Департамент образования и науки Приморского
края
Краевое государственное автономное
профессиональное
образовательное учреждение
«Владивостокский судостроительный
колледж»
Реферат
по физике
на тему:
Лампа накаливания
Работу
выполнил
студент
_____ курса
очного
отделения
Фомин Максим
Сергеевич
Научный
руководитель
_______________________
Сновидов
Е.Б.
Подпись студента, число
2015
Содержание
История изобретения………………………………………………………………………...3
Принцип действия…………………………………………………………………………….4
Конструкция………………………………………………………………………………………5
КПД и долговечность…………………………………………………………………………6
Литература…………………………………………………………………………………………7
Ст.2
История изобретения
В 1809 году англичанин Деларю
строит первую лампу накаливания 1809 году
(с платиновой спиралью).
В 1838 году бельгиец Жобар изобретает
угольную лампу накаливания.
В 1854 году немец Генрих Гёбель
разработал первую «современную» лампу:
обугленную бамбуковую нить в вакуумированном
сосуде. В последующие 5 лет он разработал
то, что многие называют первой практичной
лампой.
В 1860 году английский химик
и физик Джозеф Уилсон Суон продемонстрировал
первые результаты и получил патент, однако
трудности в получении вакуума привели
к тому, что лампа Суона работала недолго
и неэффективно.
11 июля 1874 года российский
инженер Александр Николаевич
Лодыгин получил патент за
номером 1619 на нитевую лампу. В
качестве нити накала он использовал
угольный стержень, помещённый в
вакуумированный сосуд.
В 1875 году В.Ф.Дидрихсон усовершенствовал
лампу Лодыгина, осуществив откачку воздуха
из неё и применив в лампе несколько волосков
(в случае перегорания одного из них, следующий
включался автоматически).
В 1876 году Павел Николаевич
Яблочков разработал один из вариантов
электрической угольной дуговой лампы,
названный «свечой Яблочкова». Преимуществом
конструкции было отсутствие необходимости
в механизме, поддерживающем расстояние
между электродами для горения дуги. Электродов
хватало примерно на 2 часа.
Ст.3
Принцип действия
Лампа накаливания - электрический
источник света, в котором тело накала
(тугоплавкий проводник), помещённое в
прозрачный вакуумированный или заполненный
инертным газом сосуд, нагревается до
высокой температуры за счёт протекания
через него электрического тока, в результате
чего излучает в широком спектральном
диапазоне, в том числе видимый свет. В
качестве тела накала в настоящее время
используется в основном спираль из сплавов
на основе вольфрама.
В лампе накаливания используется эффект
нагревания проводника (нити накаливания)
при протекании через него электрического
тока. Температура вольфрамовой нити накала
резко возрастает после включения тока.
Нить лампы накаливания излучает электромагнитное
излучение в соответствии с законом Планка.
Функция Планка имеет максимум, положение
которого на шкале длин волн зависит от
температуры. Этот максимум сдвигается
с повышением температуры в сторону меньших
длин волн (закон смещения Вина). Для получения
видимого излучения необходимо, чтобы
температура была порядка нескольких
тысяч градусов. Чем меньше температура,
тем меньше доля видимого света и тем более
«красным» кажется излучение. Часть потребляемой
электрической энергии лампа накаливания
преобразует в излучение, часть уходит
в результате процессов теплопроводности
и конвекции. Только малая доля излучения
лежит в области видимого света, основная
доля приходится на инфракрасное излучение.
Для повышения КПД лампы накаливания и
получения максимально «белого» света
необходимо повышать температуру нити
накала, которая в свою очередь ограничена
свойствами материала нити - температурой
плавления. В современных лампах накаливания
применяют материалы с максимальными
температурами плавления - вольфрам (3410°C)
и, очень редко, осмий (3045°C). При практически
достижимых температурах 2300-2900°C излучается
далеко не белый и не дневной свет. По этой
причине лампы накаливания испускают
свет, который кажется более «желто-красным»,
чем дневной свет. Для характеристики
качества света используется т. н. цветовая
температура. В обычном воздухе при таких
температурах вольфрам мгновенно превратился
бы в оксид. По этой причине вольфрамовая
нить защищена стеклянной колбой, заполненной
нейтральным газом (обычно аргоном). Первые
лампы накаливания делались с вакуумированными
колбами.
Ст.4
Однако в вакууме при высоких
температурах вольфрам быстро
испаряется, делая нить тоньше
и затемняя стеклянную колбу
при осаждении на ней. Позднее колбы
стали заполнять химически нейтральными
газами. Вакуумные колбы сейчас используют
только для ламп малой мощности.
Конструкция
Конструкции ламп накаливания
весьма разнообразны и зависят от назначения.
