范文一：白炽灯灯丝电阻的非线性

白炽灯灯丝电阻的非线性

20,~11年第2期延安教育学跣NO,2.2’J~J1

[JMN()艇

白炽灯灯丝电阻的非线性

秦爱社

(延安中学雕西延安716000)

[摘要]本文通过定量计算,定性分析覆实验结果来说明白炽灯灯丝电阻的非绒性.解答了学生的

疑网.并培出了白炽灯泡的伏鲁特性曲践.从而表明:假设灯泡灯韭阻值为恒量是有条件的.不能一概简化

成线性电阻

[关键词:白靛灯;电阻温度;非线性

[中图分类号]G6337[文献标识码]A[文章编号]1009—3001(2001)02—007【一03

在物理》(高中第二册)学生实验”练习用多用电表测电阻”中,实验得出结论:白炽灯灯丝电阻的测

量值与根据额定电压,额定功率计算出的电阻值十H差十倍左右;即当自螺灯在额定条件下工作时.它的阻值

比电源接通前大约增加十倍左右,对此学生感到艇惑这样就引出”白炽灯灯丝电阻的非线性问题”.

1,白炽灯的工作原理

白炽灯泡是根据热辐射原理制成的,当灯泡加以额定电压时,灯丝(钨丝)通过电流被加热成高温状态

(2200C一3G00C】而发出可觅光.

2影响导体电阻的几个因素

导体的电阻与其材料,形状,长短,粗细及温度有关.对于自炽灯灯丝来说材料,形状.长短.粗细

在制作时是一定的.这样影响电阻的主要因素是温度.

下面我们从儿十方而分析一下自炽灯灯丝电阻的非线性

‘.定量分析厦定性解释

实验表明当温度不太低时?电阻率与温度的关系可以用=P(1+at)来描写.下我们利用公式尺-=

P?和—P.(1+df)来定量计算自炽灯丝在高温?=2200C)就态工作时的电阻与它在富温”=25C)状

态下来接电姆时的电阻比

[收.I1日期:

[作者筒彳r]

R.(J×2200C)×{

(钨丝的电阻温度系数d=46×10(,)

二=-::

1+4.6×10C

×2.2×l0C

×(}.025×10C

1+l().12

】+0.115

豢爱社t1965,女,馥韩城人,雕延安】p学一级教师

?10f倍)

?71?

可见定量计算结果与实验结果枞吻台.说明r:在常温条件下确立的电压跟电谎的线性关系已不复保持.

白炽灯灯墼电阻是非线性的.这主要是因为导体温度升高后加剧r自由电子的热运动,从而增加r自由电

子与原子和分子的碰掎机会,温度禽高.运动愈剧烈.电阻愈太.速就是在温度变化时导体电阻非线性的微观

解释.

嚏I伏安特性齿线

白炽灯灯丝电阻的非线性也可”用伏安特性曲线表示出来下面是额定电压J』J22ov不同额定功率的白

炽灯泡的伏安特性曲线图(1).

如果我甘1假定白炽灯灯丝在温度(电压)变化的情况下.电阻是恒定的.那幺它们的优安特性曲线将是图(2)

I(A)

I(A】

Ot~w(标称)

6ow

凰(1】

额定电压为220辐宅功率不

同的白炽灯泡的便安特性曲巍

假定灯丝电阻为线性

原件的伏安特性曲线

图(2)

似定灯丝电阻为线性原件的伏安特性曲线过是不符台事实的但是中学《物理》甚至在大学《普通物理

中.总是不育而瑜地设灯泡灯丝m值为恒

例1:两只灯泡分别标着220V?1loW和22OV一4OW”,如果把两灯袍并联接在1JoV的电源上各消耗多

少功率?

在实际生括中如上所做则会出现一些问题.

例2:有一盏标有”6V?2W字样的自炽灯泡L?t如果用一只电阻R与,串联后接在电压为ISV的电路上.

则可正常发光,现因找不到台通的等于R.所以.用灯泡:代替电阻R,可使L一正常发光

以上解涛貌似有理.宴际是错误的其实当灯泡与灯泡L,串联接在I8V的电路上?灯泡并不能正常

发光.因为盒属导体的电阻啦温度而变,当温度升高时,其阻值增大,而上而用公式R所求得的灯泡

的阻值为36,0.是它正常发光时的阻皑.也就是说灯泡L只有当加上36V的电压时.它的灯泡电阻才为360?

当灯炮L与灯泡L.串联接在18V的电路上.灯泡厶上的电压远低于36V.它的灯墼电舡也比正常发光时小

得多.由串联电路的特点可知:加在灯泡.上的实际电压将大于它的额定电压一.故L会破烧毁的.这就是

没有考虑灯丝电阻的非线性而造成的.R(n)

3.假设灯泡电阻为恒定值的蒂井.

在怎样的情况下.可以议定灯沌电阻

为恒定值呢’我们分析实倒

这是实验谫I定的”2213V.【(IoW”普通

灯泡的R—u罔当电压与额定电压书1差

不太大的条件下(大约士20V).假设灯泡

电阻不受温窿影响.是不舍引起太的偏差.

综上所述.当白识灯在不同的电压或

电流条件下工作时.它的电阻非线性秘突

出.一般不宜当做线性电阻对待在解与灯

泡有美曲习题时.也不能一概简化成线性

电阻.只有当灯泡所加电压与额定电压偏

差不大时(1.3一土5).可以考虑其电

阻值不受温度影响为恒定位.

