Почему горит лампочка: принцип работы
Во вступлении кратко рассказывается об устройстве лампочки накаливания, принципе ее работы и том, почему при прохождении электрического тока через проводник выделяется свет.
Устройство лампы накаливания
Почему горит лампочка? Она состоит из стеклянной колбы, внутри которой находится вольфрамовая нить накаливания. Эта нить представляет собой тонкий спиралевидный проводник, через который пропускается электрический ток. Из колбы откачан воздух, чтобы вольфрамовая нить могла сильнее нагреваться и ярче светить.
Вольфрамовая нить называется проводником, так как проводит через себя электрический ток подобно обычным медным проводам в электропроводке.
Основные элементы лампы накаливания:
- Стеклянная колба
- Цоколь для крепления в патрон
- Вольфрамовая нить накаливания (проводник)
- Запаянные выводы тока к нити накаливания
Почему горит лампочка
Когда через вольфрамовую нить накаливания начинает протекать электрический ток, она быстро нагревается до высокой температуры. Это происходит потому, что при движении заряженных частиц (электронов) в проводнике выделяется тепло в соответствии с законом Джоуля-Ленца.
Чем сильнее электрический ток, тем больше нагревается проводник. Вольфрамовая нить в лампочке может нагреваться до 2500-3000 градусов Цельсия. При такой высокой температуре нить начинает сильно светиться - испускать видимый свет.
При нагревании все тела начинают испускать электромагнитное излучение:
- Сначала тепловые инфракрасные лучи
- Затем видимый красный, оранжевый свет
- При дальнейшем нагреве - желтый, белый свет
Таким образом, разогретая от электрического тока до высокой температуры вольфрамовая нить начинает испускать видимый свет, то есть становится источником освещения - лампочкой.
Почему нужно откачивать воздух из колбы
Если бы внутри стеклянной колбы оставался воздух, то при нагревании вольфрамовой нити он также нагревался бы. Горячий воздух интенсивно отводил бы тепло от нити накаливания, не давая ей разогреться до нужной температуры.
Кроме того, на прогретом воздухе происходило бы окисление материала нити с образованием оксидов металлов. Это привело бы к быстрому перегоранию и выходу лампочки из строя.
Поэтому для нормальной работы лампы накаливания необходимо откачать воздух из колбы, создав вакуумное пространство для вольфрамовой нити.
Горит свет, почему?
Свет выделяется нитью накаливания потому, что при достижении ею высокой температуры (~2500-3000°C) начинается интенсивное тепловое излучение в видимом диапазоне. Это излучение и воспринимается нами как свет лампочки.
В зависимости от температуры нити меняется цвет излучаемого света - от красного при 2000°C до белого при 3000°C и выше.
| Температура нити накаливания | Цвет излучаемого света |
| 2000°C | Красный |
| 2500°C | Желто-оранжевый |
| > 3000°C | Белый |
Таким образом, благодаря нагреву проводника электрическим током до высоких температур происходит испускание видимого света - загорается лампочка накаливания.
Как увеличить срок службы лампы накаливания
Срок службы лампы накаливания во многом зависит от правильной эксплуатации и соблюдения ряда простых правил:
- Не включать и выключать лампу слишком часто - при частых включениях/выключениях ресурс вольфрамовой нити расходуется быстрее из-за резких перепадов температуры.
- Использовать лампу только на номинальное напряжение, указанное в паспорте. Повышенное напряжение в сети вызывает перегрев и быстрый износ нити накаливания.
- Периодически очищать поверхность колбы от пыли - скопление пыли ухудшает теплоотдачу, что также ведет к перегреву нити.
- Не касаться колбы лампы руками при эксплуатации - жирные следы могут привести к локальному перегреву стекла и трещинам.
Соблюдение этих несложных правил позволит лампе проработать весь положенный ресурс, а иногда даже превысить его.
Последствия перегорания лампы накаливания
Когда вольфрамовая нить в лампе перестает гореть и обрывается. Почему горит лампочка?. Причинами перегорания могут быть как окончание срока службы, так и неправильная эксплуатация.
При перегорании нити накаливания лампа перестает выполнять свои функции, то есть перестает светить. Обрыв цепи приводит также к прекращению протекания тока через эту лампу.
Однако следует понимать, что перегоревшая лампочка не обесточивает всю электросеть. Ток найдет себе другие пути и продолжит "гореть" в неповрежденных лампах и других электроприборах, включенных параллельно в ту же цепь.
Замена перегоревшей лампы накаливания
После того, как лампа накаливания вышла из строя, ее необходимо заменить на новую для восстановления освещения. Порядок замены такой:
- Обесточить цепь питания лампы автоматом или рубильником
- Дождаться полного остывания перегоревшей лампы
- Извлечь старую лампу из патрона
- Вставить новую лампу соответствующей мощности и напряжения
- Включить автомат или рубильник, подав тем самым напряжение
При замене перегоревшей горячей лампы возможны ожоги или даже поражение током от проводника нити накаливания
Поэтому перед извлечением старой лампы из патрона нужно обязательно дождаться ее полного остывания.
Утилизация ламп накаливания
Так как лампы накаливания содержат вредные для окружающей среды вещества, их нельзя выбрасывать вместе с бытовым мусором. Перегоревшие или вышедшие из строя лампы накаливания подлежат специальной утилизации.
Для этих целей используются пункты приема или специальные контейнеры, куда граждане могут сдавать такие отработавшие лампы. После сбора отходы направляют на перерабатывающие предприятия.
Такой сбор и повторная переработка компонентов ламп позволяет исключить вред окружающей среде и здоровью людей от ртути и других материалов, входящих в их состав.