物理知识在白炽灯泡上的11问

问题1：白炽灯泡有哪几个部分组成?哪些是导体？哪些是绝缘体？

答：白炽灯泡主要由灯丝、玻璃壳体、灯头等几部分组成。灯泡中的金属材料都是导体，而玻璃壳体，灯头的塑料部分是绝缘体。

问题2：白炽灯泡是根据什么原理制成的?

答：白炽灯泡是根据电流的热效应原理制成的。灯泡接上额定电压后，电流通过灯丝而被加热到白炽状态(2 000℃以上)，因而发热发光。白炽灯工作时，将电能转化为内能和光能。

问题3：灯丝由什么材料制成?

答：灯丝是由电阻率大、熔点高的金属钨制成的。

问题4：选用钨作为灯丝，技术上需克服什么问题?

答：钨是一种金属元素，易氧化，且温度越高，氧化越快，为防止钨在高温下的氧化，灯泡都抽成真空。另外，钨还能产生升华和凝华现象。60W以上的灯泡充入氮、氩等惰性气体，可阻碍其在高温下的升华。

问题5：灯丝的“热”是怎样向外传递的?

答：热传递的方式有传导、对流、辐射。白炽灯的灯丝产生的热是通过辐射的方式向外传递的。为提高灯丝的温度，增大灯丝的热辐射量，提高发光效率，白炽灯的额定功率越大，灯丝绕成的螺旋也就越粗。

问题6：用久了的灯泡为什么会发黑变暗?

答：在技术上虽已采取了阻碍钨在高温下升华的措施，但事实上钨还能在高温下升华，由固态直接变为气态。热的钨蒸气遇冷后又凝华为固态晶体附在灯的内表面上，所以灯泡会发黑变暗。另外，升华和凝华的结果使得灯丝变细，由公式R=ρ l/S 可分析得到，灯丝电阻变大，而灯两端的电压不变，P＝U2/R ，所以灯的功率变小，亮度变暗。

问题7：为什么灯泡总是在开灯的瞬间容易损坏?

答：导体的电阻与导体的材料、横截面积、长度和温度有关。一般金属电阻都随温度的升高而增大，灯丝钨也同样如此。开灯的瞬间，灯丝温度低，电阻小，功率大，所以灯丝易出现过热而熔断。工作一段时间后，灯丝温度升高，阻值随温度的升高而增大，灯的电流和功率接近额定值，因而不容易损坏。一只“220V、40W”的白炽灯由公式R=U2／P计算得到的热态电阻是1 210Ω,而不工作的冷态电阻实测值约为100Ω。

问题8：断丝的灯泡再搭上，为什么比原来亮，且更容易损坏?

答：断丝的灯泡再搭上，灯丝的长度减小，电阻变小。工作电压不变，因而工作电流、功率都增大，亮度比原来亮。由于此时灯的实际功率大于额定功率，因而灯丝过热更易熔断。

问题9：为什么白炽灯的外表面都是球形的曲面?

答：真空元件都有一个抗大气压强的问题。白炽灯的里面是真空，灯丝的热和光要透过玻璃向外辐射，玻璃不能很厚，因此，薄的凸形的玻璃曲面可以大大增强抵抗大气压的能力。

问题10：根据灯丝的长短和粗细，如何比较额定电压相同而额定功率不同的两只白炽灯泡?

答：照明电路中的白炽灯，额定电压都相同，根据公式P=U2/R和R=ρ l/S这两个公式可知道，灯丝粗长度短，灯丝电阻小，额定功率大。

问题11：白炽灯和日光灯都是常用的照明灯，主要有什么区别?

答：白炽灯属于热辐射光源，在电流通过钨丝发热发光的过程中，只有一小部分电能转变为光能，大部分的电能转化为内能。因此，白炽灯又称为“热灯”，这种灯的特点是发光效率低、寿命短，但制造简单、价格低，使用方便。

日光灯属于气体放电光源。工作时，电能转化为紫外线，再由紫外线激发荧光粉发出光，因此又称为“冷光”，它的最大特点是发光效率高，灯管寿命长。