白炽灯中的物理知识
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白炽灯是我们常用的照明用具，仔细分析它的构造、原理和使用过程，不难发现；里面包含许多物理知识。近几年中考题中，有不少题都与白炽灯有关。现举例探讨。
1、白炽灯的工作原理是什么?它的亮度是由什么来决定的?为什么额定电压相同，额定功率不同的灯泡灯丝的粗细不同?
答：①白炽灯是利用电流的热效应来工作的。灯丝通过电流时，温度升高，当温度升高达到白炽状态时，灯丝就能发光。
②它的亮度是由灯泡的实际功率来决定的，实际功率越大，相同时间内，电能转化为内能和光能就越多，灯也就越亮。
③因为相同长度的灯丝，越粗电阻越小，反之越大，根据P=U2／R可知，灯丝越粗的灯泡，其额定功率越大，灯丝越细的灯泡，其额定功率越小。
2、白炽灯上哪些是导体?哪些是绝缘体?灯丝为什么要用钨丝做而不用便宜的铁、铝等金属?大功率白炽灯灯丝为什么做成螺旋状?一些小功率灯泡灯丝为何做成“W”形?
答：①白炽灯上灯丝、尾部锡块、金属套或螺旋套是导体，锡块与金属套之间的松香、玻璃是绝缘体。
②因为金属钨的电阻率大熔点高，这样才能保证灯丝在2000~C以上的温度下正常工作而不会熔断，而铁的熔点只有1535℃，铝的熔点只有660℃，远低于2000℃，不能正常工作。
⑧由于灯丝较长，为了缩短其长度减小散热的表面积，所以大功率灯泡灯丝做成螺旋状：小功率灯丝做成“W”形，以使热量集中，提高灯丝的温度，使更多的电能转化为光能，增加灯的亮度。
3、为什么白炽灯的外形要做成梨形的?白炽灯灯泡内抽成真空，对于大功率灯泡抽成真空后还充入惰性气体，这又是什么道理?通电工作时灯丝发光，而相连的铜丝为何不发光?
答：①白炽灯的外形做成梨形的，是使高温下金属钨升华产生的钨蒸气随气流上升，遇到颈部温度较低的玻璃时，容易凝华而沉积，这样灯泡的下部就不容易变黑，提高灯的亮度。
②白炽灯灯泡内抽成真空是为了防止灯丝氧化，对于大功率灯泡抽成真空后还充入惰性气体是为了阻碍钨丝升华，这样做都是为了延长灯丝的使用寿命。
⑧在电路中，灯丝与铜丝是串联的，通过的电流相同，由公式Q=I2Rt可知，灯丝的电阻大，产生的热量多，温度高，因而能发光，而铜丝电阻小，产生的热量少，温度低，因而不能发光。
4、白炽灯上标有“220V40W”字样，表示什么含义?该灯泡正常工作时的电流多大?电阻多大?用久的白炽灯的内壁为什么会出现黑斑?并且亮度也会变暗?
答：①白炽灯上标有“220V40W”字样，表示该灯正常工作时电压为220V，正常工作时的功率为40W。
②该灯泡正常工作时的电流为：I＝Po／Uo=40W／220V＝0．18A，该灯的电阻为：R＝Uo／Po＝(220V)2／40W=1210Ω。
③这是由于灯丝在工作的过程中，先升华后凝华而形成的；灯丝升华后会变细，电阻变大，在实际电压相同的情况下，电灯的实际功率变小，所以亮度会变暗。
5、白炽灯的灯丝烧断后重新搭上使用，为什么会亮一些?灯丝搭接后假如再度烧断为什么还在搭接处?有的新白炽灯为何刚使用就冒白烟?
答：①白炽灯的灯丝烧断后重新搭上使用，灯丝的长度变短，电阻变小，而电源电压保持不变，由公式P=U2／R可知，灯泡的实际功率变大，所以变亮
②由于完好部分灯丝的接触面积与搭接处灯丝的接触面积不同，灯丝在搭接处的接触面积变小，电阻变大，根据Q=12Rt可知，搭接处产生的热量增多，温度较高，所以再度烧断还在搭接处。
③为了防止灯丝在高温下氧化，熔断灯丝，小功率灯泡抽成真空，大功率灯泡充入惰性气体，当灯泡空气未抽尽或漏进空气，刚使用时灯丝在高温下氧化冒白烟而熔断。
6、白炽灯用过一段时间后，我们在开灯的瞬间，有时会遇到灯丝熔断的情况，这是为什么?晚上用电高峰时，电灯较暗，而深夜时电灯较亮，这又是什么道理?为什么有些楼梯灯和公共厕所白炽灯用两盏同功率的灯泡串联?
答：①白炽灯用过一段时间后，由于灯丝的升华造成灯丝的粗细不均匀，这样单位长度上的电阻就有差异，在开灯的瞬间，由于各部位的电阻的不同，造成灯丝各部位的温度差加大，会出现灯丝的局部温度高温而使灯丝熔断。
②晚上用电高峰时，同时使用的用电器较多，干路中的电流较大，输电线上分去的电压较多，电灯上得到的电压较小，电灯的实际功率较小，所以电灯较暗；而深夜时，同时使用的用电器较少，干路中的电流较小，输电线上分去的电压较少，电灯上得到的电压较大，电灯的实际功率较大，所以电灯较亮。
③两盏同功率的灯泡串联，由于每个灯的实际电压都小于额定电压，每个灯的实际功率也小于额定功率，这样白炽灯工作寿命延长许多倍，省去更换白炽灯的麻烦，同时达到节能的目的。
7、一个灯泡标有“220V40W”字样，该灯泡正常工作lmin，通过的电量是多大?一度电可供该灯泡正常工作几小时?该灯泡工作8小时可使标有“3000R／kWh”的电能表表盘转动多少转。
答：①由于该灯泡正常工作时的电流为：I=Po/Uo=40W/220V=0.18A,Q=It=0．18A×60S=10．8C。
②一度电可供该灯泡正常工作的时间为：t=W/P=1KWh/40W=25h.
③该灯泡正常工作8h时消耗的电能为：W=Pt=40W×8×3600S=1．152×106J=0．32 KWh。而电能表的表盘每转动一圈消耗的电能为：WI=(1／3000)KWh，所以电能表的表盘转过的圈数为：N=W／W1=0．32 KWh／(1／3000)KWh=960R