电灯泡中蕴藏着的物理问题

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电灯泡中蕴藏着的物理问题

公主 xxwlw

发布日期:2008-05-21 19:26:06

嗨!大家好,我是白炽灯,生活中,`你们常叫我电灯。在家庭、工地、广场、马路旁等,随处都可见到我的身影,我是你们的好伙伴,能为大家带来光明。
下面由我来为大家介绍一下我的基本情况:
我是爱迪生爷爷最早发明的,当时,他为了解决灯丝材料问题,曾试验了一千六百多种材料,终于获得成功。现在的我,有卡口和螺口两种。灯泡由灯头、灯丝和玻璃壳三部分组成。其中灯丝是用熔点(3410c)很高的金属钨制成的,故又称钨丝;玻璃壳内一般都抽成真空,大功率的灯泡内还充有惰性气体。当电流通过灯丝时,灯丝要发热,热到白炽状态(温度在1700c以上)而发出明亮的光。在学习电学知识时,同学们常会遇到有关我的一些问题,我特意收集了一下,现请张老师和王老师来为同学们解答。
问1:新买的白炽灯有的呈淡黄色或淡红色,有的则无色,这是怎么回事?
老师:由于灯丝是用金属钨制成的,且它在高温下易氧化,为防止钨氧化,人们把灯泡都抽成了真空。但钨还能发生升华和凝华,为减慢这种现象的发生,人们又把60瓦以上的灯泡充入氮、氩等惰性气体。因此,15瓦至60瓦的的灯泡是无色的,60瓦以上的灯泡是有色的。
问2:白炽灯的灯丝绕成螺旋状,这样做的目的是什么?
老师:灯丝绕成螺旋状,且灯丝间的螺距很小,是为了减少散热,便于集中热量,这样电流通过灯丝产生的热,很快使灯丝的温度达到2500c左右,并保持该温度,灯丝处于白炽状态,持续不断的发光。
问3:为什么灯泡用久了会发黑、变暗?
老师:由于金属钨在高温下发生升华,由固态直接变成气态钨,热的钨蒸气遇冷后又在灯泡的内壁凝华成固态黑色的小颗粒,这就是灯泡变黑的原因;另外,由于灯泡经过升华后变细,电阻比原来变大,由p=U2/R可知,灯泡的实际功率将变小,故旧灯泡不如新灯泡亮。
问4:为什么灯丝的烧坏多发生在开灯的瞬间?
老师:一般金属材料的电阻随温度的升高而增大,灯丝的电阻也不例外,开灯的瞬间,灯丝温度低,电阻小,电流比正常发光时大许多倍,所以,会在极短的时间内产生大量的热,使灯丝的温度急剧升高而易熔断。当灯丝工作一段时间后,由于温度的升高,电阻增大,使灯的电流和功率都接近额定值,此时灯正常工作,灯丝难以烧坏。
问5:灯丝断了,再搭上,比原来更亮,为什么?
老师:灯丝搭上后,其长度减少,因而电阻变小,由于电压不变,由p=U2/R可知,灯泡的功率将变大,因此比原来亮。不过,由于此时灯的实际功率大于额定功率,所以会导致灯丝过热而易熔断,也就是说搭上的灯丝不可能维持太长时间。
问6:为什么晚上用点高峰时,灯较暗,而深夜比较亮?
老师:晚上用电高峰时,接入电路的用电器多,由于这些用电器并联,其并联部分的总电阻减小,整个电路的总电阻减小,干路中的总电流增大,输电导线上分得的电压增大,用电器两端的电压降低,灯泡的功率变小,灯泡变暗。
而深夜时,接入电路的用电器减少,用电器并联部分的电阻增大,整个电路的总电阻增大,干路中的电流减小,输电导线上分到的电压减小,用电器两端的电压增大,灯泡的功率增大,灯变亮。
问7:闭合开关后,灯泡一闪一闪地发光是怎么回事?
老师:这是电路接触不良造成的。如灯头的接线柱与导线之间接触不良,螺丝松动;开关处接触不良等。接触不良处常有“跳火”现象。
问8:如何判别标识不清的两白炽灯额定功率的大小?
老师:将两灯同时接入家庭电路中,较亮的额定功率大;也可比较灯丝的粗细,灯丝较粗的灯泡额定功率大,这是因为灯丝粗,电阻小,据P= U2/R可知,在U相同时,R越小,P越大。
问9:家庭中常有这样一种现象:闭合开关后,灯不亮,用测电笔测,发现灯座上的两个接线端都可使氖管发光,请问故障在哪里?
老师:此种现象表明,灯丝完好,但零线已断。当用测电笔测灯头上方的两个接线端点时,火线端可便氖管发光,但由于零线已断,零线端与零线不在相连,却能通过灯丝间接地与火线端相通,所以也可使氖管发光。另外,当白炽灯的开关不慎连在零线上,当其断开时,也会发生类似的现象。
问10:白炽灯发光时,能量是怎样转化的?
老师:电流通过灯丝做功,将电能转化成内能,部分内能又转化为光能,因而白炽灯的发光效率很低,仅8%左右,大部分的能量都以热能的形式散失到空气中了。
好啦!就让二位老师为同学们解答到这里吧!下面我在说上两句:
从诞生到现在,我已奉献了一百多年的光和热了,随着新的照明工具如日光灯、电子节能灯的出现,我越来越感到竞争的压力,特别是在节能方面,我的缺点就更明显了,据说一支11瓦的的电子节能灯的照明效果可与60瓦的白炽灯相当呢!所以,在不久我将来,不知人们是让我继续留用呢?还是让我光荣退休呢?