白熾燈中所蘊含的電學(xué)知識

戴同蘭

白熾燈是物理電學(xué)中用得最多的電學(xué)器材之一，也是我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷恼彰髌鞑闹唬谉霟糁邪撕芏辔锢碇R。通過這些知識的學(xué)習(xí)，可以進一步加深電學(xué)知識在實際生活中的應(yīng)用，以及運用學(xué)生電學(xué)知識解決實際問題的能力。

1白熾燈的構(gòu)造

（1）白熾燈的外殼為什么用玻璃？

玻璃殼體是絕緣體，并且具有透光性好的特點。

（2）為什么用鎢做燈絲？

因為鎢的電阻率大、熔點高。

（3）燈絲為什么做成螺旋狀？

為了減少熱量損失，提高燈絲溫度。

（4）外形為什么要做成梨形的？

當(dāng)燈泡做成梨形后，高溫下的金屬鎢升華產(chǎn)生的鎢蒸氣隨氣流上升，遇到頸部溫度較低的玻璃時，鎢蒸氣凝華而沉積下來，燈泡的下部就不易因變黑而影響照明。

（5）為什么燈泡內(nèi)要抽成真空或充入惰性氣體？

為了防止燈絲氧化，抑制鎢的升華，提高燈絲的使用壽命。

（6）為什么額定電壓相同，額定功率不同的燈泡燈絲粗細不同？

因為燈絲的長度是差不多的，在導(dǎo)體的材料和長度相同的情況下，導(dǎo)體的橫截面積越大，電阻越小，所以燈絲越粗電阻越小，反之越大，根據(jù)P=U2/R可判斷，在額定電壓相同的情況下，燈絲越粗的燈泡，燈絲的電阻越小，燈泡的額定功率越大，燈絲越細的燈泡，其額定功率越小。

（7）燈泡上的銘牌“PZ220—40”是什么意思？PZ是普通照明燈泡中“普”和“照”的漢語拼音的第1個字母，表示燈泡的型號?！?20—40”表示燈泡的額定電壓是220 V，額定功率是40 W。在額定電壓下，燈泡正常發(fā)光；實際電壓低，發(fā)光較暗；實際電壓偏高，燈泡較正常發(fā)光亮，長期這樣使用會影響燈泡的壽命，甚至?xí)龎臒襞荨?/p>

2白熾燈的原理

（1）白熾燈根據(jù)什么原理工作的？

根據(jù)電流的熱效應(yīng)。

（2）用久的白熾燈泡內(nèi)壁為什么會發(fā)黑？

構(gòu)成燈絲的金屬鎢先升華后凝華附著在燈泡的內(nèi)壁上。

（3）白熾燈發(fā)光時的能量是怎樣轉(zhuǎn)化的？

電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能。

（4）白熾燈發(fā)光時燈絲和燈泡外殼（即玻璃）溫度升高，內(nèi)能增加的原因分別是什么？

因為白熾燈發(fā)光時的能量轉(zhuǎn)化是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能，所以燈絲溫度升高，內(nèi)能增加，是由于電流做功而引起的；燈泡外殼（即玻璃）溫度升高，內(nèi)能增加，是由于熱傳遞引起的。

3白熾燈的亮度

（1）白熾燈的亮度由什么決定？

由燈泡的實際功率決定，實際功率越大越亮，反之越暗。

（2）用久了的白熾燈為什么沒有新買時的燈亮？

因為燈絲升華后變細，電阻變大，根據(jù)P=U2/R可以知道，在實際電壓相同的情況下，電燈的實際功率變小，從而亮度變暗。

（3）白熾燈為什么在開燈的瞬間容易燒斷？燈絲的電阻隨溫度的升高而變大，在開燈的瞬間，燈絲的電阻變大，根據(jù)P=U2/R可以知道，在實際電壓相同的情況下，電燈的實際功率變大，相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量更多，所以開燈的瞬間燈絲容易燒斷。

（4）白熾燈燈絲燒斷后重新搭上，為什么會變亮？因為燈絲長度變短，導(dǎo)致電阻變小，根據(jù)P=U2/R知，在電源電壓不變的情況下，燈泡實際消耗的電功率變大，所以電燈變亮。

