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白炽灯泡中蕴含的物理知识

出处:论文网
时间:2018-04-30

白炽灯泡中蕴含的物理知识

  小小的白炽灯泡,现在虽然正在被节能灯、LED灯逐渐取代,但是从制作到工作过程的很多方面都用到了初中物理知识。如果能够详细了解,必定会对学生掌握初中物理知识有很多帮助。白炽灯如图1所示,本文将介绍其相关的物理知识。

  一、白炽灯泡能够照明是利用了电流的热效应

  白炽灯是根据电流的热效应原理制成的,通过白炽灯泡的电流越大,热效应越大,灯丝会白炽发热发光,能将电能转化为内能和光能,灯泡就越亮。

  二、白炽灯组成既有导体也有绝缘体

  白炽灯上的灯丝、尾部锡块、金属套或者螺旋套是导体。锡块与金属套之间的松香、玻璃是绝缘体。

  三、白炽灯的灯丝应用了金属钨的物质特性

  由热辐射理论可知,为了获得高发光效率,等死应选择熔点较高的材质,并需维持在尽可能高的工作温度之下。那什么材料最适于作白炽灯泡的灯丝?白炽灯泡的发明者,伟大的发明家爱迪生曾用不同材料做过一千多次实验,才选到了合适的材料。又经过大量的尝试和努力,才选用了钨。这取决于钨的两方面物质特性。首先,在热学方面,钨的熔点高,在灯丝通电时达到较高温度钨丝也不会熔化;其次,钨丝的电阻率比其它金属大,在一定的电压下,产生的热效应较大,利于自炽发光。

  四、用久了的灯泡内壁变黑是由于钨的升华和凝华现象造成的

  灯泡使用较长时间以后,内壁变黑,灯丝变细,这两个现象出现的成因是紧密联系的。白炽灯泡工作时温度很高,而钨丝在高温条件下会升华成气体的钨,灯丝升华后会逐步变细,在不工作时,灯泡内温度降低,气体的钨发生凝华现象,凝结在灯泡内壁上,使灯泡内壁变黑。这一样会影响照明效果及灯泡寿命。并且灯丝升华会变细后,电阻就会变大,在实际电压相同的情况下,电灯的实际功率变小,所以就会造成电灯的亮度会降低。

  五、灯丝熔断与钨升华及电阻知识有关

  在日常生活中当白炽灯用过一段时间后,有时会遇到灯丝熔断的情况。这是因为开灯的瞬间,灯丝的温度低,电阻小,电流大,特别是因为灯丝的升华造成灯丝的粗细不均匀,灯丝细处单位长度的电阻较粗处大,所以,细处产热较多,温度较高,并高于正常工作的温度达到熔点,所以易在细处熔断。

  六、白炽灯的灯丝烧断后,重新搭上使用,会比之前的亮度高一些

  因为白炽灯的灯丝烧断后重新搭上会使灯丝的长度变短,因此电阻会变小,而电源电压是保持不变的,通过公式:P=U?/R可知,此现象会造成灯泡的实际功率变大,所以灯泡的亮度会增高。

  七、晚上用电高峰时,灯泡的亮度与平常不一样

  晚上用电高峰时,同时使用的用电器比较多,干路中的电流较大,输电线上分去的电压较多,电灯上的得到的电压较小,电灯的实际功率较小,所以电灯较暗;而在平常或深夜时,同时使用的用电器较少,干路中的电流较小,输电线上分去的电压较少,电灯上得到的电流较大,电灯的实际功率较大,所以灯泡会比较亮。

  八、延长灯泡使用寿命与电阻串联分压有关

  由于灯丝会熔断等原因,每盏灯泡都会有自己的使用寿命。路灯在夜晚长明不熄,为了节能并延长灯泡使用寿命,在没有声控开关时,电工通常取两盏灯串联造成"串联灯",或者给灯泡串联一个电阻的方法,这样,由于串联分压低于其额定电压220 V ,每个灯的时间电压都小于额定电压,每个灯的实际功率也小于额定功率,因此灯泡的电流小于其正常工作的电流,热效应变小,灯丝不易熔断,从而延长灯泡使用寿命。

  九、白炽灯的安装过程用到了安全用电知识

  螺丝口灯泡的灯丝两头各有一根金属导线, 它们分别接在灯泡尾部的中心的金属块和螺旋套上。在接入家庭电路时,螺丝口灯座的螺旋套只准接在零线上,不准接在火线上。因为螺丝口灯座的螺旋套是金属做的,其外表仅有一层电木包着,将螺旋套接到零线上后,假若电木破损,人手无意之中接触了金属螺旋套,也不会发生触电事故。假若螺旋套接火线,遇到上述情况时,就会触电。

  由此看来,其实我们的日常生活中充满了科学知识,只要我们有善于观察的眼睛,认真思考相关的知识,努力探索相关的领域,就会有意想不到的收获。

白炽灯泡中蕴含的物理知识

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