Как найти ток внутреннее сопротивление лампы накаливания? Опции

[Гость_klipsa_*]

У меня такая задачка: в цепи находится лампа накаливания(неизв.сопротивление) и конденсатор(сопротивлением 200 ом).
Входное напряжение 24 В.
Найти i(t)-?
загвоздка в том,что не могу найти внутреннее сопротивление лампы.
Это задачка к защите лабораторной работы.Там мы находили(кроме всего прочего) Вольт Амперную характеристику Лампы накаливания.МОжет,как это через эту ВАХ найти сопротивление?
но у нас же в цепи еще и конденсатор...
ХЕЛП!!!

[Viktor2004]

Конденсатор не может быть сопротивлением 200 Ом.
Характеристики конденсатора емкостьь и напряжение пробоя.
Формул не помню. Посмотри в учебнике в разделе: "Конденсатор в цепи постоянного тока". Там есть формула общего сопротивления постоянному току конденсатора и активного сопротивления включенных последовательно.
В результате лабораторной работы наверное получали не вольтамперную характеристику, а зависимость тока и напряжения от времени. Если получили формульную зависимость, хорошо. Подставляй эту зависимость в формулу из учебника. Если результаты эксперимента в таблице - решай систему уравнений. Неизвестный параметр - активное сопротивление.
http://www.college.ru/enportal/modelsPhys/...CapCircuit.html
А здесь хороший скрипт. Мышкой рисуешь свою цепь , нажимаешь "Старт" и наблюдаешь все процессы.
Кстати, может знатоки компьютера подскажут каким образом можно скачать этот пример, что бы запускать его самостоятельно без подключения к сети.

[Гость_klipsa_*]

спасибо!!
но как быть с этой чертовой лампой накаливания?
она меня интересует больше всего.как можно найти ее сопротивление?

[Diviner]

Конденсатор не может быть сопротивлением 200 Ом. Характеристики конденсатора емкостьь и напряжение пробоя.

Наверное следует сделать заметку, незнающие могут неправильно понять.
Как номинальный параметр - нет.
Как сопротивление току в цепи переменного тока - да.
Емкостное сопротивление находится по формуле:
Xc = 1 / W*C = 1 / 2 * 3,14 * f * С
Конденсатор сопротивлением 200 Ом - это конденсатор ёмкостью 16 мкФ.

А про лампу где-то было а ранних топиках.
Сопротивление нити накала в горячем состоянии где-то в 10 раз больше, чем в холодном (для лампы 220 В).


klipsa, вы закон Ома знаете?
Например для 220 В:
100 ваттная лампа потребляет ток 0,45 А (I=P/U=100/220).
Отсюда находим сопротивление равное 485 Ом.
Можно сразу через мошность и напряжение, R=U^2/P.
Для 24 В посчитайте сами.

[Tchernishev]

Да, пожалуй человек был прав. Он указал емкостное сопротивление конденсатора - 200 Ом. То есть человек измерил ток в цепи (к примеру I = 0,5 А) и измерил падение напряжения на конденсаторе (U = 20 В), тогда сопротивление (а, как известно, сопротивление - это КОЭФФИЦИЕНТ ПРОПРЦИОНАЛЬНОСТИ МЕЖДУ ТОКОМ И НАПРЯЖЕНИЕМ В ЗАКОНЕ ОМА, а не какое - то препятствие, оказываемое току - ток как был до сопротивления на схеме 1 А, так после прохождения сопротивления и остался 1 А) по закому Ома будет R = U/I, то есть в нашем случае R = 20/0,5 = 40 Ом - таким же образом и получается 200 Ом для конденсатора. У лампы накаливания мы, как известно имеем нелинейную ВАХ, то есть её сопротивление отличается в горячем и холодном состоянии. Но мы отвлеклись....
Применим Великий Второй Закон Великого Кирхгофа (такой великий потому, что эти законы он придумал у нас в Кёнигсберге-Калининграде). Сумма падений напряжений равна сумме ЭДС.
ЭДС = 24 В, то есть e=24sin(314t) (полагаю частота равна f=50 Гц, угловая частота вращения векторов равна w = 2пf = 6,28*50=314).
Естественно, будем применять символический метод. Тогда сопротивление (комлексное) будет равно Zc = - j200 Ом. Тут один вопрос возникает - просьба уточнить: нужно рассматривать i(t) в установившемся режиме или решать переходной процесс. Переходной процесс в нелинейной цепи - вещь очень серьёзная и думаю врядли тебе бы дали такое на защиту лабы (сами преподы бы защищали это часа три-четыре). Если установившийся режим, то тут конечно попроще: методом пересечения вольтамперных характеристик находится рабочая точка нелинейной цепи. По ней мы находим активное сопротивление нити лампы накаливания - какое-то r, тогда полное сопротивление цепи Zэкв = r - j200 Ом. Ток находишь по закону Ома I = 24/(r - j200) (А). Как перейти от комплексного числа к синусоиде я думаю, понятно. В принципе, всё - получается ответ в виде i(t) = Im*sin(314t + ф).
Если ток постоянный или надо рассмотреть переходной процесс (постоянный ток в конденсаторе протекать не может - только во время реализации переходных процессов, хотя с другой стороны на переходные процессы в данной цепи будет оказывать влияние внутренние параметры ЛАТРа, которые мы так или иначе не знаем и переходной процесс не решим), то шли мне на мыло: djprof@mail.ru свою ВАХ, и я разберусь с этой задачей сам и вышлю ответ.
Удачи в разгрызании гранита электротехнической науки.

[klipsa]

Попробую еще раз уточнить,что мне требуется найти.
Итак,у меня была лабораторная работа по теме "Нелинейные цепи постоянного тока".
Одним из пунктов этой лабы было "снять и построить вольтамперную характеристику лампы накаливаня НЭ3 при питании цепи от источника регулируемого напряжения Е2.Снимали по такой схеме

и получили следующие данные:

I,mA 4,5 7,5 8 12 20 28
U,В 2,6 4,6 6 7 15,6 24

Ну и далее построили график по этим данным.

На защите этой лабораторной работы мне задали вопрос:начертили такую схему с конденсатором
и попросили найти ток i(t)(в установившемся режиме).
в самой лабе речи о конденсаторе не шло.
Как я понимаю,общее напряжение равняется:
U=U(лампы)+U(конденсатора)
соответственно
24=i(t)*r(лампы)+i(t)*r(конденсатора)
и значит
24=i(t)*r(лампы)+i(t)*200
осталось найти сопротивление лампы накаливания.Как это сделать?

хелп плииииииииииз!

[Viktor2004]

По-моему вопрос просто на сообразительность.
Напряжение постоянное.
Конденсатор в установившемся режиме уже полностью заряжен, значит токчерез него не идет.
Ответ: I=0
или я неправ?

[f389]

Точно! "Шутка" экзаменатора. Не понимаю только почему "емкость" обозначается в Ом'ах? У меня есть приятель - преподает в "речном" ин-те, так он рассказывал, что на экзаменах ему скучно, потому что студенты 2-х слов связать не могут, так он иногда шутил - задавал вопросы "на сообразительность", так сказать "на смекалку", что бы в зачётку не "пару" ставить, а хотя бы "троечку"

[Tchernishev]

