白炽灯泡学问多

灯是人类征服黑夜的伟大发明。19世纪以前，人们用油灯、蜡烛等来照明。只有随着发电机的诞生，人们才有了各种各样的电灯来照亮世界，把夜晚变成白天。白炽灯是我们日常生活中常见的照明设备，也是当今世界主要的照明工具之一。白炽灯的应用包括力、热、光和电的知识。你知道吗？问题1:谁发明了白炽灯？

托马斯·爱迪生在1879年发明了它。

Q2:白炽灯是由什么原理制成的？

答:它是利用电流的热效应原理制成的。当白炽灯工作时，它将电能转化为内能和光能。

问3:哪两种材料可以用来制造白炽灯？

答:导体和绝缘体。属于导体的有:铁螺套、锡块、钨丝和金属支架；绝缘体包括:玻璃绝缘层、玻璃支柱和玻璃泡。

Q4:白炽灯的灯丝是由什么材料制成的？为什么它会发光？其他材料能用作灯丝吗？答:白炽灯的灯丝是由高熔点的钨制成的。当电流通过时，灯丝温度达到2500℃以上，灯丝加热到白炽状态并发出明亮的光。其他金属的熔点低于灯丝发光时的温度，并且容易熔化。因此，其他金属不能代替钨丝用作灯丝。

常见的白炽灯是什么？

答:白炽灯有两种类型:螺纹插座和卡口。螺口灯泡灯丝的两端分别焊接有一根金属丝，两根金属丝分别焊接在灯泡尾部中心的金属块和螺钉上。卡口灯泡灯丝两端焊接的两根金属丝从灯泡尾部伸出，分别焊接。

问题6:为什么长期使用的灯泡壁会变黑？

答:这是由灯丝的升华和灯壁上的冷凝造成的。为什么普通家用白炽灯会变成梨形？

答:灯泡的灯丝是由金属钨制成的。通电后，灯丝加热，温度超过2500℃。金属钨在高温下升华，一部分金属钨颗粒从灯丝表面流出并附着在灯泡内壁上。随着时间的推移，灯泡会变黑，降低亮度并影响照明。

科学家们根据气体对流的自下而上的特点，在灯泡里充入少量惰性气体，使灯泡呈梨形。这样，当灯泡中的惰性气体对流时，金属钨蒸发时的大部分黑色颗粒被气体卷起并冷凝并沉积在灯泡的颈部，从而玻璃可以保持透明，并且灯泡的亮度不受影响。

为什么电灯的玻璃灯泡厚度都一样，而且很薄？

答:这是为了防止玻璃泡由于玻璃泡内外的不均匀热膨胀而膨胀。

为什么灯泡的铁螺套上有图案？

答:为了增加内六角螺钉和灯头之间的摩擦力。

Q10:铁螺丝套管和灯丝连接之间的玻璃绝缘层的作用是什么？回答:绝缘。

问题11:为什么灯泡应该抽真空或充一些惰性气体？

答:因为真空和惰性气体是不良导体，它们可以隔热，防止高温下灯丝氧化。填充一些惰性气体也可以减少钨丝的升华。

Q12:真空灯泡破裂时会发出很大的噪音。这是为什么？

答:让我们先看一下马德堡半球实验中的一段话:直径超过30厘米的两个空心铜半球紧密相连，球内的空气由气泵抽出，然后用两组马将两个半球拉向相反的方向。“即使是16匹马(拼命挣扎)也无法将它们分开，或者需要很大的努力才能将它们分开。当马尽最大努力将两个半球分开时，它们也会发出很大的声音，比如射击。”像射击一样的噪音是怎么产生的？这是因为两个半球的内部是真空的(或接近真空)。球内气体的压力非常小，远低于球外的大气压。当球被拉开时，半球周围的空气将充满真空部分的空间，使空气振动，从而产生巨大的噪音。

同样的道理，当真空灯泡掉到地上摔成碎片时，因为灯泡内部的气体压力比灯泡外部的大气压力低得多，所以灯泡周围的空气充满真空部分并碰撞产生很大的噪音。

为什么白炽灯的灯丝是螺旋形的？

答:这主要是为了减少灯丝通电时的热损失，从而提高灯丝温度和发光效率。

问题14:你能根据灯泡的外观来判断它的功率吗？

甲:是的。当额定电压相同时，灯丝越厚，电阻越小，灯泡的额定功率越高。灯丝越细，电阻越大，灯泡的额定功率越小。

为什么长期使用的白炽灯通常比相同规格的新白炽灯暗？

答:这是因为灯丝升华并变薄，从而使灯的电阻变大，流过灯丝的电流变小。当电压恒定时，实际功率变小。

Q16:为什么夏天在家里打开大功率空调和其他电器时，室内光线会变暗？

答:这是因为当家庭电路中的总功率增加时，主电路电流增加，从而增加了主电路共享的电压。此时，灯两端的电压降低，其实际功率降低。

Q17:灯丝断开后，会再次连接。为什么会更亮？

答:白炽灯的灯丝断了。当它连续使用时，灯丝的长度会变短，电阻会变小，灯泡两端的电压不会改变，灯泡的实际功率会变大，亮度会变亮。由于此时灯的实际功率大于额定功率，灯丝过热更容易熔断。

