白熾燈中的物理知識

1、九年級物理九年級物理11中考專題復(fù)習(xí)中考專題復(fù)習(xí)白熾燈中的物理知識白熾燈中的物理知識城東中學(xué)城東中學(xué)周恒輝周恒輝針對白熾燈，請你從電學(xué)、熱學(xué)、光針對白熾燈，請你從電學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、材料學(xué)、力學(xué)、能量轉(zhuǎn)化等方面學(xué)、材料學(xué)、力學(xué)、能量轉(zhuǎn)化等方面提出問題并進(jìn)行解答。提出問題并進(jìn)行解答。1、白熾燈泡由哪幾個部分組成、白熾燈泡由哪幾個部分組成?哪些哪些是導(dǎo)體？哪些是絕緣體？是導(dǎo)體？哪些是絕緣體？答：白熾燈泡主要由燈絲、玻璃殼體、答：白熾燈泡主要由燈絲、玻璃殼體、燈頭等幾部分組成。燈泡中的金屬燈頭等幾部分組成。燈泡中的金屬材料都是材料都是導(dǎo)體導(dǎo)體，如燈絲由金屬鎢制，如燈絲由金屬鎢制成、燈頭的螺旋套由鐵制成

2、；玻璃成、燈頭的螺旋套由鐵制成；玻璃殼體是殼體是絕緣體絕緣體。 一、一、 燈泡中的燈泡中的結(jié)構(gòu)上物理結(jié)構(gòu)上物理問題問題2、燈絲為什么由鎢制成、燈絲為什么由鎢制成? 答：因為金屬鎢的電阻率大、熔點高的。答：因為金屬鎢的電阻率大、熔點高的。3、選用鎢作為燈絲，技術(shù)上需克服什么問題、選用鎢作為燈絲，技術(shù)上需克服什么問題? 答：鎢是一種金屬元素，易氧化，且溫度越高，答：鎢是一種金屬元素，易氧化，且溫度越高，氧化越快，為防止鎢在高溫下的氧化，燈泡氧化越快，為防止鎢在高溫下的氧化，燈泡都抽成真空。都抽成真空。n另外，鎢還能產(chǎn)生升華和凝華現(xiàn)象。另外，鎢還能產(chǎn)生升華和凝華現(xiàn)象。60瓦以瓦以上的燈泡充入上的燈泡

3、充入氮、氬氮、氬等氣體，可阻礙在高溫等氣體，可阻礙在高溫下的下的升華升華。 4、白熾燈泡是根據(jù)什么原理制成的、白熾燈泡是根據(jù)什么原理制成的 ？通電？通電時燈絲發(fā)光，相連的導(dǎo)線為什么不發(fā)光？時燈絲發(fā)光，相連的導(dǎo)線為什么不發(fā)光？燈泡工作時能量是如何轉(zhuǎn)化的？燈泡工作時能量是如何轉(zhuǎn)化的？答：白熾燈泡是根據(jù)答：白熾燈泡是根據(jù)電流的熱效應(yīng)電流的熱效應(yīng)原理制成原理制成的。燈泡接上額定電壓后，電流通過燈絲的。燈泡接上額定電壓后，電流通過燈絲而被加熱到白熾狀態(tài)而被加熱到白熾狀態(tài)(2000以上以上)，因而，因而發(fā)熱發(fā)光。發(fā)熱發(fā)光。 在電路中導(dǎo)線與燈絲串聯(lián)，通過的電流相在電路中導(dǎo)線與燈絲串聯(lián)，通過的電流相等，燈絲電

