Разогрев нити в лампе. Нагрев нити накала в лампе: принцип работы, характеристики и применение — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как нагревается нить накала в лампе. Почему лампа накаливания является неомическим проводником. Какие физические процессы происходят при нагреве нити. Как изменяется сопротивление лампы при нагреве.

Содержание

Принцип работы лампы накаливания

Лампа накаливания представляет собой один из самых распространенных источников искусственного освещения. Ее принцип работы основан на нагреве металлической нити до высокой температуры при прохождении через нее электрического тока. Рассмотрим подробнее, как это происходит:

Внутри стеклянной колбы лампы находится тонкая вольфрамовая нить (называемая нитью накала).
При подаче напряжения через нить начинает протекать электрический ток.
Из-за высокого сопротивления нити происходит ее сильный нагрев — до температуры около 2500°C.
При такой высокой температуре нить начинает излучать видимый свет.

Таким образом, в лампе накаливания происходит преобразование электрической энергии в световую и тепловую. Однако большая часть энергии (до 95%) расходуется именно на нагрев, что делает лампы накаливания довольно неэффективными источниками света.

Неомические свойства лампы накаливания

Одной из важных характеристик лампы накаливания является то, что она относится к неомическим проводникам. Но что это означает?

Омический проводник — это проводник, для которого выполняется закон Ома, то есть сила тока прямо пропорциональна приложенному напряжению. У таких проводников вольт-амперная характеристика (зависимость тока от напряжения) представляет собой прямую линию.

У лампы накаливания вольт-амперная характеристика нелинейная. При увеличении напряжения ток растет непропорционально из-за изменения сопротивления нити при нагреве. Это и делает лампу накаливания неомическим проводником.

Почему сопротивление лампы меняется при нагреве?

Изменение сопротивления лампы накаливания при нагреве обусловлено несколькими факторами:

Увеличение температуры приводит к усилению колебаний атомов кристаллической решетки металла нити. Это затрудняет движение электронов и повышает сопротивление.
При нагреве происходит тепловое расширение нити, что также влияет на ее сопротивление.
Высокая температура вызывает изменения в структуре металла нити на атомном уровне.

В результате, сопротивление холодной нити лампы может отличаться от сопротивления разогретой нити в 10-15 раз. Это существенно влияет на характеристики лампы при ее работе.

Физические процессы при нагреве нити накала

При прохождении электрического тока через нить накала лампы происходит ряд интересных физических процессов:

Электроны, движущиеся по нити, сталкиваются с атомами металла и передают им часть своей кинетической энергии.

Атомы начинают колебаться более интенсивно, что приводит к повышению температуры нити.
При достижении температуры около 2500°C атомы вольфрама переходят в возбужденное состояние.
Возвращаясь в основное состояние, возбужденные атомы испускают фотоны — частицы света.
Часть испускаемых фотонов находится в видимом диапазоне спектра, что и создает световое излучение лампы.

Интересно, что цветовая температура излучения лампы накаливания близка к температуре абсолютно черного тела, нагретого до той же температуры, что и нить накала. Это обеспечивает теплый желтоватый оттенок света ламп накаливания, который многие считают комфортным для глаз.

Изменение характеристик лампы в процессе работы

В процессе работы лампы накаливания ее характеристики не остаются постоянными. Рассмотрим, как меняются основные параметры:

Изменение сопротивления

Сопротивление нити существенно возрастает при нагреве:

Холодная нить имеет сопротивление порядка нескольких Ом.
При рабочей температуре сопротивление увеличивается до 1000-1500 Ом для типичной бытовой лампы.

Изменение тока

Из-за роста сопротивления ток через лампу меняется нелинейно:

В момент включения наблюдается кратковременный бросок тока.
По мере нагрева нити ток снижается до номинального значения.

Изменение светового потока

Световой поток лампы также не остается постоянным:

При включении лампа разгорается не мгновенно, а в течение доли секунды.
В процессе работы из-за испарения вольфрама нить истончается, что приводит к постепенному снижению светового потока.

