白熾燈泡中蘊(yùn)含的物理知識(shí)

賀銀萍

摘 要：正固體被加熱到很高的溫度時(shí)，就會(huì)發(fā)出耀眼的白光，這種狀態(tài)被稱為白熾狀態(tài).利用這一原理制成的光源被稱為白熾燈.白熾燈泡是我們每個(gè)家庭常用的照明燈具，仔細(xì)分析它的構(gòu)造、原理和使用過(guò)程，就不難發(fā)現(xiàn)這里面包含著許多的物理知識(shí)。

關(guān)鍵詞：白熾燈；物理知識(shí)

小小的白熾燈泡，現(xiàn)在雖然正在被節(jié)能燈、LED燈逐漸取代，但是從制作到工作過(guò)程的很多方面都用到了初中物理知識(shí)。如果能夠詳細(xì)了解，必定會(huì)對(duì)學(xué)生掌握初中物理知識(shí)有很多幫助。白熾燈如圖1所示，本文將介紹其相關(guān)的物理知識(shí)。

一、白熾燈泡能夠照明是利用了電流的熱效應(yīng)

白熾燈是根據(jù)電流的熱效應(yīng)原理制成的，通過(guò)白熾燈泡的電流越大，熱效應(yīng)越大，燈絲會(huì)白熾發(fā)熱發(fā)光，能將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能，燈泡就越亮。

二、白熾燈組成既有導(dǎo)體也有絕緣體

白熾燈上的燈絲、尾部錫塊、金屬套或者螺旋套是導(dǎo)體。錫塊與金屬套之間的松香、玻璃是絕緣體。

三、白熾燈的燈絲應(yīng)用了金屬鎢的物質(zhì)特性

由熱輻射理論可知，為了獲得高發(fā)光效率，等死應(yīng)選擇熔點(diǎn)較高的材質(zhì)，并需維持在盡可能高的工作溫度之下。那什么材料最適于作白熾燈泡的燈絲？白熾燈泡的發(fā)明者，偉大的發(fā)明家愛(ài)迪生曾用不同材料做過(guò)一千多次實(shí)驗(yàn)，才選到了合適的材料。又經(jīng)過(guò)大量的嘗試和努力，才選用了鎢。這取決于鎢的兩方面物質(zhì)特性。首先，在熱學(xué)方面，鎢的熔點(diǎn)高，在燈絲通電時(shí)達(dá)到較高溫度鎢絲也不會(huì)熔化；其次，鎢絲的電阻率比其它金屬大，在一定的電壓下，產(chǎn)生的熱效應(yīng)較大，利于自熾發(fā)光。

四、用久了的燈泡內(nèi)壁變黑是由于鎢的升華和凝華現(xiàn)象造成的

燈泡使用較長(zhǎng)時(shí)間以后，內(nèi)壁變黑，燈絲變細(xì)，這兩個(gè)現(xiàn)象出現(xiàn)的成因是緊密聯(lián)系的。白熾燈泡工作時(shí)溫度很高，而鎢絲在高溫條件下會(huì)升華成氣體的鎢，燈絲升華后會(huì)逐步變細(xì)，在不工作時(shí)，燈泡內(nèi)溫度降低，氣體的鎢發(fā)生凝華現(xiàn)象，凝結(jié)在燈泡內(nèi)壁上，使燈泡內(nèi)壁變黑。這一樣會(huì)影響照明效果及燈泡壽命。并且燈絲升華會(huì)變細(xì)后，電阻就會(huì)變大，在實(shí)際電壓相同的情況下，電燈的實(shí)際功率變小，所以就會(huì)造成電燈的亮度會(huì)降低。

五、燈絲熔斷與鎢升華及電阻知識(shí)有關(guān)

在日常生活中當(dāng)白熾燈用過(guò)一段時(shí)間后，有時(shí)會(huì)遇到燈絲熔斷的情況。這是因?yàn)殚_(kāi)燈的瞬間，燈絲的溫度低，電阻小，電流大，特別是因?yàn)闊艚z的升華造成燈絲的粗細(xì)不均勻，燈絲細(xì)處單位長(zhǎng)度的電阻較粗處大，所以，細(xì)處產(chǎn)熱較多，溫度較高，并高于正常工作的溫度達(dá)到熔點(diǎn)，所以易在細(xì)處熔斷。

六、白熾燈的燈絲燒斷后，重新搭上使用，會(huì)比之前的亮度高一些

因?yàn)榘谉霟舻臒艚z燒斷后重新搭上會(huì)使燈絲的長(zhǎng)度變短，因此電阻會(huì)變小，而電源電壓是保持不變的，通過(guò)公式：P=U?/R可知，此現(xiàn)象會(huì)造成燈泡的實(shí)際功率變大，所以燈泡的亮度會(huì)增高。

七、晚上用電高峰時(shí)，燈泡的亮度與平常不一樣

晚上用電高峰時(shí)，同時(shí)使用的用電器比較多，干路中的電流較大，輸電線上分去的電壓較多，電燈上的得到的電壓較小，電燈的實(shí)際功率較小，所以電燈較暗；而在平常或深夜時(shí)，同時(shí)使用的用電器較少，干路中的電流較小，輸電線上分去的電壓較少，電燈上得到的電流較大，電燈的實(shí)際功率較大，所以燈泡會(huì)比較亮。

八、延長(zhǎng)燈泡使用壽命與電阻串聯(lián)分壓有關(guān)

由于燈絲會(huì)熔斷等原因，每盞燈泡都會(huì)有自己的使用壽命。路燈在夜晚長(zhǎng)明不熄，為了節(jié)能并延長(zhǎng)燈泡使用壽命，在沒(méi)有聲控開(kāi)關(guān)時(shí)，電工通常取兩盞燈串聯(lián)造成"串聯(lián)燈"，或者給燈泡串聯(lián)一個(gè)電阻的方法，這樣，由于串聯(lián)分壓低于其額定電壓220 V ，每個(gè)燈的時(shí)間電壓都小于額定電壓，每個(gè)燈的實(shí)際功率也小于額定功率，因此燈泡的電流小于其正常工作的電流，熱效應(yīng)變小，燈絲不易熔斷，從而延長(zhǎng)燈泡使用壽命。

九、白熾燈的安裝過(guò)程用到了安全用電知識(shí)

螺絲口燈泡的燈絲兩頭各有一根金屬導(dǎo)線， 它們分別接在燈泡尾部的中心的金屬塊和螺旋套上。在接入家庭電路時(shí)，螺絲口燈座的螺旋套只準(zhǔn)接在零線上，不準(zhǔn)接在火線上。因?yàn)槁萁z口燈座的螺旋套是金屬做的，其外表僅有一層電木包著，將螺旋套接到零線上后，假若電木破損，人手無(wú)意之中接觸了金屬螺旋套，也不會(huì)發(fā)生觸電事故。假若螺旋套接火線，遇到上述情況時(shí)，就會(huì)觸電。

由此看來(lái)，其實(shí)我們的日常生活中充滿了科學(xué)知識(shí)，只要我們有善于觀察的眼睛，認(rèn)真思考相關(guān)的知識(shí)，努力探索相關(guān)的領(lǐng)域，就會(huì)有意想不到的收獲。

參考文獻(xiàn)：

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