Welke lamp brandt harder: Serie vs Parallel? Begrijp de fysica & waarom het gebeurt

Twee lampen van 80W & 100W zijn in serie & parallel geschakeld – Welke brandt harder?

De meest verwarrende vraag die we ontvangen is: als twee lampen in serie en vervolgens in parallel zijn geschakeld, welke brandt harder en wat zijn de exacte redenen? Er is veel informatie op het web, maar we gaan stap voor stap de exacte waarden berekenen om de verwarring op te heffen.

Houd er eerst rekening mee dat de lamp met een hoge weerstand en meer vermogensdissipatie in het circuit (onafhankelijk van serie of parallel) harder zal branden. Met andere woorden, de helderheid van de lamp hangt af van spanning, stroom (V x I = Vermogen) evenals weerstand.

Houd ook rekening mee dat vermogen in Watt niet de eenheid van helderheid is. De eenheid van helderheid is lumen (aangeduid met lm, de SI-afgeleide eenheid van lichtstroom) ook bekend als candela (basiseenheid van lichtsterkte). Maar de lichthelderheid is recht evenredig met de lampvermogenswaarde. Daarom zal de lamp die meer vermogen verbruikt harder branden.

Wanneer lampen in serie zijn geschakeld

Vermogenswaarden van lampen zijn verschillend en in een seriecircuit geschakeld:

Stel we hebben twee lampen van elk 80W (Lamp 1) en 100W (Lamp 2), de nominale spanning van beide lampen is 220V en in serie geschakeld met een voedingsspanning van 220V AC. In dat geval zal de lamp met hoge weerstand en meer vermogensdissipatie harder branden dan de andere. D.w.z. 80W Lamp (1) zal harder branden en lamp (2) van 100W zal dimmer zijn in serieverbinding. Kortom, in serie hebben beide lampen dezelfde stroom door zich heen vloeien. De lamp met de hogere weerstand zal een grotere spanningsval erover hebben en dus een hogere vermogensdissipatie en helderheid. Hoe? Zie de onderstaande berekeningen en voorbeelden.

Vermogen

P = V x I of P = I² R of P = V²/R

Nu de weerstand van Lamp 1 (80W);

We weten dat stroom hetzelfde is en spanningen additief zijn in een seriecircuit maar de nominale spanning van lampen is 220V. D.w.z.:

Spanning in seriecircuit: V_T = V₁ + V₂ + V₃ …+ V_n

Stroom in seriecircuit: I_T = I₁ = I₂ = I₃ …I_n

Daarom,

R = V² / P₈₀

R_80W = 220² / 80W

R_80W = 605Ω

En, de weerstand van Lamp 2 (100W);

R = V² / P₁₀₀

R_100W = 220² / 100W

R_100W = 484Ω

Nu, Stroom;

I = V/R

= V / (R_80W + R_100W)

= 220V / (605Ω + 484Ω)

I = 0,202A

Nu,

Vermogensdissipatie door Lamp 1 (80W)

P = I²R

P_80W = (0,202A)² x 605Ω

P_80W = 24,68 W

Vermogensdissipatie door Lamp 2 (100W)

P = I²R₁₀₀

P_100W = (0,202A)² x 484Ω

P_100W = 19,74 W

Dus bewezen dat vermogensdissipatie P_80W > P_100W d.w.z. Lamp 1 (80W) is groter in vermogensdissipatie dan lamp 2 (100W). Daarom is de 80W lamp harder dan 100W lamp wanneer in serie geschakeld.

U kunt ook de spanningsval over elke lamp bepalen en vervolgens de vermogensdissipatie vinden via P = V x I als volgt om het geval te verifiëren.