4、阻比導(dǎo)線電阻大得多，根據(jù)等，燈絲電阻比導(dǎo)線電阻大得多，根據(jù)焦焦耳定律耳定律，相同時間燈絲上產(chǎn)生的熱量比導(dǎo)，相同時間燈絲上產(chǎn)生的熱量比導(dǎo)線上要多得多。線上要多得多。 白熾燈工作時，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能。白熾燈工作時，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能。 1、電流除了熱效應(yīng)還有那些效應(yīng)？有那些應(yīng)、電流除了熱效應(yīng)還有那些效應(yīng)？有那些應(yīng)用？用？ 答：電流有三大效應(yīng)，即：熱效應(yīng)、磁效應(yīng)、答：電流有三大效應(yīng)，即：熱效應(yīng)、磁效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)?；瘜W(xué)效應(yīng)。 利用電流的熱效應(yīng)，制成了各種電熱器，利用電流的熱效應(yīng)，制成了各種電熱器，如電烤箱、電烙鐵、電熨斗、電水壺、電如電烤箱、電烙鐵、電熨斗、電水壺、電飯鍋等等。飯鍋等等。 利

5、用電流磁效應(yīng)制成了電磁鐵、電磁繼電利用電流磁效應(yīng)制成了電磁鐵、電磁繼電器、電動機(jī)等等。器、電動機(jī)等等。 利用電流化學(xué)效應(yīng)的有電鍍等等。利用電流化學(xué)效應(yīng)的有電鍍等等。2、焦耳定律的內(nèi)容及表達(dá)式：、焦耳定律的內(nèi)容及表達(dá)式：內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的平內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的平方成正比方成正比,跟導(dǎo)體的電阻成正比跟導(dǎo)體的電阻成正比,跟通電時間跟通電時間成正比。成正比。 表達(dá)式：表達(dá)式：Q=I2Rt 1、家庭電路中燈泡是怎么連接的？安裝白熾、家庭電路中燈泡是怎么連接的？安裝白熾燈要注意什么問題燈要注意什么問題? 答：家庭電路中各燈之間都是并聯(lián)的。答：家庭電路中各燈之間都是并聯(lián)的。

6、安裝白熾燈要注意：安裝白熾燈要注意： 導(dǎo)線的連接要規(guī)范合理。導(dǎo)線的連接要規(guī)范合理。 開關(guān)要控制火線。開關(guān)要控制火線。 螺絲口燈座的螺旋套只準(zhǔn)接在零線上。螺絲口燈座的螺旋套只準(zhǔn)接在零線上。 二、二、 燈泡中的燈泡中的電路上的連接電路上的連接問題問題完成圖示的家庭電路（插座準(zhǔn)備接入大功率用電器）。完成圖示的家庭電路（插座準(zhǔn)備接入大功率用電器）?；鹁€火線零線零線保險絲保險絲分析與解答分析與解答家庭電路中家庭電路中各用電器是并聯(lián)的；保險各用電器是并聯(lián)的；保險絲裝在火線上；開關(guān)接在絲裝在火線上；開關(guān)接在火線與用電器之間；螺絲火線與用電器之間；螺絲口燈泡的金屬塊接火線，口燈泡的金屬塊接火線，螺旋套接零線；

7、插座一端螺旋套接零線；插座一端接火線，另一端接零線，接火線，另一端接零線，上端接地線。如圖所示。上端接地線。如圖所示。 說明說明正確理解家庭電路的組成和連接方法是解答此類題的關(guān)鍵。 一、一只標(biāo)有一、一只標(biāo)有“220V 40W”字樣的小燈泡，字樣的小燈泡，根據(jù)所給的信息，你可求出哪些量？若再根據(jù)所給的信息，你可求出哪些量？若再加上一個條件你又可以設(shè)計出多少題？加上一個條件你又可以設(shè)計出多少題？ 三、三、 燈泡中的電學(xué)問題燈泡中的電學(xué)問題220V40W220V40W1、“220V40W”的含義是什么？的含義是什么？2、該燈泡正常發(fā)光時的電流是多少？、該燈泡正常發(fā)光時的電流是多少？3、該燈泡正常發(fā)光

