Как расходуется электроэнергия в лампе накаливания


Лампа накаливания. Электронагревательные приборы — урок. Физика, 8 класс.

Лампа накаливания — электрический источник света, в котором нить накала (спираль) нагревается до высокой температуры за счёт протекания через неё электрического тока, в результате чего излучается видимый свет. В качестве нити накала в настоящее время используется в основном спираль из вольфрама и сплавов на его основе.

 

 

Во время работы лампы температура нити накаливания достигает 3000С0. Спираль находится в стеклянном баллоне (колбе), из которой выкачивают воздух. Однако это приводит к испарению вольфрама с поверхности спирали и перегоранию спирали. Во избежание этого баллон лампы заполняют азотом или инертными газами — криптоном или аргоном, которые предотвращают разрушение нити накала.
Устройство лампы накаливания можно рассмотреть на рисунке, на нём также указаны некоторые составные части лампы.


 

Изобрёл первую электрическую лампу в 1872—1873 годах российский инженер-изобретатель — Лодыгин Александр Николаевич (1847–1923).

 

 

 

На улицах Петербурга первые две лампы Лодыгина загорелись в августе 1873 года. На рисунке мы видим лампу Лодыгина 1874 года.


Электрическую лампу, удобную для промышленного изготовления, создал американский изобретатель Томас Эдисон.

 

 

 

В лампочке накаливания только 5% потреблённой энергии превращается в свет, а остальная энергия преобразуется в тепло. К тому же, эти лампочки имеют малый срок службы и низкую световую отдачу. Более экономичными являются энергосберегающие (люминесцентные) лампы, которые более 70% энергии преобразуют в свет, и светодиодные лампы.

Энергосберегающая (люминесцентная) лампа состоит из колбы, которая наполнена парами ртути и аргона, и пускового устройства — стартера. Внутренняя поверхность колбы покрыта специальным веществом — люминофором. При воздействии ультрафиолетового излучения на люминофор начинает излучаться видимый свет. Люминофор может создавать различные цвета светового потока, так как сам может иметь разнообразные оттенки. Компактная люминесцентная лампа представлена на рисунке.

 

 

Она состоит из колбы с люминофорным покрытием, в которой содержатся пары ртути и впаяны нити накала, — \(1\), электронной пускорегулирующей аппаратуры — \(2\), пластмассового корпуса — \(3\) и цоколя — \(4\).

При одинаковой светоотдаче потребление электроэнергии лампами накаливания приблизительно в \(5\) раз больше, чем у люминесцентных ламп. Именно во столько раз различаются их мощности.

 

 

В светодиодных лампах электрический ток пропускают через миниатюрное электронное устройство — чип, нанесённое на полупроводниковый кристалл. При прохождении электрического тока светодиод испускает свет.
Устройство светодиодной лампы показано на рисунке.

 

 

Светодиоды используют как индикаторы включения на панелях приборов, табло, подсветке мобильных телефонов, мониторов и др.

 

Обрати внимание!

Посмотри видеоролик «Работа тока в лампе накаливания» на сайте: http://school-collection.edu.ru/catalog/rubr/924489d8-c480-448b-aa6f-e24ad77606a6/110489/

 

Тепловое действие электрического тока впервые наблюдалось в 1801 году, когда током удалось расплавить различные металлы. Первое промышленное применение этого явления относится к 1808 году, когда был предложен электрозапал для пороха.
Тепловое действие тока используется в различных электронагревательных приборах и установках. Дома мы используем электрические плитки, утюги, чайники, обогреватели и т.д. В промышленности тепловое действие тока используют для выплавки специальных сортов стали и многих других металлов, для электросварки. В сельском хозяйстве с помощью электрического тока обогревают теплицы, инкубаторы, сушат зерно.
Основная часть любого нагревательного электроприбора — нагревательный элемент. Нагревательный элемент представляет собой проводник с большим удельным сопротивлением, способный выдерживать нагревание до высокой температуры.
Рассматривая таблицу удельных сопротивлений веществ, без труда можем найти такое вещество.