最后.再举二十非线性的例于

04080t20t60200240U(v

U

U

气体导电的伏安曲线弧光放电的负伏安特征

圈(5)

U

当电路韧通的瞬惘.因为开始时灯丝的温度低而且电阻小.在不到十

分之一秒的瞬问.电阻会璧增儿倍

这时非线性就更加突出!

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范文二：实测白炽灯灯丝电阻的变化

实测白炽灯灯丝电阻的变化

每jl羔,

义务教育

实测白炽灯灯丝电阻的变化

杨永奇

(河北省廊坊市第一中学065000) 在中学物理教学中,有关白炽灯的问题一般按 灯丝电阻不随温度变化进行简化处理.这一点大部 分学生在解题时习以为常,解题训练对巩固知识固 然有益,但如不注意条件或说明,容易形成思维定 势为了深人认识白炽灯电阻随温度的变化规律.

培养实践能力,我在物理活 肪止思维定势的产生,

动课上通过实验引导学生研究白炽灯灯丝电阻随 它的工作条件变化的情况,让学生对灯丝电阻的变 化获得符合实际的认识.

白炽灯是电流把灯丝加热到白炽状态而发光 的正常工作的灯丝温度可达2500?以上,一只 "220v100W"的白炽灯,正常工作电阻为484n,不 工作时只有40n左右.白炽灯正常工作时,电热功 率与辐射功率达到相对平衡,使灯丝持续在一定高 温而处于白炽状态,此时灯丝电阻为R保持不变. 当灯泡电压偏离额定电压时弓I起实际功率变化,使 灯丝温度改变,其电阻值随之变化在一定范围内, 电压升高,实际功率增

大,灯丝温度升高,电

阻变大,反之亦然根

据R=孚,用伏安法

阿l测灯泡在不同电压时

的电阻R和功率P=U1.用图像法研究灯泡一U 和P—的变化规律.实验电路如图1所示 选用新的沪牌PZ一100普通照明白炽灯泡,调 压器(O,250V2.5EVA),交漉电压表(O一250 v),交流电流表(0,500mA)和一块万用表先用 万用表覆f出灯泡在常温下不工作时电阻.我们测量 了一箱FZ220—100的灯泡电阻是(38:O.7)n. 按图1连接电路,在接通电源前仔细检查电 路,井转动调压器手轮,使指针指在零位.接通电源 后,缓慢转动手轮让调压器的指针向示数大的方向 移动,改变加在灯泡两端的电压和电流从O开始 每隔l0V记取电压l,,…和对应电流值^, ——

34——

??7l

同时观察灯泡亮度随电压的变化情况下 ,2,,一.

表是实验过程中记录的部分数据.

电流t/AIoJol蚓0丑03蚓038510.45o1o4?i0.49 电阻R/1)38l77227l333390lJ475l488

l功率P/砷0ll30Jl1.0l363I57.8r90.0l101.5l】8 根据记录数据用描点作图法作一U和P 的实验曲线.为了便于和简化处理时情况进行比 较,同时作出根据灯泡电阻不变应有的R一U和 —

u的两条关系曲线,如图2所示

图2

显然,R一U曲线为电阻不随电压变化的R ?圮的一条直线;—U曲线为随电压变化的 4

抛物线P=昔实,虚曲线相比可见只有在实,虚』 曲线交点上,实线上的R和P与虚线上的和 相等;在交点附近实,虚曲线上的R和P与R和P 比较接近;离交点越远它们差别越大R—U和R一 u曲线交点左边相同电压时R都小于R,而右边相 同电压时R都大于R.据此可分析电流和实际功率 的变化情况.当然也可让一部分同学作灯泡的,一 u曲线,分析电流的变化.

上述实验,不仅能够使学生深人认识白炽灯灯 丝电阻的变化的具体情况.开阔眼界,活化思维,还 培养了学生处理实验数据的能力.这种通过实验用 图像击研究两个变量之间的关系方法在物理学中 非常典型,十分重要

跏奶伽瑚瑚啪0

范文三：关于白炽灯灯丝电阻的非线性研究

关于白炽灯灯丝电阻的非线性研究 第4卷第1期

2005年1月

漯河职业技术学院(综合版)

JournalofLuoheVocationalandTechnicalCollege(Comprehensive)

Vo1.4No.1

Jan.2005

关于白炽灯灯丝电阻的非线性研究

冯喜忠

(商丘职业技术学院,河南商丘476000)

摘要:有关白炽灯的计算,一般是把其电阻当作定值处理的.由于灯丝电阻受温度

因而计算 影响而呈非线性变化,

的结果一般误差很大.在进行相关计算时,如果实际电压或电流与额定值相差较大,就应考虑灯丝电阻的非线性影响.

利用灯丝电阻的伏安特性曲线,计算的结果比较准确.

关键词:灯丝电阻;非线性;伏安特性;功率计算

中图分类号:TM934文献标识码:A文章编号:1671—7864(2005)01—0005—03 在中学物理和部分大学物理的习题中,有关于

白炽灯的问题.当涉及灯泡的电压或电流从额定值

改变为其他值时,不少的题目是"假设灯丝阻值不受

温度影响"或"假定灯丝的阻值不变".还有的习题

不加提示或说明而直接要求把灯丝阻值视为恒量.

这似乎已成常规.