8、時的電阻是多少？、該燈泡正常發(fā)光時的電阻是多少？4、該燈泡正常發(fā)光、該燈泡正常發(fā)光1小時消耗的電能是多少？小時消耗的電能是多少？5、1千瓦時的電能可使該燈泡正常發(fā)光幾小時？千瓦時的電能可使該燈泡正常發(fā)光幾小時？6 若把它接在若把它接在110V的電路中，它的實際功率是多的電路中，它的實際功率是多少？少？(不考慮電阻的變化）不考慮電阻的變化） 6 6 若把它接在若把它接在110V110V的電路中，它的實的電路中，它的實際功率是多少？際功率是多少？( (不考慮電阻的變化）不考慮電阻的變化）220V40W解：解：W=12104022022WV ）（PUR額額WV）（RUP10121011022=W=實

9、實四、區(qū)分不同功率的四、區(qū)分不同功率的 燈泡的常用方法燈泡的常用方法現(xiàn)有兩個銘牌模糊的普通燈泡，你怎么幫助鑒現(xiàn)有兩個銘牌模糊的普通燈泡，你怎么幫助鑒別？（幾種方法）別？（幾種方法） ？ ？L1“220V 100W”L2“220V 60W”方法二：并聯(lián)在方法二：并聯(lián)在220V的電源上，較亮的電源上，較亮 的是的是_，較暗的是，較暗的是_。依據(jù)依據(jù)_ 方法三：串聯(lián)在方法三：串聯(lián)在220V的電源上，較亮的的電源上，較亮的是是_,較暗的是較暗的是_。依據(jù)依據(jù)_ 方法一：燈絲較粗的是方法一：燈絲較粗的是_，較細(xì)的，較細(xì)的_。L1的電阻比的電阻比L2的電阻的電阻_,依據(jù)依據(jù)_ 方法四：應(yīng)用電能表和秒表測它

10、們在方法四：應(yīng)用電能表和秒表測它們在額定電壓下的功率。額定電壓下的功率。請你觀察請你觀察L1L2L1L2L2L1L1“220V 100W”L2“220V 60W”小小電能表銘牌上是電能表銘牌上是1200R/kwh，只讓燈泡工作，只讓燈泡工作，已知：燈泡在已知：燈泡在1min內(nèi)，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動內(nèi)，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動2圈，你能算出圈，你能算出燈泡的實際電功率嗎？燈泡的實際電功率嗎？如果你仔細(xì)看這地面的樹蔭，你將會看到數(shù)以百計的日偏食影像。如果你仔細(xì)看這地面的樹蔭，你將會看到數(shù)以百計的日偏食影像。影像的這種效應(yīng)是樹葉和枝葉之間的細(xì)小空間造成的，就好象是影像的這種效應(yīng)是樹葉和枝葉之間的細(xì)小空間造成的，就好象是針孔一樣

11、，把日偏食的彎月形的太陽針孔一樣，把日偏食的彎月形的太陽 投影到地面上。觀看樹蔭里投影到地面上。觀看樹蔭里的反射式日食影像是蠻安全的，因為即使在日食時直視太陽還是的反射式日食影像是蠻安全的，因為即使在日食時直視太陽還是非常的危險，所以必需采取必要的防護(hù)步驟。上面這張照片，是非常的危險，所以必需采取必要的防護(hù)步驟。上面這張照片，是2009年年7月月22日在我校園拍攝的。日在我校園拍攝的。 今日復(fù)習(xí)知識要點n1燈泡中的燈泡中的結(jié)構(gòu)上物理結(jié)構(gòu)上物理問題問題n2燈泡中的燈泡中的電路上的連接電路上的連接問題問題n3白熾燈的額定電流、電功、電功率白熾燈的額定電流、電功、電功率n4區(qū)分不同功率的區(qū)分不同功率

12、的 燈泡的常用方法燈泡的常用方法學(xué)習(xí)永無止境，接下來請你認(rèn)真完成學(xué)案學(xué)習(xí)永無止境，接下來請你認(rèn)真完成學(xué)案的物理知識的物理知識1、電阻大小與那些因素有關(guān)？、電阻大小與那些因素有關(guān)？ 答：答：電阻大小跟導(dǎo)體的電阻大小跟導(dǎo)體的材料、長度和橫截材料、長度和橫截面積有關(guān)，還跟溫度有關(guān)面積有關(guān)，還跟溫度有關(guān)。（1）為什么燈泡總易在開燈的瞬間損壞）為什么燈泡總易在開燈的瞬間損壞? 答：答：一般金屬材料的電阻都隨溫度的升高而一般金屬材料的電阻都隨溫度的升高而增大，增大，燈絲鎢也具有同樣的性質(zhì)。開燈的燈絲鎢也具有同樣的性質(zhì)。開燈的瞬間，燈絲溫度瞬間，燈絲溫度低，低，電阻電阻小，小，所以燈絲易所以燈絲易出現(xiàn)過熱而