Эти изменения необходимо учитывать при проектировании осветительных систем и электрических цепей с лампами накаливания.

Применение ламп накаливания в современном мире

Несмотря на низкую энергоэффективность, лампы накаливания до сих пор находят применение в различных областях:

Бытовое освещение — многие люди предпочитают теплый свет ламп накаливания.
Декоративное освещение — лампы накаливания создают уютную атмосферу в интерьере.
Инфракрасные обогреватели — используется способность ламп излучать тепло.
Специальное применение — например, в инкубаторах для птиц.
Автомобильные фары и сигнальные огни.

Однако в большинстве сфер лампы накаливания постепенно вытесняются более эффективными источниками света, такими как светодиодные лампы и компактные люминесцентные лампы.

Преимущества и недостатки ламп накаливания

Как и любой технологии, лампам накаливания присущи свои достоинства и недостатки. Рассмотрим основные из них:

Преимущества:

Низкая стоимость самих ламп.
Мгновенное включение на полную яркость.
Возможность работы как от постоянного, так и от переменного тока.
Отсутствие вредных веществ в составе (в отличие от люминесцентных ламп).

Приятный для глаз спектр излучения, близкий к естественному.

Недостатки:

Низкая энергоэффективность — всего 5-10% энергии преобразуется в свет.
Небольшой срок службы — обычно не более 1000 часов.
Хрупкость конструкции.
Сильный нагрев при работе, что может быть пожароопасно.
Искажение цветопередачи из-за преобладания желтого спектра.

Взвешивая эти факторы, производители и потребители принимают решение о целесообразности использования ламп накаливания в каждом конкретном случае.

Альтернативы лампам накаливания

В современном мире существует множество альтернатив традиционным лампам накаливания. Рассмотрим наиболее популярные из них:

Светодиодные (LED) лампы

Светодиодные лампы становятся все более популярными благодаря своей высокой энергоэффективности и долговечности. Они преобразуют до 90% потребляемой энергии в свет, что делает их намного экономичнее ламп накаливания. Срок службы LED-ламп может достигать 50 000 часов.

Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ)

КЛЛ представляют собой усовершенствованные флуоресцентные лампы. Они потребляют примерно на 75% меньше энергии, чем лампы накаливания, и служат в 8-10 раз дольше. Однако они содержат небольшое количество ртути, что требует особых мер при утилизации.

Галогенные лампы

Галогенные лампы — это усовершенствованный вариант ламп накаливания. Они более эффективны и долговечны, но все еще уступают LED и КЛЛ по энергоэффективности.

Каждый из этих типов ламп имеет свои преимущества и недостатки, и выбор зависит от конкретных требований к освещению и предпочтений пользователя.

Заключение

Лампа накаливания, несмотря на свою простоту, представляет собой интересный пример применения физических принципов в повседневной жизни. Ее неомические свойства, обусловленные изменением сопротивления при нагреве, делают ее уникальным электротехническим устройством.

Хотя в современном мире лампы накаливания постепенно вытесняются более эффективными источниками света, понимание принципов их работы остается важным для изучения физики и электротехники. Кроме того, знание особенностей работы ламп накаливания помогает лучше понять историю развития технологий освещения и оценить прогресс в этой области.

Изучение ламп накаливания также позволяет глубже понять взаимосвязь между различными формами энергии — электрической, тепловой и световой. Это знание может быть полезно не только в технических областях, но и в повседневной жизни, помогая делать более осознанный выбор при использовании различных источников света.

Нить Разогрева Котода Лампы 5 Букв

Решение этого кроссворда состоит из 5 букв длиной и начинается с буквы Н

Ниже вы найдете правильный ответ на Нить разогрева котода лампы 5 букв, если вам нужна дополнительная помощь в завершении кроссворда, продолжайте навигацию и воспользуйтесь нашей функцией поиска.

ответ на кроссворд и сканворд

Воскресенье, 26 Мая 2019 Г.

НАКАЛ

предыдущий следующий

ты знаешь ответ ?

