Sähköisen joulukynttelikön kummallinen käytös

Seuraa 
Viestejä9265
Liittynyt10.12.2006

Meillä on siis joulukynttelikkö, jossa on 7 pientä kynttilähehkulamppua, ihan perusmallisia.

Suunnilleen tuon näköinen, ei kuitenkaan juuri tuo. Mutta siinä on siis ilmeisesti kaksi alkuperäistä lamppua hajonnut, tai siis palanut. Ei ole varalamppuja joilla korvata. Mutta löysin sen sijaan tuolta jostain kaapista tämmöisiä sormipatterilla toimivia yksittäisiä joulukynttilöitä. Huomasin että niissä nämä lamppuosat/polttimot ovat lähes identtisen näköisiä noiden kynttelikön lamppujen kanssa. Kantaosa oli samanlainen ja niinpä ajattelin että mikä ettei, kokeilen josko ottaisi kahdesta sellaisesta lamput kynttelikköön palaneiden tilalle. Siinä vaiheessa en tullut ajatelleeksi että kenties kuitenkin toimivat eri jännitteillä jne. No, pistin ne kiinni ja kynttelikkö rupesi toimimaan, lamput paloivat kirkkaina. Lukuunottamatta näitä kahta jotka vaihdoin. Sitten päätin selvittää että mitä tässä oikein tapahtuu.

Katsoin siis lamppujen kannoista että nuo kynttelikön polttimot käyvät 34 voltilla, ja loogistahan se kun 34 x 7 = 240 suunnilleen. Ne taas jotka varastin niistä yksittäisistä kynttilöistä, vaativat sormipariston 1,5 volttia. Kaiken järjen mukaan niiden olisi pitänyt poksahtaa basaksi tuossa kynttelikössä. Näin ei kuitenkaan käynyt, ne eivät vain toimineet. Silti virta pääsi kiertämään kynttelikön läpi koska muut lamput toimivat. Kuinka se on mahdollista? Kynttelikössä yksikään lamppu ei toimi, mikäli yksikin on kierretty irti tai palanut. Silti tuossa viritelmässä muut toimivat vaikkei nuo 1,5 voltin lamput toimineet. Ja niidenhän olisi pitänyt muutenkin hajota siinä. Otin ne irti ja kokeilin vielä alkuperäisissä jaloissaan ja toimivat siinä, eli eivät olleet tosiaan hajonneet.

Tiivistettynä kysymykseni kuuluu, kuinka virta voi päästä noista 1,5 voltin polttimoista läpi, ilman että ne valaisevat tai edes palavat rikki, kun normaalisti siinä kuuluu olla 34 voltin polttimo? Onko niissä polttimoissa sisäänrakennettuna jokin mekanismi, joka ohjaa liian suurella jännitteellä tulevan virran hehkulangan ohi? Tuntuu epätodennäköiseltä, mutta en keksi muutakaan selitystä.

Vai tapahtuuko siinä jokin elektronikvanttitunneloituminen lamppujen ohi, olenko luonut kvanttitietokoneen vanhalla sähkökyntteliköllä?

くそっ!

Sivut

Kommentit (16)

Vierailija

Eipä tuossa mitään kummallista ole. Niiden 1.5V lamppujen resistanssi on huomattavasti pienempi, kuin 34V. Ne on kytketty sarjaan ja kokonaisresistanssi määrää virran. Sillä virralla ei 1.5V lampun yli jää riittävää jännitehäviötä langan hehkumiseen.

Tuosta muuten seuraa se, että muille lampuille jännitettä jää enemmän, eli todennäköisesti ne eivät kauan kestä, jos sitä noin käytät.

Ronron
Seuraa 
Viestejä9265
Liittynyt10.12.2006
Electric shadow
Eipä tuossa mitään kummallista ole. Niiden 1.5V lamppujen resistanssi on huomattavasti pienempi, kuin 34V. Ne on kytketty sarjaan ja kokonaisresistanssi määrää virran. Sillä virralla ei 1.5V lampun yli jää riittävää jännitehäviötä langan hehkumiseen.

Tuosta muuten seuraa se, että muille lampuille jännitettä jää enemmän, eli todennäköisesti ne eivät kauan kestä, jos sitä noin käytät.




En ihan täysin ymmärtänyt, on nuo resistanssit ja muutenkin sähköjutut vähän tuntematon tieteenala minulle, jotain perusasioita hiffaan mutta..

Ymmärsin onneksi ottaa ne lamput pois koska huomasin itsekin että muut lamput paloivat kumman kirkkaina, oletin tietysti sitten että niille jää enempi sähköö jossain suureessa ja saattavat hajota. Löysin onneksi sittenkin kaksi vaihtolamppua ja nyt kynttelikkö toimii oikein. Kai..