Однако общими являются тело накала, колба
и токовводы. В зависимости от особенностей
конкретного типа лампы могут применяться
держатели тела накала различной конструкции;
лампы могут изготавливаться бесцокольными
или с цоколями различных типов, иметь
дополнительную внешнюю колбу и иные дополнительные
конструктивные элементы.
В конструкции ламп общего назначения
предусматривается предохранитель - звено
из ферроникелевого сплава, вваренное
в разрыв одного из токовводов и расположенное
вне колбы лампы - как правило, в ножке.
Назначение предохранителя - предотвратить
разрушение колбы при обрыве нити накала
в процессе работы. Дело в том, что при
этом в зоне разрыва возникает электрическая
дуга, которая расплавляет остатки нити,
капли расплавленного металла могут разрушить
стекло колбы и послужить причиной пожара.
Предохранитель рассчитан таким образом,
чтобы при зажигании дуги он разрушался
под воздействием тока дуги, существенно
превышающего номинальный ток лампы. Ферроникелевое
звено находится в полости, где давление
равно атмосферному, а потому дуга легко
гаснет. Из-за малой эффективности в настоящее
время отказались от их применения.
Состав:
Колба
Полость колбы (вакуумированная
или наполненная газом)
Тело накала
Электроды (токовые вводы)
Крючки - держатели тела накала
Ст.5
Ножка лампы
Внешнее звено токоввода ,предохранитель
Корпус цоколя
Изолятор цоколя (стекло)
Контакт донышка цоколя
КПД и долговечность
Почти
вся подаваемая в лампу энергия превращается
в излучение. Потери за счёт теплопроводности
и конвекции малы. Для человеческого глаза,
однако, доступен только малый диапазон
длин волн этого излучения. Основная часть
излучения лежит в невидимом инфракрасном
диапазоне, и воспринимается в виде тепла.
Коэффициент полезного действия ламп
накаливания достигает при температуре
около 3400K своего максимального значения
15 %. При практически достижимых температурах
в 2700K КПД составляет 5 %. С возрастанием
температуры КПД лампы накаливания возрастает,
но при этом существенно снижается её
долговечность. При температуре нити 2700
K время жизни лампы составляет примерно
1000 часов, при 3400K всего лишь несколько
часов. При увеличении напряжения на 20
%, яркость возрастает в два раза. Одновременно
с этим уменьшается время жизни на 95 %.
Уменьшение напряжения в два раза (напр.
при последовательном включении) хотя
и уменьшает КПД, но зато увеличивает время
жизни почти в тысячу раз. Этим эффектом
часто пользуются, когда надо обеспечить
надежное дежурное освещение без особых
требований к яркости, например, на лестничных
площадках. Ограниченность времени жизни
лампы накаливания обусловлена в меньшей
степени испарением материала нити во
время работы, и в большей степени возникающими
в нити неоднородностями. Неравномерное
испарение материала нити приводит к возникновению
истончённых участков с повышенным электрическим
сопротивлением, что в свою очередь ведёт
к ещё большему нагреву и испарению материала
в таких местах. Когда одно из этих сужений
истончается настолько, что материал нити
в этом месте плавится или полностью испаряется,
ток прерывается и лампа выходит из строя.
Ст.6
Литература
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D0%B0%D0%BC%D0%BF%D0%B0_%D0%BD%D0%B0%D0%BA%D0%B0%D0%BB%D0%B8%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F>
.https://www.google.ru/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=15&sqi=2&ved=0CJUBEBYwDg&url=http%3A%2F%2Flights-on.ru%2Flampi%2Flampi-nakalivanija%2F28175&ei=v6CNT_rqKMyG-wbA1vn9Dw&usg=AFQjCNEzqWLjmpEbj209-oMXsFOeSzJwvQ&sig2=IrbpH2wgyJjnVy5eiBSrCQ
.https://www.google.ru/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&ved=0CEsQFjAB&url=http%3A%2F%2Felectrolibrary.narod.ru%2Fsvetrazvitie.htm&ei=daGNT4bBIM2a-gaqkPX-Dw&usg=AFQjCNEcg5f-Wd5KUCqbBYyjRW246151pA&sig2=ENB3pspm4tXAa0-6x0Sx3w
.https://www.google.ru/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=4&ved=0CFgQFjAD&url=http%3A%2F%2Fwww.energy-etc.ru%2Fcontent%2Fmaterials%2Findex19-183.html&ei=daGNT4bBIM2a-gaqkPX-Dw&usg=AFQjCNHCeI84cuCIZaG-U0oisEZ6JXI7kA&sig2=NA156uCVQOb90ANGsOWt2A
Ст.7