事实上,白炽灯在不同的电压或电流条件下工

作时,灯丝的电阻是不同的.灯泡不发光时,灯丝温

度只有几十度,而正常发光时却能达到2000oC以

上.灯丝电阻随温度的升高而增大,且明显地呈非

线性关系.关于白炽灯发光的问题,如果只是简单 地将其作为线性处理是不恰当的.笔者用实验的方 法对其进行了研究,得出了一些规律和结论,如果适 当地将其渗透到这类问题的处理过程之中,对培养 学生的科学思维必定是有益的.

l图像的启示

在对"220V,IOOW"的普通白炽灯在不同的电 压,电流条件下工作进行研究的过程中,得到了,一 ,R—u和P—u的关系图像,如图I中实线所示. 而假定这个灯泡的阻值保持在额定电压下不变,根 据计算其,一u,R一U,P一U的关系图像应如图 1中虚线所示.由图1可得出如下结果: (I)当实际电压与额定电压值相差不超过20V 时,实际的电流,电阻,电功率(即,,R,P)的值与电 灯正常工作时的理论计算对应的R,P值差别

-5%的范围内. 并不大,约在?3%至-4

(2)电灯正常工作时的电阻比刚接通电源时的 电阻增大约10倍.

(3)灯丝的电阻随着灯两端的电压的变化呈非 线性关系.电压较低(40V以下)时,随电压的升高, 阻值增大较快.

圈l普通白炽灯参数的关系特性

(4)电灯的实际功率也是非线性的,且在达到 额定电压之前,实际功率始终大于电阻不变条件下 计算出的功率的理论值.当达到额定电压时,实际 功率约为102W,略高于功率的理论值100W. (5)通过电灯的电流也是非线性的.在达到额 定电压前,实际电流始终低于电阻不变条件下电流 收稿日期:2004—11—17

作者简介:冯喜忠(1953一),男,河南民权人,商丘职业技术学院副主编,中学高级教

师,主要从事物理教学与研究.

j0,二00000

6漯河职业技术学院2005正

的理论值.当达到额定电压时,实际电流值与理论 值基本相等.

图1中的曲线具有典型意义.如果多测一一些白 炽灯,结果也大致相同.所以,当电压或电流的变化 较大时,分析有关白炽灯的问题,就不能再假设灯泡 电阻不变了.否则,会出现似是而非的结果[1j. 例如:分别标有"220V,IOOW"和"220V,40W"的 两个灯泡,若把它们并联后接在1IOV的电源上,问 哪个灯泡较亮?各自的功率是多少?若把他们串联 后接在220V的电源上,哪个灯泡亮?各自的功率是 多少?

假设上述两灯泡的电阻均保持不变 依照惯例,

(即220V正常发光时的阻值),不难得出:并联后接 在1IOV的电源上时,二者的实际功率分别为25W 和10W.所以,标有"220V,IOOW"的灯较亮.当把 它们串联后接在220V的电源上时,二者的实际功率 应为8.2W和20.4W.所以原来标有"220V,40W"的 灯较亮.这两种情况均可用实验证明.从亮度比 较,效果是明显的,结果也是正确的.

但是,在实验条件下,如果按电压表和电流表的 数值计算它们各自的实际功率,并联后接在1IOV的 电源上时,误差达到40%和50%.它们的实际功率 不再是25W和10W,而分别是35W和15W.串联后 接在220V的电源上时,也不再是8.2W和20.4W,

而分别是4.5W和34W.误差分别为45%和 66.7%,显然这种误差已不能再不考虑了.可以想 象,如果保持灯泡的额定电压不变,把额定功率大的 换成额定功率更大的,把额定功率小的换成额定功 率更小的,串联后再把它们接在220V的电源上,或 者保持两灯泡规格不变,而是把它们串联后接在比 其额定电压值低得多的电源上时,按其电阻值保持 不变计算的功率的理论值与实验时每盏灯的实际功 率相差就会更大.

实际上,对上例出现的理论功率与实际功率的 差别,我们可以作如下分析:(1)假设灯丝不变,两灯 并联,接在1IOV电压的电源上,两灯的理论功率应 为25W和10W.(2)因电源电压仅为额定电压的1/ 2,可以断定灯丝的电阻不变的假设已不适应.而考 虑到灯泡的功率减少时,灯丝的温度会降低,从而灯 丝电阻比理论计算的减小,导致灯泡的电流比理论 计算的增大.又因P=,,固然减小P会减小, 但P又与,成正比.因,变大引起的实际功率的 增加远大于因减小而导致的实际功率的减少,这 就是灯的实际功率比理论计算值大的主要原因.因 此,实验得到的实际功率不是25W和10W,而是 35W和15W.

同理,两灯串联后接在220V电压的电源上,通 过它们的电流相等,根据P=UI,每个灯泡的实际 功率由它们各自分担的电压决定.若假定两灯泡都 保持正常工作时的电阻不变,额定功率IOOW和 40W的灯各自分担的电压只有63V和157V.在这 样的电压下,灯丝电阻不变的假设是不适应的,并且 IOOW的灯的实际电压比40W的灯的实际电压小得

多.因此,灯丝温度比正常发光条件下的温度下降 的幅度也比40W的灯丝温度下降的幅度大得多. 所以,IOOW的灯泡实际分担的电压比假设电阻不变 条件下理论计算的63V还要小.40W的灯泡实际 分担的电压比假设电阻不变时分担的157V大.而 ,f2

P=,故IOOW的灯实际消耗的功率为4.5W,比 n

理论计算时的8.2W小.而40W的灯实际消耗的功 率为34W,比理论计算时的20.4W大.