Jos vielä saisi hieman konkretiaa tuohon selitykseen lisää, vaikka numeroarvoja.. jos vaan mahdollista, ei tarvitse jos ei halua, minä vain sen takia kun oikeasti kiinnostaa.. sähköasiat kiinnostaa vaikken niistä kunnolla tiedäkään vielä, ehkä jossain vaiheessa saatan perehtyä tarkemmin, vaikka opiskella alaa tai muuta. Okei kerron mitä uskon ymmärtäväni niin voi olla helpompi sitten selittää.

Resistanssi on vastus, ja kaikki sähkölaitteet vastustavat jonkin verran sähköä. Käsittääkseni laitteen toiminta jotenkin vaatii tämän, ei voisi toimia jos se ei vastustaisi.. eikö?

Jännite on se kun napojen välillä on jännitysero, vähän kuin vesiputouksen korkeus. Jännite on olemassa ilman virtaakin. Pistorasiassa on joku 230 volttia, mutta se kai vaihtovirran takia vaihtelee kokoajan niissä rei-issä että..

Virta on sitten se sähkön määrä joka siinä virtapiirissä virtaa, vähän kuin se vesiputouksessa valuva veden määrä.

Virta sitten riippuu kai jännitteestä ja resistanssista.. eikös.

Miksi 1,5 voltin polttimolla on paljon pienempi resistanssi? Huomasin muuten asian jo lampuilla säätäessäni, yleismittarilla, mutten tehnyt siitä johtopäätöksiä, lähinnä ihmettelin vain.

Jos nyt siis tuo 1,5 voltin polttimo olisi tuossa kynttelikössä jossa normaalisti niitä 34 voltin polttimoita.. sanoit että syntyvä virta ei aiheuta tarpeeksi jännitehäviötä 1,5 voltin polttimossa. Koska siinä on niin pieni resistanssi. Kuinka se sitten toimii 1,5 voltin paristolla, jollei 34 voltin jännitteellä? Tai siis kuinka 1,5 voltin paristo tuottaa polttimoon tarpeeksi jotain että se palaa, kuin 34 volttia ei? Vai eikö sitä katsotakaan suoraan jännitteestä tuolleen.. olenko ihan pihalla koko hommasta..

くそっ!

Ertsu
Seuraa 
Viestejä6541
Liittynyt8.11.2007
Ronron

Jos nyt siis tuo 1,5 voltin polttimo olisi tuossa kynttelikössä jossa normaalisti niitä 34 voltin polttimoita.. sanoit että syntyvä virta ei aiheuta tarpeeksi jännitehäviötä 1,5 voltin polttimossa. Koska siinä on niin pieni resistanssi. Kuinka se sitten toimii 1,5 voltin paristolla, jollei 34 voltin jännitteellä? Tai siis kuinka 1,5 voltin paristo tuottaa polttimoon tarpeeksi jotain että se palaa, kuin 34 volttia ei? Vai eikö sitä katsotakaan suoraan jännitteestä tuolleen.. olenko ihan pihalla koko hommasta..

Se 34 volttia/lamppu on vain siinä tapauksessa, että kaikki lamput ovat samanlaisia. Siis sama vastus kaikissa. Nyt, kun laitat pieniresistanssisen lampun tai kaksi siihen väliin, niin ne toimivat enemmän johtimena kuin vastuksena. Vähän sama kuin kytkisit oikosulkuun kahden polttimon yli. 1,5 voltin jännitteellä toimivassa polttimossa on pienempi vastus kuin 34 voltille tarkoitetussa. Näin minä sen näkisin.

ovolo
Seuraa 
Viestejä5370
Liittynyt7.7.2007
Ronron
Ei ainaskaa saa selvää. Mites ne watit sitten vaikuttaa kaikkiin noihin asioihin?



Watit on loppujen lopuksi sitä, jotka lämmittävät hehkulankaa. Kun se polttimo on tehty 1,5 voltin jännitteelle, niin sen vastus on suunniteltu pienemmäksi, joten virta-arvo on suurempi. Eli teho = jännite x virta.

Nyt kuitenkin sen kynttelikon lamput toimii suuremmalla jännitteellä, joten virta saa olla pienempi = niitten vastus on suurempi, jotta määritelty teho saavutettaisiin.

Kun nyt alkuperäiset sarjakytkennässä olevat lamput ovat huomattavasti suurempiohmisia, kuin se puolentoista voltin lamput, niin ne suurelta osin määräävät kynttelikössä kulkevan virran, joka taas on liian vähän, että 1,5V lamput hehkuisivat.