Viktor2004, мне кажется, что если спросили ток i(t), то он должен быть переменным, скорее всего при частоте 50 Гц. Действительно, постоянный ток протекать в последовательной цепи с конденсатором не может.
Попробуем всё-таки найти решение. Идея товарища klipsa верна, за исключением того, что он забыл про "небольшое" различие активного и реактивного сопротивлений. Постораемся недопустить такой досадной ошибки.
Я построил ВАХ. Решаем методом эквивалентного генератора. Ещё это можно назвать методом пересечения ВАХ. Представим нелинейный элемент (лампу накаливания) и источник ЭДС как эквивалентный активный двухполюсник. Для этого нужно построить ВАХ источника ЭДС - прямая линия параллельно оси тока, при напряжении 24 В. Теперь из каждой точки этой прямой вычитается значение точек на ВАХ лампы накаливания. Получим эквивалентную спадающую ВАХ. Для проверки: в режиме холостого хода ток равен нулю, в режиме короткого замыкания напряжение равно нулю. Теперь строится прямая - ВАХ конденсатора сопротивлением 200 Ом. В точке, где спадающая ВАХ активного нелинейного двухполюсника и нарастающая прямая ВАХ конденсатора пересекутся и будет искомый ток.
Теперь сопротивление лампы накаливания находится очень просто: смотришь, какое напряжение соответствует полученному току, делишь это напряжение на ток и получаешь нужное сопротивление.
Вы, коллега, не сделайте в самом простом досадной ошибки, которая содержалась в Вашем предположении: полное сопротивление цепи равно: Zполн = R (полеченное ранее сопротивление) - j200 Ом (это очень важно - теряется фаза колебания - на векторной диаграмме получилось бы так: никакого конденсатора нет вовсе). Ток I = U/Zполн. Получается какое-то комплексное число. Его модуль будет как раз Im - амплитудное значеие тока, а арктангенс отношения мнимой составляющей тока к его действительной составляющей и будет фаза колебаний ф.
И наконец получаем ответ i(t) = Im*sin(wt + ф). Хотя в общем случае ответ должен быть представлен в виде ряда Фурье (появляются высшие гармоники из-за нелинейной ВАХ). Все это, конечно, можно копать глубже хоть до докторской диссертации.
Если на словах построения непонятны, то давай адрес, я их тебе туда замылю (на бумажке фотографией). Возможен также такой вариант: в библиотеке есть книжка: Л. А. Бессонов Теоретические Основы Электротехники - Электрические цепи. В разделе нелинейные цепи постоянного тока про это рассказано (параграфы 13.7 и 13.9). Графические методы (применяются для цепей постоянного тока) в нашей цепи переменного тока справедливы потому что по ВАХ лампы накаливания видно, что в этой цепи не могут происходить явления возникновения субгармоник, автомодуляции и т.п.
Удачи в разгрызании гранита электротехнической науки.

[Гость_klipsa__*]

Товарищ Tchernishev,спасибо большое за терпение и помощь с ответом!!!!!!!
попробую его понять и завтра ответить=)
кстати,я девушка.Думала,это понятно -)

Всем спасибо!

[Гость_Pavel_*]

Klipsa_
Не заморачивайте голову(особенно преобразованием Фурье)
Как только вы произнесете это имя, на Вас и набросятся.
Правильно писал Viktor2004-это вопрос на понимание предмета( ведь
не зря у Вас в вопросе сказано о установившемся режиме).
Ток будет равен 0.
Стандартные приколы преподов-обычно лабу делает бригада, самый толковый пишет отчет(который успешно всеми "сдувается")

[Tchernishev]

Ну меня то не надо выставлять крайним. Если источник выдаёт постоянную ЭДС, то, естественно, в установившемся режиме никакого тока не будет, i(t) = 0. Но если источник выдаёт переменное напряжение, то мои идеи, наверное, правильны. А про высшие гармоники и ряд Фурье - это, пожалуй преподам задвигать не нужно... Об этом я упомянул для того чтобы... Для понта, короче...
А с чего все решили что напряжение постоянное????

[Гость_klipsa__*]

first of all,к экзаменационной сессии меня допустили.
inspite of неправильный ответ(но потом я докопалась до сути путем вытрясывания у препода правильного ответа путем наводящих вопросов=) )
Рассказывала я красиво.Это был мой звездный час!!!=)
графики ВАХ построены,все так расписано,да еще я говорю то,что сама почти поняла-)
препод дослушал.поковырялся в моих записях и сказал-так делать тут нельзя.
Я-Какого х..?
он-потому что здесь есть емкостной элемент,а так можно делать только с резистивными.И послал меня.
Оказалось,надо было делать так-раз есть ВАХ лампы,то можно посчитать ее сопротивление для каждого тока.
Путем подставления нескольких значений тока I и соответствующего для этого тока сопротивления лампы из ВАХ в ур-ние
Uвходное=i(t)*(Rлампы-j*200) смотрим,когда у нас будет U иметь значение 24 В(ну там выражаем комплексную амплитуду и тд).
Ток,при котором сопротивление будет 24,и есть искомый ток.
Вот такая вот хня,товарищи.
И уж конечно ток никак не 0,источник переменный..

но все равно всем спасибо!!!!=)

[Гость_Гость_*]

Мдаааа, уважаемая, запутали вы народ.
Какой ещё установившийся режим при переменном токе?
Цепь с конденсатором, рис.2, здесь конечно же невозможно найти ток в цепи,зная только напряжение на входе и сопротивление конденсатора, потому как неизвестно какое там напряжение на лампе и соответственно её сопротивление.
Понятно почему потребовались данные из первого опыта.

сопротивление - это КОЭФФИЦИЕНТ ПРОПРЦИОНАЛЬНОСТИ МЕЖДУ ТОКОМ И НАПРЯЖЕНИЕМ В ЗАКОНЕ ОМА, а не какое - то препятствие, оказываемое току - ток как был до сопротивления на схеме 1 А, так после прохождения сопротивления и остался 1 А) по закому Ома будет R = U/I, то есть в нашем случае R = 20/0,5 = 40 Ом - таким же образом и получается 200 Ом для конденсатора.

Ошибаетесь,сопротивление проводника - это противодействие со стороны атомов вещества движению электронов.
Странно вы как-то рассуждаете, забыв о физической сущности сопротивления, видя в нём только КОЭФФИЦИЕНТ ПРОПРЦИОНАЛЬНОСТИ, как будто сопротивление конденсатора высчитывается из закона Ома, и может быть различным.
Величина тока определяется величиной сопротивления, а не наоборот.

[Гость_Pavel_*]

Вот к чему приводит неверная постановка вопроса.
Для переменного тока мы имеем классичекое последжовательное сопротивление активного нелинейного и реактивного сопротивлений.
Я думаю если-бы с самого начало было ясно чего от Вас хотят, Вы уже получили-бы правильный ответ. С другой стороны вы сами разобрались и поняли суть явления, что может быть более важно.
Случай из студенческого прошлого.
.....Защищает лабу бригада (по промэлектронике), ну самый умный расказывает что и как, все нормвльно и уже препод начал участникам ставить в журнал отметки о сдаче, как самый тупой решил тоже засветиться, и говорит "".. если убрать это сопротивление из схемы, то картина будет совершенно другая.." На что сразу ожививщийся препод спрашивает уже конкретно у него "А какая??"
Дальше можно не продолжать..

[Tchernishev]

Но но но... Я с потолка то ведь ничего не беру! Конечно для резистора какое-то противодействие электронам есть. Но в конденсаторе никакие электроны не протекают!!! А протекают в конденсаторе токи смещения, которые физически не существуют, а получаются из уравнений Максвелла (были введены для удобства). Это также как симметричные составляющие - никакой прямой, обратной, нулевой последовательности ведь физически не бывает, а мы по ним расчёты ведём и они сходятся. Ну я отвлёкся. Емкостной элемент - конденсатор описывается уравнением i = C*du/dt. Если у нас напряжение синусоидальное: u = Um*sin(wt). Берём производную: ic = C*d(Um*sin(wt))/dt = w*C*Um*cos(wt) = w*C*Um*sin(wt + п/2) = Im*sin(wt + п/2). Что мы имеем: Im = w*C*Um, тогда: Um = (1/(w*C))*Im. Разве не напоминает U = I*R ? Здесь записано ничто иное, как закон Ома (связь между напряжением и током). Величина (1/(w*C)) - коэффициент пропорциональности между током и напряжением есть сопротивление. Подобным образом можно доказать и для индуктивного элемента.
Конечно, с позиций разных дисциплин разное понимание термина "сопротивление", в физике это - параметр, характеризующий способность материала пропускать электрический ток (его электропроводность), в ТОЭ (а мы именно этим здесь и занимаемся) - коэффициент пропорциональности.
Я бы кстати, запарил бы препода, и доказал, что методика верна... Перешёл бы от кулонвольтной характеристики конденсатора к вольтамперной и попёр далее. Всё таки неточна методика перебирать по точкам - функция у нас то непрерывная... Но так всё таки проще, если важнее простота, то мы её, конечно же выберем.

[Гость_Pavel_*]

Ну все-таки сопротивление (даже в ТОЭ) это не коэффициент, тем более что в общем виде имеет комплексный характер.
И как решить уранение для нелинейного элемента, если его характеристика не описана ни какой функцией. Вроде такие вещи решаются графически.
Далее-ни в одном нормальном учебнике мне не встречалась фраза
"..ток протекающий через конденсатор.." (за исключением токов утечки), всегда говориться "..ток протекающий в уепи содержащей конденсатор..", а это не одно и тоже.
Замучить препода-дело хорошее, не знаю как сейчас, но раньше в МЭИ на кафедре ТОЭ были те еще зубры-под настроение могли завалить любого

[Diviner]

Пожалуйста, не сочтите за грубость, но я скажу так.
Вы ребята, заучились, в голове - одни формулы.
Что за демогогия?