2问题讨论

怎样避免在计算灯泡功率等问题上发生与实际 不符的矛盾呢?有两种方法可供选择.

第一种方法,限制题目中灯泡的电压或电流的 变化范围,不要让它们的实际电压与额定电压差别 太大.这样在解题时,仍可使用灯泡电阻不受温度 影响的假设,得出的结论仍与实际数值基本一致. 第二种方法,不作上述限制,而是充分注意各灯 实际电压与额定电压的差别,在估计到实际电压与 额定电压差别较大时,就不再适用电阻不变的条件. 而要充分考虑温度对电阻的影响,分析可能引起的 后果,寻求较为合理的答案.关于金属电阻跟温度 的关系,不少物理书和工程用书中都有讲述.只要 考虑这一因素,完全有条件利用第二种方法解决这 类问题.

3灯泡的伏安特性曲线

因为含有灯泡的电路实际上属于非线性电路, 所以如果知道灯泡的伏安特性曲线,就可以求出灯 泡参数的具体数值2J.

图2给出了几个常用的额定电压为220V的灯 泡的伏安特性曲线,即,一图像.若串联着的两 灯泡的,一图象如曲线?和?所示,求每个灯泡 实际消耗的功率是多少?我们可以把这个问题转化 为求每个灯泡的实际电压和电流.因为两灯串联, 所以通过两灯的电流相等,而电压之和等于220V.

第1期冯喜忠:关于白炽灯灯丝电阻的非线性研究7 图2灯泡的伏安特性曲线

那么在曲线?和?上分别找出一点M和N,这两点 的纵坐标相同(I相等),横坐标之和LM+LN=2等 于220V.找到M,N两点的方法有以下几种. (1)取一毫米刻度尺,平行于横轴移动,在移动 的过程中,注意把刻度尺与曲线?和?的交点M,N 的横坐标相加,即当LM+LN:220V时,M点的坐标 (26V,0.176A)和N点的坐标(194V,0.176A)分别表 示串联着的标称"220V,100W"和"220V,40W"的两 灯泡的实际电压和电流值.根据P=U/,很容易得 出两灯的实际功率分别为4.6W和34.1W,与实际 测得的4.5W和34W是基本一致的.

(2)也可以将图2沿U=110V的纵线对折,找 出折叠时曲线?和?的交点M,N.

(3)可以将曲线?(或曲线?)以横轴上的T(220V, 0A)点为原点,从右向左画,作出以U=110V为对称轴 的曲线(或曲线?)对称的曲线?.?和?(或?和?) 的交点N(或M)就把电源电压220V分成了194V和 26V,分别属于标称为"220V,40w"和"220V,IOOW"的灯 泡的电压值.其电流值由纵轴读出.

曲线?跟曲线?,?,?,?的交点J,K,Q,S坐

标分别表示:"220V,lOOW"的那盏灯跟标称功率分

别为"220V,100W","220V,60W","220V,25W", "220V,15W"的灯泡串联时各灯的电压值和电流值.

(4)可以利用I—u曲线解决多个灯泡串联的问

题.例如,"220V,100w","220V,60W","220V,40W"

三灯泡串联后接在220V的电路中,由图像可测得各

灯泡的电压值分别为16.3V,61.1v和142.6V,电流

为0.16A.各灯的实际功率分别为2.6W,9.7w和

22.5W.而按电阻不变条件计算所得的功率分别为

3.8W,6.2W和9.4W.

(5)利用I—u曲线也可以解决两灯并联后接在

同一电压下的问题.如:"220V,100W","220V, 40W"并联后接在110V的电压下,两灯的实际电流

值约为0.13A和0.32A.此时两灯的实际功率分别

为14.6W和35.6W

4结论

当白炽灯在不同的电压或电流条件下工作时,

它的电阻的非线性特性是很突出的.严格地说,不

宜按线性电阻处理.在解决与灯泡串联,并联有关

的问题时,更不能简化为线性电阻;当然,也不能把

凡是与灯泡串,并联有关的问题都把电压,电流限制

得太窄.而应根据实际情况,考虑因温度影响而造

成的电阻值的变化,实事求是地求解,得出符合实际

的答案.

参考文献:

[1]强守仁.白炽灯的灯丝电阻和实际电功率[J].物理教学,1991,(1):16—17 [2]张贤祺.利用伏安特性曲线巧解电学习题[J].物理教学,1991,(8):17—18 [责任编校吴保奎]

Non-linearResearchofFilamentResistanceofIncandescentLamps

FENGXi—zhong

(ShangqiuVocationalandTechnicalCollege,Shangqiu476000,China)

Abstract:Theelectricresistanceofincandescentlampsispreviouslycalculatedasafixedvalue.However,becausethe

filamentresistancevariesnonlinearlyundertheinfluenceoftemperature,theerrorofthecalculatingresultisalways

great,Intherelevantcalculation,ifthereisgreatdifferencebetweentheactualvoltageorthecurrentandtheratedval—

ue.thenon.1inearinfluenceofthefilamentresistanceshouldbetakenintoconsideration.Thecalculationwillbeconve—

nientanditsresuhwillbeaccuratewiththevolt.amperecharacteristicscurveofthefilamentresistance.

