灯是人类征服黑夜的一大发明。19世纪前人们用油灯、蜡烛等来照明，只有发电机的诞生，才使人类拥有各色各样的电灯使世界大放光明，把黑夜变为白昼。白炽灯是我们日常生活中常见的照明器材，也是当今世界上主要的照明工具之一。白炽灯的应用包含了力、热、光、电等方面的知识。你对它了解吗？

问1：白炽灯是谁发明的？

答：发明大王爱迪生于1879年发明的。

问2：白炽灯利用什么原理制成的？

答：利用电流的热效应原理制成的。白炽灯工作时，将电能转化为内能和光能。

问3：制造白炽灯的材料可以分为哪两类？

答：导体和绝缘体。属于导体的有：铁螺扣套、锡块、钨丝、金属支架；属于绝缘体的有：玻璃隔离层、玻璃支柱、玻璃泡。

问4：白炽灯的灯丝是用什么材料做的？它为什么会发光？能用其他材料做灯丝吗？

答：白炽灯的灯丝是用熔点高的钨做的。当电流通过时，灯丝温度达2500℃以上，灯丝发热到白炽状态，发出明亮的光，其他金属的熔点低于灯丝发光时的温度，易熔化，所以，不能用其他金属代替钨丝做灯丝。

问5：常见白炽灯有哪几种？

答：常用的白炽灯泡有螺丝口和卡口两种。螺丝口灯泡的灯丝两头各焊接一根金属丝，这两根金属丝分别焊在灯泡尾部中心的金属块和螺旋上。卡口灯泡中焊接在灯丝两头的两根金属丝，都从灯泡尾部伸出，分别用锡焊住。

问6：用久的灯泡灯壁为什么发黑？

答：这是灯丝升华后又凝华在灯壁上造成的。

问7：普通家用白炽灯为何制成鸭梨形？

答：电灯泡的灯丝是用金属钨制成的。通电后，灯丝发热，温度高达2500℃以上。金属钨在高温下升华，一部分金属钨的微粒便从灯丝表面跑出来，附着在灯泡内壁上。时间一长，灯泡就会变黑，降低亮度，影响照明。

科学家们根据气体对流是自下而上的特点，在灯泡内充有少量惰性气体，并把灯泡做成梨形。这样，灯泡内的惰性气体对流时，金属钨蒸发时的黑色微粒大部分被气体卷到上方，凝结沉积在灯泡的颈部，便可保持玻璃透明，使灯泡亮度不受影响。

问8：电灯的玻璃泡为什么厚度均匀，而且很薄？

答：这是为了防止玻璃泡内外受热不均匀热膨胀胀破玻璃泡。

问9：灯泡的铁螺扣套为什么有花纹？

答：为了增大灯口螺套和灯头之间的摩擦。

问10：在铁螺扣套与灯丝连线之间的玻璃隔离层起什么作用？

答：绝缘。

问11：灯泡内为什么要抽成真空或充入一些惰性气体？

答：因为真空和惰性气体是热的不良导体，可以隔热，还可以防止灯丝在高温下氧化。充入一些惰性气体，还可以减少钨丝升华。

问12：真空的灯泡摔碎时会很响，这是为什么呢？

答：我们先来看马德堡半球实验中的一段话：把两个直径三十多厘米的空心铜半球紧贴在一起，用抽气机抽出球内的空气，然后用两队马向相反的方向拉两个半球，“连16匹马（拼命挣扎着）都不能把它们拉开，或者只有费了很大的劲才能拉开它们，当马用尽了全力把两个半球最后拉开的时候，还发出了很大的响声，像放炮一样。”像放炮一样的响声是怎么发出的呢？这是由于两半球内部是真空（或接近真空），球里面气体的压强很小，远小于球外面的大气压强，当球被拉开的时候，半球周围的空气就会填充真空部分的空间，使空气振动，从而发出很大的响声。

同样的道理，当真空的灯泡落在地上摔碎的瞬间，由于灯泡内部气体的压强远小于灯泡外的大气压强，灯泡周围的空气填充真空部分发生碰撞而发出很大的响声。

问13：白炽灯的灯丝为何绕成螺旋状？

答：这主要是为了通电时减少灯丝的热损失，以提高灯丝温度和发光效率。

问14：你能凭外观来判断灯泡的功率吗？

答：能。灯丝越粗，电阻越小，额定电压相同时，灯泡的额定功率越大；灯丝越细，电阻越大，灯泡的额定功率越小。

问15：为什么用久的白炽灯通常要比相同规格的新白炽灯暗些？

答：这是因为灯丝发生升华而变细，从而使灯电阻变大，通过灯丝的电流变小，当电压不变时，实际功率变小。

问16：为什么夏天在家里打开大功率的空调等用电器时，室内的灯光变暗？

答：这是因为家庭电路中总功率增大时，干路电流增强，从而使干路上分担的电压增大，此时灯两端的电压变小，它的实际功率变小的缘故。

问17：灯丝断后又搭接上，为什么更亮了？

答：白炽灯的灯丝断了，搭上继续使用时，灯丝长度变短，电阻变小，灯泡两端电压不变，灯泡的实际功率变大，亮度变亮。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18：当打开或闭合电灯时为什么收音机中会传来“喀喀”的杂声？

