У лампах розжарювання може бути ні повітря, ні азот ні якісь інші гази, крім інертних (аргон, криптон, ксенон). Справа в тому, що температура спіралі понад 2000 градусів за Цельсієм. За таких температур вольфрам реагуватиме з БУДЬ-ЯКИМИ газами, крім інертних. Але заповнювати лампочки гелієм або неоном занадто дорого, тому застосовують переважно найдешевший аргон. Криптон і ксенон дорожчі, але яку вони дають перевагу, я не знаю, проте їх теж використовують. При попаданні води на включену (а значить гарячу) лампочку скло просто тріскається, але ніякого "вибуху" лампочки не відбувається.

Щодо галогенних ламп Ви абсолютно не праві. Так, галогенів відносяться фтор, хлор, бром, йод, астат. Щодо унунсептія, Ви дещо поспішили. Звичайно, якщо його вдасться отримати, то він безсумнівно буде ставитися до галогенів. Але він поки що не отриманий, тому й не має власної назви лише за порядковим номером (кількістю протонів в ядрі).

0 0

Лампочка – це невеликий, але дуже корисний предмет. Відео створення додається.

За визначенням лампа розжарювання - це електричне джерело світла, де тіло розжарювання, у ролі якого зазвичай виступає тугоплавкий провідник, знаходиться всередині колби, вакуумованої або наповненої інертним газом, і нагрівається до великої температури за допомогою електричного струму, що пропускається через нього. Внаслідок цього випромінюється видиме світло. Для нитки розжарювання використовують сплав на основі вольфраму.

Лампа розжарювання загального призначення(230 В, 60 Вт, 720 лм, цоколь E27, габаритна висота бл. 110 мм

Принцип роботи лампи розжарювання

Ну, тут все дуже просто. Електричний струм проходить через тіло розжарювання та нагріває його. Нитка напруження випромінює електромагнітне теплове випромінювання, що відповідає закону Планка. У його функції є максимум, що залежить від температури. Якщо температура підвищується, максимум зсувається у бік менших довжин хвиль. Щоб...

0 0

Лампочка розжарювання

Різноманітність джерел світла досить велика, але найбільшого поширення та застосування набула лампа розжарювання. Виникає питання: "Чому саме вона набула такої величезної популярності і зустрічається на кожному кроці?" Однак, ми бачимо й інші лампи, а якщо є альтернативи їй, то й недоліки знайдуться.

Для того щоб оцінити всі переваги та недоліки, необхідно розглянути будову джерела світла.

Лампочка розжарювання складається з:

Різноманітність форм колб здебільшого пояснюється естетичним виглядом, інколи ж можливістю зручної установки. Функцією колби є захист тіла розжарення від атмосферних опадів.

Спочатку, коли електричні джерела світла тільки почали виготовляти, то скляній колбі лампи створювався вакуум. Зараз таку технологію застосовують тільки для малої потужності(до 25 Вт), а світлові джерела більшої потужності наповнюють інертним газом (аргон, азот, криптон).

0 0

Нитка розжарювання в лампах нагрівається до високих температур, близьких до температури плавлення вольфраму (3422°C). Вольфрам, а також вугілля, яке застосовувалося в перших лампах, при кімнатній температуріне відрізняються хімічною активністю, проте розжарена вольфрамова спіраль (як і вугільна нитка) згоряють на повітрі за кілька секунд. У цьому можна легко переконатися, спробувавши увімкнути лампу розжарювання зі знятою колбою.

Щоб вольфрамова нитка (спіраль) не згоріла, її потрібно ізолювати від дії повітря. Перші лампи були вакуумними, тобто. з їхніх колб було відкачано повітря. Хіміки добре знають, що скляні судини, які працюють під вакуумом, можуть заподіяти чимало неприємностей. Найменше пошкодження скла або механічна напруга всередині скла - і такий посуд може вибухнути.

Сучасні лампи заповнюють аргоном або сумішшю криптону та ксенону. Це вигідно не лише з погляду безпеки, але й для продовження терміну служби лампи. Основна...

0 0

Коли з'явилася перша лампа розжарювання?

У 1809 році англієць Деларю будує першу лампу розжарювання (з платиновою спіраллю). У 1838 році бельгієць Жобар винаходить вугільну лампу розжарювання. У 1854 році німець Генріх Гебель розробив першу «сучасну» лампу – обвуглену бамбукову нитку у вакуумованій посудині. У наступні 5 років він розробив те, що багато хто називає першою практичною лампою. У 1860 англійський хімік і фізик Джозеф Вілсон Суон продемонстрував перші результати і отримав патент, проте труднощі в отриманні вакууму призвели до того, що лампа Суона працювала недовго і неефективно.

Перша американська комерційна лампа з вольфрамовою спіраллю.

11 липня 1874 року російський інженер Олександр Миколайович Лодигін отримав патент за номером 1619 на ниткову лампу. Як нитка розжарювання він використовував вугільний стрижень, поміщений у вакуумовану посудину.

У 1875 році В. Ф. Дідріхсон удосконалив лампу Лодигіна, здійснивши відкачування...

0 0

Не раджу, витягти самостійно не вдасться.

Пам'ятаєте байку про те, як таксист відвозив до лікарні мужика, який на суперечку засунув електролампу в рот, а висунути назад не зміг? Заінтригований таксист вирішив перевірити цю історію на собі, мовляв, "як так, якщо входить, значить і виходити повинна". І... теж подався до лікаря. У чому ж справа?..
ПЕРЕВІРКА. Для проведення експерименту купили стандартну лампочку 60 Вт. Перевірити анекдот "про лампочку" на собі зголосився "слобідський" кореспондент Дмитро Бузін: йому не вірилося, що лампочку неможливо дістати з рота. Але... Дмитро таки не зміг її дістати! За словами медиків, це неможливо зробити через спазму м'язів щелеп. Відкрити рот на максимальну ширину можна лише тоді, коли спочатку рот закритий. Якщо ж рота вже відкрито (наприклад, на дві третини, коли лампочка в роті), м'язи занадто напружені, щоб рота можна було відкрити ще більше. Витягнути лампочку можуть тільки лікарі - або за допомогою спеціального освітлення.

0 0

Сучасна світлотехніка неможлива без інертних газів. У більшості типів та конструкцій різноманітних джерел світла виявляється їхня присутність. У деяких лампах благородні гази створюють інертне захисне середовище. В інших під впливом електричних розрядів продукують красиве кольорове свічення.

При пропущенні електричних розрядів у шарах різних шляхетних газів виникає свічення різного кольору. Відтінок світіння залежить від властивостей самого газу і від умов, що до нього застосовуються.

Аргон.
Застосовується в основному суміші з іншими газами. На сьогоднішній день аргон дуже затребуваний у світлотехніці. Сучасні економічні, енергозберігаючі або, як їх називають, компактні люмінесцентні лампи заповнюються сумішшю аргону і ртуті. Виробництво таких ламп набирає обертів. Зважаючи на свою економність, вони стають більш затребуваними у населення. Тому вже зараз, досить велика частина аргону, що виробляється промисловістю, застосовується...