Keyword:filamentresistance;non—linear;volt—

ampel~characteristics;calculationofthepower

范文四：7(08大)白炽灯用久了灯丝变细,灯丝电阻变___;滑动道

7(08 大连)白炽灯用久了灯丝变细，灯丝电阻变_________;滑动变阻器是通过改变连入电路中的电阻丝的_________来改变电阻的。 7 答案大;长度 6(08 大连)给蓄电池充电的过程中，电能转化为蓄电池的_________能;用手机打电话时，是利用_________来传递信息的。 6 答案化学;电磁波29(08 陕西)?闯鱿铝兴姆 妓

芯康奈锢砉媛伞,?1 研究 分子间存在引力。图-2 研究 通电导体在磁场中受到力的作用(或磁场对电流的作用)。图-3 研究 动能与势能的相互转化。图-4 研究 串联电路的电压规律。15(08 资阳)下列说法中错误的是( C ) A(在乘车从机场到都江堰的路上，温总理一直系着安全带是为了防止质性可能带来的危害 B(车上的人能利用时速表和里程表计算汽车某段匀速行驶过程的时间 C.急救车在水平路面上匀速行驶时，伤员所受重力与路面对车的支持力是一对平衡力 D(车驶入刚抢通的道路时发生剧烈颠簸，车上一人大叫“地震了”，他是以自己为参照物的 12(08 资阳)支援灾区的志愿者带着一瓶冰镇矿泉水从山脚出发，爬到山腰处拿出来喝时发现水温升高了，下列说法中正确的是( B ) A(水的内能增加是通过做功实现的 B(水的机械能增加了 C(水温上升，水分子运动加剧，所以瓶内水面很不平静 D(将板蓝根颗粒冲剂放入水瓶内，颗粒很快化”了，说明板蓝根的熔点较低11(08 云南)珠穆朗玛峰是世界最高峰，在珠峰传递奥运圣火是一次伟大创举，与昆明相 比珠峰峰顶的大气压较 ;跳水运动员下降过程中重力势能 填“增大” 或“减小”;在热水和冷水中各滴入一滴墨水，墨水在 中扩散得较快。10(08 云南)水上运动深受

“省力’’或“费力’’人们喜爱，赛艇运动员比赛时用的桨伸入水中部分较长，它属于 填

杠杆;船桨向后划水，船向前运动，说明物体间。9(08 云南)电炉是利用电流的 进行工作的;照相机胶卷上所成的像是填“实”或“虚” 像;液体温度计是根据液体 的规律制成的。 1(08 巴中)下列物理现象与相应的解释不正确的是 A A，雨后彩虹——光的反射 B(苹果落地一一重力作用 C(花香四溢一一分子运动 D(指南针指示方向一一地磁场作用2408 淄博)下列各组连线中正确的是 B13(08 辽宁)下列关于声现象和磁现象的说法中，合理的是:C “闻其声而知其人”说明人发出的声音频率不同 A( B(月球上两名宇航员利用声波进行面对面交流 C(磁带是利用磁性材料记录信息的 D(电铃是利用电流的热效应来工作的2(08 南宁)一瓶矿泉水放入冰箱结冰后，下列物理量不发生改变的是 C A(体积 B(密度 C(质量 D(比热容15(08 佛山)北川附近海拔 730 米处的某堰塞湖，湖坝由地震山体滑坡形成，结构根不稳固，对下游一百多万人的生命和财产造成严重的威胁(堰塞湖水的情况如图所示，由图可知，水对湖内与地面同高度处的坝体的压强是______________帕;由于湖坝的堵塞，湖中水位不断升高，水的______________能不断增大:目前堰塞湖的蓄水量已经超过 l(8 亿立方米，若发生溃坝(这些水的三分之一冲向下游，下落了 300 米的高度，重力对水做动转化的能量全部转化为电能，能供一年耗电 1000 度的普通家庭使用________年。7(08 佛山)下列说法中符合实际的是A(在阳光下可用近视眼镜片取火B(高层建筑物顶端安装的避雷针耍与埋入地下的地线相连C(摩擦力总是阻碍物体的运动D(受地磁场的作用，可自由转动的小磁针，S 极静止时总是指向北方5(08 佛山)水是一种重要资源，与人类的生存及工农业生产息息相关以下有关说法，不正确的是A(水在不同温度下都能汽化B(水结冰时要吸收热量C(水力发电机中线圈切割磁感线产生电流，是一种电磁感应现象D(水的比热容比沙石、干泥土的大得多，这是沿海地区昼夜温差较小

的主要原因32(08 深圳)下列说法不正确的是 C A1 标准大气压下水的沸点是 100? B 我国家庭电路的电压是 220V C15?时声音在空气中的传播速度是 15m,s D电磁波在真空中的传播速度是 3×108 m,s14(08 深圳)下列说法中正确的是 B A 速度越大，惯性越大 B 一个巴掌拍不响说明力的作用是相互的 C 图钉帽较大，是为了增大压强 D 参照物的选取对描述物体运动状态无影响26(08 黄冈)如图是建筑工地上正在工作的挖掘机，下列说法错误的是 C A(挖掘铲的前端做成齿状，是为了增大压强 B(挖掘机的两条履带，可以减小挖掘机对地面的压强 C(机械臂 A 被液压杆撑起时，相当于省力杠杆 D(挖掘臂水平转动时，挖掘机对铲内的土没有做功5(08 青岛)下列生活、生产实例与所包含物理知识的说法中，错误的是:DA、墨水滴到水中，热水变色比冷水快，是由于温度越高分子热运动越快的缘故B、激光准直打隧道上利用了光沿直线传播的道理C、司机驾车时必须系安全带，这是为了防止惯性带来的危害D、电动机是利用电磁感应现象制成的。10(08 青岛)下列关于物理概念的说法中，正确的是:BA、汽车在水平公路上行驶，重力对它做