答：这杂声就是电路通断时发出的电磁波被收音机接收到而产生的。

问19：白炽灯的寿命有多长？

答：白炽灯寿命的终止主要是灯丝断裂。所以白炽灯的寿命主要取决于灯丝的寿命。白炽灯工作时，灯丝在高温下不断蒸发，截面逐渐变小，到一定程度就出现断裂。工作温度越高，灯丝蒸发得越快，寿命就越短。降低灯丝工作温度，能使灯丝的蒸发速度显著降低，所以可大大延长灯丝的寿命。但是灯丝工作温度降低后，发光效率就会明显降低。因此，生产厂家在权衡了寿命和光效之后，确定了一个适当的灯丝工作温度，在这个温度下工作，白炽灯的灯丝平均寿命为1000小时左右。

问20：灯泡断丝有哪些原因？

答：断丝的直接原因是高温时灯丝烧断。由于多种原因，白炽灯工作时整个灯丝的温度不可能完全均匀，处处相同。当某处的温度过高时，该处的灯丝（称作热点）因温度较高、蒸发较快。经过一定时间后，热点截面变得较小而电阻增大，随之温度更高，蒸发更快。如此循环下去，过不了多长时间，热点处的灯丝就会烧断而成为断点，结果造成灯泡寿命终止。质量合格的灯泡在额定电压下工作时，有的灯泡寿命短的在500小时以内，长的还可达1500小时以上。

热点突出是正常断丝的根本原因，要延长白炽灯的寿命，关键是延缓灯丝的热点突出之前热点发展的速度。有一点很清楚，断丝不是电动力破坏所致。断丝完全是热损坏。要使灯丝在瞬间烧毁，灯丝温度必须比正常工作温度高出许多才行。开灯的冲击电流虽然很大，但毕竟是冷态的瞬间电流，一旦灯丝温度达到正常工作温度时它就消失了。就是说，瞬间大电流是出现在灯丝高温工作之前。所以白炽灯的开灯电流冲击不是断丝的主要原因。至于很多白炽灯的断丝发生在开灯瞬间，则只是一种表面现象罢了。这些在开灯瞬间烧毁的灯泡，其灯丝的热点已经突出，寿命已临近终期，即使是在正常状态下，也用不了多少时间灯丝热点处就会断裂。

对于用户来说，真正能延缓灯丝热点发展的办法，就是通过降低灯泡的工作电压来降低灯丝工作温度，使灯丝的蒸发速度降低，从而有效延长灯丝的寿命。在电压偏高的情况下，这种办法不仅有效而且必要。如有些地方，夜间照明线路电压达到240伏，此时白炽灯的平均寿命将只有300小时左右。如能将电压降低为200伏，则新灯泡的平均寿命可延长到3600小时左右。不过随着灯泡工作电压降低，灯的亮度也随之降低到正常时的70%左右或更低。

问21：有新型高效节能白炽灯吗？

答：白炽灯的主要功能是产生可见光，用于照明，但白炽灯总能量中仅有15%左右产生可见光，75%的能量产生红外线辐射出去。新型高效节能白炽灯是在白炽灯的玻壳内，镀敷红外反射膜，使红外线反射回灯后提高灯丝温度的节能新产品。具有明显的节能效果，节能可达60%。

问22：我们家常用的照明光源是白炽灯和日光灯，看书学习为什么最好选择白炽灯？

答：我们只要把白炽灯（普通灯泡）与日光灯粗略比较一下，就不难得出结论。

白炽灯：发出的是黄色光，光线柔和，对眼睛的刺激较小、适应性强。只要在适宜亮度的白炽灯下看书学习，眼睛就不易疲劳。

日光灯：发出的是蓝光和白光，而缺少红色光波段，光谱不全，光谱能量分布是不连续的强光谱线，对眼睛的生理机能影响较大。此外，还有以下一些特点：（1）灯光闪烁（每秒出现50次以上明暗变化），使眼睛极易疲劳；（2）日光灯随着使用时间的积累，亮度会逐渐下降（使用后期只为初用时的50%），亮度下降后容易使眼睛疲劳，视力逐渐减退；（3）在相同亮度下日光灯所发出的光谱比白炽灯强得多，眼睛受此刺激会产生不适。

综上所述可见，看书学习使用白炽灯较有利于保护眼睛。这里有必要强调的是，日光灯存在的缺点，很不利于儿童、青少年视觉生理机能的正常发育，若长期使用极容易导致近视或近视程度加深，因此最好使用白炽灯。

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