Отключить рекламу Создать сайт
Лампа накаливания. История изобретения, конструкция, принцип действия, типы лам накаливания. Глазами ребёнка на Поэтому.Ру

Поэтому.Ру
доступная энциклопедия обо всём

Почему лампочка горит

Осветительные приборы вроде лучины, свеч и керосиновых ламп уже довольно давно ушли в прошлое. Им на смену пришла лампа накаливания. О том, кто её сконструировал и почему она светит, мы и расскажем.

Изобретение лампы накаливания

Лампа накаливания, так же как радио, телефон и кинематограф была изобретена в 19 веке. и точно так же, как радио у лампы накаливания несколько изобретателей:

  • В 1809 году англичанин Деларю сконструировал первую лампу накаливания (с платиновой спиралью).
  • В 1838 году бельгиец Жобар изобрёл угольную лампу накаливания.
  • В 1854 году немец Генрих Гёбель разработал первую "современную" лампу: обугленную бамбуковую нить в вакуумированном сосуде.
  • В 1860 год английский химик и физик Джозеф Уилсон Суон продемонстрировал первые результаты и получил патент, но с получением вакуума в те годы было сложно и лампа Суона работала недолго и неэффективно. Он не остановился на достигнутом и в 1878 году получил патент на лампу с угольным волокном. В ней волокно находилось в разреженной кислородной атмосфере, что позволяло получать очень яркий свет.
  • 11 июля 1874 года российский инженер Александр Николаевич Лодыгин (на фото) получил патент за номером 1619 на нитевую лампу. В качестве нити накала он использовал угольный стержень, помещённый в вакуумированный сосуд.
  • В 1875 году В.Ф. Дидрихсон усовершенствовал лампу Лодыгина, откачав из неё воздух и применил в лампе несколько волосков, чтобы в случае перегорания одного из них, следующий включался автоматически.

Во второй половине 1870-х годов Томас Эдисон взялся за усовершенствование лампы накаливания и провёл серию опытов, используя в качестве нити различные металлы. по результатам опытов в 1879 году он запатентовал лампу с платиновой нитью, а в 1880 году он вернулся к работе с угольным волокном и создал лампу с временем жизни 40 часов. Одновременно с этим Эдисон изобрёл бытовой поворотный выключатель. Несмотря на недолговечность, лампы Эдисона постепенно начали вытеснять газовое освещение.

Лодыгин также не оставлял работы над усовершенствованием лампочек и в 1890-х годах он предложил применять в лампах нити из вольфрама и молибдена и закручивать нить накаливания в форме спирали.

Предпринял первые попытки откачивать из ламп воздух, что сохраняло нить от окисления и увеличивало их срок службы. Первая американская коммерческая лампа с вольфрамовой спиралью впоследствии производилась по патенту Лодыгина.

Конструкция лампочки

Независимо от назначения ламп накаливания, конструктивно они мало отличаются друг от друга: тело накала, колба и токовводы.

В зависимости от особенностей конкретного типа лампы могут применяться держатели тела накала различной конструкции.

Бывают лампы бесцокольные или с цоколями различных типов, также лампочки могут иметь дополнительную внешнюю колбу и иные дополнительные конструктивные элементы.

  • Колба. Защищает тело (спираль) накала от воздействия атмосферных газов. Размеры колбы определяются скоростью осаждения материала тела накала.
  • Газовая среда. Первые лампы были вакуумированными. Большинство современных ламп наполняются химически инертными газами (кроме ламп малой мощности, которые по-прежнему делают вакуумными). Смеси азота N2 с аргоном Ar являются наиболее распространёнными в силу малой себестоимости, также применяют чистый осушенный аргон, реже — криптон Kr или ксенон Xe.
  • Тело накала. Может быть разной формы, наиболее распространённое - спираль из проволоки круглого поперечного сечения, но применяются и ленточные тела накала (из металлических ленточек). Поэтому правильнее будет использовать термин "тело накала", вместо "нить накала".
  • Цоколь. Форма цоколя с резьбой обычной лампы накаливания была предложена Джозефом Уилсоном Суоном. Размеры цоколей стандартизованы. У ламп бытового применения наиболее распространены цоколи Эдисона E14, E27 и E40 - цифра обозначает наружный диаметр в милиметрах. Также встречаются цоколи без резьбы. Лампа держится в таком патроне за счёт трения или нерезьбовыми сопряжениями — британский бытовой стандарт, а также бесцокольные лампы, часто применяемые в автомобилях.