S 极，通电导体在磁场中的受力方了功B、改变电流的方向，同时对调磁体的 N、

向不变C、一定质量的某种物质，温度越高，它的比热容越大D、当光垂直射向介质表面时，入射角为 90?，反射角也为 90?。11(08 青岛)下列知识结构中，错误的是:BCA、 B、 电路 串联电路 并联电路 熔化过程 固体电流路径 一条 两条或多条 是否吸热 温度是否升高 有无熔点有无节点 无 无 晶体 是 否 无各用电器

是 是 有是否影响C、 D、 物体受力情况 支持状态 物互相影响 互不影响 非晶体

距 u 凸透镜成像的特点 不受力 改变 U2f 倒立 缩小 实像 受平衡力 改变 2fuf 倒立 放大 实像 受力 受不平衡力 不改变 U,f 正立 放大 虚像10(08 黄石)下列选项中对应的关系完全正确的是 A(能源与种类 B(现象与物理原理 凤能——一次能源 火车进站时，人耍站在安全线外——气体压强与流速曲关系 核能——可再生能源 用浆划水，船会前进——物体间力的作用是相互的 C(物理知识及其应用 D. 能量转化与实例 液体热胀冷缩——常用温度计 核能转化为电能——核电站发电 大气压强——用吸盘钩挂衣服 内能转化为机械能——内燃机11(08 连云港)市政府为全面推进文明城市建设，采取了一系列措施，对下列措施的解释不正确的是 B A(加大城市绿化面积——可以改善环境 B(城区禁鸣——是在人耳处减弱噪声 C(开展“文明过马路”活动——可以减少交通事故的发生 D(倡导“无车日”——可以减少机动车尾气排放，缓解“温室效应”7(08 连云港)下列说法正确的是 B “破镜难重圆”是因为固体分子间只存在着排斥力 A( B(宇宙大爆炸理论认为宇宙诞生于大爆炸，爆炸引起宇宙膨胀 C(在空调房间吸烟时，会看到烟雾在空中弥漫，这是分子的无规则运动 D(原子核内质子所带的正电荷数与中子所带的负电荷数相等，所以平常物体不带电6(08 鸡西)对于下列四幅图解释错误的是 B 15(08 梅州)从下面的表格提供的信息中，我们可以看出: 水 酒精 水银 3 3 3 密度(kg/m ) 1.0×10 0.8×10 13.6×103 比热容J/(kg?) 4.2×103 2.4×103 0.14×103沸点(?、标准气压下) 100 78 357 凝固点(?) 0 ,117 ,39(1)制作一个能测量北极寒冷气温的温度计，应选择里面的液体是_______的温度计;(2)如果用三个相同的加热设备同时对质量相同的三种液体加热，则升温最快的液体是__________;(3)如果取质量相同的三种液体分别放入三个相同的烧杯中，则液面最高的是__________。 答案:酒精;水银;酒精;44(08 攀枝花)水是生命之源。我们的地球是一个巨大

的水球，但是其中的淡水资源只占 3,，我国更是一个严重缺水的国家，水资源的人均占有量只有世界平均水平的四分之一。1海洋、江河、湖泊的水在不断的通过 变为水蒸气，水蒸气随气流上升到高空，遇到冷空气后，水蒸气就会发生 或 ，形成雨、雪、冰雹等降落回地表，完成大气水循环。2江河里流动的水具有 能。如果在江河上修筑拦河坝，抬高坝内水位就能增大坝内水的 能。当这些水流下带动发电机发电时，机械能转化为 能。3一个高度为 100m 的水坝，水坝内水面下 80m 深处水产生的压强为 Pa。g 取 10N/kg “嫦娥一号”舱体首次使用了我国自主研制的具有坚固、轻巧、美观、15(08 桂林)据悉， 易于加工等特点的铝锂合金板材。选用这种材料与下列哪个物理属性无关( B ) A(密度 B(导电性 C(硬度 D(延展性8(08 宿迁)如图 3 所示，四幅图中正确的是3(08 乐山)下列说法中正确的是 AA、鞋底的花纹是为了增大摩擦B、离手的千球还能继续在空中运动是由于受到手的推力C、潜水员在水下看岸上的树变矮了D、实验室取砝码时使用的镊子是省力杠杆11(08 安徽)以下说法正确的是 答案:CA(固体在熔化成液体的过程中温度一定升高B(研究物体的运动时，一定要选择地面上静止的物体为参照物C(液体的压强与液体的密度和深度有关D(人耳能听到火山爆发和地震时产生的次声波14(08 太原)图 5 是一种新型圆规。它一脚的末端装有吸盘，使用时利用_______的作用可将其固定在黑板上，另一脚末端的粉笔通过螺母固定，螺母上刻有细小花纹是为了增大__________，作图时，转动手柄便可在黑板上画出漂亮的圆，圆规在这一过