 

 

Наибольшее удельное сопротивление из веществ данной таблицы имеет нихром. Нихром — это сплав никеля, железа, хрома и марганца.
В нагревательном элементе проводник в виде проволоки или ленты наматывается на пластинку из жароустойчивого материала: слюды, керамики. Так, например, нагревательным элементом в электрическом утюге служит нихромовая лента, от которой нагревается нижняя часть утюга.

Источники:

Пёрышкин А.В. Физика, 8 класс// ДРОФА, 2013.

http://lib3.podelise.ru/docs/2118/index-25494.html
http://thedb.ru/items/Chem_otlichaetsia_ENERGOSBEREGAYUSHCHAYA_lampa_ot_lampy_NAKALIVANIYA/
http://www.rae.ru/meo/?section=content&op=show_article&article_id=4674 
http://physics05.at.ua/index/stroenie_lampy_nakalivanija/0-11

 

Лампы накаливания | Министерство энергетики

Галогенная лампа - это тип лампы накаливания с капсулой, в которой вокруг нагретой нити накаливания удерживается особый газообразный галоген для повышения эффективности накаливания. Они более энергоэффективны, чем стандартные лампы накаливания, но несколько дороже. Галогенные лампы также могут иметь специальное внутреннее покрытие, которое отражает тепло обратно в капсулу для дальнейшего повышения эффективности за счет «повторного использования» тепла, которое в противном случае теряется. Вместе наполнитель и покрытие рециркулируют тепло, чтобы нить оставалась горячей с меньшим потреблением электроэнергии.Также они обеспечивают отличную цветопередачу.

Галогены немного дороже стандартных ламп накаливания, но дешевле в эксплуатации из-за их более высокой эффективности и более длительного срока службы. Они обычно используются в рефлекторных лампах, таких как внутреннее и наружное наводное или точечное освещение, встраиваемые и направляющие светильники для помещений, а также в напольных и настольных лампах.

Некоторые галогенные лампы имеют регулировку яркости, как указано на упаковке, и совместимы с таймерами и другими элементами управления освещением.

.

История ламп накаливания

самое глубокое изобретение со времен искусственного пожара


История лампы накаливания (1802 - сегодня)

лампа накаливания была второй разработанной формой электрического света. для коммерческого использования после угольной дуговой лампы. Это вторая по популярности лампа в мире после люминесцентных ламп. лампы. На этой странице мы рассказываем о традиционных лампах накаливания.Галоген лампы также являются источниками света накаливания, но у них есть своя страница Вот. Традиционная лампа накаливания не просто источник света, но стал символом новаторства.

Преимущества:
* Отлично подходит для освещения небольших площадей
* Хорошая цветопередача: CRI 100, что является наилучшим возможным
* Недорого в производстве
* Отсутствие количества токсичных материалов, которые нужно утилизировать (например, ртуть, токсичные сплавы, или полупроводники)
* Легко используется в схемах стробоскопа или диммирования

Недостатки:
* Неэффективно (90% энергии уходит на тепло, 10% делает видимым свет)
* Обычные лампы накаливания не подходят для освещения больших области.Требуется много, чтобы осветить большую площадь, тогда как только одна лампа HID можно осветить большую открытую площадку. Для этого пригодится галогенная лампа накаливания. цель, но она не рассматривается на этой странице.

Статистика
* CRI 100 (наилучший возможный индекс цветопередачи)
* Цветовая температура - есть все варианты, но обычно 2700 - 5000 К
* люмен на ватт 8 - 24
* Срок службы лампы: 750 - 1000 часов (стандартная бытовая лампа)
Срок службы можно значительно продлить, если использовать лампу при цене ниже нормальное напряжение.

Общий использует: используется везде, практически для любого приложения. От 1 до 10 000 W.

Ниже: Видео о лампе накаливания. 6 мин. YouTube должен не будет заблокирован вашим сервером .

1. Как это работает

Лампа накаливания лампочки работают, пропуская электрический ток через резистивный материал.Обычно материалы начинают светиться до достижения точки плавления. Наиболее материалы будут светиться тускло-красным цветом, когда они достигнут 525 по Цельсию. Большинство материалов загораются или расплавляются, и из них нельзя получить хорошую нить.