Лампы изготавливают для различных рабочих напряжений. Сила тока определяется по закону Ома: I=U/R и мощность по формуле P=U·I, или P=U²/R.

Принцип работы лампы накаливания

В лампе используется эффект нагревания проводника (тела накаливания - спирали) при протекании через него электрического тока (тепловое действие тока). Температура тела накала резко возрастает после включения тока. Тело накала излучает электромагнитное тепловое излучение в соответствии с законом Планка.

Функция Планка имеет максимум, положение которого на шкале длин волн зависит от температуры. Этот максимум сдвигается с повышением температуры в сторону меньших длин волн (закон смещения Вина). Для получения видимого излучения необходимо, чтобы температура была порядка нескольких тысяч градусов. При температуре 5770 K (кельвинов), что равно температуре поверхности Солнца, свет соответствует спектру Солнца. Чем меньше температура, тем меньше доля видимого света, и тем более «красным» кажется излучение.

Часть потребляемой электрической энергии лампа накаливания преобразует в излучение, а часть уходит в результате процессов теплопроводимости и конвекции. Только малая доля излучения лежит в области видимого света, тогда как основная доля приходится на инфракрасное излучение.

Для повышения коэффициента полезного действия (КПД) лампы и получения максимально "белого" света необходимо повышать температуру нити накала, которая в свою очередь ограничена свойствами материала нити — температурой плавления. В современных лампах накаливания применяют материалы с максимальными температурами плавления — вольфрам (3410°C) и, очень редко, осмий (3045°C).

Для оценки качества света используется цветовая температура. При типичных для ламп накаливания температурах 2200—3000 K излучается желтоватый свет, отличный от дневного. В вечернее время "тёплый" (< 3500 K) свет более комфортен и меньше подавляет естественную выработку мелатонина, важного для регуляции суточных циклов организма и нарушение его синтеза негативно сказывается на здоровье.

Если бы вольфрамовые тела накала использовались на открытом воздухе, то при таких температурах вольфрам мгновенно превратился бы в оксид. Именно поэтому тело накала помещено в колбу, из которой в процессе изготовления лампы откачивается воздух.

Повышенное давление в колбе газонаполненных ламп резко уменьшает скорость испарения вольфрама, благодаря чему не только увеличивается срок службы лампы, но и есть возможность повысить температуру тела накаливания, что позволяет повысить КПД и приблизить спектр излучения к белому. Колба газонаполненной лампы не так быстро темнеет за счёт осаждения материала тела накала, как у вакуумной лампы.

Сегодня лампы накаливания уступают место лампам энергосберегающим, люминесцентным и другим. Они отличаются устройством и техническими характеристиками, так что к этой теме мы обязательно вернёмся.

Источник: Поэтому.Ру
Оценить статью
Читайте также:
Человек и общество

Даже если у нас нет своего маленького, но вполне успешного дела, нам приходится регулярно в той или иной форме сталкиваться с налоговой отчётностью. А...
Языков на свете - великое множество. Но есть среди них особенные: им тысячи лет и на некоторых из них уже сотни лет никто или почти никто не говорит. ...
Случается, что для защиты своих интересов приходится обратиться в суд. При этом далеко не каждый может обратиться за профессиональной консультацией к ...
Интернет-торговля сегодня - одно из весьма прибыльных и востребованных направлений развития бизнеса. Мы уже писали о первых шагах в этой области, но с...
Эта игра собирает многотысячные стадионы и миллионы болельщиков у телеэкранов. Футбол - одна из древнейших игр с мячом, в его аналоги играли ещё в Спа...
У каждого из нас есть привычки, без которых мы могли бы обойтись,если бы захотели. Ведь некоторые не только отнимают массу времени, но и могут серьёзн...