。答案:大气压 摩擦 杠杆12(“抗震救灾、众志成程中相当于简单机械中的____

城”——在四川抗震救灾前线，一批救援专业设备发挥了重要作用。 下面关于这些没备的阐述不正确的是 答案:C A(液压千斤顶可以轻易顶起重物，它是利用帕斯卡原理工作的 B(雷达生命探测仪通过发射电磁波，寻找废墟下可能存在的生命迹象 C(电锯用来切割钢筋，其核心部件电动机是根据电磁感应原理工作的 D(推土机宽大的履带不易陷入废墟和泥土中，利用了增大受力面积减小压强的原理7(08 芜湖)下列说法不正确的是 A(噪声是由物体振动产生的 B(验电器是检验物体是否带电的仪器 C(大铁块的密度一定比小铁块的密度大 D(固体、液体很难被压缩，原因是分子间有斥力 答案:C7((08 义乌)下列图示正确的是( )8((08 义乌)下列选项中，正确的是( ) A(把菜刀磨的很锋利是为了减小压强 B(上升过程中的气球不受重力作用 C(气垫船利用气垫可以减小摩擦阻力 D(0?的冰不具有内能 7. (08 济宁)下列实验操作正确的是 (08 湖州)1( 2008 年 3 月 24 日下午北京奥运会圣火采集仪式在希腊的赫拉伸庙前举行。圣火点燃后，以“点燃激情、传递梦想”为口号的“祥云”火炬传递在全球进行。圣火的点燃利用了太阳能，下列属于能量单位的是( )A.牛顿 B.帕斯卡 C 瓦特 D.焦耳9(08 淮安)一些民间谚语常蕴涵着丰富的物理知识，下面四句谚语中对应物理知识不正确的是A(潭清疑水浅一一光的折射现象B(一个巴掌拍不响—一力是物体对物体的作用C(人多力量大——杠杆原理D(磨刀不误砍柴工——减小受力面积，增大压强6(08 盐城)下列说法正确的是 A(奥斯特发现电流周围存在磁场 B(法拉第发现了电流的热效应 C(焦耳发现磁能生电 D(瓦特发明了电灯11(08 盐城)说出下列体育运动项目中包含的物理知识:投出去的篮球(离开手以后还能 继续向运动，是因为篮球具有 ? ;足球比赛时，运动员所穿鞋子的底部凹凸不平 是为了 ? 增大/减小摩擦; 射箭时，弓能把箭射出去，是因为拉开的弓具有 ? 能。3(08 黄石)如图 1 所示

的几种光、电、磁现象，正确的是7(08 云南)对图 2 中各图所示情况的判断，正确的是 A(图 2a中？ 1 ？ 2 两绝缘小球带同种电荷 B(图 2b中导线 a 端接电源正极 C(图 2c中不计摩擦、轮重及绳重，匀速拉绳的力 F 大小为 80N D(图 2d表示物体以 5m,s 的速度匀速运动

范文五：关于白炽灯灯丝电阻的非线性研究（可编辑）

关于白炽灯灯丝电阻的非线性研究

维普资讯 ////0>.

第 卷 第 期

漯河职业技术学院学报综合版. . 年 月 .

关于白炽灯灯丝电阻的非线性研究

冯喜忠

商丘职业技术学院,河南商丘

摘要:有关白炽灯的计算,一般是把其电阻当作定值处理的。由于灯丝电阻受温度影响而呈非线性变化,因而计算

的结果一般误差很大。在进行相关计算时,如果实际电压或电流与额定值相差较大,就应考虑灯丝电阻的非线性影响。

利用灯丝电阻的伏安特性曲线,计算的结果比较准确。

关键词:灯丝电阻;非线性;伏安特性;功率计算

中图分类号:文献标识码: 文章编号: ?? ?

、二

在中学物理和部分大学物理的习题中,有关于 并不大,约在? %至 %的范围内。

白炽灯的问题。当涉及灯泡的电压或电流从额定值电灯正常工作时的电阻比刚接通电源时的

改变为其他值时,不少的题目是“假设灯丝阻值不受 电阻增大约 倍。灯丝

的电阻随着灯两端的电压的变化呈非

温度影响”或“假定灯丝的阻值不变”。还有的习题 线性关系。电压较低以下 时,随电压的升高, 不加提示或说明而直接要求把灯丝阻值视为恒量。 这似乎已成常规。 阻值增大较快。

事实上,白炽灯在不同的电压或电流条件下工 作时,灯丝的电阻是不同的。灯泡不发光时,灯丝温 度只有几十度,而正常发光时却能达到 以 上。灯丝电阻随温度的升高而增大,且明显地呈非 线性关系。关于白炽灯发光的问题,如果只是简单 地将其作为线性处理是不恰当的。笔者用实验的方 法对其进行了研究,得出了一些规律和结论,如果适 当地将其渗透到这类问题的处理过程之中,对培养 学生的科学思维必定是有益的。

图像的启示

在对“ 、”的普通白炽灯在不同的电

压、电流条件下工作进行研究的过程中,得到了,一 圈 普通白炽灯参数的关系特性

、 ? 和 ? 的关系图像,如图 中实线所示。 而假定这个灯泡的阻值保持在额定电压下不变,根电灯的实际功率也是非线

性的,且在达到

据计算其, 一 , 一 , 一 的关系图像应如图

额定电压之前,实际功率始终大于电阻不变条件下

中虚线所示。由图 可得出如下结果:

计算出的功率的理论值。当达到额定电压时,实际 当实际电压与额定电压值相差不超过

功率约为 ,略高于功率的理论值。

时,实际的电流、电阻、电功率 即,、 、 的值与电通过电灯的电流也是非线性的。在达到额

灯正常工作时的理论计算对应的、 值差别

定电压前,实际电流始终低于电阻不变条件下电流

收稿日期: ? ?

