白炽灯中的物理知识
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与白炽灯有关的物理知识
一、欧姆定律：I U ,变形式：U=IR,R= U 都只适用于
R
I
纯电阻电路，且U、I、R要针对同一段电路。
二、电功率定义式：P= W ，可用于家用电器实际功率的 t
测量；计算式：P=UI,可用于实验室测量小灯泡的功率，
两个公式适用于一切电路。
三、焦耳定律：Q=I2 Rt，适用于一切电路的电热计算。
• A．电源电压为18V
B．电路中电流为3A
• C．两灯泡的总功率为27W D．灯L1的实际功率 等于灯L2的实际功率
分析：此题关键是首先判断出是哪一只灯泡正常发光， 这就必须根据已知的额定电压和额定功率求出两只灯泡 的正常工作电流，进行比较后得知是L1正常发光，那么 此时电路中的电流就是1.5A，再根据R=U2/P求出两只灯 泡的电阻，分别计算出四个选项中的相关物理量，最后 作出判断。（此题找准切入点很重要）
• 灯泡的实际电流I=
电阻两端的电压为 ，
电流为 ，所以电阻值为：
若路灯所在的支路两端电压刚好为220V，则串联电阻前
这个支路的功率为100W ，串联一个电阻后支路总电阻
增大，由 P= 可知，支路总功率变 即路灯和电
阻的总功率小于100W, 所以串联一个电阻可以
。
在所有用电的照明灯具中，白炽灯的效率是最低的， 它所消耗的电能只有很小的部分，即12%－18%可转化为 光能，而其余部分都以热能的形式散失了。至于照明时间，
答：因灯丝长度比原来短，使电阻减小，在电压一定时， 通过的电流变大，由P=UI可知其实际功率变大，所以更 亮；由于实际功率变大，整个灯丝发热更快，温度更高， 尤其在搭接处接触电阻比其它地方大，而此处通过的电流 与灯丝其它地方相同，由焦耳定律可知，此处单位时间内 发热最多，温度最高，很快达到钨丝的熔点而熔断。
二、巩固练习
• 1、灯丝通常是在 开灯瞬间 被烧断，这是为什 么？
开灯瞬间灯丝温度低，电阻小，通过的电流大， 由P=UI可知其实际功率很大，发热很快，温度 瞬间若达到钨丝熔点就熔断。
• 这个现象说明灯丝的电阻随 的升高而增 大，请设计实验验证这个结论。
• 2、白炽灯是热得发光，消耗的电能绝大部分转化 成热能，转化为光能其实是副产品，因此发光效 率很低，现有“220V、11W”节能灯的亮度与 “220V、60W”白炽灯相当，全国假设有5000万 只“220V、60W”的白炽灯，全部换成11W的节 能灯，每天以使用2h计，一个月（30天）能节约 多少电能？相当于节约多少煤？ （q=3×107J/kg）。
• 解：一个月节约的电能：
W P t
5107 (60w 11w) 30 2 3600s
3、有人说节能灯虽好，但是太贵不划算，小明了解到一 些相关数据如下：通过计算说明哪一种更便宜？（提示： 比较两种灯具使用相同时间所需的买灯具费用和所需缴 纳的电费之和）
灯具类别 额定电压（V） 额定功率（W） 灯具价格（元/只） 平均寿命（h） 电价（元/kw.h）
一、例题讲解
1、灯泡用久了会比新买时暗，这是 为什么？
• 灯泡的亮度是由实际功率决定的。灯 泡用久了，灯丝会因为升华而逐渐变 细，电阻变大。由公式P=U2/R可知， 在灯泡两端电压不变时，灯丝电阻变
大，在电压一定时，灯泡的实际功率 会变小，因此，灯泡用久了会暗。
• 2、把标有“6V 9W”的灯泡L1和“12V 36W” 的灯泡L2串联后接在电源两端，其中一只灯泡正 常发光，另一只没有达到额定功率（不考虑灯丝 电阻随温度的变化），则（ ）
传统白炽灯（钨丝灯）耗能高、寿命短，在全球资源 紧张的大环境下，已渐渐被各国政府禁止
