灯泡为什么会发光
看一下家里常用的灯泡,你发现了什么?对,里面有像毛发一样细的灯丝。灯泡会发光,就归功于这种用钨做的灯丝,它叫做钨丝。钨是一种很特殊的金属,十分耐热,并且不容易导电。通电时,由于电流不容易通过,钨丝就会产生2000℃左右的高热,从而发出很亮的白光来。因此,这种灯泡被称为白炽灯。1879年,美国发明家爱迪生用炭化棉做灯丝,最先制成实用、经济的白炽灯。钨丝白炽灯是美国发明家库利奇于1908年试制成功的。 发黑的灯泡为什么快坏了 灯泡用过一段时间以后,由于高温的作用,一部分钨逐渐变成蒸气挥发出来,凝结在灯泡玻璃上,使灯泡变黑。再过不久,纤细的钨丝断了,灯泡也就坏了。 一、为什么选择钨丝作为材料,为什么不选铁、铝、金等其他金属呢?
首先要明白,灯丝发光是不可燃物白热化的现象。白热化是当物体受热到1200-1500℃时发白光的状态,因为钨丝的导电性能不佳,电阻较大,在相等通电时间的情况下,产生的热量较多,足以使钨丝达到白热化的所需温度,因此会发白光,又因为钨丝的熔点高,达2700℃以上,所以不会在通电时快速融化,所以白炽灯的灯丝都选用钨丝。 要想选用其它金属,必须通过改变灯丝的粗细和长短来调节它的电阻,让它发光时的温度低于自己的熔点,才有可能。金属要发光就要2000℃的温度,显然高于铁,金,铝的熔点,假如
使用这些金属来做灯内的导体,结果,还没有发光,自己就已经熔化直至烧断。所以目前据人类掌握的技术,除了钨丝,显然是没有可以选择的。
二、灯泡发光时灯丝温度高达2000度,而铜的熔点却只有1000多度,与钨丝接触的铜导线为什么没有熔化?
就是灯为什么会发光,这是因为物体的温度高了,自然就会放出光。其实光只是比红外线的波长短了些的电磁波而已。任何物体都可以发出红外线,而当物体温度升高的时候,物体所发出的红外线的波长就会变短,温度再高时,就可以发出可见光了。
当电流流过铜丝在流过钨丝的时候,铜和钨这两种金属都要对电流产生阻碍作用,但是由于钨的电阻大,所以就对电流产生了很大的阻碍,反过来,电流就在钨丝这里把很多电能转化为钨丝的热能,所以钨丝的温度提高,从而导致发出可见光。钨的熔点很高,所以不会被熔化,但是有一些会升华掉。至于铜,因为热只是在钨丝那部分产生,周围的空气比铜的温度更低,所以说能量一般会传到周围的空气当中,当然不会把铜溶化了。
三、灯泡里为什么要充入氮气和氩气?
氮气和氩气是惰性气体,不易受热膨胀,灯泡不易爆裂,这样就保护了灯泡和钨丝。
白炽灯工作时,灯丝处于高温白炽状态。当灯丝温度太高时,会引起钨丝蒸发过快而降低寿命;且蒸发后的钨沉积在泡壳内壁上,会使泡壳发黑,影响亮度。在泡壳中充以适量的惰性气体后,在一定压强下,钨丝的蒸发要比在真空中大大减小。即在相同寿命的条件下,充气灯泡的灯丝工作温度可大于真空时的温度,从而提高了发光效率。所以,一般白炽灯泡中抽真空后,再充以一定压强氮气。 那么为什么又要充入氩气呢?当然氩气也有氮气的相同的作用,氩气的另一重要作用就是在放电时氩气能产生紫色辉光,大大地增强了灯泡的亮度。 所以充入二者的混合气体,既可以增加使用寿命,又可以是灯泡更亮!
今天就讲到这里,怎么样?乐于探索的孩子们,这下是不是明白了呢?其实关于物体发光发热,还蕴含着很多的物理知识呢!如果你们有兴趣,就期待着进入初中以后,好好畅游在奥妙
无穷的物理的知识海洋里吧!(