灯泡中的电学知识

1、任何导体中有电流通过时，导体都会发热，这任何导体中有电流通过时，导体都会发热，这是电流的热效应。白炽灯就是根据电流的热效是电流的热效应。白炽灯就是根据电流的热效应原理来工作的。当灯丝中通有电流时，电流应原理来工作的。当灯丝中通有电流时，电流做功，电能转化为内能和光能，使灯丝温度升做功，电能转化为内能和光能，使灯丝温度升高到白炽状态（高到白炽状态（20002000以上）而发光。以上）而发光。问题：问题：白炽灯泡发光原理是什么？白炽灯泡发光原理是什么？某研究所为了研究灯丝温度对白炽灯平均使用寿命的影响，做某研究所为了研究灯丝温度对白炽灯平均使用寿命的影响，做了如下实验：保持灯泡内惰性气体的压强为了

2、如下实验：保持灯泡内惰性气体的压强为0.1个大气压、钨丝粗个大气压、钨丝粗细为细为250微米，通过改变钨丝中电流的大小来改变灯丝的温度，微米，通过改变钨丝中电流的大小来改变灯丝的温度，测得灯泡的平均使用寿命与灯丝温度及电流间的关系如下表所示测得灯泡的平均使用寿命与灯丝温度及电流间的关系如下表所示（1）分析实验所得数据可以预测：在与上述实验相同的条件）分析实验所得数据可以预测：在与上述实验相同的条件下，钨丝温度在下，钨丝温度在2200 时，其平均使用寿命应最接近于（时，其平均使用寿命应最接近于（ ）A. 50小时小时B. 500小时小时C. 8000小时小时D. 16000小时小时（2）简述你作

3、出上述预测的理由：）简述你作出上述预测的理由：灯丝温度（灯丝温度（）电流（电流（A）平均使用寿命（小时）平均使用寿命（小时）240024006.056.0580008000260026006.616.61377377280028007.487.4829.529.5300030008.348.343.43.4如果你是如果你是“爱迪生爱迪生”，现在要制，现在要制造一只白炽灯，你认为要解决哪造一只白炽灯，你认为要解决哪些困难？些困难？1.1.温度问题温度问题灯丝被绕成螺旋状从而来减少散热面积。2.2.熔点问题熔点问题由于白炽灯在正常发光时灯丝的温度很高，因由于白炽灯在正常发光时灯丝的温度很高，因此灯

4、丝材料的选择是至关重要的。最终选用钨此灯丝材料的选择是至关重要的。最终选用钨作为灯丝就是利用了它的熔点高。作为灯丝就是利用了它的熔点高。3.3.升华、氧化问题升华、氧化问题钨是一种金属元素，易氧化，且温度越高，氧化越快，为防止钨在高温下的氧化，灯泡都抽成真空。另外，钨还能产生升华和凝华现象。60瓦以上的灯泡充入惰性气体，可阻碍在高温下的升华。给白炽灯通电时，钨丝在高温下易发生给白炽灯通电时，钨丝在高温下易发生 现象，现象，灯泡内的钨蒸气在关灯后会沉积在玻璃泡上，影响照灯泡内的钨蒸气在关灯后会沉积在玻璃泡上，影响照明效果为此将灯泡设计成鸭梨形状，让钨蒸气上升明效果为此将灯泡设计成鸭梨形状，让钨蒸

5、气上升到梨形泡温度较到梨形泡温度较 的颈部发生的颈部发生 现象而沉积，现象而沉积，这样可保持玻璃泡下部的洁净，以达到最佳照明效这样可保持玻璃泡下部的洁净，以达到最佳照明效果那为什么白炽灯的外表面都是球形曲面呢？果那为什么白炽灯的外表面都是球形曲面呢？开动脑筋，排难去疑开动脑筋，排难去疑1.1.怎样让一只灯泡亮起来？怎样让一只灯泡亮起来？某同学做某同学做“测定一个小灯泡的功率测定一个小灯泡的功率”的实验，所用灯的实验，所用灯泡的额定电压是泡的额定电压是2.22.2V。（1）实际实验的有关记录与计算如下表：）实际实验的有关记录与计算如下表：该同学注意到灯的亮度变化是：第二次比第一次暗，该同学注意到

6、灯的亮度变化是：第二次比第一次暗，第三次比第一次更亮。你认为，根据他观察的现象和第三次比第一次更亮。你认为，根据他观察的现象和实验数据分析，可得出一些什么结论呢？请说出两点实验数据分析，可得出一些什么结论呢？请说出两点（这两点的意思应不同）：（这两点的意思应不同）： ； 。实验次数实验次数1 12 23 3电压（电压（V）2 2201 1502 250电流（电流（A）0 0220 0160 024功率（功率（W）0 04840 0240 060（2）他还注意到，这个实验记录也可以用来计算灯丝的电阻，并完成了有关计算如下表格： 这位同学有些纳闷儿：导体的电阻不是与电压、电流无关吗？怎么三次计算的

7、灯丝电阻却不一样呢？请你对此作出两种可能性的解释： ； 。实验次数实验次数1 12 23 3电压（电压（V）2 2201 1502 250电流（电流（A）0 0220 0160 024灯丝电阻（灯丝电阻（）1010009 938101042白炽灯的铭牌上标有白炽灯的铭牌上标有“PZ220-100”PZ220-100”字样，字样， “220220”表示灯泡表示灯泡的的 ，“100100”表示灯泡的表示灯泡的 。（1 1）此灯正常工作时，通过灯丝的电流多大？）此灯正常工作时，通过灯丝的电流多大？（2 2）若灯丝电阻不随温度而变化，正常工作时灯丝电阻多大？）若灯丝电阻不随温度而变化，正常工作时灯丝电

