电能的利用在生活中的应用:日光灯为什么比白炽灯省电(节约能源)

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电能的利用在生活中的应用

为了响应节能省电的号召,爸爸将家里的白炽灯都换成了日光灯,浩浩觉得非常奇怪。

“爸爸,为什么日光灯比白炽灯省电呢?它们都是一样可以照明的吗?”浩浩问。

爸爸回答说:“虽然同样都能照明,但白炽灯是靠电流通过钨丝产生高温达到白炽状态发光,大部分电能转化成光能。而日光灯产热少,所以节能。”

日光灯两端各有一条灯丝,灯管内充有微量的氩和稀薄的汞蒸气,灯管内壁上涂有荧光粉,两个灯丝之间的气体导电时发出紫外线,使荧光粉发出柔和的可见光。

白炽灯是将电能转化为光能,以提供照明。它的工作原理是:电流通过灯丝,灯丝的成分是钨,熔点很高,可以达到3000多摄氏度。电流通过时,产生热量,螺旋状的灯丝不断将热量聚集,使得灯丝的温度达2000摄氏度以上,灯丝在处于白炽状态时,就像烧红了的铁能发光一样而发出光来。灯丝的温度越高,发出的光就越亮。故称之为白炽灯。

然而,从能量的转换角度看,白炽灯发光时,大量的电能将转化为热能,只有极少一部分可以转化为有用的光能。

这也是日光灯为什么比白炽灯省电的原因。

浩浩点点头,说:“那我们以后去爷爷奶奶家的时候,也将他们家的白炽灯换成日光灯。”爸爸点点头。

爸爸继续引导浩浩:“你看我们以前用的白炽灯和现在用的日光灯有什么一样的地方?”

浩浩看了看,说:“白炽灯里面的灯丝是螺旋状的,而日光灯也是螺旋状的,为什么啊?”

爸爸说:“你观察得很仔细。”

不管是日光灯还是白炽灯,它们的结构都是由灯丝、支架、引线、泡壳和灯头等组成的。小功率的灯泡,主要指功率在40瓦以下,内部是真空的;大功率的灯泡内部充有氩、氮或氩氮混合气体,这些气体称为惰性气体。

惰性气体,又称钝气、稀有气体、贵重气体,由于它们固有的特征,不容易与其他元素化合,而仅以单个原子的形式存在。因而在常温下,它们都不会液化。

这些气体可以有效地抑制灯丝的蒸发,延长灯泡的寿命,或在维持相同寿命条件下,提高灯丝的温度从而提高发光效率。但是灯泡内充入气体后,热传导和热对流的作用将使灯丝的功率损失一部分。因此对于小功率的灯泡充气,其效果是得不偿失的。

灯丝的材料是钨丝,把它加工成单螺旋、双螺旋及多重螺旋等形状,做成螺旋状,相对减少与外界的接触面,使发光体更为集中,不利于散热,使热量较集中。这样最大限度地将电能转化为光能,从而减少气体的热导损失,提高发光效率,达到照明的目的。

浩浩听了之后,说:“原来小小的灯泡还有这么多的科学知识呢。”

生活中的物理现象:日光灯为什么比白炽灯省电

观察家庭用的白炽灯和日光灯、广场上用来照明的高压水银灯和高压钠灯、用来装饰做广告的彩色霓虹灯,你会发现除了霓虹灯没有灯丝外,其他灯都有灯丝。

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