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课本上说金属导电欧姆定律适用,那小灯泡灯丝不也是金属,为什么不适用? 第1页

  

user avatar   mai-wen-xue-67 网友的相关建议: 
      

强答一番,蹭1点盐值。


在某个区间, 钨丝白炽灯是可以近似为一个线性的电阻, 这可以用中学的物理来理解.

但是,

现实当中,完整地看,小灯泡所谓不符合欧姆定律, 应该说它最好视为非线性元件, 也就是一个正温度系数的温敏电阻(PTC).

当环境温度稳定, 电路也稳定以后, 在路的小灯泡是符合欧姆定律以及 KCL/KVL 的。


咱初中实验课用的手电筒钨丝白炽灯泡(tungsten light bulb)其实是个 PTC (positive temperature coefficient thermistor)。



A Spice model for a tungsten lamp was published in

EDN-Design Ideas sectio of EDN magazine on Oct. 14, 1993.


       Listing 1 - Tungsten lamp Spice model  * V = operating voltage of lamp * P = wattage of lamp  .SUBCKT LAMP 2 3 8 * HI LOW THERMAL V4 2 5 RV4 3 5 1MEG E9 5 3 POLY(2) 4 0 10 0 0 0 0 0 {V*V/P} RE5 5 3 1MEG G6 0 8 POLY(2) 4 0 5 3 0 0 0 0 1 R2 8 7 {2600/P} V3 7 0 300 C1 8 0 {1.57M*P} EPOLY 10 0 8 0 -4.000190E-1 , 1.789738E-3 , -9.088125E-7 , + 2.48935E-10 , -1.642730E-14 RPOLY 10 0 1MEG H1 4 0 V4 1 RH1 4 0 1MEG .ENDS  SOURCE: EDN BBS /DI_SIG #1305     


如果把钨丝白炽灯泡抽象成 SPICE 模型, 也是比较复杂的.

它的行为用一个简单的电阻描述不了.

即使不考虑 AC 特性, 不考虑寄生感抗这东西.


       https://www.researchgate.net/publication/4150292_A_SPICE_compatible_behavioral_electrical_model_of_a_heated_tungsten_filament     


类似的模型在其他的文献中也能找到。




总的来说, 中学知识足以理解钨丝白炽灯泡应该视为非线性元件。

尽管需要一点点时间消化。


数学基础不过是解析几何而已。

所谓线性关系也就是大家熟悉的 y = ax +c 这样的关系。

而非线性关系是个很大的筐,

只要不是 y = ax +c 这样的关系, 就可以往非线性筐里面放。


user avatar   s.invalid 网友的相关建议: 
      

简单说:你学硬了。


欧姆定律是不考虑其他条件时,电阻-电压-电流之间的关系。

小灯泡发光时,导体温度可达2000°C。温度改变会改变电阻大小本身——换句话说,你找出钨丝的温度-电阻函数关系,求得高温钨丝的电阻,再代入欧姆定律就能求出精确值。


温度-电阻不光可能是正比例关系;对于半导体,两者还可以是负温度系数;甚至还有(PN结的)雪崩击穿、(气体)等离子通道导电等等无穷无尽的复杂状况。


但,无论状况多么复杂,知道了电阻率(电导率),也就知道了电阻/电压/电流关系。

知识是需要活学活用的,不要胶柱鼓瑟。




  

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