ответ:

связанные кроссворды

Накал

Вершина страстей
Кипение страстей

Накал

Кипение страстей 5 букв
Крайнее напряжение (переносн) 5 букв
Нагревание до очень высокой температуры 5 букв
Нить лампы 5 букв

Нагрев нити лампы, 5 букв, первая буква Н — кроссворды и сканворды

накал

Слово «накал» состоит из 5 букв:

— первая буква Н

— вторая буква А

— третья буква К

— четвертая буква А

— пятая буква Л

Альтернативные варианты определений к слову «накал», всего найдено — 52 варианта:

«Страстный» нагрев
«Страсть» электролампочки
Анаграмма к слову «канал»
Апогей скандала
Апогей ссоры
Буйство страстей
Вершина страстей
Возбуждение страстей
Высокая температура страстей
Драматизм
Кипение страстей
Когда кипят страсти
Крайнее напряжение (переносн. )
Крайнее напряжение в отношениях
Красный цвет лампочной спирали
Металл аж покраснел
Мешанина из слова «калан»
Нагрев металла докрасна
Нагрев страстей
Нагревание до очень высокой температуры
Напряжение боя
Напряжение поединка
Напряжение схватки
Напряжённость
Нить лампы
Острота отношений
От него и лампочка горит сильнее, и страсти разгораются
Пик градуса страстей
Пик нагрева
Пик ссоры
Поменяйте буквы в слове «канал»
Прямой или косвенный в лампе
Пыл, присущий лампочке
Разгар
Разгар боя
Разгорание скандала
Разгорание страстей
Разогрев спирали докрасна
Разогретые докрасна страсти
Раскаленное состояние
Самый пыл боя
Светимость электрической лампочки
Светящийся нагрев
Свечение металла
Свечение электроспирали
Сильная «страсть» в электролампочке
Состояние крайнего напряжения (переносное значение)
Состояние напряжения, возбуждения, волнения
Степень нагрева тела
Степень свечения раскаленного тела
Страсти разгорелись
Страсть лампочной спирали

Другие вопросы:

Город в Московской области
Город в Костромской области
Денежная наличность фирмы
Машина, преобразующая механическую энергию в электрическую
Документ об ученой степени
Индейский народ в Мексике
Речевой носитель переносного смысла
Буква греческого алфавита
Охота с борзыми на зверей, которых из острова выставляют гончие в поле, или охота без гончих
Клятва, присяга, зарок, обещание, слово, посул, обязательство

Только что искали: з а г а р ф н сейчас тихцех сейчас тсунра 1 секунда назад уинфксок 1 секунда назад ронади 1 секунда назад венокби 1 секунда назад р е к в а с 1 секунда назад диктофон 1 секунда назад момуркал 1 секунда назад м д к в а у ы 1 секунда назад т е р м и н 2 секунды назад р а к о м к а 2 секунды назад культа 2 секунды назад г р а ф и н 3 секунды назад кабачок 3 секунды назад

Что заставляет горячие предметы светиться?

Литье горячего железа (dt03mbb, iStockphoto)

28 апреля 2020 г.

6,97

Как это согласуется с моей учебной программой?


Марка	Курс	Тема

Согласование учебного плана

Возбуждение электронов под действием тепла может привести к тому, что некоторые материалы при нагревании будут излучать видимый свет, как нити накаливания в лампочках.

Горелка плиты светится красным, когда она установлена на максимум. Старомодная лампочка становится слишком горячей, чтобы с ней можно было обращаться через некоторое время. Некоторые химические вещества при воздействии огня дают яркие цвета. Но почему кажется, что тепло и свет идут рука об руку?

Ответ заключается в мельчайшей единице материи, атоме . В центре атома находится ядро  , которое содержит положительно заряженных протонов и незаряженных нейтронов . Отрицательно заряженные электронов существуют в оболочках , которые представляют собой области, окружающие ядро. Оболочку также иногда называют энергетическим уровнем .

Атом углерода с протонами (P) и нейтронами (N) в ядре и электронами (e) в оболочках, которые показаны в виде концентрических кругов (© Let’s Talk Science, 2020).