Q18:为什么当灯打开或关闭时，收音机上会有“咔哒”声？

答:这种噪音是由收音机接收电路开关时发出的电磁波造成的。

问题19:白炽灯的寿命有多长？

答:白炽灯寿命的终结主要是灯丝断裂。所以白炽灯的寿命主要取决于灯丝的寿命。白炽灯工作时，灯丝在高温下不断蒸发，横截面逐渐变小，并在一定程度上断裂。工作温度越高，灯丝蒸发越快，使用寿命越短。降低灯丝的工作温度可以显著降低灯丝的蒸发速度，从而大大延长灯丝的使用寿命。然而，当灯丝工作温度降低时，发光效率会明显降低。因此，在权衡寿命和光效率之后，制造商确定了合适的灯丝工作温度，在该温度下白炽灯的灯丝寿命平均约为1000小时。

问题20:灯泡损坏的原因是什么？

答:断丝的直接原因是高温下的断丝。由于各种原因，当白炽灯工作时，整个灯丝的温度不可能完全均匀，并且各处都是相同的。当某个地方的温度太高时，由于温度较高，灯丝(称为热点)会迅速蒸发。经过一段时间后，热点区域变小，电阻增加，温度升高，蒸发加快。如果这种循环继续下去，热点处的灯丝不久就会烧断，成为一个断点，导致灯泡寿命的结束。当质量合格的灯泡在额定电压下工作时，一些灯泡的使用寿命短于500小时，而另一些灯泡的使用寿命长于1500小时。

突出热点是正常断丝的根本原因。为了延长白炽灯的寿命，关键是要在突出灯丝热点之前，延缓热点的发展速度。有一点很清楚，断线不是由电动损伤引起的。断线完全是热损坏。要在瞬间燃烧灯丝，灯丝温度必须远远高于正常工作温度。虽然开灯的冲击电流很大，但毕竟是冷的瞬时电流。一旦灯丝温度达到正常工作温度，它就会消失。换句话说，瞬时大电流发生在灯丝高温工作之前。因此，白炽灯的照明电流影响不是灯丝断裂的主要原因。至于许多白炽灯的灯丝断裂，这只是一种表面现象。这些灯泡的灯丝在开灯时烧坏的热点变得突出，它们的使用寿命即将结束。即使在正常情况下，灯丝的热点也不需要很长时间就能断开。

对于用户来说，延缓灯丝热点发展的真正方法是通过降低灯泡的工作电压来降低灯丝的工作温度，从而降低灯丝的蒸发率，有效延长灯丝的使用寿命。在高电压的情况下，这种方法不仅有效，而且是必要的。例如，在某些地方，当夜间照明电路的电压达到240伏时，白炽灯的平均寿命只有300小时左右。如果电压可以降低到200伏，新灯泡的平均寿命可以延长到3600小时左右。然而，随着灯泡的工作电压降低，灯的亮度也降低到正常值的大约70%或更低。

Q21:有没有新的高效节能白炽灯？

答:白炽灯的主要功能是产生可见光用于照明，但只有大约15%的白炽灯总能量产生可见光，75%的能量产生红外辐射。新型高效节能白炽灯是一种节能新产品，它是在白炽灯的玻壳内镀上一层红外反射膜，使红外线反射回灯内，提高灯丝温度。节能效果明显，节能60%。

Q22:我们家常用的光源是白炽灯和荧光灯。为什么读书时最好选择白炽灯？

如果我们只粗略地比较白炽灯(普通灯泡)和荧光灯，就不难得出结论。白炽灯:发出黄光，光线柔和，对眼睛刺激小，适应性强。只要在适当亮度的白炽灯下看书学习，眼睛就不会轻易疲劳。荧光灯:发出蓝光和白光，但缺少红光波段，光谱不完整，光谱能量分布不连续，强光谱线，对眼睛的生理功能有很大影响。此外，还有其他一些特征如下:(1)光闪烁(每秒发生50多次明暗变化)，使眼睛极度疲劳；(2)随着使用时间的积累，荧光灯的亮度会逐渐降低(在使用后期只有最初使用的50%)。亮度降低后，很容易使眼睛疲劳，视力会逐渐下降。(3)在相同亮度下，荧光灯发出的光谱比白炽灯强得多，会引起眼睛不适。总而言之，可以看出读书和学习使用白炽灯对保护眼睛更有好处。这里有必要强调的是，荧光灯的缺点不利于儿童和青少年视觉和生理功能的正常发展。如果长时间使用，很容易引起近视或近视程度加深，所以最好使用白炽灯。