Реферат: Лампа накаливания - История создания и принцип работы

Реферат: Лампа накаливания Введение Лампа накаливания — это искусственный источник света, в котором свет испускается телом накала, нагреваемым электрическим током до высокой температуры. В качестве тела накала чаще всего используется спираль из тугоплавкого металла — вольфрама. Данное изобретение стало настоящим прорывом в науке и технике, коренным образом изменив быт людей в конце девятнадцатого века. История создания История создания лампы накаливания связана с именами многих ученых, но ключевой вклад внесли русский электротехник Александр Николаевич Лодыгин и американский изобретатель Томас Эдисон. В 1874 году Лодыгин получил патент на угольную лампу накаливания. Позже, в 1890-х годах, он предложил использовать вольфрамовую нить, что стало стандартом для всей мировой промышленности. Эдисон же усовершенствовал конструкцию, создав удобный патрон и выкачав воздух из колбы, что сделало лампу коммерчески успешной. Устройство и принцип работы Основными элементами лампы являются: 1. Стеклянная колба. 2. Тело накала (вольфрамовая спираль). 3. Электроды и вводы. 4. Цоколь с изолятором. Принцип работы основан на тепловом действии тока. При прохождении электрического тока через нить с высоким сопротивлением выделяется тепловая энергия. Согласно закону Джоуля-Ленца, количество теплоты \( Q \) определяется формулой: \[ Q = I^2 \cdot R \cdot t \] где \( I \) — сила тока, \( R \) — сопротивление проводника, \( t \) — время. Нить разогревается до температуры около 2500–3000 градусов Цельсия. При такой температуре часть излучения переходит в видимый спектр, и мы видим свет. Чтобы вольфрам не сгорел мгновенно при контакте с кислородом, из колбы откачивают воздух или заполняют её инертным газом (аргоном или криптоном). Характеристики и эффективность Лампа накаливания обладает сплошным спектром излучения, который максимально приближен к солнечному свету в вечернее время, что комфортно для человеческого глаза. Однако коэффициент полезного действия (КПД) таких ламп крайне низок. Лишь около 5 процентов энергии превращается в свет, остальная часть уходит в тепло. Мощность лампы \( P \) связана с напряжением \( U \) и силой тока \( I \) формулой: \[ P = U \cdot I \] Для бытовых нужд в России стандартно используются лампы, рассчитанные на напряжение \( U = 220 \) Вольт. Преимущества и недостатки К преимуществам можно отнести: - Низкую стоимость производства. - Мгновенное включение. - Отсутствие токсичных компонентов (например, ртути). - Устойчивость к перепадам температур. Недостатки: - Низкая световая отдача. - Короткий срок службы (около 1000 часов). - Сильный нагрев колбы, что может привести к пожару при неправильной эксплуатации. Заключение Несмотря на появление более современных светодиодных и люминесцентных ламп, классическая лампа накаливания до сих пор находит применение в различных отраслях. Она остается важным этапом в истории развития электротехники, а приоритет отечественных ученых, таких как Лодыгин, в её создании является предметом гордости российской науки.