阿迈
第3楼2011/04/14
如电路图所示,一个小电阻(13.6欧姆)和节能灯泡串联在一起连接到120伏,60赫兹的交流电源上(美国交流电的电压和频率跟中国的不一样)。通过测量电阻两端的电压,我们就可以计算出通过节能灯泡的电流,从而计算出灯泡的功率。
首先,测量稳定工作时节能灯泡的功率很容易。开关闭合后,节能灯正常发光时,只要用普通的万用电表就可以测量电阻两端的电压UR,实测UR为1.4伏。同时我们测得外电路电压为119.8伏。因此通过灯泡的电流为I=UR/R≈0.103安培。那么这只灯泡在稳定工作时的功率就是P=ULI=(119.8-1.4)×0.103≈12.2瓦,稍低于灯泡上标识的“14瓦”(我们推测是因为电压略低于额定值或者灯泡有些老化)。
DSO3202A型示波器上显示的灯泡稳定工作时的波形图
阿迈
第5楼2011/04/14
利用示波器,我们可以将电阻两端电压(正比于电路电流)随着时间变化的波形显示出来(如下图)。从稳定部分的波形上估算的能耗和用万用表测量出来的平均值计算的结果基本吻合。
但是,我们并没有观察到网上传言所说的“节能灯开灯后5分钟以上才会发光稳定”[2]。我们实际的观测结果是,一旦接通电源,波形图在不到一秒钟的时间内就稳定在上图显示的正常工作结果上,不会再有什么变化,而不是“几分钟”才能稳定下来的样子。
不过,在接通的一瞬间,我们看到了期盼已久的“高压启动”——一个极短的脉冲峰出现在示波器的波形图上。这正代表了节能灯的“高压启动”过程。那么,在这个过程中耗费了多少电能呢?
这个尖峰发生在1毫秒(0.001秒)之内,随后波形就正常了。这个瞬时的大电流约有正常工作情况下的5~7倍。以7倍计,我们可以估计出节能灯泡这个时间内的电能消耗不超过0.1焦耳,只相当于稳定工作下不到10毫秒(0.01秒)的耗能。
从这个实验我们可以看出,传言的节能灯开关瞬间大量费电的说法是完全站不住脚的。节能灯在启动的时候消耗的电能总量其实很小,并不会有开关一次等于几个小时持续发光的情况。大家不用为了“省电”而不关灯。
当然,过于频繁的开关电器对电器的寿命肯定会有所影响。从这点来说,避免过于频繁的开关节能灯是有一定道理的。