Vierailija

Oletetaan, että kaikki polttimot ovat 1W tehoisia. 1.5V polttimon resistanssin (kuumana) olisi silloin oltava 2.25 ohmia. (U^2/P => 1.5^2/1). 34V polttimon resistanssi olisi vastaavasti 1156 ohmia.

Kertomassasi kytkennässä oli siis 5 x 1156 + 2 x 2.25 ohmin kokonaisresistanssi, eli 5784.5 ohmia. Virraksi 230V jännitteellä tulee silloin 230/5784.5 = 40mA. Sen aiheuttama jännitehäviö 2.25 ohmin resistanssin yli on 0.04 x 2.25 = 90mV. Alle 0.1 V siis, ei riitä langan kuumentamiseen.

Perusjuttujahan nämä, ohmin laki ja tehon kaava vain.

Virta kaikkien sarjaan kytkettyjen komponenttien läpi on aina sama. Jos ajattelet vesiputkea, virtaus (l/minuutti esim.) on sama koko putkessa, vaikka siinä olisikin eri paksuuksia matkalla.

Vierailija

Älä takerru siihen polttimon jännitteeseen, se on vain se jännitteen arvo, jolla saadaan suunniteltu teho. 1.5V polttimoon voidaan yhtä hyvin kytkeä 3V jännite, jolloin se palaa hyvin kirkkaasti hyvin vähän aikaa. Tai 1V jännite, jolloin se palaa himmeästi. Langan resistanssi on se joka määrää kulloisellakin jännitteellä läpi menevän virran ja samalla tehon.

maalaisukko
Seuraa 
Viestejä495
Liittynyt15.10.2006

Mulla taas poksahti kattokruunusta yks 40 Watin kynttilälamppu. Mittasin piruuttain yleismittarilla uuden lampun vastuksen. Tulos oli 89,3 ohmia. No. Ohmin lain mukaan I =U:R, 230:89,3= 2,57A. Sähköteho P=U*I, 230*2,57=592 Wattia ????.
Arvatkaas vaan laitoinko tuon uuden lampun. En takuulla. Onneks on yleismittari ja laskutaitoo....

Lue vähemmän-tiedät enemmän.

Vierailija
maalaisukko
Mulla taas poksahti kattokruunusta yks 40 Watin kynttilälamppu. Mittasin piruuttain yleismittarilla uuden lampun vastuksen. Tulos oli 89,3 ohmia. No. Ohmin lain mukaan I =U:R, 230:89,3= 2,57A. Sähköteho P=U*I, 230*2,57=592 Wattia ????.
Arvatkaas vaan laitoinko tuon uuden lampun. En takuulla. Onneks on yleismittari ja laskutaitoo....

Joo, laita sinne vaan. Se langan resistanssi on kuumana aivan eri, kuin kylmänä.

Vierailija

1,5 voltin hehkut on aika harvinaisia, koska yhdessä sormiparistossa on suurella virralla vain n. 1 Wh energiaa saatavilla, eli lamppu palaisi hyvin lyhyen aikaa. Tämän takia niissä valaisimissa on useampi sormiparisto, ja jos paristoja on useampi kappale niin silloin on järkeä käyttää niitä sarjassa ja pistää tavallisempia 3,8 voltin hehkuja tms. esimerkiksi 3xAA pariston kanssa, koska paristosarjan jännite tippuu kuitenkin 4,5 voltista reippaasti alaspäin kuorman alla.

Hehkulangan teho jännitteen suhteen noudattaa kaavaa:

P = U^2 / (t*k*R)

Vaikka kaava näyttää oudolta, sen saa kivasti puimurisäännöstä, kun muistaa että I=U/R.
Tässä U on lampulle annettu jännite ja R on langan vastus kylmänä, ja k on langan materiaalista riippuva kerroin. t puolestaan on langan lämpötila.

Ideana on se että oikealla materiaalivalinnalla saadaan valittua sopiva k joka automaattisesti rajoittaa langan lämpötilan tiettyyn arvoon tietyllä jännitteellä. Jos vastus ei nousisi, langan pitäisi olla hyvin pitkä jotta sillä olisi riittävä vastus, mutta silloin langalla olisi liian suuri pinta-ala ja se menettäisi lämpöä niin paljon ettei se hehkuisi. Tai sen pitäisi olla hyvin ohut, mutta silloin se palaisi poikki.