（5）晚上用電高峰時，教室內(nèi)電燈較暗，深夜時，電燈較亮，這是為什么？

因為在家庭電路中，可以將電路看成是用電器和導(dǎo)線串聯(lián)，用電器兩端的電壓和導(dǎo)線兩端的電壓之和等于家庭電路的電壓220 V，用電高峰時，同時使用的用電器較多，干路電流較大，導(dǎo)線分去的電壓較多，用電器兩端得到的電壓較小，從而實際功率小，所以白熾燈發(fā)光較暗。而深夜時，同時使用的用電器較少，干路電流較小，分去的電壓較少，用電器兩端得到的電壓大，從而實際功率大，所以白熾燈發(fā)光較亮。

（6）將額定電壓相同、額定功率不同的2個燈泡接入電路，如何比較亮暗程度？如：甲燈標有“220 V 40 W”，乙燈標有“220 V 100 W”，兩燈并聯(lián)時哪個燈更亮？串聯(lián)時哪個燈更亮？

根據(jù)R=U2/P可以知道，在額定電壓相同的情況下，額定功率小的電燈電阻大，所以甲燈的電阻大于乙燈，又因為并聯(lián)時，電功率的分配和電阻成反比，串聯(lián)時，電功率的分配和電阻成正比，所以并聯(lián)乙燈更亮，串聯(lián)時甲燈更亮。

（7）將額定電壓不同、額定功率相同的2個燈泡接入電路，如何比較亮暗程度？如：甲燈標有“220 V 40 W”，乙燈標有“36 V 40 W”，當(dāng)它們都正常發(fā)光時，哪個燈更亮？兩燈并聯(lián)時哪個燈更亮？串聯(lián)時哪個燈更亮？

當(dāng)它們都正常發(fā)光時，實際功率等于額定功率，而兩燈的額定功率相同，所以一樣亮。根據(jù)R=U2/P可以知道，在額定功率相同的情況下，額定電壓大的電燈電阻大，所以甲燈的電阻大于乙燈，又因為并聯(lián)時，電功率的分配和電阻成反比，串聯(lián)時，電功率的分配和電阻成正比，所以并聯(lián)時乙燈更亮，串聯(lián)時甲燈更亮。

（8）為什么白熾燈的發(fā)光效率比較低？

白熾燈是利用電流的熱效應(yīng)工作的，電流做功時，大部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，只有少部分電能轉(zhuǎn)化為光能，效率僅為10%～20%左右，可見，其效率是很低的。

（9）調(diào)光臺燈是靠什么來調(diào)節(jié)燈泡的亮度？

在電路中將滑動變阻器或電位器與燈泡串聯(lián)，靠改變變阻器接入電路中電阻絲的長度來改變電路中電阻的大小，從而改變電路中電流的大小來實現(xiàn)調(diào)節(jié)燈泡亮度的目的。

4白熾燈的使用

（1）白熾燈在發(fā)光與不發(fā)光時的電阻是否一樣？

不一樣，因為燈絲的電阻隨溫度的升高而變大，所以白熾燈在正常發(fā)光時的電阻比不發(fā)光時的電阻要大。

（2）在連接白熾燈的燈頭線時，為什么通常在燈頭內(nèi)用電線打一個保險扣？

防止燈頭脫落。

（3）安裝螺絲口電燈應(yīng)注意什么？

應(yīng)把與螺旋套相連的接線柱接到零線上，火線進開關(guān)后，另一個接線柱接在燈頭有金屬彈簧片的接線柱上。

（4）白熾燈的連接是怎樣的？

為了使各個燈泡工作時互不影響，每個燈泡之間采用并聯(lián)的方式。為了安全，控制燈的開關(guān)必須與燈泡串聯(lián)，并且開關(guān)應(yīng)接在火線上。

（5）某個燈泡不亮，用測電筆接觸燈頭兩接線柱，氖管都亮，為什么？

進戶的零線斷了或與零線相連的導(dǎo)線斷了。