Почему спираль лампы накаливания изготовляют из вольфрама кратко

Обновлено: 08.07.2024

Потому что нить в лампе накаливания раскаляется где-то до 2500 градусов. Такую температуру более или менее длительное время может выдержать только вольфрам (плавится при температуре более 3000 градусов)

Мы постоянно добавляем новый функционал в основной интерфейс проекта. К сожалению, старые браузеры не в состоянии качественно работать с современными программными продуктами. Для корректной работы используйте последние версии браузеров Chrome, Mozilla Firefox, Opera, Microsoft Edge или установите браузер Atom.

Лампы накаливания представляют собой самый первый источник электрического света, который был изобретен человеком. Данная продукция может иметь разную мощность (от 5 до 200 Вт). Но наиболее часто используются модели на 60 Вт.

Обратите внимание! Самый большой минус ламп накаливания – высокое потребление электроэнергии. Из-за этого с каждым годом уменьшается число ЛН, которые активно используются в качестве источника света.

Под тепловым, которое характерно для ламп накаливания, подразумевается световое излучение. Именно на тепловом излучении основано свечение электрической лампочки накаливания.
Лампы накаливания состоят из:

Лампы накаливания (46 фото): виды — вольфрамовые и зеркальные, декоративные в стиле ретро, диммер к ним Срок службы стандартных ламп накаливания около 1000 часов, однако специальный диммер может увеличить этот срок, а вместе с тем несколько снизить энергопотребление. Спрашивайте, я на связи!

Устройство лампы накаливания

наличие слепящей яркости света, исходящего от ламп в процессе работы. В результате этого требуется использование специальных защитных экранов;
во время работы наблюдается нагревание нити, а также самой колбы. Из-за сильного нагрева колбы при попадании на ее поверхность даже незначительного количества воды, возможен взрыв. Причем нагревание колбы происходит у всех лампочек (хоть на 60 Вт, хоть ниже или выше);

Принцип работы лампочки

Нагрев ЛН во время работы происходит из-за конструкционных особенностей источника света. Именно из-за сильного нагрева во время работы время эксплуатации ламп значительно уменьшается, что делает их сегодня не такими выгодными. При этом из-за нагрева нити происходит повышение t0 самой колбы.

Принцип работы ЛН основывается на преобразовании электрической энергии, которая проходит через нити спирали, в световое излучение. При этом температура разогретой нити может достигать 2600- 3000 оС.

Обратите внимание! Температура плавления для вольфрама, из которого изготовлены нити спирали, составляет 3200-3400 °С. Как видим, в норме температура нагрева нити не может привести к началу процесса плавления.

Преимущества и недостатки

Как и любой другой осветительный прибор, лампочка накаливания обладает своими плюсами и минусами.

Для начала ознакомимся с достоинствами подобных изделий:

Несмотря на немалое количество плюсов, есть у таких осветительных приборов и свои недочеты.

140 лет назад в России была запатентована первая лампа накаливания в мире. По словам современников, которые присутствовали на презентации этих ламп на одной из улиц Санкт-Петербурга, Лодыгин первым вынес лампу накаливания из физического кабинета на улицу. Спрашивайте, я на связи!

Лампа накаливания (63 фото): вольфрамовая и с диммером, зеркальная и другие виды, в стиле ретро и обычная, мощность и типы цоколя

Транспортные. Эти лампочки специального назначения применяются на различных транспортных средствах. Они также обладают устойчивостью к попаданию влаги и пыли;
Дизайнерские. Иначе такие варианты называются интерьерные. Подобные лампочки подходят для домашних обстановок. Для уличного освещения они подойдут едва ли;
Мерцающие. В таких вариантах последовательно с нитью накала устанавливается особый биметаллический переключатель, благодаря которому лампочки работают в мерцающем режиме.

Характеристики

Основными техническими свойствами лампочек накаливания являются следующие параметры.

Срок службы

Также стоит упомянуть и о том, что в условиях температурных перепадов такие источники освещения могут выйти из строя.

Цветовая передача и температура

Энергопотребление

Тип цоколя

Газовое наполнение

В дорогих экземплярах во внутренней части колбы находится ксенон или криптон. Такие вещества отличаются слабой теплопроводностью, благодаря чему светоотдача от прибора является более сильной.

Существует несколько разновидностей лампочек накаливания.

Вакуумные. Подобные осветительные приборы являются одними из самых простых и распространенных. Эти обычные модели называют лампочками Эдисона. В их внутренней части присутствует нить из металла или вольфрама. При нагревании такие детали излучают свет;
Аргоновые. Такие лампочки накаливания имеют во внутренней части колбы аргон. Нередко он комбинируется с азотом. Подобные варианты еще называют азот-аргоновыми;
Криптоновые. Эти модели во многом повторяют аргоновые, однако в них колбы заполняются криптоном, который позволяет выдавать лампочке более яркий и насыщенный спектр излучения;
Ксеноновые. Такие лампочки являются одними из самых ярких и насыщенных. Свет от них исходит в процессе горения ксенона.

Также лампочки накаливания подразделяются по своему основному назначению.

Задание 55.1. Ответьте на вопросы.
Из какого материала изготавливается спираль лампы накаливания и какова его температура плавления?
Вольфрам; 3387℃.
Почему спираль лампы накаливания должна изготовляться из тугоплавкого материала?
Она нагревается до 3000 градусов в процессе использования.
Почему спираль в лампе накаливания должна нагреваться до высоких температур?
Только тогда она начинает гореть.
Каким газом наполняют колбу лампы?
Азотом или инертными газами.
Что происходит, если в колбе лампы нет никакого газа?
Нить вольфрама разрушается.
Кто изобрёл электрическую лампу накаливания?
Лодыгин А.Н.
Почему эти лампы называют лампами с низкой световой отдачей?
Так как большая часть энергии уходят на нагрев лампы, а не на освещение.