13、熔斷。工作一段時間后，燈絲出現(xiàn)過熱而熔斷。工作一段時間后，燈絲溫度升高，阻值附溫度的升高而增大，燈溫度升高，阻值附溫度的升高而增大，燈的電流和功率接近額定值，因而難損壞。的電流和功率接近額定值，因而難損壞。 一、你還應(yīng)知道一、你還應(yīng)知道(2)、燈絲斷了以后搭接上，再接到原來的電路、燈絲斷了以后搭接上，再接到原來的電路上使用，燈泡比原來要亮些，為什么？搭接后上使用，燈泡比原來要亮些，為什么？搭接后的燈泡在以后的使用中為什么還是從搭接處燒的燈泡在以后的使用中為什么還是從搭接處燒斷？燈泡用的時間久了亮度會有什么變化？斷？燈泡用的時間久了亮度會有什么變化？燈絲斷了以后搭接上，燈絲有效燈絲斷了以后搭接上

14、，燈絲有效長度變短，電阻減小，據(jù)長度變短，電阻減小，據(jù) ，燈的實際功率增大，所以燈光泡燈的實際功率增大，所以燈光泡的亮度比原來要亮些。的亮度比原來要亮些。RUP2=搭接后，在搭接處，由于接觸不搭接后，在搭接處，由于接觸不良，接觸電阻比其它地方的大，良，接觸電阻比其它地方的大，根據(jù)根據(jù)P=I2R，接觸處產(chǎn)生的熱功，接觸處產(chǎn)生的熱功率大，所以還是從搭接處燒斷。率大，所以還是從搭接處燒斷。燈泡用久后，由于燈絲在高溫下升燈泡用久后，由于燈絲在高溫下升華，所以在燈絲變細(xì)，燈絲電阻變?nèi)A，所以在燈絲變細(xì)，燈絲電阻變大，根據(jù)大，根據(jù) 可知，在電壓一定時，可知，在電壓一定時，燈的實際功率變小，燈的亮度變暗燈的實

15、際功率變小，燈的亮度變暗RUP2=二、你能設(shè)計嗎二、你能設(shè)計嗎1、設(shè)計調(diào)光臺燈時，如何是燈泡亮度改變？、設(shè)計調(diào)光臺燈時，如何是燈泡亮度改變？2、白熾燈泡中有空氣嗎？怎樣證明呢？、白熾燈泡中有空氣嗎？怎樣證明呢？將燈泡浸沒在水中敲破，發(fā)現(xiàn)燈泡的玻璃殼中充滿水。3、白熾燈泡的容積是多少？白熾燈泡的容積是多少？提示：排水法提示：排水法4、探究燈泡的發(fā)光效率、探究燈泡的發(fā)光效率n發(fā)光效率電光WW=小明找來了一個無色透明玻璃魚缸，小明找來了一個無色透明玻璃魚缸，一張無色透明耐高溫塑料紙。他先在一張無色透明耐高溫塑料紙。他先在魚缸中放入質(zhì)量為魚缸中放入質(zhì)量為m的水，用塑料紙的水，用塑料紙包住額定功率為包住

