelské jméno:

Heslo:

Pamatovat si mne



Zapomenuté heslo

Nová registrace
Kam dále?
Hledání
Vzhled

(3 vzhledů)
Kdo je Online
16 uživatel(ů) je online (7 uživatel(ů) si prohlíží Články a povídání)

Uživatelé: 0
Hosté: 16

více...
Noví uživatelé
mekous
mekous
03.04.2020
breta1
breta1
21.03.2020
dědek_hank
dědek_hank
21.02.2020
JosefJosef
JosefJosef
17.01.2020
pavelk
pavelk
20.12.2019
FERYAKT
FERYAKT
07.10.2019
Kolorka
Kolorka
24.09.2019
pospichal
pospichal
03.05.2019
Steppenwolf
Steppenwolf
15.03.2019
numitron
numitron
04.03.2019
Kdo za co může
Administrátorka
Žirafka
Žirafka
Žirafička
Žirafička
Redaktoři
bernard
bernard
IvanH
IvanH
 
Emeritní
KatyH
KatyH

Teorie - Záhada dvou žárovek

Napsal/a Žirafka v 19. 02. 2010 v 22:41 (přečtení 7024×) Další články tohoto autora
Teorie
     Ono zase o takovou záhadu nejde, ale jednak to lépe vypadá v titulku, a druhak to pro méně zasvěceného čtenáře záhadné přeci jenom trochu je. A pro laika také.

     Inspirací k tomuto povídání byla jedna anketa na serveru http://www.svetelektro.com a také časté dotazy na různých diskusních fórech.


     Tak tedy mějme obvod podle prvního obrázku. Napájen je střídavým proudem, při stejnosměrném napájení se bude chovat úplně jinak.

Kliknutím na obrázek otevřete nové okno s obrázkem v původní velikosti.
Obr. 1 - schéma zapojení


     Jak myslíte, že se bude obvod chovat při rozpojeném spínači a jak při spojeném?

     Pokud si nevíte rady, čtěte dále, povíme si o tom.

     Uvažujme napájecí napětí 100 V a jmenovité napětí každé žárovky rovněž 100 V. Výkon žárovek nechť je 10 W.


     Pro další výpočty je potřeba zjistit odpor vlákna žárovky, proto jej spočítáme hned na začátku.

     Víme, že výkon se počítá podle vzorce: P = U × I

     Z čehož vyplývá: I = P ÷ U = 10 ÷ 100 = 0,1 A [A; W, V]

     Z proudu a napětí již spočítáme odpor každé za žárovek:

     R = U ÷ I = 100[V] ÷ 0,1[A] = 1000 Ω [Ω; V, A]


Situace první: rozepnutý spínač

     Obě žárovky jsou zapojené do série a každá slabě svítí. S jakým pracují výkonem?

     Obvodem protéká proud daný sériovým spojením žárovek, čili:

     Rcelk = Rž1 + Rž2 = 1000 + 1000 = 2000 Ω

     Icelk = 100 ÷ 2000 = 0,05 A

     Žárovky jsou zapojené do série a mají shodný odpor, proto je na každé z nich 50 V.

     Každá žárovka tudíž pracuje s výkonem:

     P = U × I = 50 × 0,05 = 2,5 W [W; V, A]


Situace druhá: sepnutý spínač

     Tady to už bude o něco zajímavější, ale také to je vlastně jednoduché. Diody způsobí, že v každé půlperiodě napájecího proudu bude svítit jen jedna žárovka, ta druhá bude diodou zkratována (uvažujme ideální diody bez úbytků napětí).

     Pokud bude kladné napětí na levé části obrázku, dioda D1 zkratuje žárovku Ž1 a ta bude zhasnutá, svítit bude žárovka Ž2. V druhé půlperiodě se situace obrátí.

     Žárovka tudíž bude pracovat s plným napájecím napětím, ale jen po dobu jedné půlperiody, tu druhou bude zhasnutá a bude svítit druhá žárovka.

     Takže:

     P = U × I = 100 × 0,1 = 10 W [W; V, A]

     Protože však svítí jen polovinu doby, tak bude efektivní výkon poloviční, každá žárovka tedy bude pracovat s výkonem 5 W. Jak je vidět, tak po sepnutí spínače se žárovky více rozsvítí.


Pak tu je ovšem situace třetí: Jedna dioda a sepnutý spínač

     Při této situaci bude jedna žárovka svítit jasně a druhá bude jen žhavit. Řekne mi někdo proč tomu tak je?


     Protože jsem moc zvědavá a měla jsem čas, tak jsem si obvod sestavila a teoretický výpočet ověřila skutečným pokusem. A ono to skutečně funguje podle teorie V pokusném zapojení jsem nepoužila spínač, ale obvod rovnou přepojila.

     Pro případné experimentátory podotýkám, že na obrázcích jsou žárovky se jmenovitým napětím 24 V napájené z bezpečnostního transformátoru. Ačkoli to tak na první pohled nevypadá (ano skutečně mají závit E14). Mohla bych použít u normální žárovky určené pro 230 V ze sítě, ale já mám raději napětí menší, nerada dostávám šoky.