0 0

Найзвичніший для нас світловий пристрій це звичайна лампочка розжарювання. Вона є джерелом освітлення, що складається зі скляної колби, тіла розжарювання, електродів, цоколя та ізолятора.

Вони прості, надійні і придбати їх можна за дуже невисокою ціною. Незважаючи на популярність ламп розжарювання, вони мають ряд недоліків. ККД такого приладу близько 2%, низька світловіддача в межах 20 Лм/Вт та короткий, близько 1000 годин, термін служби.

Принцип роботи

При підключенні до електричної мережі лампа розжарювання перетворює електричну енергію на світлову, за допомогою нагрівання провідника (нитки) розжарення. Виготовлена ​​з тугоплавкого вольфраму або його сплавів нитка знаходиться в скляній колбі, заповненій інертним газом або вакуумом (для малопотужних ламп до 25 Вт).

Влаштування роботи лампочки «Ілліча»

Колба служить для захисту від дії зовнішніх факторіва інертний газ (криптон, азот, ксенон, аргон та їх суміші) не дозволяє вольфрамовому...

0 0

Визначення
Лампа розжарювання - джерело світла, що перетворює енергію лампи електричного струму, що проходить по спіралі, в теплову і світлову. за фізичної природирозрізняють два види випромінювання: теплове та люмінесцентне.
Тепловим називають світлове випромінювання, що виникає
при нагріванні тел. На використанні теплового випромінювання засноване світло електричних ламп розжарювання.

Достоїнства і недоліки

Переваги ламп розжарювання:
при включенні вони запалюються майже миттєво;
мають незначні розміри;
вартість їх невисока.

Основні недоліки ламп розжарювання:
лампи мають сліпучу яскравість, що негативно відбивається на зорі людини, тому вимагають застосування відповідної арматури, що обмежує засліплення;
мають незначний термін служби (порядку 1000 годин);
строк служби...

0 0

10

Галогенні лампи в залежності від рівня мережевої напруги поділяють на два типи: на мережеву напругу 220-230 і низьковольтні - на 12 або 24 В.

До першої групи входить велика кількістьтипів, що відрізняються потужністю, розмірами, цоколем та призначенням. Найчастіше їх застосовують у промисловості та при зовнішньому освітленні. Але серед них є лампи та “домашнього” застосування зі звичайним гвинтовим цоколем Е27 або Е14 потужністю до 250 Вт. Вони чудово замінюють звичайні лампи розжарювання. Вони вигідно відрізняються майже дворазовим збільшенням терміну служби та світлового потоку. Головна відмінність від звичайних ламп розжарювання полягає в тому, що у галогенних ламп більш високі робочі температури, тому слід керуватися правилом: якщо патрон розрахований на 150 Вт, то потужність "галогенки" не повинна перевищувати 100 Вт.

У групі низьковольтних теж багато видів, але загальне у них одне – для підключення до мережі потрібно понижувальний трансформатор, зазвичай на 12 ст.

0 0

11

Серед штучних джерел освітлення наймасовішими є лампи розжарювання. Скрізь, де є електричний струм, можна знайти трансформацію його енергії у світлову, і майже завжди для цього використовуються лампи розжарювання. Розберемося, як і що в них розпалюється, і якими вони бувають.

Принцип дії та особливості конструкції

Загальний принципдії лампи розжарювання полягає в сильному нагріваннітіла напруження потоком заряджених частинок. Для випромінювання видимого людським оком спектру температура об'єкта, що світиться, повинна досягати 570...

0 0

12

Сучасні види ламп, які застосовуються для освітлення житлових, офісних, господарсько-побутових приміщень, на сьогоднішній день вражають своєю різноманітністю. Відрізняються вони один від одного не тільки потужністю освітлення, а й принципом дії, як наслідок – різноманітністю відтінків світла, довговічністю та споживаною кількістю електроенергії.

Відповідно, бувають види ламп освітлення, які споживають невелику кількість електроенергії і при цьому випромінюють яскраве освітлення та мінімум тепла – ці лампи класифікуються як енергозберігаючі лампи, види їх за конструкцією також різноманітні.

Нового покоління види електричних ламп бувають такими, які є стійкими до перепадів напруги в мережі та мають більшу кількість годин роботи та циклів включення/вимкнення, що у поєднанні з низьким енергоспоживанням значно відрізняє їх від традиційних ламп розжарювання.

Однак, сучасні лампи освітлення не обмежуються цим, вони мають не лише...

0 0

Визначення
- джерело світла, що перетворює енергію лампи електричного струму, що проходить по спіралі, в теплову і світлову. За фізичною природою розрізняють два види випромінювання: теплове та люмінесцентне.
Тепловим називають світлове випромінювання, що виникає
при нагріванні тел. На використанні теплового випромінювання засноване світло електричних ламп розжарювання.

Достоїнства і недоліки

Переваги ламп розжарювання:
при включенні вони запалюються майже миттєво;
мають незначні розміри;
вартість їх невисока.

Основні недоліки ламп розжарювання:
лампи мають сліпучу яскравість, що негативно відбивається на зорі людини, тому вимагають застосування відповідної арматури, що обмежує засліплення;
мають незначний термін служби (порядку 1000 годин);
термін служби ламп істотно знижується при підвищенні напруги електромережі живлення.

Світловий коефіцієнт корисної діїламп розжарювання, що визначається як відношення потужності променів видимого спектру до потужності споживаної електричної мережі, дуже малий і не перевищує 4%.

Таким чином, основний недолік ламп розжарювання – низька світловіддача. Адже лише незначна частина споживаної ними електричної енергіїперетворюється на енергію видимих ​​випромінювань, решта енергії перетворюється на тепло, випромінюване лампою.

Принцип дії.

Принцип дії ламп розжарювання ґрунтується на перетворенні електричної енергії, що проходить через нитку, у світлову. Температура розігрітої нитки досягає 2600...3000 "С. Але нитка лампи не плавиться, тому що температура плавлення вольфраму (3200...3400 °С) перевищує температуру розжарювання нитки. Спектр ламп розжарювання відрізняється від спектру денного світлапереважанням жовтого та червоного спектру променів.
Колби ламп розжарювання вакуумуються або заповнюються інертним газом, серед якого вольфрамова нитка розжарювання не окислюється: азотом; аргоном; криптоном; сумішшю азоту, аргону, ксенону.

Пристрій та робота ламп розжарювання

Лампа розжарювання (рис.) світиться тому, що нитка з тугоплавкого вольфрамового дроту розжарюється струмом, що проходить через неї. Щоб спіраль швидко не перегоріла, зі скляного балона викачано повітря або балон заповнений інертним газом. Спіраль укріплена на електродах. Один із них припаяний до металевої гільзи цоколя, інший – до металевої контактної пластини. Їх поділяє ізоляція. Один із дротів приєднаний до гільзи цоколя, а інший - до контактної пластини, як показано на рис. Тоді струм, долаючи електричний опірНИТИ, розжарює її.

