Все прекрасно знают, что в современной лампочке есть спираль, которая излучает яркий свет. Лампа светит ярко, потому что спираль в ней раскалена добела, отсюда и название — лампа накаливания.

Как правило, в качестве спирали используют вольфрамовую нить, поскольку температура плавления вольфрама почти 3400 . Таким образом, спираль лампы накаливания может нагреваться до 3000 . Вы знаете, что существует проблема перегорания лампочек. Чтобы предотвратить перегорание, из лампочки можно выкачать воздух и получить вакуум. Но в вакууме вольфрам быстро испаряется, поэтому лампочки приходится наполнять азотом или инертными газами, такими, как криптон и аргон. Эти газы препятствуют разрушению спирали.

Лампу накаливания изобрёл выдающийся инженер Александр Лодыгин.

Именно он первым предложил использовать вольфрамовую нить и наполнять лампочки инертным газом. Александру Лодыгину принадлежит более четырёхсот изобретений, одним из которых является электрический обогреватель. Ещё одно интересное изобретение Лодыгина — это водолазный аппарат, который основан на химическом действии электрического тока. Аппарат состоял из стальной оболочки, каучуковой одежды, гальванической батареи и электрического устройства, которое позволяло разлагать воду на кислород и водород.

Лодыгин предложил подобную схему работы водолазного аппарата ещё в 1871 году, но аппарат так и не был построен. Но, несмотря на это водолазный аппарат Лодыгина фактически является прообразом современных аквалангов.

Возвращаясь к теме урока, следует отметить, что лампа накаливания Лодыгина не всегда удобна в промышленности, которая выпускает лампы на напряжение от 2,5 В до 220 В. Лампу накаливания для промышленности сделал Томас Эдисон. Его работы внесли большой вклад в распространение системы электрического освещения.

В наше время лампы накаливания вытесняются более эффективными энергосберегающими лампами. В таких лампах около семидесяти процентов энергии преобразуется в свет, в то время как в лампах накаливания 90% энергии преобразуется в тепло, и только 10% — в свет. Для примера можем сравнить лампу накаливания и энергосберегающую лампу. Обычная стоваттная лампочка имеет мощность 100 Вт (что понятно из названия). Поскольку только 10 % энергии расходуется на свет, то полезная мощность будет равна 10 Вт. А энергосберегающая лампа преобразует в световую энергию 70% энергии. Значит, чтобы получить те же 10 Вт полезной мощности, этой лампе надо потреблять чуть более 14 Вт. То есть, энергосберегающая лампа мощностью 14 Вт почти также ярко светит, как и лампа накаливания, мощностью 100 Вт (это немного грубый расчет, потому что на яркость влияет не само количество энергии, а интенсивность излучения этой энергии, но об этом мы поговорим значительно позже).

Несмотря на это, используя идею лампы накаливания, люди придумали нагревательные приборы, такие, как, например, утюг или чайник.

Количество теплоты, выделяемое тем или иным прибором, вычисляется в соответствии с законом Джоуля-Ленца. Кроме этого, нельзя забывать, что всякий прибор имеет коэффициент полезного действия менее 100%, что тоже необходимо учитывать при расчетах.

Пример решения задачи.

Задача. Вы решили высушить пододеяльник с помощью утюга, который включен в удлинитель с сопротивлением 2 Ом. Утюг рассчитан на 10 А, а его коэффициент полезного действия 70%. Скажем, мы знаем, что в пододеяльнике содержится 200 мл воды при температуре 20 оС. Тогда, сколько времени понадобится для того, чтобы высушить пододеяльник?

Прежде чем мы начнём решать задачу, сразу заметим, что мы не учитываем, что не вся жидкость нагревается равномерно. Поэтому, чтобы решить задачу, нам просто нужно подсчитать количество энергии, необходимое для сушки, а затем найти, за какое время утюг сможет выделить такое количество энергии.

Вы знаете, что тепловое действие тока используется практически повсеместно. Каждый из вас без труда сможет привести пару примеров такого использования. По сути, любой электронагревательный прибор, разумеется, использует тепловое действие тока.

Домашняя работа

Стр. 156 – 159 читать