Нити сделаны из материалов с высокой температурой плавления. вольфрам может достигать 3422 C, прежде чем он тает. Это более высокая температура чем дойдет любая лампа (кроме угольной дуговой лампы, которая достигает 3500 C).Из других материалов получаются хорошие волокна или их части, включая тантал, молибден и углерод.

Почему излучает ли материал свет при пропускании электрического тока через Это?

Когда вы проходите ток через материал нити, сопротивление создает тепло. Атомы в материале поглощают энергию. Электроны вокруг атомов возбуждены и временно достигают орбитали, которая находится дальше от ядра.Когда электронная орбита коллапсирует на более низкую орбиталь, она выбрасывает лишнюю орбиту. энергия в виде фотона.

Накаливание - это тепловое излучение. Постоянно выделяется тепло объекты вокруг нас, мы просто не можем их видеть. Когда жара становится достаточно сильной он достигает видимых нам длин волн. Он начинается с красного и идет вверх по спектру. Длина волны / цвет света зависит от того, как высвобождается много энергии и какой атом высвобождает.В лампе накаливания большая часть тепловой энергии (90%) выделяется в инфракрасный спектр, который находится чуть ниже видимого света. Это тоже что делает лампу неэффективной. Мы не используем эту часть спектра для ламп нам нужен только видимый спектр. Это основное объяснение. Подробнее о химии можно прочитать в учебнике. или онлайн.

2. История и разработки

г. История ламп накаливания

.

Что такое лампа накаливания и как она работает?

⚠ Мы здесь, чтобы служить вам во время пандемии COVID-19. Нажмите здесь, чтобы узнать как >>
  • Магазин товаров
    • Лампочки
    • Балласты и батареи
    • Аккумуляторы
    • Электрооборудование
    • Светильники
    • Специальность
    • Регистрация бизнес-аккаунта
  • Услуги
    • Проблемы, которые мы решаем
    • Консультации по дизайну
    • Строительные услуги
    • Продукты на замену
    • Техническое обслуживание освещения
    • Управление модернизацией
.

Типы освещения: лампы накаливания

Есть четыре основных типа освещения:

  • Лампа накаливания
  • Флуоресцентный
  • Разряд высокой интенсивности
  • Натрий низкого давления

Лампы накаливания

Томас Альва Эдисон изобрел лампу накаливания с разумным сроком службы. Льюис Латимер усовершенствовал его с помощью углеродной нити.

Лампа накаливания состоит из запаянной стеклянной колбы с нитью накала внутри.Когда электричество проходит через нить накала, она нагревается. В зависимости от температуры нити накала излучается излучение.

Температура нити накала очень высока, обычно более 2000 ° C или 3600 ° F. В "стандартной" лампе мощностью 60, 75 или 100 Вт температура нити составляет примерно 2550 ° C, или примерно 4600 ° F. При таких высоких температурах тепловое излучение нити накала включает значительное количество видимого света.

Этот принцип получения света от тепла называется «накаливанием».«При такой высокой температуре, равной 2 000 ° C, около 5 процентов электроэнергии преобразуется в видимый свет, а остальная часть испускается в виде тепла или инфракрасного излучения.

Инструкции : Нажмите кнопку воспроизведения, чтобы увидеть, как работает лампа накаливания.

Как работает лампа накаливания
Щелкните здесь, чтобы открыть текстовое описание.

Как работает лампа накаливания

В лампочке накаливания электричество проходит вверх и через нить накаливания, заставляя ее нагреваться и ярко светиться.Чтобы нить накала не загорелась, весь кислород удаляется из колбы.

Давайте теперь рассмотрим несколько различных типов ламп накаливания.

Стандартные лампы накаливания

Стандартные лампы накаливания являются наиболее распространенными, но при этом наиболее неэффективными. Лампы большей мощности обладают более высокой эффективностью (больше люмен на ватт), чем лампы меньшей мощности.