8、阻多大？（3 3）此灯正常工作每分钟消耗电能多少焦耳？）此灯正常工作每分钟消耗电能多少焦耳？（4 4）1 kwh1 kwh电能可供此灯正常工作多少小时？电能可供此灯正常工作多少小时？（5 5）如果将两盏这样的灯串联在家庭电路中，则电路消耗的）如果将两盏这样的灯串联在家庭电路中，则电路消耗的总功率多少瓦？总功率多少瓦？ 两盏额定电压相同而规格不同的白炽灯，两盏额定电压相同而规格不同的白炽灯，灯泡表面铭牌己模糊不清，你可以用哪些方灯泡表面铭牌己模糊不清，你可以用哪些方法来判断出这二个灯泡的额定功率大小？法来判断出这二个灯泡的额定功率大小？ 方法一方法一 ： 方法二方法二 ： 方法三方法三 ：使用白

9、炽灯过程中遇到的疑问：使用白炽灯过程中遇到的疑问：1、为什么灯丝在开灯瞬间更易烧断、为什么灯丝在开灯瞬间更易烧断?2、将上述断丝的灯泡灯丝小心搭接，重新旋入，接通开、将上述断丝的灯泡灯丝小心搭接，重新旋入，接通开关，为什么电灯比原来明显变亮了，并且搭接处更亮？关，为什么电灯比原来明显变亮了，并且搭接处更亮？3、换上新灯泡，接通开关，灯泡亮一下，但随即冒、换上新灯泡，接通开关，灯泡亮一下，但随即冒白烟，继而不亮了，其他用电器工作正常。为什么？白烟，继而不亮了，其他用电器工作正常。为什么？4、为什么新灯接入后，灯泡不亮，而其他用电器工作正常、为什么新灯接入后，灯泡不亮，而其他用电器工作正常。5、换

10、上新灯泡后，接通开关，电灯不亮，全部用电器均、换上新灯泡后，接通开关，电灯不亮，全部用电器均不工作，经检查，用户总保险丝烧断。为什么？不工作，经检查，用户总保险丝烧断。为什么？超级链接：超级链接：白炽灯的效率很低，只有白炽灯的效率很低，只有12121818可转化为光能，可转化为光能，而其余部分都以热能的形式散失了。所以从照明节能而其余部分都以热能的形式散失了。所以从照明节能角度看，白炽灯是要被逐渐淘汰的。白炽灯成本低，角度看，白炽灯是要被逐渐淘汰的。白炽灯成本低，易于大批量生产，是使用广泛的光源。比如楼梯间、易于大批量生产，是使用广泛的光源。比如楼梯间、通道里，平时很少开灯，晚上透过声控或感应

11、开关为通道里，平时很少开灯，晚上透过声控或感应开关为人行走照明一下，亮灯的时间比较短，而且是瞬间亮人行走照明一下，亮灯的时间比较短，而且是瞬间亮灯。另外对于严格要求控制电磁干扰的场合，也可以灯。另外对于严格要求控制电磁干扰的场合，也可以使用白炽灯。其他场合，现在已经不推崇使用白炽灯使用白炽灯。其他场合，现在已经不推崇使用白炽灯了，如果有些场合要用到白炽灯，也要求单个灯泡的了，如果有些场合要用到白炽灯，也要求单个灯泡的功率不超过功率不超过100W100W。全球很多国家都制定了淘汰白炽灯。全球很多国家都制定了淘汰白炽灯的时间表。日光灯由于发光机理不同，效率可提高到的时间表。日光灯由于发光机理不同，

12、效率可提高到40%40%左右。现在新型的电子节能灯的发光效率能达到左右。现在新型的电子节能灯的发光效率能达到60%80%60%80%，所以，从节能的角度来看，应提倡使用电，所以，从节能的角度来看，应提倡使用电子节能灯。子节能灯。LED光源的特点：光源的特点： 1. 电压：电压：LED使用低压电源，供电电压在使用低压电源，供电电压在6-24V之间，根据产品不同而异，之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。 2. 效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少80% 3.

13、适用性：很小，每个单元适用性：很小，每个单元LED小片是小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境各种形状的器件，并且适合于易变的环境 4. 稳定性：稳定性：10万小时，光衰为初始的万小时，光衰为初始的50% 5. 响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级，响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级灯的响应时间为纳秒级 6. 对环境污染：无有害金属汞对环境污染：无有害金属汞 7. 颜色：改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整颜色：改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和

14、带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的LED，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色 8. 价格：价格：LED的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只LED的价格就可以与的价格就可以与一只白炽灯的价格相当，而通常每组信号灯需由上一只白炽灯的价格相当，而通常每组信号灯需由上300500只二极管构成。只二极管构成。1、60W以上的白炽灯泡都要充入氮、氩等惰性气体，这是以上的白炽灯泡都要充入氮、氩等惰性气体，这是由于真空和惰性气体是热的由于真空和惰性气体是热的 （良（良/不良）导体，不良）导体，可以隔热，还可以防止灯丝在高温下可以隔热，还可以防止灯丝在高温下 （熔化（熔化/氧氧化）化）2、白炽灯的灯丝为何绕成螺旋状，