     Pokud se někdo rozhodne pokus zopakovat, tak mu přeji pevnou ruku a mnoho radosti z povedeného pokusu (a pozor na polaritu diod, když bude jedna opačně, tak se obě zničí zkratovým proudem).

Kliknutím na obrázek otevřete nové okno s obrázkem v původní velikosti.
Obr. 2 – rozepnutý spínač


Kliknutím na obrázek otevřete nové okno s obrázkem v původní velikosti.
Obr. 3 – sepnutý spínač


Kliknutím na obrázek otevřete nové okno s obrázkem v původní velikosti.
Obr. 4 – sepnutý spínač a jedna dioda
Hodnocení: 10,00 (3 hlasy) - Ohodnotit -
Formátovat pro tisk Poslat známému Vytvořit z článku PDF
Komentář je vlastnictvím svého autora. Vyjadřuje jeho názory, ne názory redakce nebo provozovatele webu či serveru.
Napsal/a Vlákno
Host
Publikováno dne: 23.2.2010. 11:09  
 Odp: Záhada dvou žárovek
moc pěkne..
jen mi ve vypočtu chybí změna odporu vlákna při zahřátí.. nebo je zanedbatelná?
ale jinak moc pěkný hlavolam..
jak to dopadne mi bylo jasné, ale možná si ho taky postavím jako hračku pro nefyziky..

Thomaswhite (skype: kratom37)
Žirafka
Publikováno dne: 23.2.2010. 16:38  
Administrátorka
Datum registrace: 04.05.2008
Bydliště: Ústecký kraj
Počet komentářů: 1119
 Odp: Záhada dvou žárovek
Změna odporu vlákna není zanedbatelná, ale zbytečně by komplikovala výpočty. Potíž je totiž v tom, že tato změna je značně nelineární.

Je fakt, že jsem mohla připsat, že se jedná o "ideální" žárovky, které nemění odpor s teplotou vlákna. Ale alespoň se ukázalo, že tu jsou lidé, kteří čtou, chápou a o článcích přemýšlejí
Host
Publikováno dne: 25.2.2010. 11:38  
 Odp: Záhada dvou žárovek
Ta změna odporu vlákna je velmi důležitá v tom posledním případě - ta studená má odpor vlákna mnohem menší, tudíž je na ní mnohem menší napětí a jen žhne (dioda se neuplatní, jsou to jen dvě žárovky v serii). V druhé půlvlně je žhnoucí žárovka zkratovaná, zatímco ta druhá se vesele rozsvítí a předžhaví pro další "půlvlnu".
Žirafka
Publikováno dne: 25.2.2010. 15:04  
Administrátorka
Datum registrace: 04.05.2008
Bydliště: Ústecký kraj
Počet komentářů: 1119
 Odp: Záhada dvou žárovek
Děkuji za další odpověď do "soutěže" Jedna už mi přišla interní poštou, ale byla správná, proto tu ještě není vidět.

Ještě pár dní počkáme a pak dám správnou odpověď buď do komentářů, nebo spíše do článku.
ProgX
Publikováno dne: 1.3.2010. 21:32   Aktualizováno dne:1.3.2010. 21:33
Nemluva
Datum registrace: 02.10.2009
Bydliště: Plzeň
Počet komentářů: 22
 Odp: Záhada dvou žárovek
Tak tedy - v článku je pro jednoduchost počítáno se žárovkou jako s odporem, což v praxi není úplně přesné, vlákno žárovky je z wolframu plus ještě tuším nějaké přísady, a zahříváním zvyšuje svůj odpor.

Tedy myslím si, že po zapnutí obvodu dojde mnohem dříve k ohřátí žárovky, která je napájena v obou půlvlnách, tím bude mít větší odpor vlákna než ta druhá, která je přemostěna diodou. Tím vznikne dělič napětí o nestejných odporech, tzn. větší napětí bude už na té rozsvícené, platí pro půlvlnu, kdy je zavřena dioda. V druhé půlvlně není o čem mluvit, tam bude na ohřáté žárovce plné napětí.

Tzn. že na žárovce přemostěné diodou bude v jedné půlvlně pouze napětí dané úbytkem na diodě, a v té druhé na ní bude menší napětí, neboť se nestihne ohřát natolik jako ta druhá žárovka. Proto bude pouze žhnout.
Žirafka
Publikováno dne: 1.3.2010. 21:35   Aktualizováno dne:1.3.2010. 21:38
Administrátorka
Datum registrace: 04.05.2008
Bydliště: Ústecký kraj
Počet komentářů: 1119
 Odp: Záhada dvou žárovek
Obě odpovědi jsou správné a přesné.

Malý žárovkový rébus je tedy vyřešen
Obrázek Obrázek
ObrázekObrázekObrázekObrázekObrázek
Obrázek
Redakční systém XOOPS 2.5.10
Obsah © 2008-2020 Žirafoviny