Позначення ламп розжарювання

У позначенні ламп розжарювання літери означають: - вакуумна; Г – газонаповнена; Б – біспіральна; БК - біспіральна криптонова (має підвищену світловіддачу та менші розміри в порівнянні з лампами В, Б та Г, але коштує дорожче); ДБ - дифузна (з матовим відбивним шаром усередині колби); МО – місцевого освітлення.

За літерами йдуть дві групи цифр. Вони вказують діапазон напруг та потужність лампи.

приклад. "У 220...230-25" позначає напругу 220...230 В, потужність 2-5 Вт. У позначенні може бути також дата випуску лампи, наприклад, IX 2005.

Лампи потужністю до 150 Вт випускаються: у прозорих безбарвних балонах (світловий потік ламп не зменшується); у матованих зсередини балонах (світловий потік ламп зменшується на 3%); в опалових колбах; пофарбованих у молочний колір балонах (світловий потік ламп зменшується на 20%).
Лампи потужністю до 200 Вт виготовляють як з різьбовими, так і зі штифтовими нормальними цоколями. Лампи потужністю понад 200 Вт випускаються лише з різьбовими цоколями. Лампи потужністю понад 300 Вт випускаються із цоколем діаметром 40 мм.

Приклади виконання стандартних ламп розжарювання

Приклади виконання ламп розжарювання наведено на рис. 2. На рис. 2.а,б - лампи однакової потужності, але на рис. 2.а – газонаповнена з аргоновим, а на рис. 2.б – з криптоновим наповнювачем (криптонова). Розміри криптонової лампи менші. Лампа на мал. 2.в нагадує свічку. Такі лампи часто застосовують у люстрах та настінних світильниках. На рис. 2.г,д,е зображені, відповідно, біспіральна, біспіральна криптонова та дзеркальна лампи.

Багато розмов та необґрунтованих суперечок стоїть навколо цього питання. Хто винайшов лампу розжарювання? Одні стверджують, що це Лодигін, інші, що Едісон. Але все набагато складніше, давайте розберемося з хронологією історичних подій.

Існує безліч методів трансформації електричної енергії у світлову. До них відносяться лампи дугового принципу дії, газорозрядного та ті, де джерелом світіння є нагрівальна нитка. Фактично лампочку розжарювання теж можна вважати штучним джерелом освітлення, оскільки для її роботи застосовується ефект провідника, що нагрівається, через який проходить струм. Як елемент, що розжарюється, найчастіше виступає металева спіраль або вугільна нитка. Крім провідника в конструкцію лампочки входить колба, токоввод, запобіжник та цоколь. Проте, все це ми знаємо вже зараз. Адже нещодавно був час, коли кілька вчених вели одночасні розробки в галузі штучних джерел світла і боролися за звання винахідника лампочки.

Хронологія винаходу

Читаючи всю статтю знизу, дуже зручно дивитися на цю таблицю:

Якщо ви хочете дійсно розібратися, то рекомендуємо прочитати статтю повністю.

Перші перетворення енергії на світло

У XVIII столітті відбулося знаменне відкриття, що започаткувало величезну низку винаходів. Було виявлено електричний струм. На рубежі наступного століття італійським ученим Луїджі Гальвані був винайдений спосіб отримання електричного струму з хімічних речовин– вольтів стовп чи гальванічний елемент. Вже 1802 року фізик Василь Петров відкрив електричну дугуі запропонував застосовувати її як освітлювальний пристрій. Через 4 роки королівське суспільство побачило електричну лампу Гемфрі Деві, вона освітлювала приміщення рахунок іскорок між стрижнями з вугілля. Перші дугові лампи відрізнялися надто високою яскравістю та ціною, що робило їх непридатними для щоденного використання.

Лампа розжарювання: прототипи

Перші розробки освітлювальних ламп з елементами, що розжарюються, почалися в середині 19-ого століття. Так, у 1838 бельгійський винахідник Жобар представив проект лампи розжарювання з вугільним сердечником. Хоча час роботи цього пристрою не перевищував півгодини, він був свідченням технологічного прогресу в цій галузі. У 1840 -М року, Уоррен де ла Рю, англійський астроном, зробив лампочку з платиновою спіраллю, першу в історії електротехніки лампу з накаливаемым елементом у вигляді спіралі. Винахідник пропустив електричний струм через вакуумну трубку з поміщеним у неї мотком платинового дроту. В результаті нагрівання платина випромінювала яскраве свічення, а практично повна відсутність повітря дозволяла використовувати пристрій у будь-яких температурних умовах. Через дорожнечу платини з комерційною метою застосовувати таку лампу було нелогічно, навіть з урахуванням її ефективності. Однак надалі саме зразок цієї лампочки стали вважати предком інших ламп розжарювання. Уоррен де ла Рю через кілька десятиліть (у 1860 -х) почав активно вивчати феномен газорозрядного світіння під впливом струму.

У 1841 році англієць Фредерік де Молейн запатентував лампи, що являли собою колби з платиновою ниткою, наповнені вуглецем. Проте, проведені ним 1844 р. випробування щодо провідників, не увінчалися успіхом. Це було з швидким плавленням платинової нитки. В 1845 вже інший учений, Кінг, замінив платинові елементи розжарювання на вугільні палички і отримав на свій винахід патент. У ці ж роки за океаном, у США, Джон Старр запатентував лампочку з вакуумною сферою та вуглецевим пальником.

У 1854 -М року німецький годинникар Генріх Гебель придумав пристрій, що вважається прототипом сучасних лампочок. Він продемонстрував її на електротехнічній виставці у США. Вона являла собою вакуумну лампу розжарювання, яка дійсно придатна для застосування в самих різних умовах. Як джерело світла Генріх запропонував використовувати бамбукову нитку, яка була обвуглена. Натомість колби вчений брав прості пляшечки від туалетної води. Вакуум у них створювався рахунок додавання і виливання ртуті з колби. Недоліком винаходу була зайва крихкість і час роботи лише на кілька годин. У роки активного дослідницького життя Гебель не зміг зустріти належного визнання в суспільстві, але в 75 років його назвали винахідником першої практичної лампи розжарювання на основі вугільної нитки. До речі, саме Гебель вперше скористався освітлювальними проділами в рекламних цілях: він їздив Нью-Йорком на возі, прикрашеному лампочками. На здалеку колясці, що привертає увагу, була встановлена підзорна труба, якою вчений дозволяв деяку плату поглянути на зоряне небо.

Перші результати

Найбільш ефективні результати в галузі отримання вакуумної лампочки були досягнуті відомим хіміком та фізиком з Англії – Джозефом Суоном (Своном). У 1860 Він отримав патент на свій винахід, хоча лампа працювала не дуже довго. Це було з використанням вуглецевого паперу — вона швидко перетворювалася на крихти після горіння.