Pienjännitteisellä lampulla k on pieni, suurjännitteisellä suuri. R on yleensä kummassakin tapauksessa pieni ja voi periaatteessa olla mitä tahansa, koska langan lämpötila määrää sen lopullisen vastuksen. Mittailemalla lampun kannasta ei siis välttämättä voi päätellä mille jännitteelle se on suunniteltu.

Tämä tarkoittaa myös sitä, että kun samassa kynttelikössä on sarjassa lamppuja joiden hehkuilla on eri lämpötilakertoimet, niin ne lamput joilla on suurempi lämpötilakerroin tavallaan varastavat kaiken tehon niiltä joilla on pienempi, koska niiden vastus kasvaa paljon nopeammin, ja jännite sarjassa jakaantuu vastusten kesken niiden suuruuksien suhteessa.

Jos oletetaan että molemmissa lampuissa on sama R kylmänä, niin 35 voltin lampun lämpötilakerroin täytyisi olla ~24 kertaa suurempi. Se miten jännite jakaantuu lamppujen kesken sarjassa ei ole ihan helposti suoraan laskettavissa, mutta perusidea on se että pienemmän jännitteen lamppu jää kylmäksi, joten se ei saa jännitettä, joten se ei voi lämmetä, joten se on käytännössä oikosulussa ja lähes kaikki teho menee niille lampuille jotka on suunniteltu suuremmalle jännitteelle.

Tämän lämpötilasta riippuvan käytöksen takia muuten se 40 Watin lamppu todellakin haukkaa sytyttäessä sen 500 Wattia muutaman millisekunnin ajan. Jos samassa piirissä olisi paljon lamppuja jotka sytytetään yhtäaikaa, vaikkapa valtavassa kejussa jouluvaloja, se voi periaatteessa riipaista niin paljon virtaa että sulake palaa, vaikka lamppujen yhteisteho jäisi hyvin pieneksi.

Vierailija

Hehkulamppujen historiassa on muuten sellaisiakin ratkaisuja joissa käytetään "lankaa" jolla on negatiivinen lämpötilakerroin. Ennekuin wolframilamput keksittiin, käytettiin keraamista tankoa joka alkaa johtaa sähköä vasta kun se on riittävän kuuma, ja lampussa täytyi olla erillinen hehkutuslanka jolla se lämmitettiin syttymislämpötilaan.

http://en.wikipedia.org/wiki/Nernst_lamp

Ronron
Seuraa 
Viestejä9265
Liittynyt10.12.2006

Kiitos hyvistä vastauksista, asia olikin siis hieman konstikkaampi mitä olen kuvitellut.. uskon kuitenkin ymmärtäneeni. Maalaisjärki vaan silti edelleen ihmettelee, tuntuu hassulta että pienempi ja herkempi lamppu ei vaivaudu edes syttymään isojen poikien keskellä, kuvittelisi äkkiseltään että se räjähtäisi.

Jään sulattelemaan asiaa, kunnes maalaisjärkikin hiljenee.

くそっ!

Ertsu
Seuraa 
Viestejä6541
Liittynyt8.11.2007
Ronron
Maalaisjärki vaan silti edelleen ihmettelee, tuntuu hassulta että pienempi ja herkempi lamppu ei vaivaudu edes syttymään isojen poikien keskellä, kuvittelisi äkkiseltään että se räjähtäisi.

Jään sulattelemaan asiaa, kunnes maalaisjärkikin hiljenee.


Kuvittele, että se 1,5 voltin jännitteelle suunniteltu lamppu toimii johtimena eikä vastuksena. Johdinkin aina lämpenee jonkin verran, joten silläkin on vastuksensa.

Ronron
Seuraa 
Viestejä9265
Liittynyt10.12.2006

Jos koko kynttelikön täyttäisi noilla puoltoista volttisilla polttimoilla niin kai ne sentään silloin poksahtavat? Ymmärsin vissiin nyt ihan kunnolla miten tää menee.

Mutta sit semmonen vielä.. mitä siellä esim lampussa tapahtuu elektronitasolla, kun sähköenergiaa muuttuu lämpöenergiaksi? Jääkö osa virran elektroneista vaan pois ja muuttuvat hehkulangan lämmöksi ja valoksi?

Eli tuleeko sinne vaikkapa akun minusnavalle vähemmän virtaa (tai siis sähköä määrällisesti, vaikka elektroneja), kun akkuun on kytketty joku kuluttava laite, kuin jos akun laittaisi suprajohteella oikosulkuun? Vai mistä nää laitteet periaatteessa ihan konkreettisesti mikrotasolla ottaa sen energian jos miettii loppuun asti.. elektronien vauhdistako? Hidastuuko niiden vauhti jonkin vastuksen/sähkölaitteen jälkeen?

くそっ!

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat