Ako skontrolovať výkon žiarovky?

[Viktor H]

Zo zvedavosti som chcel aplikovať výpočet výkonu zo známeho napätia a odporu (P=U²/R) na 12V 5W autožiarovku. Po odmeraní odporu žiarovky (3.2 Ohm) a dosadení hodnôt do vzorca mi však nevychádza nominálny výkon 5W, ale až 45W:

P=U²/R = 12²/3,2 = 144/3,2 = 45 W

Kde robím chybu? Odpor meriam lacným multimetrom M-830B.

[Zdeněk Friedrich]

Fyzika funguje, jenom si neuvědomujete, že elektrický odpor v závislosti na teplotě narůstá (rozžhavené vlákno žárovky). Přestože používáte měřák z tržnice za 70,- Kč, pokud na svítící žárovce změříte napětí a protékající proud v obvodu, prostým vynásobením naměřených hodnot
P=U x I [W, V, A]  by se mělo dojít přibližně k hodnotě udávaného příkonu.

[Juraj Rojko]

Také si můžete najít teplotní součinitel odporu wolframu, vypočítat přibližný odpor rozžhaveného vlákna a pak si výpočet zopakovat s touto hodnotou. Uvidíte, že dostanete mnohem reálnější výsledek, než ten se studeným vláknem.

[Viktor H]

Vďaka. Logicky je potom odpor vlákna žiarovky po rozžeravení cca 10x väčší oproti studenému stavu, pretože po dosadení 10x väčšieho odporu do vzorca dostaneme nominálny výkon cca 4.5 W.

[Josef Kadleček]

No, to bylo první měření v laboratořích  na SPŠ Elektrotechnic ké, to byly časy; zlatý komunisti   

Žárovka není lineární odpor, nemýlím-li se, tohoto jevu se užívalo ve starých nabíječkách.

[Václav Třetí]

Těmto vlastnostem žárovky se říká nelineární voltampérová charakteristik a a občas se v některých zapojeních používá k regulaci proudu (viz kol. výše),  jinak nám spíš způsobuje problémy v podobě poškozování spínacích prvků velkým proudem, vypadávání jističů při zapínání většího množství žárovek najednou a bývá příčinou i jejich konce, starší vlákno nevydrží proudový náraz při zapnutí a přehoří.

Poněkud jiná situace bývala s původními žárovkami s uhlíkovým vláknem (ty se vyráběly ještě ve 20. a 30. létech minulého století). Uhlíkové vlákno nemá příliš velký rozdíl v odporu za studena a při pracovní teplotě.

[Martin Kurka]

Experimentální vzorce tvrdí, že u klasické žárovky s wolframovým vláknem je:

P=P_n(U/U_n)^1,55

R=R_n(U/U_n)^0,45

(a I=I_n(U/U_n)^0,55)


Kde U_n a R_n jsou hodnoty při jmenovitém výkonu a při jmenovitém napětí a jmenovitém příkonu P_n .

Platí klasicky P_n=U_n²/R_n

Pozor, napětí žárovek  U_n pro 220-230V napájení se pohybuje od 220 do 240V a je uvedeno na žárovce.


V případě žárovky U_n=12V P_n=5W je tedy výpočtový odpor v pracovním bodě R_n=28,8Ohm. Správný dostanete měřením proud ua napětí ve jmenovitém bodě. Při měření se musí provést oprava na vlastní spotřebu ampérmetru (úbytek napětí) a voltmetru (proud). Vzhledem ke strmé citlivosti odporu žárovky na napětí je nutné mít paralelně k žárovce voltmetr a od proudu žárovky odečíst proud tekoucí do voltmetru.


Pokud si zalogaritmujet e a zpětně dopočítáte, jaký by měl být odpor za studena, při měřicím napětí cca 2mV (typický DMM měřák),  tak zjistíte, že máte v měření odporu vlákna za studena započítaný odpor měřicích přívodů.

[Jirka Š. Svejkovský]

Hrubý odhad:

Teplotní součinitel odporu alfa wolframu je 4,5x10^-3
Teplota vlákna t je cca 2.500°C

Pak odpor R = R₀(1 + alfa x deltat) = 3,2(1 + 4,5x10^-3x2500) = 39 Ohm.

Výkon vyjde P = U²/R = 144/39 = 4W

A jste zhruba na jmenovitém výkonu.