Как тепло может быть преобразовано в свет?

Электроны позволяют атомам вступать в химические реакции друг с другом. Они также являются причиной того, что некоторые соединения излучают свет при нагревании.

У каждого электрона есть оболочка, которая является его «домашней базой». Когда он находится в этой оболочке, говорят, что он находится в своем основном состоянии . Основное состояние — это состояние с наименьшей энергией для этого электрона. При комнатной температуре большинство электронов находятся в основном состоянии.

Когда тепло передается атому, он начинает вибрировать быстрее. Эта вибрация является формой кинетической энергии. Часть кинетической энергии передается электронам вокруг ядра. Это заставляет их «прыгать» из своей обычной оболочки в более удаленную от ядра оболочку. Когда электроны атома смещаются таким образом, говорят, что он находится в возбужденное состояние .

Это возбужденное состояние очень нестабильно, и электрон быстро возвращается к своей нормальной оболочке и основному состоянию. Когда это происходит, электрон высвобождает дополнительную энергию, которую он получил, в виде фотонов инфракрасного света . Эти фотоны невидимы для человеческого глаза.

Когда электрон в возбужденном состоянии теряет энергию, он испускает инфракрасные фотоны и возвращается в основное состояние (© Let’s Talk Science, 2020).

Как лампочки светятся?

Способность электронов преобразовывать тепло в инфракрасный свет можно использовать множеством интересных способов! Самый известный пример — лампа накаливания. Внутри стеклянной колбы находится небольшой кусочек металла ( нить накала ) из вольфрама. Через нить пропускается электрический ток. Но легко не проходит. Это связано с тем, что нить накала действует как резистор. Резисторы нагреваются, когда через них проходит электричество. На самом деле настолько горячий, что выделяет достаточно энергии, чтобы заставить нить светиться. По этой же причине элементы для приготовления пищи на электрической плите светятся красным при нагревании.

Знаете ли вы?
Вольфрамовая нить в лампе накаливания при использовании нагревается до 2 000 градусов Цельсия!

Одна из причин постепенного отказа от ламп накаливания заключается в том, что большая часть потребляемой энергии — до 95 процентов — тратится на нагрев нити накала, а не на производство света. Это пустая трата энергии!

Как работают современные лампочки (2014) от Minute Physics (2:57 мин).

Как зажигаются фейерверки?

Фейерверки работают по тому же принципу. Фейерверки изготавливаются из различных соединений, содержащих металлы. При нагревании эти соединения излучают разные цвета света. Металлы, которые поглощают более высокие энергии, будут излучать более короткие длины волны света (например, синий свет), когда их электроны возвращаются в свое основное состояние. Металлы, которые поглощают более низкие энергии, будут излучать более длинные волны света (например, красный свет), когда их электроны возвращаются в свое основное состояние.

Соли металлов используются для изготовления многих цветов фейерверков (давайте поговорим о науке, используя изображение Orchidpoet через iStockphoto).

Знаете ли вы?
Создание цвета в фейерверках — это высокое искусство, и специалисты по фейерверкам часто очень тщательно охраняют свои рецепты цветов!

Вот и все. Тепло и свет идут рука об руку, создавая удивительные вещи. От освещения наших домов до освещения ночи!

Сопротивление лампы накаливания » Electronics Notes

Сопротивление лампы накаливания или колбы изменяется в зависимости от температуры нити накала по мере увеличения потенциала на ней, и это означает, что она не является омической.

Учебное пособие по сопротивлению Включает:
Что такое сопротивление Закон Ома Омические и неомические проводники Сопротивление лампы накаливания Удельное сопротивление Таблица удельных сопротивлений для обычных материалов Температурный коэффициент сопротивления Коэффициент сопротивления по напряжению, VCR Электрическая проводимость Последовательные и параллельные резисторы Таблица параллельных резисторов

Понимание сопротивления лампы накаливания или колбы и причин его изменения дает представление о различных электрических и электронных компонентах, которые классифицируются как неомические.

