Nr ćwicz. 309 |
Data:
03.12.97 |
|
Wydział Elektryczny |
Semestr: I |
Grupa: T4
|
|
Przygotowanie: |
Wykonanie: |
Ocena ostat.: |
||
Temat: Wyznaczanie sprawności świetlnej żarówki za pomocą fotometru Lummera-Brodhuna.
Wstęp teoretyczny:
Strumień świetlny jest to ilość energii, jak* przenoszą fale świetlne przez dowolną powierzchni* w jednostce czasu. Strumień świetlny ma wymiar mocy i może by* zmierzony na podstawie ilości ciepła oddanego ciału całkowicie pochłaniającemu.
Natężeniem światła wysyłanego przez źródło w danym kierunku nazywamy stosunek strumienia zawartego w granicach k*ta bryłowego do warto*ci tego k*ta.
Oświetlenie dowolnej powierzchni, znajdującej się w odległości r od źródła punktowego o światłości I oraz nachylonej pod kątem do kierunku padania światła, wyra*a się wzorem:
(1) - jest to tzw. prawo Lamberta.
Zasada pomiaru polega na takim dobraniu odległości źródła badanego i wzorcowego od fotometru, aby oświetlenie pewnej powierzchni przez oba źródła było jednakowe. Oznaczaj*c światło** źródła wzorcowego indeksem w, a mierzonego indeksem x, możemy zapisać oświetlenia:
(2)
Przy stwierdzonej doświadczalnie równo*ci oświetleń Ew = Ex oraz przy równych kątach otrzymamy proporcję:
(3)
która pozwala wyznaczy*, na podstawie pomiarów odległości, bezwzględną warto** światło*ci źródła, gdy znana jest światło** źródła wzorcowego. Najczęściej jednak wyznaczamy światło** względną, która wyra*a się wzorem:
(4)
Sprawności* świetlną źródła nazywamy stosunek jego światło*ci I do pobieranej mocy P:
(5)
Tabela pomiarowa:
Lp. |
rw |
rx |
U [V] |
I [A] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Analiza pomiarów:
Lp.
|
rw śr, [cm] |
rx śr. [cm] |
U [V] |
I [mA] |
P [W] |
Ir |
Ir |
P [W] |
1/W] |
1. |
120,04 |
29,96 |
100 |
26,5 |
2,65 |
0,062 |
5,2*10-4 |
0,15 |
0,023 |
2. |
106 |
44 |
130 |
32 |
4,16 |
0,172 |
1,1*10-3 |
0,19 |
0,041 |
3. |
89,64 |
60,36 |
160 |
37 |
5,92 |
0,453 |
2,5*10-3 |
0,23 |
0,076 |
4. |
76,26 |
73,74 |
190 |
42 |
7,98 |
0,935 |
5*10-3 |
0,27 |
0,117 |
5. |
68,26 |
81,74 |
220 |
47 |
10,34 |
1,434 |
7,7*10-3 |
0,31 |
0,139 |
Obliczenia:
Podstawiając do wzoru (4) wzór (3) otrzymujemy następujący wzór na światłość względną: . Za rx i rw podstawiam wartości średnie tych wielkości.
Przykładowe obliczenia dla pomiaru nr 5:
Rachunek błędu:
Wnioski:
Z tabelki wynika, że największa dokładność wyznaczenia światłości względnej występuje gdy rx jest dużo mniejsze od rw.
Wydajność świetlna żarówki jest określona zależności* paraboliczną co jest widoczne na wykresie. Im większa moc jest pobierana przez żarówkę, tym jej sprawność jest większa.