У середині 70-х років. 19 століття паралельно зі Своном кілька винаходів запатентував і російський учений. Видатний учений та інженер Олександр Лодигін винайшов у 1874 році ниткову лампу, в якій для нагрівання використовувався вугільний стрижень. До дослідів з вивчення освітлювальних приладіввін розпочав у 1872 році, перебуваючи в Петербурзі. В результаті завдяки банкіру Козлову було засновано товариство з експлуатації лампочок з вугіллям. За свій винахід вчений отримав премію в Академії наук. Ці лампи відразу ж стали використовуватися для вуличного освітленнята будівлі Адміралтейства.

Олександр Миколайович Лодигін

Лодигін також був першим, хто вигадав застосовувати закручені в спіраль вольфрамові чи молібденові нитки. До 1890 -м мм. у Лодигіна на руках було кілька різновидів ламп з нитками, що розжарюються, з різних металів. Він запропонував відкачувати повітря з лампочки, щоб процес окислення йшов повільніше, а отже, термін служби лампи був більшим. Перша комерційна лампа зі спіралеподібною ниткою з вольфраму в Америці вироблялася надалі за патентом Лодигіна. Він винайшов навіть лампочки з газом, заповнені вугільною ниткою та азотом.

Ідея Лодигіна в 1875 році була вдосконалена іншим російським механіком-винахідником Василем Дідріхсоном. Він виготовляв вугілля, обвугливая дерев'яні циліндрики в графітових тиглях. Саме він першим зумів здійснити відкачування повітря та встановив у лампочку більше однієї нитки, щоб при перегоранні відбувалася заміна. Випущено таку лампу під керівництвом Кона, а висвітлювати нею стали великий магазинбілизни та підводні кесони під час будівництва мосту в Петербурзі. 1876 ​​року лампу вдосконалив Микола Павлович Булигін. Вчений розжарював лише один кінець вуглинка, який постійно висувався у процесі обгорання. Проте пристрій був складним і дорогим.

У 1875-76 мм. Електротехнік Павло Яблочков, створюючи електричну свічку, виявив, що каолін (різновид білої глини) під впливом високої температури добре проводить електрику. Він винайшов каолінову лампочку з ниткою розжарювання із відповідного матеріалу. Відмінною особливістю цієї лампи є той факт, що для її роботи не потрібно поміщати каолінову нитку у вакуумну колбу - вона зберігала працездатність при контакті з повітрям. Створенню лампочки передувала довга роботавченого над дуговими лампочками у Парижі. Якось Яблочков відвідував місцеве кафе і, спостерігаючи за розставлянням столових приладів офіціантом, прийшов до нової ідеї. Вугільні електроди він вирішив розташовувати паралельно одне одному, а чи не горизонтально. Існувала, щоправда, небезпека, що вигорятиме не лише дуга, а й струмопровідні затискачі. Дилему вирішили за рахунок додавання ізолятора, який поступово вигорів за електродами. Цим ізолятором стала біла глина. Щоб лампочка загорялася, між електродами розмістили перемичку з вугілля, а нерівномірне згоряння самих електродів було зведено до мінімуму рахунок використання генератора змінного струму.

Свій винахід Яблочков продемонстрував на технологічній виставці в Лондоні 1876 року. Вже за рік один із французів, Денейруз, заснував акціонерне товариствоз дослідження освітлювальних технологій Яблочкова. Сам вчений слабо вірив у майбутнє лампи розжарювання, проте електричні свічки Яблочкова мали величезну популярність. Успіх був забезпечений не лише низькою ціною, а й тривалістю горіння о 1,5 годині. Завдяки цьому винаходу з'явилися ліхтарі із заміною свічок, і вулиці стали висвітлювати набагато краще. Щоправда, мінусом таких свічок була лише змінного потоку світла. Трохи пізніше фізик із Німеччини, Вальтер Нернст, розробив лампочку такого ж принципу, але нитку розжарювання зробив із магнезії. Лампа запалювалася тільки після нагрівання нитки, для чого використовували спочатку сірники, а потім електричні нагрівачі.

Боротьба за патенти

До кінця 1870-х років. свою дослідницьку діяльністьпочав видатний інженер та винахідник Томас Едісон, який жив у США. У процесі створення лампи він перепробував різні метали для ниток розжарювання. Спочатку вчений вважав, що вирішення проблеми електричних лампочок можна за рахунок їх автоматичного відключення при високих температурах. Але ця ідея не спрацювала, оскільки постійне вимкнення холодної лампи призводило лише до отримання непостійного мерехтливого випромінювання. Існує версія, що наприкінці 70-х років. Лейтенант російського флоту Хотинський привіз кілька лампочок розжарювання Лодигіна і показав їх Едісону, що і вплинуло на його подальші розробки.

Не зупиняючись на своїх досягненнях в Англії, Джозеф Суон (Joseph Swan), вже відомий на той момент у наукових колах, у 1878 запатентував лампу з вугільним волокном. Воно містилося в розріджену атмосферу з киснем, тому світло виходило дуже яскравим. Вже за рік в Англії з'явилося електричне освітлення у більшості будинків.

Томас Альва Едісон

Тим часом Томас Едісон взяв на роботу до своєї лабораторії Френка Аптона. Разом з ним матеріали почали тестувати точніше, і увага була прикута до недоліків попередніх патентів. У 1879 р. Едісоном була запатентована лампочка з платиновою основою, а вже через рік вчений створив лампу з вугільним волокном та безперебійною дією на 40 годин. За час роботи американець провів 1,5 тисяч випробувань і зміг створити поворотний вимикач побутового типу. Жодних нових змін в електричну лампочку Лодигіна Томас Едісон в принципі не вніс. Просто з нього скляної сфериз вугільною ниткою викачувалась велика частка повітря. Найважливіше те, що американський учений розробив надсистему для лампочки, винайшов гвинтовий цоколь, патрон та запобіжники, а згодом організував масове виробництво.

Нові джерела світла змогли витіснити газові, а сам винахід деякий час називався лампою «Едісон-Суон». У 1880 році Томас встановив найвірніше значення вакууму, яке створювало найстійкіший безповітряний простір. З лампочки повітря відкачували за допомогою насоса ртутного.

До кінця 1880 року бамбукові волокна в лампочках могли горіти близько 600 годин. Цей матеріал з Японії був визнаний найкращим вугільним компонентом органічного типу. Оскільки бамбукові нитки коштували досить дорого, виготовляти їх Едісон запропонував із бавовняних волокон, оброблених спеціальними способами. Перші компанії для будівництва великих електричних систем були створені в Нью-Йорку в 1882 році. У цей період Едісон навіть подавав до суду на Суона щодо порушення авторських прав. Але в результаті вчені створили спільну фірму "Edison-Swan United", яка досить швидко виросла у світового лідера з виробництва електричних лампочок.

За своє життя Томас Едісон зміг отримати 1093 патенти. Серед його відомих винаходів: фонограф, кінетоскоп, телефонний передавач. Якось його запитали, чи не прикро було помилятися 2 тисячі разів перед створенням лампочки. Вчений відповів: «Я не помилявся, а виявив 1999 способів, як не потрібно робити лампочку».