Но но но... Я с потолка то ведь ничего не беру! Конечно для резистора какое-то противодействие электронам есть.Но в конденсаторе никакие электроны не протекают!!! А протекают в конденсаторе токи смещения, которые физически не существуют, а получаются из уравнений Максвелла

К вашему сведению электрический ток - направленное движение электронов.
А по вашему так: электрический ток через конденсатор - виртуальный ток из уравнения Максвелла.
Я не спорю, что эти процессы описываются какими-то уравнениями.

Вы не верите в электроны в конденсаторе?
Были бы вы рядом с этим конденсатором и розеткой, я бы вам быстро доказал, сами догадайтесь как.

Далее-ни в одном нормальном учебнике мне не встречалась фраза  
"..ток протекающий через конденсатор.." (за исключением токов утечки), всегда говориться "..ток протекающий в уепи содержащей конденсатор..", а это не одно и тоже.

Для рассматриваемой цепи из последовательно включенных конденсатора и лампы, ток через конденсатор - ток во всей цепи, он же - ток через лампу.
И это - одно и тоже.
Ток утечки, как номинальный параметр, относится только к постоянному напряжению, приложенному к конденсатору.

Конденсатор обладает активным и индуктивным сопротивлением.
Их называют паразитными параметрами.
Что интересно, при некотором значениии большой частоты, конденсатор превращается в индуктивность!

Через конденсатор электроны протекают. И это факт.
При постоянном напряжении частота равна нулю, диэлектрик конденсатора обладает огромным сопротивлением(мегаомы,гигаомы), постоянный ток через него - ток утечки.
При переменном напряжении с увеличением частоты уменьшается диэлектрическая проницаемость диэлектрика(тангенс угла диэлектрических потерь увеличивается), протекает переменный ток через диэлектрик, численно намного больший тока утечки.

А вот если бы вы расписали как там все эти процессы поляризации проходят, как ток проходит, вот это дело было бы.
Вы всё таки в данный момент в институтах учитесь, общаетесь с профессорами, кандитатами тех.наук.
Я 2 года назад закончил универ, меня тогда больше компьютеры интересовали, программирование в сфере хакерства, не придовал должного внимания лекциям ТОЭ, Материаловедения и т.д, а сейчас жалею.

[Viktor2004]

Между обкладками конденсатора конечно же ток не протекает, также как не проходит воздух через периодически надуваемый и сдуваемый воздушный шарик.
Но рассматривать конденсатор в цепи постоянного или переменного тока с позиции уравнений Максвела это уж слишком. Чего стоят одни только дивергенции и ротации....мрак.
Если мне чего-то непонятно, я обычно представляю электрическую цепь в виде трубопровода с водой. И в этой воде нахожу аналогию всем электрическим процессам.

To Diviner: речь идет не о токе утечки, а о токе смещения. Действительно есть такой параметр, и он на самом деле мнимый. Описывается в электродинамике неподвижной среды.

Конденсатор обладает активным и емкостным сопротивлением.  
Их называют паразитными параметрами.

Любой параметр можно рассматривать как паразитный в частном случае. Очень часто они используются как полезные. (даже кавитация воды).

P.S. А массу еще можно рассматривать как коэффициент пропорциональности между силой и ускорением

[Tchernishev]

Придётся нам копать ещё глубже. Заглянем в теорию электромагнитного поля. Там говорится, что существует три типа токов: ток проводимости, ток переноса и ток смещения. Ток проводимости как раз и есть упорядоченное и направленное движение заряженных частиц. Ток переноса - перенос электрических зарядов, движущимися в пространстве заряженными телами. Ток смещения - изменение поляризованности диэлектрика во времени. Соглашусь, что ток проводимости в конденсаторе протекает, но он нас интересует как потери. Про тангенс угла диэлектрических потерь я тоже знаю не по наслышке. И при увеличении температуры он возрастает по экспоненциальному закону - тоже правда. Но я имел в виду именно явление поляризации, а не ток утечки.
Про досадную оговорку, конечно, прошу прощения...