晚上照明用的白炽灯,为什么同时发热?
托马斯·阿尔瓦·爱迪生在1879年发明了白炽灯泡,被称为光之父。虽然他发明的第一个灯泡不是历史上第一个电灯,但爱迪生是发明和使用灯泡的第一人。因此,人们一般称他为“电灯的发明者”。
托马斯·阿尔瓦托马斯·阿尔瓦·爱迪生。
虽然“白炽灯”这个词听起来很专业,但其实是现代生活中使用最频繁的灯泡。
电灯泡结构图
电灯泡的结构可以简单地分为三部分:灯头、灯芯和玻璃灯泡。其中,灯芯的结构是发光的重要条件。
该灯芯由三根封闭的导线组成,即钨丝、C导丝和G导丝。其中A线和G线都是铜线,电阻比较小;钨丝A的电阻略高。
电流从H焊点进入时,依次经过A、C、G。当电流到达高阻钨丝时,开始发热。当达到一定温度时,钨丝会产生热辐射并发光。
白炽灯的发展
最早爱迪生发明了碳丝灯(A的原料是碳丝),用碳丝产生热辐射发光,而现代白炽灯泡用的是钨丝。
同时,为了保护钨丝,玻璃灯泡抽真空充氮气,可以使灯泡寿命更长。
这就是白炽灯的基本结构及其发光原理。
电暖器为什么会发光?
其实朋友们可以打个比方:冬天,大家都用过电暖器。当电热器插上电源时,它们会随着温度的升高而发光。这种现象是温度升高造成的。
当然,因为它的温度没有达到几千度,所以发出的光是红色的。
从物理能量学的角度来看,其实白炽灯的发光原理很简单,分为两个过程:一是电能转化为热能(热效应);然后热能转化为光能(不是所有的热能都转化为光能,而是消耗了一些其他的能量)。
钨丝辐射曲线
下图是钨丝的辐射曲线。从图中可以看出,钨丝热辐射的波长范围很宽,但可见光占总辐射的比例很小。
因为可见光区在500纳米左右,钨丝产生热辐射时,我们看到的大部分是红光(具体原因朋友可以参考“可见光的光谱”)。
随着灯泡工作温度的升高,钨丝的热辐射增加,可见光部分也增加。所以当电暖器的温度越来越高时,我们眼睛可见的红光也越来越强。