avatar
10 supermama
Лампы накаливания постепенно уходят в историю. Сейчас очень много других видов ламп - энергосберегающие, светодиодные, галогеновые. Скоро они совсем вытеснят привычную нам лампочку.
avatar
9 chernush2013
Ещё одним плюсом ламп накаливания является их безопасность для человеческого здоровья. Ведь в энергосберегающих лампах используется ртуть, да и вопрос утилизации совсем на низком уровне.
avatar
8 Romajang
Согласен насчет первенства ламп накаливания и энергосберегающих. Дома нужно ставить только обычные лампы накаливания, по-берегите свое здоровье. Энергосберегающие лампы имеют намного больше минусов: мерцание (как говорила Светлана), дороговизна, и со временем она потребляет больше энергии (поэтому она только вначале своей службы - энергосберегающая)
avatar
7 kyconckiy
Сейчас заставлю многих улыбнуться. В детстве я думал, что лампочку изобрёл Ленин. Услышал как-то название - лампочка Ильича и эта бредовая мысль мне втемяшилась в голову на долгие годы, пока не стал изучать в школе физику.
avatar
6 Melena
Статья особенно хороша для школьников старших классов. Если кто-нибудь выступит с подобным мини-докладом, явно заслужит отличную оценку.
avatar
5 logena23
Лампу накаливания невозможно вытеснить. Вы когда-нибудь пользовались энергосберегающей лампой? Попробуйте! Время проведенное за чтением книги при таком свете сокращается вдвое. А всё из-за того, что энергосберегающая лампа мерцает. Мерцает она и при выключенном выключателе, как будто постоянно пытается запуститься. Опять же здесь на помощь приходит обычная лампа накаливания. Стоит ее ввернуть вместо одной энергосберегающей лампы и мерцание прекратиться!
Так что я не советую ставить табу на лампы накаливания.
avatar
4 zastegnutiy
Сколько лет изобретение служит практически в неизменном виде.Современные люди разленились, идей и разработок подобного масштаба нет в последнее время. Думаю, что еще немало времени пройдет пока энергосберегающие и другие типы ламп вытеснят полностью лампу накаливания.
avatar
3 РоманБ
Все как у нас всегда - наши люди - одни из первых, кто выдумал, но до ума (продажи) как всегда не довел.
avatar
2 dackov74
Интересная статья, не знал я такого.История интересная.Теперь расскажу другим))
avatar
1 nickolaj
Еще в 1875 придумали лампу, в которой было несколько волосков, которые могли подключаться автоматически, если выходил из строя первый горящий. Странно, что эта идея "умерла". Разве нельзя это использовать в современных лампах накаливания?
avatar
Аккуратные стопочки монет - это, несомненно, красиво и даже весьма впечатляюще, но когда эти же монеты оттягивают карман - приятного мало. Зато бумажн...
Даже если у нас нет своего маленького, но вполне успешного дела, нам приходится регулярно в той или иной форме сталкиваться с налоговой отчётностью. А...
Без мобильника - как без рук. Причём с момента появления этого устройства прошло совсем немного времени. Если кто вспомнит первые мобильные телефон, т...
Языков на свете - великое множество. Но есть среди них особенные: им тысячи лет и на некоторых из них уже сотни лет никто или почти никто не говорит. ...
Независимо от того, как часто мы убираем дома, всегда и везде найдётся пыль. Покрывающая ровным слоем горизонтальные поверхности, собирающаяся в непри...


Всегда разное

Об этом сражении в учебниках не пишут. А было бы неплохо по целому ряду причин. Во-первых, это была последняя в истории битва гребных флотов...
Создавая семью, всегда приходится задуматься "А как мы будем жить и на что". На первых порах это бывает совсем непросто, особенно если опыта...
О политических партиях говорят много. Накануне и во время выборов, в связи с теми или иными событиями в жизни страны, на уроках истории или ...
В Сенегале есть озеро ярко-розового цвета. Как будто в него насыпали марганцовки. Вода здесь до того соленая, что выжить в ней могут микроор...




Внимание! Копирование любых материалов без ссылки на сайт www.poetomu.ru запрещено законом и преследуется профессиональными юристами совместно с органами прокуратуры и судами
Дизайн сайта — Студия Ариф