Металеві нитки розжарювання

Наприкінці 1890-х років. стали з'являтися нові лампочки. Так, нитки розжарювання Вальтер Нернст запропонував робити з особливого сплаву, до складу якого входили окису магнію, ітрію, торію та цирконію. У лампі Ауера (Карл Ауер фон Вельсбах, Австрійська республіка) випромінювачем світла виступала осмієва нитка, а лампочці Больтона і Феєрлейна – танталова. Олександр Лодигін у 1890 році запатентував лампу розжарювання, де застосовувалася нитка з вольфраму, що швидко накалюється (було використано кілька тугоплавких металів, але саме вольфрам за результатами досліджень мав кращі показники). Помітно, що через 16 років він продав усі права на свій революційний винахід промисловому гіганту «General Electric», компанії, заснованої великим Томасом Едісоном.

Однак в історії електротехніки відомо два патенти на вольфрамову лампу – у 1904 році дует вчених Шандора Юста та Франьо Ханамана зареєстрували винахід, аналогічний лодигінському. Через рік в Австро-Угорщині розпочали масовий випуск цих ламп. Пізніше у «General Electric» стали виробляти лампочки-колби з інертними газами. Вченому з цієї організації, Ірвінгу Ленгмюру, в 1909 вдалося модернізувати винахід Лодигіна, додавши в неї аргон з метою продовжити термін дії і збільшити світловіддачу.

В 1910 Вільям Кулідж удосконалив процеси промислового виготовлення вольфрамових ниток, після чого почався випуск ламп не тільки з елементом розжарювання у вигляді спіралі, але і у вигляді зигзагу, подвійної і потрійної спіралі.

Подальші винаходи

• З моменту створення перших освітлювальних електроприладів постійно проводилися вивчення властивостей газорозрядних ламп, проте аж до початку 20 століття вчені виявляли до них слабкий інтерес. Прикладом може бути той факт, що найперші примітивні прототипи ртутних ламп були сконструйовані у Великій Британії ще в 1860-х роках, проте лише в 1901 році Петер Х'юїт винайшов ртутну лампу низького тиску. Через п'ять років у виробництво вийшли аналоги високого тиску. А в 1911 році Жорж Клауді, інженер-хімік із Франції, показав світові неонову лампочку, яка відразу стала центром уваги всіх рекламників.
• У 1920-40-ті роки. були винайдені натрієві лампи, люмінесцентні та ксенонові. Частина стали масово виробляти навіть використання у побуті. На сьогоднішній день відомо близько 2 тисяч різновидів джерел світла.
• У СРСР розмовною назвою лампи розжарювання стало словосполучення "лампочка Ілліча". Саме ця ідіома стала рідною для селян та колгоспників за часів загальної електрифікації. У 1920 р. Володимир Ленін відвідав одне з сіл для запуску електростанції, тоді і з'явилося крилатий вислів. Втім, спочатку цей вираз застосовувався для позначення плану з електрифікації сільського господарства, селищ та сіл. Лампочка Ілліча являла собою патрон, що вільно підвішується за провід до стелі і звисає вниз без плафона. У конструкцію патрона також входив вимикач, а проводка прокладалася відкритим способомпо стінах.
• Світлодіодні лампи були розроблені в 60-х роках. для промислових цілей. Вони мали невелику потужність і не могли висвітлювати територію добре. Однак сьогодні саме цей напрямок вважається найперспективнішим.
• 1983 р. з'явилися компактні люмінесцентні лампочки. Їх винахід було особливо важливим в умовах необхідності економії електроенергії. До того ж вони не вимагають додаткової пускової апаратури і підходять до стандартних патронів для ламп розжарювання.
• Нещодавно відразу дві фірми з Америки створили для споживачів флуоресцентні лампи з можливістю очищення повітря та видалення неприємних запахів. Поверхня їх покрита двоокисом титану, який, опромінюючись, запускає фотокаталітичну реакцію.

Відео, як роблять лампи розжарювання на старих заводах.

Поява ламп розжарювання призвела до значного покращення умов людського життя. Лампи розжарювання дозволили відмовитися від свічок та гасових лампчим значно спростили людям життя.

Принцип дії лампи розжарювання ґрунтується на тепловому випромінюванні. Сутність теплового випромінювання у тому, що з нагріванні твердого тіла воно починає випромінювати енергію всіх довжин хвиль (суцільний спектр). При низьких температурахтіло випромінює виключно невидимі інфрачервоні промені, довжина хвиль яких більша, ніж у світлових променів. У міру підвищення температури тіла відбувається збільшення випромінюваної тілом променистої енергії, а також змінюється склад спектру, що випромінюється. При цьому швидко збільшується видиме випромінювання, світлові промені якого мають коротші хвилі. Тіло починає світитися спочатку вишнево-червоним, потім червоним, помаранчевим і лише потім білим кольором. Отримання ефекту свічення в лампах розжарювання досягають завдяки використанню тугоплавкого металу – вольфраму, що нагрівається. електричним струмомдо температури 2000 - 3000 0 К. Джерела світла, засновані на тепловому випромінюванні, мають дуже низький коефіцієнт корисної дії (ККД).

У сучасних лампах розжарювання малої потужності лише 7% споживаної енергії перетворюється на видиме світло, а лампах великої потужності – 10%. Решта споживаної електричної енергії витрачається і невидимі людському оку випромінювання. Однак, лампи розжарювання завдяки своїй простоті, зручності та дешевизні, як і раніше, використовуються в освітлювальних установках.

Пристрій сучасної лампи розжарювання показано нижче:

Лампи розжарювання з вольфрамовою ниткою виготовляють двох видів:

• Вакуумні (пустотні) - у них повітря відкачано з колб;
• Газонаповнені – після відкачування повітря колба заповнюється інертним газом (суміш азоту та аргону або рідкісних газів – криптону та ксенону).

Пустотні лампи, як правило, виготовляються лише на невеликі потужності (до 60 Вт). Це пояснюється тим, що при знаходженні газу в лампі з невеликим діаметром колби та при порівняно великій довжині нитки розжарення стали б виникати зайві теплові втрати за допомогою конвекції. Лампи розжарювання великої потужності виготовляють газонаповненими. Наявність газу у колбі створює найкращі умовидля підвищення температури розжарення нитки та збільшення світлового потоку. Газ, що оточує розжарену нитку, уповільнює її розпилення, що підвищує термін служби виробу.

Однак підвищення температури нитки має межу, обумовлену температурою плавлення матеріалу (для вольфраму 3400 0 С). При заповненні колби криптоноксеновой сумішшю досягається максимальна температура нитки і світловіддача, проте, зважаючи на труднощі отримання рідкісних газів, такі лампи виготовляються вкрай рідко.

Нитки ламп мають форму спіралі, що роблять мінімальними втратчерез газове середовище.

Для ламп розжарювання актуальними є такі характеристики: електрична потужність, світловий потік, середня тривалість горіння, номінальна напруга, світлова віддача.

Номінальною напругою «лампочки» називають напругу, за якої вона здатна нормально працювати. Як правило, ця напруга вказується на колбі або цоколі. У освітлювальних установках велике поширенняотримали напруги в 127 В і 220 В, а для ремонтного та місцевого освітлення – 12 В та 36 В.

Світловий потік лампи розжарювання залежить від температури нитки і споживаної потужності. Світлова віддача характеризує економічність ламп. Під світловою віддачею мають на увазі ставлення випромінюваного світлового потоку до споживаної потужності:

З формули видно, що що більше світловий потік на одиницю споживаної потужності, то вище економічність. Зі збільшенням потужності зростатиме світлова віддача і буде тим вищою, чим менша напруга, на яку розрахована лампа. У потужних ламп і ламп нижчої напруги діаметр нитки напруження більше і, отже, допускає більш високу температуру.

Середній термін служби нормальних ламп становить приблизно 1000 годин горіння за умови підтримки постійного значення номінальної напруги. При цьому в кінці терміну служби світловий потік не повинен бути нижчим за 90% номінального значення. Істотно впливає на термін служби зміна напруги, що підводиться до затискачів.

У таблиці нижче наведено зміни світлового потоку, терміну служби та світловіддачі лампи розжарювання залежно від напруги, що підводиться:

З таблиці видно, що з зниження напруги у мережі світлова віддача і світловий потік значно зменшуються, а термін служби зростає. А при збільшенні напруги – навпаки, світловіддача зростає, термін служби знижується.

Зниження напруги живлення, порівняно з номінальним, призводить до зміни спектра випромінювання. При цьому освітлювані предмети здаються забарвленими в інші кольори. Наприклад, предмети жовтого кольоруздаються білими, темно-сині – чорними. Це явище сильніше проявляється при використанні ламп розжарювання малої потужності. Тому для нормальної експлуатації важливо мати напругу живлення, близьку до номінального значення напруги пристрою.

Крім звичайних ламп розжарювання, застосовують і дзеркальні лампи, які відрізняються специфічною будовою колби. на внутрішньої поверхніколби біля цоколя наносять дзеркальний шар з алюмінію, а нижню частину матують. Дзеркальне відкриття – гарний відбивач, завдяки якому більше 50% світлового потоку, що випромінюється, спрямовується вниз у вигляді концентрованого снопа світла. Залежно від форми світловідбиваючої колби можна отримати глибоке або широке світлорозподілення. Таким чином, дзеркальні лампи є одночасно і світильником та джерелом світла:

Застосування дзеркальних ламп без спеціальної освітлювальної арматури для освітлення виробничих цехів (через можливі пошкодження) не рекомендовано.

Існує також різновид ламп розжарювання з йодним циклом. У колбах таких пристроїв містяться пари йоду. Молекули йоду, нагріті до певної температури, з'єднуються з частинками, що випаровуються, вольфраму і утворюють газоподібну речовину. Останнє, стикаючись з розпеченою ниткою, розкладається на вольфрам і йод, перший знову входить у цикл роботи, а вольфрам знову осідає на нитку, що сприяє збільшенню терміну служби лампи розжарювання. При цьому такі пристрої відрізняються підвищеною світловіддачею.

Переваги та недоліки ламп розжарювання

Електрична лампа розжарювання, все ще активно застосовується для штучного освітлення, має свої переваги та недоліки.

До переваг відносять:

• Однаково нормальна робота під час роботи від джерела як змінного, і постійного струму;
• Майже миттєве запалювання при подачі живлення незалежно від температури довкілля;
• Незначні габаритні розмірита при необхідності можливість виготовлення будь-якої форми;
• Мала вартість у вигляді простоти конструкції та виготовлення;
• Простота експлуатації;

Також є й недоліки:

• Значна чутливість до коливань напруги живлення;
• Щодо невеликий термін служби (приблизно 1000 годин);
• Малий ККД (1,5% - 3%);
• Незначна світловіддача;
• Труднощі у визначенні кольорів при освітленні;

Дві лампочки від новорічної гірлянди включені послідовно

Сьогодні, коли народ готується зустрічати Новий рік, на блозі СамЕлектрик.ру ми вже думаємо про Літо. Точніше, про літнє, перша стаття якого публікується сьогодні!

Статтю можна вважати науково-теоретичною, а скоріше інженерно-практичною.
Не викликає сумніву, що стаття може виявитися цікавою для інженерів та техніків, діяльність яких пов'язана з експлуатацією такого простого та знайомого всім нам приладу як лампочка розжарювання. А також – для всіх, хто цікавиться фізикою.

Нагадую, що у мене на блозі вже була спроба дослідити це питання – у моїй статті “ “

Не дивлячись на повсякденність лампочки, незважаючи на її "повсякденність", особливості її експлуатації мають те, що прийнято називати "білими плямами".

У теперішній моментелектричні параметри лампи розжарювання неможливо розрахувати, якщо режим експлуатації відрізняється від паспортного (від того режиму, на який лампочка спроектована). Автор пропонує фізичну модель, в рамках якої вдається отримати низку формул, придатних для вирішення широкого кола практичних інженерних завдань.

Висловлюю вдячність власнику ресурсу за надану можливість опублікування цього мемуару.

Матросів З.

Лампа розжарювання

Цю статтю пропонується розуміти як розширене тлумачення (або пояснення) статті «Закон Кеплера для лампочки розжарювання» – https://www.proza.ru/2016/09/19/1858

У зазначеній статті наведено формулу, що дозволяє обраховувати параметри лампи розжарювання у довільних режимах, у тому числі й у режимах, що відрізняються від паспортних.

Формула залежності напруги та потужності лампочки

Це основна формула статті, висновок якої буде наведено нижче. Формула виглядає так:

Для будь-якої лампи розжарювання існує параметр стабільний у широкому діапазоні електричних режимів. Цим параметром є відношення куба напруги до квадрата потужності.

Методика використання формули проста.

Беремо лампочку, читаємо на колбі або на цоколі параметри, на які вона розрахована – напруга та потужність, розраховуємо константу, потім вставляємо у формулу будь-яку довільну напругу та обчислюємо потужність, яка виділиться на лампочці.

Знаючи потужність, неважко обчислити струм.

Знаючи струм, неважко обчислити опір нитки розжарювання.

Ось і розглянемо питання, пов'язані з правильною експлуатацієюформули, а також з тими обмеженнями, які неминучі через те, що «абсолютних» формул просто не буває.

Однак, спочатку трохи «теорії»…

А що там свіжого у групі ВК СамЕлектрик.ру ?

Підписуйся і читай статтю далі:

Базові «теоретичні» причини

Формула була отримана припущення того, що в металі (з якого складається нитка розжарювання) струм і опір мають єдину фізичну сутність.

У спрощеному вигляді це можна міркувати приблизно так.

