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2 # 甜甜向上精心創作
白熾燈是根據電流的熱效應工作的,一個梨形的玻璃外殼裡面固定有燈絲。
很多人都知道白熾燈是愛迪生髮明的,其實,在愛迪生之前,已經有很多人成功製成白熾燈,最初曾用金屬鉑作燈絲,但鉑的熔點只有1772℃,剛達到白熾狀態(物體溫度達到1700℃以上就發白光,這種狀態就叫白熾狀態),再繼續通電燈絲就會熔斷。後來實驗用熔點達3500℃的碳作燈絲,但很容易氧化,必須裝在抽成真空的玻璃泡裡,不過,當時抽氣技術落後,玻璃泡中會殘存大量氧分子,燈泡亮不了幾分鐘,就氧化燒斷,燈泡壽命很短。
愛迪生的貢獻在於最早製造出經濟實用的白熾燈,在實驗了包括鉑在內的幾種熔點高的金屬以後,又回到了碳,先後實驗用什麼材料碳化最好,據說實驗了1000多種材料。同時下功夫改進抽氣機,極大的提高了燈泡內的真空度,到1879年製成用碳化棉作燈絲的真空燈泡,壽命達13.5h,後來又用碳化的竹子纖維作燈絲,使燈泡的壽命提高到上千小時。
1913年美國的米蘭爾發明了用金屬鎢作燈絲的白熾燈,一直沿用至今。
白熾燈發光時溫度很高,達2000℃以上,鎢的熔點更高,達3410℃,燈泡發光時不至熔斷。為防止鎢絲高溫下氧化,小功率的燈泡都抽成真空。60W以上的燈泡充入氮、氬等氣體,可以阻礙鎢絲在高溫下昇華。可將燈絲髮光時溫度提高到2400℃~2700℃,這固然提高燈泡的亮度,但溫度太高,燈絲的昇華不可避免,當昇華形成的鎢蒸氣遇到玻璃壁時,就會在玻璃壁上凝華,在玻璃壁上形成一層鎢金屬膜,必然會影響燈泡的亮度,這就是燈泡變黑的原因。
事實上,製造燈泡時也考慮到燈絲先昇華再凝華對燈泡的影響,所以,將燈泡做成梨形,因為昇華的鎢蒸氣會隨著氣體先向上流動,遇到玻璃壁就發生凝華,附著在燈泡的上部,在燈泡下部凝華的部分減少,延遲了燈泡變黑的時間。
首先我們先了解一下燈泡(也就是白熾燈)的構造,它主要有外側的玻璃罩和內側的鎢絲及燈頭組成。白熾燈的發光原理就是電經過有電阻的鎢絲髮熱,最終把鎢絲加熱至白熾狀態可致發光。玻璃罩是使鎢絲與外界空氣隔離的,有真空的也有填充了氮、氬等惰性氣體,目地是為了阻止高溫狀態下金屬鎢與氧反應產生氧化鎢,減少燈泡使用壽命,所以製作燈泡的內部材料若含有高溫分解成氧氣的物質也是燈泡在使用中逐漸變黑的一個原因。另一個原因就是高溫情況下,金屬鎢發生蒸發,冷卻後蒸發的金屬鎢原子會吸附在透明的燈罩上,使燈泡變黑。