生产，随之替代产品是电子节能灯，电子节能灯虽然提高 了节能效果，但由于使用了诸多污染环境的重金属元素， 又有悖于环境保护的大趋势。随着LED技术的高速发展 LED照明逐渐成为新型绿色照明的不二之选。LED在发 光原理、节能、环保的层面上都远远优于传统照明产品。
荧光灯分传统型荧光灯和无极荧光灯，传统型荧光灯
即低压汞灯，是利用低气压的汞蒸气在放电过程中辐射紫 外线，从而使荧光粉发出可见光的原理发光，因此它属于 低气压弧光放电光源。
卤素灯泡(Halogen lamp)，亦称钨卤灯泡，是白炽灯 的一种。原理是在灯泡内注入碘或溴等卤素气体。在高温 下，升华的钨丝与卤素进行化学作用，升华的钨会重新凝 固在钨丝上，形成平衡的循环，避免钨丝过早断裂。因此 卤素灯泡比白炽灯更长寿。
这种电灯的使用寿命通常不会超过1000小时。
据介绍，紧凑型荧光灯售价约是白炽灯泡的10倍， 但寿命是后者的6倍，而且同等亮度的产品，荧光灯耗 电量不足白炽灯泡的四分之一。随着新产品的不断出现， 新型光源也不断诞生，譬如LED发光二极管，是一种半 导体固体发光器件，被称为第四代照明光源或绿色光源， 具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，使用寿命可 达6万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上；电光 功率转换接近100%，相同照明效果比传统光源节能
材料：灯丝是用比头发丝还细得多的 钨丝，做成螺旋形。看起来灯丝很短， 其实把这种极细的螺旋形的钨丝拉成一 条直线，这条直线竟有1米多长。
3、白炽灯的灯丝是用 高的钨做
成的，看上去好像很粗，其实是很细
的钨丝绕成螺旋状，绕成螺旋状的目
的是 减少灯丝散热，提高灯丝的温度
。
4、灯丝断了再搭上，会比以前更亮，为什么？但 往往用不了多长时间又会从搭接处烧断，原因 是什么？
80%以上。
限制白炽灯的应用， 一般应使用荧光灯，主要是自镇
流荧光灯代替白炽灯；在一些开关频繁、要求调光、有特 殊装饰要求的场所，以及商场重点照明等，宜选用卤素灯。 限制白炽灯应用，当前重点是宾馆和家庭两类场所：对宾 馆主要靠设计师、装饰工程师和建设单位共同努力，增强 节能观念和责任来解决；对家庭主要靠政府运用价格政策 引导。
节能灯
白炽灯
220
220
11
60
20
1.5
5000
1000
0.5
材料：如果玻壳里充满空气，那么通电 以后，钨丝温度升高到2000℃以上，空气中 的氧气就会对它毫不留情地发动袭击，使它 很快被烧断，同时生成一种黄白色的三氧化 钨，附着在玻壳内壁和灯内部件上。 要是玻
壳里残留的空气比较少，那么上面讲的过程 就会进行得慢一些，钨跟空气中的氧化合生 成一薄层蓝色的三氧化二钨和氧化钨的混合 物。 这些都是空气玩的把戏——空气里的氧 气使高温的钨丝氧化了。 所以钨丝灯泡要抽
5、在傍晚和深夜，灯泡的亮度有什 么不同？你能解释吗？
• 傍晚是用电高峰，用电器总功率很 ，由I=P/U 可知，干路电流会很 ，而输电线是有电阻的， 干路输电线由于通过的电流较 ，导致干路导线 损失的电压较多，而电源总电压是不变的，于是 各支路用电器两端的电压较 ，使其实际功率 较 ，灯泡较 。
• 反之，深夜干路损失的电压较 ，支路两端电 压变 ，用电器实际功率变 ，灯变 。
成真空，把空气统统清除出去。
• 4、白炽灯灯丝为何用钨丝制作？ • 灯泡用久了，灯泡壁会发黑，是因为灯丝
先 而后又 的缘故。白炽灯泡功率小 的都抽成真空,其作用主要是防止钨在高温 下的 ________.
白炽灯泡功率大的要充入氮、氩等气体， 其作用主要是阻碍钨丝在高温下的 _____________.
