白炽灯中的物理知识.ppt

与白炽灯有关的物理知识 白炽灯是利用物体的炽热效应来工 作的，任何物体达到1700以上 就会发出明亮的白光，灯泡发光时 ，灯丝温度可达2200以上。 一、例题讲解 1、灯泡用久了会比新买时暗，这是 为什么？ 灯泡的亮度是由实际功率决定的。灯 泡用久了，灯丝会因为升华而逐渐变 细，电阻变大。由公式P=U2/R可知， 在灯泡两端电压不变时，灯丝电阻变 大，在电压一定时，灯泡的实际功率 会变小，因此，灯泡用久了会暗。 2、把标有“6V 9W”的灯泡L1和“12V 36W”的 灯泡L2串联后接在电源两端，其中一只灯泡正常 发光，另一只没有达到额定功率（不考虑灯丝电 阻随温度的变化），则（ ） A电源电压为18V B电路中电流为3A C两灯泡的总功率为27W D灯L1的实际功率 等于灯L2的实际功率 分析：此题关键是首先判断出是哪一只灯泡正常发光， 这就必须根据已知的额定电压和额定功率求出两只灯泡 的正常工作电流，进行比较后得知是L1正常发光，那么 此时电路中的电流就是1.5A，再根据R=U2/P求出两只灯 泡的电阻，分别计算出四个选项中的相关物理量，最后 作出判断。（此题找准切入点很重要） 3、白炽灯的灯丝是用 高的钨做 成的，看上去好像很粗，其实是很细 的钨丝绕成螺旋状，绕成螺旋状的目 的是 。 减少灯丝散热，提高灯丝的温度 材料：灯丝是用比头发丝还细得多的 钨丝，做成螺旋形。看起来灯丝很短， 其实把这种极细的螺旋形的钨丝拉成一 条直线，这条直线竟有1米多长。 4、灯丝断了再搭上，会比以前更亮，为什么？但 往往用不了多长时间又会从搭接处烧断，原因 是什么？ 答：因灯丝长度比原来短，使电阻减小，在电压一定时 ，通过的电流变大，由P=UI可知其实际功率变大，所以 更亮；由于实际功率变大，整个灯丝发热更快，温度更高 ，尤其在搭接处接触电阻比其它地方大，而此处通过的电 流与灯丝其它地方相同，由焦耳定律可知，此处单位时间 内发热最多，温度最高，很快达到钨丝的熔点而熔断。 二、巩固练习 1、灯丝通常是在 被烧断，这是为什 么？ 这个现象说明灯丝的电阻随 的升高而增 大，请设计实验验证这个结论。 开灯瞬间 开灯瞬间灯丝温度低，电阻小，通过的电流大 ，由P=UI可知其实际功率很大，发热很快，温 度瞬间若达到钨丝熔点就熔断。 2、白炽灯是热得发光，消耗的电能绝大部分转化 成热能，转化为光能其实是副产品，因此发光效 率很低，现有“220V、11W”节能灯的亮度与 “220V、60W”白炽灯相当，全国假设有5000万只 “220V、60W”的白炽灯，全部换成11W的节能灯 ，每天以使用2h计，一个月（30天）能节约多少 电能？相当于节约多少煤？（q=3107J/kg）。 解：一个月节约的电能： 3、有人说节能灯虽好，但是太贵不划算，小明了解到 一些相关数据如下：通过计算说明哪一种更便宜？（提 示：比较两种灯具使用相同时间所需的买灯具费用和所 需缴纳的电费之和）灯具类别 节能灯白炽灯 额定电压（V）220220 额定功率（W）1160 灯具价格（元/只）201.5 平均寿命（h）50001000 电价（元/kw.h）0.5 材料：如果玻壳里充满空气，那么通电 以后，钨丝温度升高到2000以上，空气中 的氧气就会对它毫不留情地发动袭击，使它 很快被烧断，同时生成一种黄白色的三氧化 钨，附着在玻壳内壁和灯内部件上。 