За сучасними поглядами, струм є впорядкований рух носіїв заряду. Для металу це будуть електрони.

Було зроблено припущення, що електричний опір металу визначається ХАОТИЧНИМ рухом тих самих електронів.

Зі зростанням температури нитки, хаотичний рух електронів зростає, що, зрештою, і призводить до зростання електричного опору.

Ще раз. Струм і опір у нитки розжарювання – суть одне й те саме. З тією різницею, що струм – це впорядкований рух під дією електричного поля, А опір - це хаотичний рух електронів.

Трішки «алгебраїчної схоластики»

Тепер, коли з “теорією” покінчено (посміхнувся), наведу викладки алгебри для виведення «головної» формули.

Канонічний запис закону Ома виглядає:

I * R = U

Для приведення у відповідність кількісних значень необхідно ввести відповідні коефіцієнти пропорційності, для струмової компоненти – Кт та для резистивної компоненти – Кр:

Найзагальніші міркування спонукають до думки, що ці коефіцієнти повинні бути взаємно оберненими величинами, а значить:

У цьому випадку, попарно перемножуючи праві та ліві частини (у системі рівнянь), ми повертаємося до вихідного запису закону Ома:

I * R = U

Остаточний висновок формули

Розглянемо докладніше систему рівнянь:

Зведемо у квадрат перше рівняння і попарно перемножимо їх.

У лівій частині ми бачимо вираз для потужності, а також пам'ятаючи про те, що добуток коефіцієнтів дорівнює одиниці, остаточно перепишемо:

Звідси отримаємо вираз для струмового коефіцієнта:

І для резистивного коефіцієнта (вони взаємозворотні):
де Рном та Uном – це номінальна потужність і напруга, марковані на цоколі або на колбі лампи.

Залишилося підставити ці значення коефіцієнтів у “Розщеплену” формулу Закону Ома, і ми отримаємо остаточні вирази для струму та опору.

Домножуючи останнє співвідношення на Ux, отримаємо:

Щоб не забивати собі голову цими квадратами, кубами та корінням, достатньо запам'ятати просту залежність, яка випливає з останнього співвідношення. Зводячи останнє співвідношення у квадрат, ми отримуємо ясну і зрозумілу формулу:

Для будь-якої лампочки з вольфрамовою ниткою розжарення відношення куба напруги до квадрата потужності є величиною ПОСТІЙНОЮ.

Отримані співвідношення показали прекрасну відповідність практичним результатам (вимірюванням) у широкому діапазоні зміни параметрів напруги та для вельми різних типівламп розжарювання, починаючи від кімнатних, автомобільних та закінчуючи лампочками для кишенькових ліхтариків.

Деякі загальні міркування щодо опору лампочок розжарювання

Безумовно, для малих значень напруги (коли прикладена напруга значно відрізняється від паспортного), наші формули будуть "підривати".

Наприклад, при розрахунку опору кімнатної лампочки розжарювання 95W, 230V, підключеної до джерела напруги 1 вольт, формула

дає значення опору нитки 36,7171 ом.

Якщо припустити, що ми подали на лампу напругу 0,1 вольта, то розрахунковий опір нитки становитиме 11,611 ом.

Інтуїція підказує, що справа не зовсім не так, а швидше зовсім не так.

У сфері малих напруг формула стабільно “низитиме” значення розрахункового опору проти фактичним, і справа тут ось у чому ...

У концепції неявно передбачається, що хаотичний рух електронів “ЗАМРЕТ” за відсутності зовнішнього прикладеного напруги. Однак, очевидно, що рух електронів не “завмирає” навіть за відсутності прикладеної зовнішньої напруги (якщо лампа просто лежить на столі і нікуди не включена).

Хаотичне рух електронів має ТЕПЛОВУ природу і зумовлено природною температурою нитки розжарювання.

Цей момент формулою не враховується і пряме вимір опору нитки приладом неминуче покаже відмінність виміряного значення опору розрахункового.

Випромінювання та ККД лампочки розжарювання

Перш ніж розібратися з питанням застосування формули для розрахунку режимів “малої напруги”, слід акцентувати увагу на один момент.

Лампочка є майже ідеальним перетворювачем. електричної потужностіу променисту енергію.

Та обставина, що розробники лампочок завзято б'ються за підвищення ККД лампочки, аж ніяк не впливає на це твердження. Лампа розжарювання – ідеальний перетворювач електричної потужності на випромінювання.

Справа в тому, що розробники прагнуть підвищити вихід СВІТЛОВОЇ енергії, і саме в цьому сенсі обчислюють ККД. Розробник прагне підвищити коефіцієнт перетворення електричної потужності саме у СВІТОВЕ випромінювання, у випромінювання, що знаходиться у видимому діапазоні.

Цей ККД у лампочки справді МАЛ. Однак лампочка чудово випромінює у всьому спектрі і дуже багато в інфрачервоному діапазоні, там, де наше око не бачить.

Для розрахунку суто електричних параметрів нам зовсім не важливо, у якому діапазоні випромінює лампочка. Нам важливо лише пам'ятати, що лампочка ВИПАДКУЄ ЗАВЖДИ, якщо тільки на неї подано хоч якусь (нехай навіть найменшу) напругу. І важливо пам'ятати, що потужність, що підводиться, розсіюється саме у формі випромінювання.

Скільки електричної потужності подано на лампу, саме ТАКА потужність і розсіється у формі випромінювання.

Закон збереження енергії ніхто не скасовував і другий закон термодинаміки теж ніхто не скасовував. А отже, скільки прибуло – стільки й убути має. І зменшиться саме у формі випромінювання, бо більше енергії подітися просто НІКУДИ – тільки у випромінювання. Це дуже важлива обставина.

Конструктивно нитка розжарювання являє собою тонюсеньку вольфрамову тяганину діаметром близько 50 мікрон і довжиною близько півметра, згорнуту в спіральку хитромудрої конфігурації.

Вакуум у колбі виключає можливість конвекційного теплообміну - ТІЛЬКИ ЧЕРЕЗ ВИМИКАННЯ.

Звичайно, якась частка тепла йде через вусики лампи, на якій кріпиться спіраль, але це мізер.

Щоб наочно уявити собі цю дещицю, можна провести аналогію.

Повторю, сама вольфрамова ниточка - саме розміром з волосок з кіски першокласниці 50 см в довжину і 50 мікрон в діаметрі.

Якщо наочно збільшити цю волосинку… це як якщо ми маємо проводочок діаметром 1 мм і довжиною 10 метрів! Здоровий глуздпідказує, що охолоджуватися цей проводок зовсім не шляхом теплообміну на краях. Так, щось піде і в місцях контакту, але основна потужність розсіється по всій довжині проводки.

Для випадку спіралі, розташованої у вакуумі, вся потужність піде у ВИМИКАННЯ і не важливо в якому діапазоні спектру.

Важливий експеримент із вимірюванням опору Омметром

Будь-який, навіть найменший струм надаватиме тепловий вплив на проводок, нагріючи його.