16、額定功率為P燈泡和電線，然后燈泡和電線，然后把包裹塑料紙的燈泡浸沒在水中，點把包裹塑料紙的燈泡浸沒在水中，點亮燈泡。請回答下列問題。亮燈泡。請回答下列問題。內(nèi)秒表和溫度計秒表和溫度計（1）白熾燈泡發(fā)光時可將電能轉(zhuǎn)化為光能和 能。（2）在燈泡正常發(fā)光的條件下，要完成這次探究還需要的測量工具是（3）寫出所要測量的的物理量（用符號表示），并寫出白熾燈發(fā)光效率的表達(dá)式。用用 測出水的初始溫度測出水的初始溫度 。把燈泡接入家庭電路開始計時，當(dāng)把燈泡接入家庭電路開始計時，當(dāng)水溫有明顯變化時，用水溫有明顯變化時，用 測出燈測出燈正常發(fā)光的時間為正常發(fā)光的時間為T。用用 測出水的末溫度為測出水的末溫度為t2，

17、PTttcmPTW)(W12=電光溫度計溫度計t1秒表秒表溫度計溫度計（4）針對以上方案進(jìn)行評估，并說明）針對以上方案進(jìn)行評估，并說明按上述方案測出的白熾燈的發(fā)光效率比按上述方案測出的白熾燈的發(fā)光效率比實際發(fā)光效率是偏高還是偏低。實際發(fā)光效率是偏高還是偏低。偏高三、有趣的白熾燈特點三、有趣的白熾燈特點：（友情鏈接）：（友情鏈接） （1）燈泡用玻璃做成鴨梨狀？）燈泡用玻璃做成鴨梨狀？分析：玻璃是熱的不良導(dǎo)體、絕緣體、熔點高、透光分析：玻璃是熱的不良導(dǎo)體、絕緣體、熔點高、透光性能好；鴨梨狀是為了增大抗壓能力；根據(jù)氣體對流性能好；鴨梨狀是為了增大抗壓能力；根據(jù)氣體對流是自下而上的特點，在燈泡內(nèi)充有少

18、量惰性氣體，并是自下而上的特點，在燈泡內(nèi)充有少量惰性氣體，并把燈泡做成梨形。這樣，燈泡內(nèi)的惰性氣體對流時，把燈泡做成梨形。這樣，燈泡內(nèi)的惰性氣體對流時，金屬鎢蒸發(fā)時的黑色微粒大部分被氣體卷到上方，著金屬鎢蒸發(fā)時的黑色微粒大部分被氣體卷到上方，著在燈泡的頸部，便可保持玻璃透明，使燈泡亮度不受在燈泡的頸部，便可保持玻璃透明，使燈泡亮度不受影響減小鎢絲升華后凝華玷污的面積。影響減小鎢絲升華后凝華玷污的面積。 白熾燈的其它知識：白熾燈的其它知識：（2）鎢絲做成雙螺旋狀？）鎢絲做成雙螺旋狀？ 這主要是為了在發(fā)光時減少散熱，提高燈絲這主要是為了在發(fā)光時減少散熱，提高燈絲的溫度，使發(fā)光效率更高。的溫度，使發(fā)

19、光效率更高。 （3）燈泡尾部的螺絲口？）燈泡尾部的螺絲口？ 分析：為了增大摩擦力。分析：為了增大摩擦力。 （4）圖中是安裝在廚房中的兩盞電燈，根據(jù)圖示回答）圖中是安裝在廚房中的兩盞電燈，根據(jù)圖示回答下列問題：下列問題：燈泡燈泡L1正常發(fā)光兩端的電壓是正常發(fā)光兩端的電壓是_，消耗的電功，消耗的電功率是率是_；兩個燈泡中，兩個燈泡中，_燈的燈絲電阻較大，正常發(fā)光時燈的燈絲電阻較大，正常發(fā)光時_燈較亮；燈較亮；如果將這兩個燈泡串聯(lián)在家庭電路中，如果將這兩個燈泡串聯(lián)在家庭電路中，_較亮。較亮。60 L2L1甲1、在實驗課上，同學(xué)們把兩個相同規(guī)格的小燈泡、在實驗課上，同學(xué)們把兩個相同規(guī)格的小燈泡連接在如圖甲所示的電路中，閉合開關(guān)后，兩燈發(fā)連接在如圖甲所示的電路中，閉合開關(guān)后，兩燈發(fā)光。此時，一同學(xué)