【科普】白熾燈泡中的學問

2021-01-15 物理好教師

白熾燈泡中的學問


  1、白熾燈是誰發明的?發明大王愛迪生於1879年發明的。

  2、白熾燈利用什麼原理製成的? 利用電流的熱效應原理製成的。白熾燈工作時,將電能轉化為內能和光能。

  3、製造白熾燈的材料可以分為哪兩類? 導體和絕緣體。屬於導體的有:鐵螺扣套、錫塊、鎢絲、金屬支架;屬於絕緣體的有:玻璃隔離層、玻璃支柱、玻璃泡。

  4、白熾燈的燈絲是用什麼材料做的?它為什麼會發光?能用其他材料做燈絲嗎?

  白熾燈的燈絲是用熔點高的鎢做的。當電流通過時,燈絲溫度達2500℃以上,燈絲髮熱到白熾狀態,發出明亮的光,其他金屬的熔點低於燈絲髮光時的溫度,易熔化,所以,不能用其他金屬代替鎢絲做燈絲。

  5、用久的燈泡燈壁為什麼發黑?這是燈絲升華後又凝華在燈壁上造成的。

  6、普通家用白熾燈為何製成鴨梨形?

  電燈泡的燈絲是用金屬鎢製成的。通電後,燈絲髮熱,溫度高達2500℃以上。金屬鎢在高溫下升華,一部分金屬鎢的微粒便從燈絲表面跑出來,附著在燈泡內壁上。時間一長,燈泡就會變黑,降低亮度,影響照明。

  科學家們根據氣體對流是自下而上的特點,在燈泡內充有少量惰性氣體,並把燈泡做成梨形。這樣,燈泡內的惰性氣體對流時,金屬鎢蒸發時的黑色微粒大部分被氣體卷到上方,凝結沉積在燈泡的頸部,便可保持玻璃透明,使燈泡亮度不受影響。

  7、電燈的玻璃泡為什麼厚度均勻,而且很薄? 這是為了防止玻璃泡內外受熱不均勻熱膨脹脹破玻璃泡。

  8、燈泡的鐵螺扣套為什麼有花紋? 為了增大燈口螺套和燈頭之間的摩擦。

  9、在鐵螺扣套與燈絲連線之間的玻璃隔離層起什麼作用? 絕緣。

  10、燈泡內為什麼要抽成真空或充入一些惰性氣體? :因為真空和惰性氣體是熱的不良導體,可以隔熱,還可以防止燈絲在高溫下氧化。充入一些惰性氣體,還可以減少鎢絲升華。

  11、真空的燈泡摔碎時會很響,這是為什麼呢?

  同樣的道理,當真空的燈泡落在地上摔碎的瞬間,由於燈泡內部氣體的壓強遠小於燈泡外的大氣壓強,燈泡周圍的空氣填充真空部分發生碰撞而發出很大的響聲。

  12、白熾燈的燈絲為何繞成螺旋狀? 這主要是為了通電時減少燈絲的熱損失,以提高燈絲溫度和發光效率。

  13、你能憑外觀來判斷燈泡的功率嗎? 能。燈絲越粗,電阻越小,額定電壓相同時,燈泡的額定功率越大;燈絲越細,電阻越大,燈泡的額定功率越小。

  14、為什麼用久的白熾燈通常要比相同規格的新白熾燈暗些?這是因為燈絲發生升華而變細,從而使燈電阻變大,通過燈絲的電流變小,當電壓不變時,實際功率變小。

  15、為什麼夏天在家裡打開大功率的空調等用電器時,室內的燈光變暗?這是因為家庭電路中總功率增大時,幹路電流增強,從而使幹路上分擔的電壓增大,此時燈兩端的電壓變小,它的實際功率變小的緣故。

  16 燈絲斷後又搭接上,為什麼更亮了?白熾燈的燈絲斷了,搭上繼續使用時,燈絲長度變短,電阻變小,燈泡兩端電壓不變,燈泡的實際功率變大,亮度變亮。由於此時燈的實際功率大於額定功率,因而燈絲過熱更易熔斷。

  17、當打開或閉合電燈時為什麼收音機中會傳來「喀喀」的雜聲?這雜聲就是電路通斷時發出的電磁波被收音機接收到而產生的。

  18、白熾燈的壽命有多長?

  白熾燈壽命的終止主要是燈絲斷裂。所以白熾燈的壽命主要取決於燈絲的壽命。白熾燈工作時,燈絲在高溫下不斷蒸發,截面逐漸變小,到一定程度就出現斷裂。工作溫度越高,燈絲蒸發得越快,壽命就越短。降低燈絲工作溫度,能使燈絲的蒸發速度顯著降低,所以可大大延長燈絲的壽命。但是燈絲工作溫度降低後,發光效率就會明顯降低。因此,生產廠家在權衡了壽命和光效之後,確定了一個適當的燈絲工作溫度,在這個溫度下工作,白熾燈的燈絲平均壽命為1000小時左右。

  19、燈泡斷絲有哪些原因?

  斷絲的直接原因是高溫時燈絲燒斷。由於多種原因,白熾燈工作時整個燈絲的溫度不可能完全均勻,處處相同。當某處的溫度過高時,該處的燈絲(稱作熱點)因溫度較高、蒸發較快。經過一定時間後,熱點截面變得較小而電阻增大,隨之溫度更高,蒸發更快。如此循環下去,過不了多長時間,熱點處的燈絲就會燒斷而成為斷點,結果造成燈泡壽命終止。質量合格的燈泡在額定電壓下工作時,有的燈泡壽命短的在500小時以內,長的還可達1500小時以上。

  熱點突出是正常斷絲的根本原因,要延長白熾燈的壽命,關鍵是延緩燈絲的熱點突出之前熱點發展的速度。有一點很清楚,斷絲不是電動力破壞所致。斷絲完全是熱損壞。要使燈絲在瞬間燒毀,燈絲溫度必須比正常工作溫度高出許多才行。開燈的衝擊電流雖然很大,但畢竟是冷態的瞬間電流,一旦燈絲溫度達到正常工作溫度時它就消失了。就是說,瞬間大電流是出現在燈絲高溫工作之前。所以白熾燈的開燈電流衝擊不是斷絲的主要原因。至於很多白熾燈的斷絲發生在開燈瞬間,則只是一種表面現象罷了。這些在開燈瞬間燒毀的燈泡,其燈絲的熱點已經突出,壽命已臨近終期,即使是在正常狀態下,也用不了多少時間燈絲熱點處就會斷裂。

  對於用戶來說,真正能延緩燈絲熱點發展的辦法,就是通過降低燈泡的工作電壓來降低燈絲工作溫度,使燈絲的蒸發速度降低,從而有效延長燈絲的壽命。在電壓偏高的情況下,這種辦法不僅有效而且必要。如有些地方,夜間照明線路電壓達到240伏,此時白熾燈的平均壽命將只有300小時左右。如能將電壓降低為200伏,則新燈泡的平均壽命可延長到3600小時左右。不過隨著燈泡工作電壓降低,燈的亮度也隨之降低到正常時的70%左右或更低。

  作者:想想再說


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