Вимірюючи тестером опір лампочки ми… пропускаємо через неї СТРУМ. Струм від тестера маленький, але він Є. Отже, вимірюючи опір нитки, ми нагріємо нитку і, як наслідок цього, змінюємо значення параметра самим фактом вимірювання.

Грубо кажучи, тестер ТЕЖ бреше. Тестер показує НЕ ІСТИнне значення опору спіралі.

Для того, щоб переконатися в цій обставині, можна зробити нескладний експеримент. Це доступно будь-кому.

Можна одним і тим же тестером відібрати дві лампочки з однаковими (близькими) значеннями "холодного" опору нитки, і виміряти опір двох лампочок спочатку кожну порізно, а потім з'єднаних послідовно.

Неодноразові виміри показують, що сума опорів, виміряних порізно, НЕ Збігається з сумарним опором послідовного включення.

Ми вимірюємо опору лампочок нарізно.

Потім вимірюємо опір послідовного включення.

І ми стійко спостерігаємо, що сума опорів виміряних "поодинці" виявляється більше, ніж сумарний опір лампочок, включених послідовно.

Прилад той самий, діапазон виміру не перемикався, отже методичні похибки виміру виключаються.

І все стає зрозумілим.

Послідовний опір двох спіралей Зменшує струм від тестера, і нитки нагріваються менше.

А коли ми міряємо лампочки порізно, то струм вимірювання більший і відповідно збільшуються показання приладу за рахунок нехай навіть невеликого, але ЗБІЛЬШЕННЯ температури ниток внаслідок нагрівання в процесі вимірювання.

Раніше (чверть століття тому, коли цифрові тестери були екзотикою) було неможливо стрілочним індикатором вловити цю різницю. Зараз у будь-якому будинку є китайський цифровий тестер і будь-яка людина, яка може зробити цей нескладний експеримент.

Різниця в опорах невелика, але різниця очевидна, що виключає навіть натяк на можливу некоректність досвіду.

Я підключив лампочки, підключив тестер та сфотографував результати таких експериментів. На фотографіях чудово видно, що тестер показує знижений опір лампочок, послідовно включених.

На фотографіях для побутових лампочок 60 Ватт 220 Вольт сума опорів, виміряних нарізно: 72,0 + 65,2 = 137,2 ом.

Однак, вимірюючи опір послідовно, прилад "низить" показання до 136,8 ом!

Аналогічна картина спостерігається для гірляндних лампочок:

Висновок. Розрахункова формулапоказує ЗАНИЖЕНЕ значення опору “холодної” спіралі.

Вимірювання тестером показує ЗАВИШЕНИЙ опір “холодної” спіралі.

Виникає природна думка - Як страшно жити! Кому вірити?

Спробуємо розібратися у цьому питанні.

Потужність випромінювання по відношенню до навколишнього фону

Оцінимо потужність випромінювання лампи, що відповідає температурі навколишнього фону.

Відомо, що постійна Стефана-Больцмана σ = 5,670373·10 -8 тоді потужність випромінювання з квадратного метра

Р = SТ 4

Як довільне оцінне значення приймемо діаметр спіралі 40 мікрон, а довжину 50 см. Температура нормальних умов 293К (20С). Підставивши ці дані у формулу Стефана-Больцмана, отримаємо потужність випромінювання при температурі 0,026258 Ватт.

Для інтересу обчислимо потужність за деяких різних температур навколишнього середовища:

Мінус 40 (233К) 0,0105 Ватт

Мінус 20 (253К) 0,0146 Ватт

Нуль (273К) 0,0198 Ватт

Плюс 20 (293К) 0,026258 Ватт (норм.умови)

Плюс 40 (313К) 0,0342 Ватт

Для курйозу можна навести розрахунок випромінювання лампи, коли температура навколишнього середовища дорівнює 2300К:

Р = 99,7 Ватт.

Що взагалі добре узгоджується з реальним станом речей - лампа, розрахована на 100 Вт нагрівається до температури 2300К.

Можна з високою впевненістю заявити, що дана геометріяспіралі відповідає «стоватної» лампочки, розрахованої на 220 вольт.

А тепер перерахуємо ці величини потужностей до «наведеної» напруги. Якби температура навколишнього середовища відповідала Абсолютному Нулю, а до лампи була прикладена деяка напруга, що нагріває спіраль.

Для перерахунку використовуємо отримане співвідношення що напруги та потужності відповідають ступеням «три» і «два».

З таблиці видно, що "струмова" потужність лампочки при напрузі на ній 0,902 ... Вольт нагріває спіраль до температури 293К. Аналогічно, струмова потужність при напрузі 1,0758 Вольт нагріє спіраль до температури 313К (на 20 градусів вище).

Повторю ще раз, це за умови, що температура навколишнього середовища дорівнює Абсолютному нулю.

Висновок. Дуже мала зміна напруги значно впливає на температуру нитки. Змінили напругу якихось сімнадцять сотих Вольта (1,0758 – 0,902 = 0,1738) а температура зросла на 20 градусів.

Ці розрахунки дуже умовні, але як ОЦІНОЧНІ величини їх можна використовувати.

Оцінка, природно, дуже груба, бо закон Стефана-Больцмана описує випромінювання «ідеального» випромінювача – абсолютно чорного тіла (АЧТ), а спіраль дуже відрізняється від АЧТ, але, тим не менш, отримали «цифір» дуже правдоподібну…

З екселівської таблички видно, що вже при напрузі на лампі 1 вольт температура спіралі буде 40 градусів за Цельсієм. Докладемо більше, буде більше.

Напрошується природний висновок, що при напруженні 10-15 вольт нитка буде досить гаряча, хоча візуально це не буде видно.

На око нитка здаватиметься «ЧОРНОЮ» (холодною) до температур 600 градусів (початок випромінювання у видимому діапазоні).

Бажаючі «поганяти цифір» можуть це зробити самостійно, використовуючи формулу Стефана-Больцмана.

Результати будуть умовними, зважаючи на те, що (як було сказано вище) спіраль має деяке альбедо і не відповідає випромінювачу АЧТ, АЛЕ(!) оцінка температур буде цілком достовірною.

Повторю – саме ОЦІНКА. Нитка починає світитися приблизно з 20 вольт.

Додатково хотів би звернути увагу на розкид параметрів лампочок.

На фотографії з тестером, маленькі лампочки (гірляндні) були відібрані мною і відкалібровані дуже ретельно. Для різних вимірювальних цілей та дослідів. Тому вони і показують однаковий опір, що називається «куля в кулю».

Вирази струмів прирівнюються. Невеликі перетворення алгебри. І виходить остаточне квадратне рівні щодо невідомого Us.

З малюнка зрозуміло, що це напруга на лампі.

Від Адміністратора блогу.

Ця стаття бере участь у Конкурсі статей літа 2018 р. Підбиття підсумків (орієнтовно) – у червні 2018. Підписуйтесь на отримання нових статей та вступайте до групи ВК, там новин завжди більше, ніж на блозі!