V = I x R of I = V/R of R = V/I … (Basis Wet van Ohm)

Voor Lamp 1 (80W)

V₈₀ = I x R₈₀ = 0,202 x 605Ω = 122,3V

V₈₀ = 122,3V

Voor Lamp 2 (100W)

V₁₀₀ = I x R₁₀₀ = 0,202 x 484Ω = 97,7V

V₁₀₀ = 97,7V

Nu,

Vermogensdissipatie door Lamp 1 (80W)

P = V²₈₀/R₈₀

P_80W = 122,3²V / 605Ω

P_80W = 24,7 W

Vermogensdissipatie door Lamp 2 (100W)

P = V²₁₀₀/R₁₀₀

P_100W = 97,7²V / 484Ω

P_100W = 19,74 W

Totale spanning in het seriecircuit

V_T = V₈₀ + V₁₀₀ = 122,3 + 97,7 = 220V

Opnieuw bewezen dat 80W lamp groter is in vermogensdissipatie dan 100W lamp wanneer in serie geschakeld. Dus, 80W lamp zal harder branden dan 100W lamp wanneer in serie geschakeld.

Wanneer lampen in parallel zijn geschakeld

Vermogenswaarden van lampen zijn verschillend en in een parallelcircuit geschakeld:

Nu hebben we dezelfde twee lampen elk van 80W (Lamp 1) en 100W (Lamp 2) in parallel geschakeld over de voedingsspanning van 220V AC. In dat geval zal hetzelfde gebeuren d.w.z. de lamp met meer stroom en hoge vermogensdissipatie zal harder branden dan de andere. Deze keer zal de 100W Lamp (2) harder branden en lamp 1 van 80W dimmer zijn. Kortom, in parallel hebben beide lampen dezelfde spanning over zich heen. De lamp met de lagere weerstand zal meer stroom geleiden en dus een hogere vermogensdissipatie en helderheid hebben. In de war? Omdat het geval omgekeerd is. Zie de onderstaande berekeningen en voorbeelden om de verwarring op te heffen.

Vermogen

P = V x I of P = I² R of P = V²/R

Nu, de weerstand van Lamp 1 (80W);

We weten dat spanningen hetzelfde zijn in het parallelcircuit en de nominale spanning van lampen is 220V. D.w.z.:

Spanning in Parallelcircuit: V_T = V₁ = V₂ = V3 …V_n

Stroom in parallelcircuit: I_T = I₁ + I₂ + I₃ …I_n

Daarom,

R = V² / P

R_80W = 220² / 80W

R_80W = 605Ω

En, de weerstand van Lamp 2 (100W);

R = V² / P

R_100W = 220² / 100W

R_100W = 484Ω

Nu,

Vermogensdissipatie door Lamp 1 (80W) aangezien spanningen hetzelfde zijn in een parallelcircuit.

P = V²/R₁

P_80W = (220V)² / 605Ω

P_80W = 80 W

Vermogensdissipatie door Lamp 2 (100W)

P = V²/R₂

P_100W = (220V)² / 484Ω

P_100W = 100 W

Dus bewezen P_100W > P_80W d.w.z. Lamp 2 (100W) is groter in vermogensdissipatie dan lamp 1 (80W). Daarom is de 100W lamp harder dan 80W lamp wanneer in parallel geschakeld.

Om het bovenstaande geval te verifiëren, kunt u ook de stroom voor elke lamp bepalen en vervolgens de vermogensdissipatie vinden via P = V x I als volgt. We gebruikten de nominale spanning van de lamp wat 220V is.

I = P / V

Voor Lamp 1 (80W)

I₈₀ = P₈₀ / 220 = 80W / 220 = 0,364A

I₈₀ = 0,364A

Voor Lamp 2 (100W)

I₁₀₀ = P₁₀₀ / 220 = 100W / 220 = 0,455A

I₁₀₀ = 0,455A

Nu,

Vermogensdissipatie door Lamp 1 (80W) aangezien spanningen hetzelfde zijn in het parallelcircuit.

P = I²R₁

P_80W = 0,364²A x 605Ω

P_80W = 80 W

Vermogensdissipatie door Lamp 2 (100W)

P = I²R₂

P_100W = 0,455²A x 484Ω

P_100W = 100 W

Totale stroom in het parallelcircuit

I_T = I₁ + I₂ = 0,364 + 0,455 = 0,818A

Opnieuw bewezen dat 100W lamp groter is in vermogensdissipatie dan de 80W lamp wanneer in parallel geschakeld. Dus, 100W lamp zal harder branden dan 80W lamp wanneer in parallel geschakeld.