要是玻 壳里残留的空气比较少，那么上面讲的过程 就会进行得慢一些，钨跟空气中的氧化合生 成一薄层蓝色的三氧化二钨和氧化钨的混合 物。 这些都是空气玩的把戏空气里的氧 气使高温的钨丝氧化了。 所以钨丝灯泡要抽 成真空，把空气统统清除出去。 4、白炽灯灯丝为何用钨丝制作？ 灯泡用久了，灯泡壁会发黑，是因为灯丝 先 而后又 的缘故。白炽灯泡功率小 的都抽成真空,其作用主要是防止钨在高温 下的 _. 白炽灯泡功率大的要充入氮、氩等气体， 其作用主要是阻碍钨丝在高温下的 _. 5、在傍晚和深夜，灯泡的亮度有什 么不同？你能解释吗？ 傍晚是用电高峰，用电器总功率很 ，由I=P/U 可知，干路电流会很 ，而输电线是有电阻的 ，干路输电线由于通过的电流较 ，导致干路导 线损失的电压较多，而电源总电压是不变的，于 是各支路用电器两端的电压较 ，使其实际功率 较 ，灯泡较 。 反之，深夜干路损失的电压较 ，支路两端电 压变 ，用电器实际功率变 ，灯变 。 6、路灯由于长时间、不间断发光，因此容易坏，导致 更换频繁，其实可适当降低其功率，既不影响照明，却 会大大延长其寿命，现有一只“220V、100W”的路灯， 给它串联一只电阻，路灯的实际功率为81W，问这个 电阻应为多大？这样做还有什么好处？ 解：灯泡电阻R= 实际功率为81W时灯泡的实际电压U= 灯泡的实际电流I= 电阻两端的电压为 ， 电流为 ，所以电阻值为： 若路灯所在的支路两端电压刚好为220V，则串联电阻前 这个支路的功率为100W ，串联一个电阻后支路总电阻 增大，由 P= 可知，支路总功率变 即路灯和电 阻的总功率小于100W, 所以串联一个电阻可以 。 在所有用电的照明灯具中，白炽灯的效率是最低的， 它所消耗的电能只有很小的部分，即12%18%可转化为 光能，而其余部分都以热能的形式散失了。至于照明时间 ，这种电灯的使用寿命通常不会超过1000小时。 据介绍，紧凑型荧光灯售价约是白炽灯泡的10倍 ，但寿命是后者的6倍，而且同等亮度的产品，荧光灯 耗电量不足白炽灯泡的四分之一。随着新产品的不断出 现，新型光源也不断诞生，譬如LED发光二极管，是一 种半导体固体发光器件，被称为第四代照明光源或绿色 光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，使用 寿命可达6万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上 ；电光功率转换接近100%，相同照明效果比传统光源 节能80%以上。 限制白炽灯的应用， 一般应使用荧光灯，主要是自镇 流荧光灯代替白炽灯；在一些开关频繁、要求调光、有特 殊装饰要求的场所，以及商场重点照明等，宜选用卤素灯 。限制白炽灯应用，当前重点是宾馆和家庭两类场所：对 宾馆主要靠设计师、装饰工程师和建设单位共同努力，增 强节能观念和责任来解决；对家庭主要靠政府运用价格政 策引导。 荧光灯分传统型荧光灯和无极荧光灯，传统型荧光灯 即低压汞灯，是利用低气压的汞蒸气在放电过程中辐射紫 外线，从而使荧光粉发出可见光的原理发光，因此它属于 低气压弧光放电光源。 卤素灯泡(Halogen lamp)，亦称钨卤灯泡，是白炽灯 的一种。原理是在灯泡内注入碘或溴等卤素气体。在高温 下，升华的钨丝与卤素进行化学作用，升华的钨会重新凝 固在钨丝上，形成平衡的循环，避免钨丝过早断裂。因此 卤素灯泡比白炽灯更长寿。 传统白炽灯（钨丝灯）耗能高、寿命短，在全球资源