Задание 55.2. Учитывая, что лампы накаливания в промышленности выпускаются для различных нужд и в каждом случае лампа рассчитана для работы при определённом рабочем напряжении, установите соответствие между местом применения лампы и её рабочим напряжением.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Задание 55.3. Как устроена энергосберегающая лампа и почему её так называют?
Они более экономичны и дольше служат, в отличие от ламп накаливания, в них в электрическую энергию преобразуется 70% всей энергии. Состоит из электронного блока, стеклянной колбы и цоколя. Внутренняя поверхность лампы покрыта люминофором, в колбе – пары ртути или аргона.

Задание 55.4. В чем различаются устройства светодиодной лампы и лампы накаливания?
В светодиодных лампах электрический ток пропускают не по нити накала, а через миниатюрное электронное устройство.

1. Как устроена современная лампа накаливания?

Современная лампа накаливания состоит из стеклянного баллона и металлического цоколя.
Внутри баллона расположена спираль, приваренная к двум проволокам, которые проходят сквозь стекло баллона и припаяны к металлическим частям цоколя.

Цоколь лампы вкручивается в патрон, посредством которого лампа включается всеть

2. Зачем баллоны современных ламп накаливания наполняют инертным газом?

Стеклянный баллон лампы накаливания заполняется, как правило, азотом или инертными газами.
Это необходимо для предотвращения быстрого испарения металла спирали лампы, что увеличивает время использования лампы.

3. Из какого металла изготавливается проволока для спирали ламн накаливания?

Спираль лампы накаливания изготавливается из вольфрамовой проволоки.
Вольфрам - это тугоплавкий металл с температурой плавления 3 387 °С.
В лампе накаливания вольфрамовая спираль нагревается до 3 000° С.
При такой температуре спираль светится ярким светом.

4. Как устроен патрон современных ламп накаливания для включения в сеть?

Внутренняя часть патрона имеет пружинящийся контакт, касающийся основания цоколя лампы, и винтовую нарезку, удерживающую лампу.
К пружинящему контакту и винтовой нарезке при помощи зажимов крепятся провода от сети.

5. Назовите первых изобретателей электрического освещения с помощью ламп накаливания?

Пионерами электрического освещения являются русский инженер А. Н. Лодыгин и американский изобретатель Т. Эдисон.

6. Как используется тепловое действие тока?

Тепловое действие тока используют в различных электронагревательных приборах и установках.
В домашних условиях широко применяют электрические плитки, утюги, чайники, кипятильники.
В промышленности тепловое действие тока используют для выплавки металлов, для электросварки.
В сельском хозяйстве с помощью электрического тока обогревают теплицы, кормозапарники, инкубаторы, сушат зерно, приготовливают силос.

7. Какими свойствами должен обладать металл, из которого изготовляют спирали ламп накаливания и спирали нагревательных элементов?

Спирали и ленты нагревательных элементов должны изготавливаться из материалов, имеющих высокую температуру плавления и большое удельное сопротивление.

Металл, из которого сделана нить лампы накаливания весьма неприхотлив и интересен с химической точки зрения. Он с легкостью выдерживает температуры, при которых остальные металлы попросту испаряются. На него практически не действуют кислоты и щелочи.

Содержание статьи

Из какого металла сделана нить в лампочке
Кто и как изобрел лампочку
Кто изобрел первую лампочку

Этот металл называется вольфрам. Он был открыт в конце 1781 году шведским химиком Шееле, и в течение всего 19 века ученые активно исследовали его. Сегодня человечество знает достаточно, чтобы успешно использовать вольфрам и его соединения в разных отраслях промышленности.

Вольфрам обладает переменной валентностью, что связано с особым расположением электронов на атомных орбиталях. Этот металл обычно имеет серебристо-белый цвет и обладает характерным блеском. Внешне напоминает платину.

Вольфрам можно отнести к неприхотливым металлам. Его не растворит ни одна щелочь. Даже сильные кислоты, такие как соляная или серная, не подействуют на него. По этой причине из вольфрама изготавливают электроды, используемые при гальванизации и электролизе.

Вольфрам и лампы накаливания

Почему же нить в лампах накаливания делают именно из вольфрама? Все дело в его уникальных физических свойствах. Ключевую роль здесь играет температура плавления, которая составляет около 3500 градусов Цельсия. Это на порядок выше, чем у многих металлов, часто используемых в промышленности. Например, алюминий плавится при 660 градусах.

Электрический ток, проходя через нить накаливания, нагревает ее до 3000 градусов. Выделяется большое количество тепловой энергии, которая бесполезно расходуется в окружающее пространство. Из всех известных науке металлов только вольфрам способен выдержать столь высокую температуру и не расплавиться, в отличие от того же алюминия. Неприхотливость вольфрама позволяет служить лампочкам в домах довольно долго. Однако, по прошествии некоторого времени нить рвется, и лампа выходит из строя. Почему так происходит? Все дело в том, что под воздействием очень высокой температуры при прохождении тока (около 3000 градусов), вольфрам начинает испаряться. Тонкая нить лампы со временем становится еще тоньше, пока не порвется.

Чтобы расплавить образец вольфрама используют электронно-лучевую или аргонную плавку. С помощью этих методов можно с легкостью нагреть металл до 6000 градусов Цельсия.

Получение вольфрама

Получить качественный образец этого металла довольно трудно, но сегодня ученые с блеском справляются с этой задачей. Было разработано несколько уникальных технологий, позволяющих выращивать монокристаллы вольфрама, огромные вольфрамовые тигли (весом до 6 кг). Последние широко применяются для получения дорогих сплавов.

Читайте также: