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【灯】白炽灯因热而发光

白炽灯浪费了太多能源,但它一直被认为是有史以来最伟大的发明之一。

(1)结构

灯泡由三个关键部分组成:灯丝、玻璃灯泡、底座。

灯丝是一种盘绕的细线,由钨制成,封装在球形玻璃支架中,并与连接到灯座的铜线和引线相连。电线和灯丝被封装在一个玻璃灯泡中,里面充满了惰性气体。薄玻璃用于制造灯泡,这种玻璃可以阻止空气接触灯丝以防止其燃烧。

(2)白炽灯泡中的物理学

电流通过灯泡底部的触点,然后沿着电线上升到灯丝,在那里它遇到电阻,使电子减速,从而产生热量。当物体变热时,物体内部的原子会被热激发。如果物体没有熔化,由于提供的能量,原子的外轨道电子会跳到更高的能级。这些较高能级上的电子不稳定,它们再次回落到较低能级。在从高能级眺到低能级时,电子以光子的形式释放出额外的能量,然后这些光子以电磁辐射的形式从物体表面发射出来。

这种辐射将具有不同的波长。一部分波长在可见光波长范围内,而大部分波长在红外范围内。波长在红外线范围内的电磁波就是热能,波长在可见光范围内的电磁波就是光能。

(3)灯丝和氩气

钨的问题是在2200°C时它会燃烧殆尽。为了防止燃烧,钨被装在一个装有氩气的气密玻璃灯泡中。因为氩的电子外壳是完整的并且是稳定的,不会发生反应。氩气不仅阻止钨燃烧(没有可用的氧气所以不能燃烧),它还阻止钨在高温下蒸发,因为大部分蒸发的钨撞击氩原子并反弹回灯丝。早期的灯泡使用真空来停止燃烧,但这并没有像氩气那样停止蒸发,因为灯丝会蒸发掉,导致灯泡的寿命缩短。

(4)效率

唯一的问题是白炽灯必须产生难以置信的热量才能产生大量的光。输入到白炽灯中的能量,约有90%被浪费掉,浪费的形式包括热量和我们看不见的光线。这就是为什么人们现在如此热衷于从白炽灯技术转向节能灯。

评论
科普62405b9ace131
儒生级
挺麻烦的关心上次感觉关系负责人发现请教下一个
2022-06-30
🐲龙潭老鼠🐭
学士级
科普中国、普及科学。
2022-06-11