Знание того, являются ли элементы омическими или неомическими, может сыграть большую роль в проектировании электрических и электронных схем, а понимание причин этих свойств может дать более полное представление об их работе.

Лампы накаливания или лампы накаливания являются ключевым примером электрического или электронного компонента, не являющегося омическим. Понимание того, почему эти лампы накаливания не являются омическими, позволяет использовать их более целесообразно.

Что такое неомический проводник

Прежде чем более подробно рассмотреть лампы накаливания или лампы накаливания и понять, почему они неомические, стоит напомнить, что такое неомический проводник.

По сути, неомический проводник или компонент — это проводник или компонент, который не подчиняется закону Ома. Другими словами, если напряжение удвоится, ток не удвоится.

Другими словами, между напряжением и током нет линейной зависимости, и график тока и напряжения не будет прямой линией.

Что такое лампы накаливания/лампы накаливания

Лампа накаливания является ярким примером неомического проводника, и они используются для демонстрации неомического отклика во многих экспериментах.

Лампы накаливания, также называемые лампами накаливания, в наши дни широко не используются, потому что они очень неэффективны с точки зрения преобразования электрической энергии в энергию света. Обычно они преобразуют в свет менее 5% мощности, поступающей в них. Остальное рассеивается в виде тепла. Поскольку современные светодиодные лампы имеют КПД до 85%, светодиоды предлагают гораздо лучший вариант для освещения.

Лампа накаливания состоит из спиральной нити накала, закрепленной на стойках внутри стеклянной колбы. Нить накала обычно очень тонкая, и в результате она может обеспечить разумный уровень сопротивления. В свою очередь, это означает, что при приложении разности потенциалов и протекании через нее тока тепло будет рассеиваться.

Уровень тепла, рассеиваемого внутри нити накала, значительно повышает температуру, и нить накала раскаляется добела — это то, что генерирует испускаемый свет.

Почему лампа накаливания не является омической

Причиной неомической характеристики является тепло, выделяемое нитью накала лампы.

При нормальной работе лампа будет питаться от батареи, как в случае фонарика, или от сети электропитания для бытового или промышленного освещения.

Эти источники питания обеспечивают почти постоянное напряжение, и можно предположить, что оно остается неизменным все время.

При первом включении лампа имеет низкое сопротивление: бытовая осветительная лампа будет иметь сопротивление в несколько Ом. В результате будет большой бросок тока.

Это означает, что нить накала очень быстро нагревается — она нагревается до белого каления.

Однако с повышением температуры сопротивление также увеличивается, поэтому ток уменьшается, и лампа переходит в нормальный режим работы.

Если бы вольт-амперная характеристика была измерена и построена для различных напряжений, то было бы обнаружено, что при низких напряжениях сопротивление будет низким, а ток будет высоким для приложенного напряжения. По мере того, как разность потенциалов в лампе накаливания увеличивается, ток увеличивается, а энергия, рассеиваемая в виде тепла, увеличивается, в результате чего нить накаливания работает при более высокой температуре. С повышением температуры сопротивление нити также увеличивается.

ВАХ лампы накаливания

Обратите внимание, что график сопротивления лампы накаливания имеет как положительные, так и отрицательные элементы. Это связано с тем, что напряжение может быть подано в любом направлении, и будет наблюдаться одинаковая производительность.

По мере нагревания нити накала лампы накаливания происходит значительное изменение сопротивления между выключенным состоянием и рабочим состоянием. Типичная лампа мощностью 60 Вт, работающая при напряжении 250 вольт, потребляет 0,24 ампера и имеет сопротивление 1041 Ом или около того. При измерении с помощью цифрового мультиметра сопротивление составляет всего несколько Ом, потому что нить накала будет холодной.

Причина этого изменения заключается в том, что когда нить накала работает при комнатной температуре с приложенной лишь небольшой разностью потенциалов, электроны могут проходить через нее относительно легко. У них достаточно энергии, чтобы пройти через нить накаливания.