作者简介:冯喜忠 一 ,男,河南民权人,商丘职业技术学院学报副主编、中学高级教师,主要从事物理教学与研究。维普资讯 ////.漯河职业技术学院学报正

的理论值。当达到额定电压时,实际电流值与理论

此,实验得到的实际功率不是和,而是

值基本相等。 和。

图 中的曲线具有典型意义。如果多测一一些白

同理,两灯串联后接在 电压的电源上,通

炽灯,结果也大致相同。所以,当电压或电流的变化

过它们的电流相等,根据 ,每个灯泡的实际

较大时,分析有关白炽灯的问题,就不能再假设灯泡 功率由它们各自分担的电压决定。若假定两灯泡都

电阻不变了。否则,会出现似是而非的结果。 保持正常工作时的电阻不变,额定功率 和 的灯各自分担的电压只有和 。在

这

例如:分别标有“ 、”和“ 、”的

样的电压下,灯丝电阻不变的假设是不适应的,并且 两个灯泡,若把它们并联后接在 的电源上,问的灯的实际电压比的灯的实际

电压小得

哪个灯泡较亮 各自的功率是多少 若把他们串联 多。因此,灯丝温度比正常发光条件下的温度下降 后接在 的电源上,哪个灯泡亮 各自的功率是 的幅度也比的灯丝温度下降的幅度大得多。 多少

所以, 的灯泡实际分担的电压比假设电阻不变 依照惯例,假设上述两灯泡的电阻均保持不变 条件下理论计算的还要小。的灯泡实际

即 正常发光时的阻值 ,不难得出:并联后接 分担的电压比假设电阻不变时分担的大。而 在 的电源上时,二者的实际功率分别为

,

和 。所以,标有“ 、”的灯较亮。当把 ,故的灯实际消耗的功率为 . ,

比它们串联后接在 的电源上时,二者的实际功率 理论计算时的 . 小。而的灯实际消耗的功

应为 . 和 . 。所以原来标有“ 、”的 率为,比理论计算时的 . 大。

灯较亮。这两种情况均可用实验证明。从亮度比 问题讨论

较,效果是明显的,结果也是正确的。

但是,在实验条件下,如果按电压表和电流表的 怎样避免在计算灯泡功率等问题上发生与实际 数值计算它们各自的实际功率,并联后接在的 不符的矛盾呢 有两种方法可供选择。

电源上时,误差达到 %和 %。它们的实际功率 第一种方法,限制题目中灯泡的电压或电流的 不再是和 ,而分别是和 。串联后

变化范围,不要让它们的实际电压与额定电压差别 接在 的电源上时,也不再是 . 和 . , 太大。这样在解题时,仍可使用灯泡电阻不受温度 而分别是 . 和 。误 差分 别为% 和 影响的假设,得出的结论仍与实际数值基本一致。. %,显然这种误差已不能

再不考虑了。可以想

第二种方法,不作上述限制,而是充分注意各灯 象,如果保持灯泡的额定电压不变,把额定功率大的 实际电压与额定电压的差别,在估计到实际电压与 换成额定功率更大的,把额定功率小的换成额定功

额定电压差别较大时,就不再适用电阻不变的条件。 率更小的,串联后再把它们接在 的电源上,或 而要充分考虑温度对电阻的影响,分析可能引起的 者保持两灯泡规格不变,而是把它们串联后接在比 后果,寻求较为合理的答案。关于金属电阻跟温度 其额定电压值低得多的电源上时,按其电阻值保持 的关系,不少物理书和工程用书中都有讲述。只要 不变计算的功率的理论值与实验时每盏灯的实际功 考虑这一因素,完全有条件利用第二种方法解决这 率相差就会更大。

类问题。

实际上,对上例出现的理论功率与实际功率的 灯泡的伏安特性曲线

差别,我们可以作如下分析: 假设灯丝不变,两灯 并联,接在 电压的电源上,两灯的理论功率应 因为含有灯泡的电路实际上属于非线性电路, 为和 。 因电源电压仅为额定电压的/ 所以如果知道灯泡的伏安特性曲线,就可以求出灯 ,可以断定灯丝的电阻不变的假设已不适应。而考 泡参数的具体数值 。

虑到灯泡的功率减少时,灯丝的温度会降低,从而灯 图 给出了几个常用的

额定电压为的灯

丝电阻比理论计算的减小,导致灯泡的电流比理论 泡的伏安特性曲线,即 ,一 图像。若串联着的两 计算的增大。又因 , ,固然 减小 会减小, 灯泡的 ,一 图象如曲线?和?

所示,求每个灯泡

实际消耗的功率是多少 我们可以把这个问题转化 但 又与, 成正比。因,变大引起的实际功率的 为求每个灯泡的实际电压和电流。因为两灯串联, 增加远大于因 减小而导致的实际功率的减少,这 所以通过两灯的电流相等,而电压之和等于 。 就是灯的实际功率比理论计算值大的主要原因。因

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