F28 - Žárovičky na vánočním stromku

V-A charakteristiky žárovek, bimetal, teplotní závislost vlákna žárovky

Cíl

Ukázat rozdílnost časové závislosti proudu v žárovičce s obyčejným vláknem a s bimetalem. Ukázat rozdílný průběh voltampérových charakteristik.

Pomůcky

• modul ampérmetr,
• modul proudový booster
• symetrický zdroj napětí ±12 V
• bílá a barevná žárovička z blikajících řetězců na vánoční stromeček

Provedení

V programu nastavíme celkový čas měření cca 80 sekund a vzorkovací frekvenci 100 Hz. Oživíme pouze kanál A, ke kterému připojíme modul ampérmetr a kanál E, ke kterému připojíme proudový booster. Booster propojíme s externím symetrickým zdrojem podle návodu a nastavíme na rozsah ±10V (též viz úloha F54 Zvětšení proudového výstupu). V kanálu A nastavíme rozsah 0-100 mA s nulou dole.

1. VA charakteristiky
   V kanálu E nastavíme pilu pro VA charakteristiky s parametry 0 a 5 V. V zobrazení nastavíme na osu x kanál E, na osu y kanál A s ampérmetrem. Parametry modulů nebudeme měnit - program si je sám načte. Do série se zdrojem zapojíme bílou žárovičku a ampérmetr. Závislost proudu, protékajícího žárovičkou na napětí zdroje bude zpočátku vypadat jako všechny VA charakteristiky žárovek, avšak při určité hodnotě proudu se začne prudce měnit.
2. časová závislost
   V kanálu E nastavíme ruční řízení. Celkový čas měření můžeme zmenšit asi na 20 až 40 s. Ponecháme standardní zobrazení, tedy časovou závislost. Parametry modulů nebudeme měnit - program si je sám načte. Zapojení obvodu ponecháme. Okamžitě po spuštění měření nastavíme hodnotu napětí ve výstupním kanále E asi na 8V (tj. stiskneme klávesu s číslicí 4 - booster má přepínač v poloze +/- 10V. Závislost proudu na čase vypadá u barevných a bílýchžároviček různě (viz obrázek).
3. teplotní závislost
   Zopakujeme měření b/ s bílou žárovičku. Podruhé ji však držíme pevně v prstech tak, aby se žárovička méně ochlazovala. Povšimneme si, že první přerušení nastává o dvě i více vteřin dříve.

Vysvětlení

Proud protékající obvodem po zapnutí prudce vzroste, ale velmi rychle se ustálí na určité konstantní hodnotě. U barevných žároviček natrvalo, u bílých po několika sekundách proud prudce klesne na nulu (obvod se přeruší) a vzápětí se opět prudce vzroste jako při sepnutí, aby se na sekundu či dvě ustálil na konstantní hodnotě. Intervaly mezi jednotlivými přerušeními jsou velmi pravidelné.

Bílá žárovka má totiž v sobě vlákno a bimetal (je viditelný pouhým okem). Ten se při průchodu proudu zahřívá a přerušuje přívod proudu. Jsou-li bílé žárovičky zařazeny na vánočním stromečku ve větvi s několika barevnými žárovičkami v sérii, způsobují blikání celých větví.

Webmaster: Jiří Ryzner, poslední aktualizace: 21.7.2014