Las bombillas domésticas reciben corriente alterna, lo que significa que la tensión de la fuente y la corriente del circuito cambian con el tiempo, lo que implica que la fuente de alimentación no es constante. Sin embargo, no vemos ningún cambio en el brillo de la bombilla. ¿A qué se debe esto?
Respuestas
¿Demasiados anuncios?
Por dos razones:
- Una bombilla incandescente no brilla (directamente) porque le pase electricidad, sino porque está caliente . Incluso cuando la potencia que pasa por la bombilla disminuye, el filamento tarda algún tiempo en enfriarse. Incluso una vez apagada la bombilla, la luz tarda un tiempo (una fracción de segundo) en apagarse.
- La variación que hay en la luz es demasiado rápida para que nuestros ojos la vean.
Se puede ver el parpadeo de la CA en los vídeos a cámara lenta si la cámara tiene una frecuencia de imagen suficiente, por ejemplo este .
Knows Not Much
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Ya tenemos grandes respuestas, pero añadiré una anécdota a esto:
Una vez jugué con varias fuentes de luz y una cámara científica. El experimento en general no era demasiado científico, y sólo tenía un ejemplo de cada fuente de luz, pero puede servir como punto de partida.
Lo he encontrado:
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Una bombilla incandescente sólo tiene un parpadeo de ~5-10% de su luminosidad total. Esto se debe a su masa térmica, que mantiene el filamento encendido.
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Un tubo fluorescente tiene una variación de aproximadamente el 40% de su luminosidad total. Su plasma y su revestimiento fluorescente conservan algo de brillo, hasta que llega la siguiente onda de corriente.
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Un LED barato con una corriente de entrada rectificada, pero sin condensador para igualar las cosas, realmente baja a cero el brillo.
oerkelens
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Como complemento a la respuesta de Chris
la intensidad hace cambio, pero cambia muy rápidamente y no por tanto
El cambio es suficiente para ser medible, y en algunos aspectos, puede ser realmente útil.
En la época del gramófono (los grandes discos negros que se utilizaban para reproducir música antes del CD), algunos tocadiscos podían ajustarse con precisión para girar a la velocidad correcta, y podían cambiarse para girar a 33 o 45 rpm. Para ajustar con precisión la velocidad, la base del tocadiscos tenía un patrón que aparece para quedarse quieto cuando la mesa giraba a la velocidad adecuada. A menudo había 4 patrones, uno para 33 y 45 rpm para redes eléctricas de 50Hz y 60Hz cada uno.
Este youtube zapatos como esto funciona utilizando la pequeña luz al lado de la plataforma giratoria, pero los patrones fueron hechos originalmente para ser utilizado con las bombillas incandescentes normales - y funcionó.
Este sitio da un poco más de explicación.
RGR
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Actualización . Para resumir los buenos comentarios a mi respuesta.
Una respuesta muy bien formulada por @Chris y algunos números del mundo real por @NightLightFighter cubren muy bien la física de la pregunta. Aquí hay algunos aspectos diferentes de la misma.
El factor tiempo.
La frecuencia de la corriente alterna es de 50-60 Hz, por lo que la frecuencia de la energía eléctrica es el doble. Como dice Chris, el filamento de la bombilla incandescente es calentado por la corriente eléctrica e irradia luz como cualquier cuerpo calentado hace .
Factor de intensidad.
Cuando la potencia está al mínimo, el filamento se enfría principalmente por radiación (la conductividad térmica del filamento no es demasiado buena y la convección no es muy eficaz, especialmente debido a la cubierta de vidrio protectora). El tiempo característico de este enfriamiento es significativamente más lento comparado con el periodo de la potencia eléctrica, por lo que el cambio de la temperatura del filamento no es demasiado alto y sólo causa un pequeño cambio en la intensidad de la radiación. Según @NightLightFighter es sólo
~5-10% de su luminosidad total.
Tubo fluorescente.
De nuevo gracias a @NightLightFighter
Un tubo fluorescente tiene una variación de aproximadamente el 40% de su luminosidad total.
Factor biológico.
no vemos con los ojos, vemos con el cerebro.
La visión humana es un sistema complejo y aún no se entiende todo sobre ella. Sin embargo, las capacidades de nuestra visión están bien estudiadas y la respuesta real a la pregunta es que no son lo suficientemente buenas como para ver el parpadeo de la bombilla (en la mayoría de los casos). En este estudio publicado en Nature, Scientific Reports, 2013 Se ha comprobado que los humanos pueden detectar algunos cambios en la imagen mostrada en un monitor que son espacialmente uniformes con un umbral de la modulación de unos 63 Hz. Y en el caso de las imágenes con algunos bordes espaciales nítidos, ¡incluso hasta 500 Hz!
Supongo que es seguro pensar en la bombilla incandescente como en una imagen "espacialmente uniforme". Se especula que los cambios en la intensidad de la luz son mucho más pequeños en comparación con el valor medio y se producen a una velocidad de ~ 100-120 Hz, que es superior a nuestras capacidades, según la investigación citada.
En el caso del tubo fluorescente, los cambios en la intensidad de la luz son significativamente mayores y se puede suponer que este caso está más cerca de las imágenes con "borde espacial" de la investigación. Por lo tanto, el umbral de detección podría ser mayor. Esta puede ser la razón por la que algunas personas pueden tener dolores de cabeza con este tipo de iluminación.
alex9183
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Esto es más una pregunta de biología que de física. Las bombillas parpadean, pero no lo detectamos. El sistema visual humano necesita un cierto tiempo para "refrescarse"; los cambios de intensidad dentro de ese periodo de tiempo se promedian. Por ejemplo, a altas velocidades las aspas de un ventilador parecen volverse parcialmente transparentes, y los objetos que se encuentran detrás de ellas simplemente se vuelven ligeramente menos nítidos, en lugar de parpadear.
Como ejemplo, hay una cosa llamada la ley de Bloch. "Básicamente, es una de las pocas leyes de la percepción", me dice el profesor Thomas Busey, jefe de departamento asociado del Departamento de Ciencias Psicológicas y del Cerebro de la Universidad de Indiana. Dice que hay un equilibrio entre la intensidad y la duración en un destello de luz que dura menos de 100 ms. Puedes tener un nanosegundo de luz increíblemente brillante y parecerá lo mismo que una décima de segundo de luz tenue. "En general, las personas no pueden distinguir entre estímulos cortos y brillantes y largos y tenues dentro de una décima de segundo de duración", dice. Es un poco como la relación entre la velocidad de obturación y la apertura de una cámara: si se deja entrar mucha luz con una apertura amplia y se ajusta una velocidad de obturación corta, la fotografía estará igual de bien expuesta que si se deja entrar poca luz con una apertura estrecha y se ajusta una velocidad de obturación larga.
https://www.pcgamer.com/how-many-frames-per-second-can-the-human-eye-really-see/
Tenga en cuenta que 100 milisegundos = 1/10 de segundo = 10 hertzios. La corriente alterna estándar en EE.UU. es de 60 Hz para la tensión, lo que significa que es de 120 Hz para la potencia (la potencia es proporcional a la tensión al cuadrado, por lo que los ciclos son el doble de rápidos). Esto significa que una bombilla parpadea a 12 veces la frecuencia de cuadro. Las frecuencias de cuadro "normales" para el vídeo oscilan entre los 20 y los 30 Hz (aunque los sistemas de gama alta pueden tener frecuencias de cuadro más altas), aunque probablemente no notes ningún parpadeo al ver películas.