Zonder berekeningen & voorbeelden

Berekeningen en voorbeelden zijn voor beginners. Om het simpel te houden, houd het feit in gedachten dat altijd, De lamp met een "hoge vermogenswaarde" zal "minder weerstand" hebben. De draad van de lamp met een hoge waarde is dikker dan de lagere vermogenswaarde. In ons geval is de draad van de 80W lamp dunner dan de 100W lamp.

Met andere woorden, 100 Watt lamp heeft minder weerstand en 80 Watt lamp heeft een hoge weerstand.

Wanneer lampen in serie zijn geschakeld

We weten dat stroom in een seriecircuit hetzelfde is in elk punt, betekent dat beide lampen dezelfde stroom krijgen en spanningen verschillend zijn. Zelfs, de spanningsval over de hogere weerstand lamp (80W) zal meer zijn. Dus de 80W lamp zal harder branden vergeleken met 100W lamp in serie geschakeld omdat dezelfde stroom door beide lampen vloeit waar de 80W lamp meer weerstand heeft door lagere vermogenswaarde aangezien de draad dunner is betekent dat het meer vermogen dissipeert (P=V²/R waar vermogen recht evenredig is aan de spanning en omgekeerd evenredig aan de weerstand) en meer warmte & licht produceert dan de 100 W lamp.

Wanneer lampen in parallel zijn geschakeld

We weten ook dat spanning in een parallelcircuit hetzelfde is in elke sectie wat betekent dat beide lampen dezelfde spanningsval hebben. Nu zal meer stroom vloeien in de lamp die minder weerstand heeft wat de 100W lamp is deze keer wat betekent dat 100W lamp meer vermogen dissipeert dan 80W lamp (P=I²R) waar stroom en weerstand recht evenredig zijn aan het vermogen. Dus, 100W lamp zal harder branden in een parallel circuit.

Hoe te weten of lampen in serie of parallel zijn geschakeld?

De meeste huishoudelijke elektrische bedrading & installaties zijn in parallel of serie-parallel bedrading in plaats van serie omdat parallel bedrading voordelen heeft ten opzichte van serie bedrading. Dus we kunnen opmerken dat hogere vermogens lampen harder branden vergeleken met lagere vermogens lampen. In dat geval brandt 100W lamp harder dan 60W of 80W lamp.

Nu, u moet weten dat de gloeilamp met hogere vermogenswaarde harder zal branden wanneer in parallel geschakeld en de gloeilamp met lagere vermogenswaarde harder zal branden in het geval van serie bedrading en vice versa.

Kernpunten:

• In een seriecircuit brandt 80W lamp harder door hoge vermogensdissipatie in plaats van een 100W lamp.
• In een parallelcircuit brandt 100W lamp harder door hoge vermogensdissipatie in plaats van een 80W lamp.
• De lamp die meer vermogen dissipeert zal harder branden.
• In serie hebben beide lampen dezelfde stroom door zich heen vloeien. De lamp met de hogere weerstand zal een grotere spanningsval erover hebben en dus een hogere vermogensdissipatie en helderheid.
• In parallel hebben beide lampen dezelfde spanning over zich heen. De lamp met de lagere weerstand zal meer stroom geleiden en dus een hogere vermogensdissipatie en helderheid.
• De meeste huishoudelijke elektrische bedrading lampen zijn in parallel bedrading.

Opmerking & Goed om te weten:

• Temperatuurveranderingen in echte lampen, dus de wet van Ohm is niet van toepassing omdat het van toepassing is wanneer weerstand constant is waar weerstand afhangt van temperatuur.
• De temperatuurcoëfficiënt van de lampen moet in rekening worden gebracht. We verwaarlozen de temperatuurcoëfficiënt om de wet van Ohm te gebruiken voor vereenvoudiging.
• In het geval van gloeilampen en wolfraam lampendraad, is gloeilamp een niet-lineair apparaat (weerstand) wat een positieve temperatuurcoëfficiënt heeft.