Инструкции : Нажмите кнопку «график» ниже, чтобы создать график, сравнивающий мощность и эффективность, а затем ответьте на вопрос ниже.

Щелкните здесь, чтобы открыть текстовое описание эффективности лампочки. Это будет расширено, чтобы предоставить больше информации.

Сравнение мощности и мощности лампы накаливания

В приведенной ниже таблице сравнивается количество ватт лампы накаливания и ее эффективность (люмен на ватт).

Сравнение мощности и эффективности лампы накаливания
Вт (мощность) 25 40 60 75 100 150
КПД (люмен на ватт) 8 12 14 15 17 19

На основании этих данных ясно, что с увеличением количества ватт увеличивается и КПД.

Вольфрамовые галогенные лампы

Галогенная лампа вольфрама - это лампа накаливания, в которой газы из семейства галогенов запечатаны внутри колбы и внутреннее покрытие, которое отражает тепло обратно к нити накала. Светоотдача аналогична обычной лампе накаливания, но с меньшей мощностью. Галогены в газовой заправке уменьшают материальные потери нити накала, вызванные испарением, и увеличивают производительность лампы.

Лампа галогенная вольфрамовая

Трубчатые вольфрамово-галогенные лампы

Трубчатые вольфрамово-галогенные лампы обычно используются в торшерах, которые отражают свет от потолка, обеспечивая более рассеянное и подходящее общее освещение.

Хотя они обеспечивают лучшую энергоэффективность, чем стандартные лампы A-типа, эти лампы потребляют значительное количество энергии (обычно потребляют от 300 до 600 Вт) и становятся очень горячими (трубчатая вольфрамово-галогенная лампа мощностью 300 Вт достигает температуры около 2600 Вт). ° C по сравнению с примерно 600 ° C для компактной люминесцентной лампы). Поскольку вольфрамово-галогенные лампы работают при очень высоких температурах (достаточно высоких, чтобы буквально поджарить яйца), их не следует использовать в светильниках с патронами, покрытыми бумагой или целлюлозой.

Трубчатая вольфрамово-галогенная лампа.

Галогенные лампы

Галогенная лампа часто на 10–20 процентов эффективнее обычной лампы накаливания с аналогичным напряжением, мощностью и ожидаемым сроком службы. Галогенные лампы могут иметь в два-три раза больший срок службы, чем обычные лампы. Насколько увеличится срок службы и эффективность, в значительной степени зависит от того, используется ли высококачественный заполняющий газ (обычно криптон, иногда ксенон) или аргон. На изображении ниже показан снимок, сделанный инфракрасной камерой, на котором сравнивается тепло, выделяемое галогенной и компактной люминесцентной лампой.Красная и белая цветовые зоны очень горячие, а синие - более прохладные.

Сравнение тепла, выделяемого галогенными лампами и лампами накаливания CFL.

Кредит: Лаборатория Лоуренса Беркли

Отражатель лампы

Рефлекторные лампы - Световые волны от лампочки распространяются во всех направлениях. Свет, идущий назад, бесполезен, когда свет больше всего нужен спереди. Рефлекторные лампы (тип R) предназначены для распространения света на определенные участки.

Рефлекторные лампы имеют серебряное покрытие по бокам, как и любое зеркало, поэтому все световые волны, проходящие через боковые стороны или заднюю часть, отражаются вперед.Поэтому их называют рефлекторными лампами, а также прожекторами, прожекторами и лампами точечного освещения.

Инструкции : Нажмите кнопки ниже, чтобы увидеть разницу между обычной и отражающей лампой накаливания:

Обычная лампа

Светоотражающая лампа

Лампы с параболическим алюминированным рефлектором (PAR)

Лампы с параболическим алюминированным отражателем (PAR) (показаны на изображении ниже) также доступны с галогенной технологией для работы от 120 вольт.Стандартную лампу накаливания мощностью 150 Вт можно заменить галогенной лампой меньшей мощности, что снизит потребление электроэнергии до 40 процентов.

Лампа с отражателем (тип R).

.

Смотрите также