低压直流钨丝灯泡灯丝电阻随温度电压变化规律的实验测量和探究 -(2)

低压直流钨丝灯泡灯丝电阻随温度电压变化规律的实验测量和探究

1、我的物理背景知识已经具备。物理课本里了解到钨丝灯（一般称之为白炽灯）的发光原理，也学习了基本的电压电流的基本知识欧姆定律，然而钨丝灯的灯丝的电阻却是一个随着电压温度变化的物理量，在不同电压下会有不同的电阻大小，形成这种物理现象的本质是钨丝电阻R?T?是随着温度T变化的，满足

R?T??R0(1???T),??4.5?10?3?C-1，?T?T?T0,

R0是0?C的钨丝电阻，T为灯丝实际温度，T0?0?C,这些信息我通过查阅物理课本和习题以及网络上的期刊都得到了，基本的欧姆定律的分压法电路我也学过了，所以我想通过自己连接电路并实测获得一手的实验数据来了解这一点。

2、研究器材，场所条件具备，和研究预计所需时间合适。探究实验所需要的器材和场所，爸爸工作单位的实验室已经具备，关于重要的专业设备HR2000+光谱仪，爸爸和他的同事教我学会了简单入门的测试方法，也比较容易掌握。我预计利用3-4个周末时间到实验室做实验，所有不同研究对象的所有相关数据的采集只需要6-8小时完成，之后的数据分析和相关图表等结论的生成大致需要3-4周的周末时间就可以。

3、考虑到实验的安全性，选择了低压直流额定电压/功率分别为24V/15W，24V/5W，12V/5W三种规格的低压直流钨丝灯泡，据查资料，它们的工作电压都在人体安全电压36V以下。

1.3研究现状综述

钨丝灯作为人类最早的照明电器在历史上起到了不可或缺的作用，关于低压直流钨丝灯的电阻也有前人做了很多系统研究[1][3]，本项研究利用实验的方法直接测量了三种不同规格的低压直流钨丝灯的电阻随电压和温度变化的规律，以及利用理论推算不同电压下的灯丝温度和实测灯丝温度的对比，通过查阅相关文献，知道现无任何研究机构个人做过这方面的实验研究。所以，本课题有一定创新性，原创性。

1.4研究的意义

本项研究，利用实验的方法直接测量了三种不同规格的低压直流钨丝灯的电

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阻随电压和温度变化的规律，以及利用理论推算不同电压下的灯丝温度和实测灯丝温度的对比，可以进一步验证钨丝电阻R?T?的随温度T变化的物理特性，并根据实验数据的结果来推测出更符合实际情况的钨丝电阻随温度变化公式R?T?.

2 研究内容

2.1 实验对象

额定电压/功率分别为24V/15W，24V/5W，12V/5W三种规格钨丝灯泡;

图1.实验所测低压直流钨丝灯泡

2.2 实验仪器和配套设备

图2.精度0.5的直流电流表1个，直流电压表1个；

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图3.滑线变阻器1个

图4.HH1713型直流稳压电源1个

图5.数字万用表1个

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图6. HR2000+光谱仪及测试探头和光纤

导线若干，计算机和处理软件Microsoft office EXCEL；

2.3 实验地点

青岛理工大学嘉陵江校区物理实验中心电学实验室303房间；

2.4研究步骤以及相关数据记录 2.4.1 电路原理图设计

额定电压/功率分别为24V/15W，24V/5W，12V/5W三种规格钨丝灯泡根

U2据公式R?初步估计电阻分别为38.4?,115.2?,28.8?,根据物理课本的基本知

P识，我选择电流表外接的分压法电路，原理图如图7所示：

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图7.分压法外接测试电路图

实验实物连接原理示意图如图8所示：

图8.分压法外接测试实物连接示意图

我自己动手连接的实验实物连接原理实拍照片如图9所示：

图9. 分压法外接测试实物连接实拍照片

2.4.2 24V/15W灯泡数据

将实验室拉上窗帘，关闭照明电源，尽量减少杂光，室温为15.8℃，此时的灯泡电阻阻值直接用数字万用表测量为3.8?，然后，连接好电路，移动滑线变阻器，将初始灯泡电压V设置为零，电压表量程选择为30V，电流表量程选择为750mA,打开稳压电源开关，逐步移动滑线变阻器，改变灯泡上的电压，分别从0V，2.0V,4.0V,,,为间隔，记录对应的电流数据，同时打开HR2000+光谱仪的电源，连接到电脑USB插口，将光谱仪的测试口对准灯丝，读出对应的温度，如表1所示：

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