四、由P=UI和I U 组合得到：P U 2 和P I 2R,由Q=I2 Rt
R
R
和I U 组合得到：Q= U2 t和Q=UIt,这四个公式只适用于
R
R
纯电阻电路。
• 白炽灯是利用物体的炽热效应来工 作的，任何物体达到1700℃以上
就会发出明亮的白光，灯泡发光时， 灯丝温度可达2200℃以上。
• 6、路灯由于长时间、不间断发光，因此容易坏，导致 更换频繁，其实可适当降低其功率，既不影响照明，却 会大大延长其寿命，现有一只“220V、100W”的路灯， 给它串联一只电阻，路灯的实际功率为81W，问①这个 电阻应为• 实际功率为81W时灯泡的实际电压U=
一、欧姆定律：I U ,变形式：U=IR,R= U 都只适用于
R
I
纯电阻电路，且U、I、R要针对同一段电路。
二、电功率定义式：P= W ，可用于家用电器实际功率的 t
测量；计算式：P=UI,可用于实验室测量小灯泡的功率，
两个公式适用于一切电路。
三、焦耳定律：Q=I2 Rt，适用于一切电路的电热计算。
• A．电源电压为18V
B．电路中电流为3A
• C．两灯泡的总功率为27W D．灯L1的实际功率 等于灯L2的实际功率
分析：此题关键是首先判断出是哪一只灯泡正常发光， 这就必须根据已知的额定电压和额定功率求出两只灯泡 的正常工作电流，进行比较后得知是L1正常发光，那么 此时电路中的电流就是1.5A，再根据R=U2/P求出两只灯 泡的电阻，分别计算出四个选项中的相关物理量，最后 作出判断。（此题找准切入点很重要）
• 灯泡的实际电流I=
电阻两端的电压为 ，
电流为 ，所以电阻值为：
若路灯所在的支路两端电压刚好为220V，则串联电阻前
这个支路的功率为100W ，串联一个电阻后支路总电阻
增大，由 P= 可知，支路总功率变 即路灯和电
阻的总功率小于100W, 所以串联一个电阻可以
。
在所有用电的照明灯具中，白炽灯的效率是最低的， 它所消耗的电能只有很小的部分，即12%－18%可转化为 光能，而其余部分都以热能的形式散失了。至于照明时间，
答：因灯丝长度比原来短，使电阻减小，在电压一定时， 通过的电流变大，由P=UI可知其实际功率变大，所以更 亮；由于实际功率变大，整个灯丝发热更快，温度更高， 尤其在搭接处接触电阻比其它地方大，而此处通过的电流 与灯丝其它地方相同，由焦耳定律可知，此处单位时间内 发热最多，温度最高，很快达到钨丝的熔点而熔断。
二、巩固练习
• 1、灯丝通常是在 开灯瞬间 被烧断，这是为什 么？
开灯瞬间灯丝温度低，电阻小，通过的电流大， 由P=UI可知其实际功率很大，发热很快，温度 瞬间若达到钨丝熔点就熔断。
• 这个现象说明灯丝的电阻随 的升高而增 大，请设计实验验证这个结论。
• 2、白炽灯是热得发光，消耗的电能绝大部分转化 成热能，转化为光能其实是副产品，因此发光效 率很低，现有“220V、11W”节能灯的亮度与 “220V、60W”白炽灯相当，全国假设有5000万 只“220V、60W”的白炽灯，全部换成11W的节 能灯，每天以使用2h计，一个月（30天）能节约 多少电能？相当于节约多少煤？ （q=3×107J/kg）。
• 解：一个月节约的电能：
W P t
5107 (60w 11w) 30 2 3600s
3、有人说节能灯虽好，但是太贵不划算，小明了解到一 些相关数据如下：通过计算说明哪一种更便宜？（提示： 比较两种灯具使用相同时间所需的买灯具费用和所需缴 纳的电费之和）
灯具类别 额定电压（V） 额定功率（W） 灯具价格（元/只） 平均寿命（h） 电价（元/kw.h）
一、例题讲解
1、灯泡用久了会比新买时暗，这是 为什么？
• 灯泡的亮度是由实际功率决定的。灯 泡用久了，灯丝会因为升华而逐渐变 细，电阻变大。由公式P=U2/R可知， 在灯泡两端电压不变时，灯丝电阻变
大，在电压一定时，灯泡的实际功率 会变小，因此，灯泡用久了会暗。
• 2、把标有“6V 9W”的灯泡L1和“12V 36W” 的灯泡L2串联后接在电源两端，其中一只灯泡正 常发光，另一只没有达到额定功率（不考虑灯丝 电阻随温度的变化），则（ ）
传统白炽灯（钨丝灯）耗能高、寿命短，在全球资源 紧张的大环境下，已渐渐被各国政府禁止
生产，随之替代产品是电子节能灯，电子节能灯虽然提高 了节能效果，但由于使用了诸多污染环境的重金属元素， 又有悖于环境保护的大趋势。随着LED技术的高速发展 LED照明逐渐成为新型绿色照明的不二之选。LED在发 光原理、节能、环保的层面上都远远优于传统照明产品。
荧光灯分传统型荧光灯和无极荧光灯，传统型荧光灯
即低压汞灯，是利用低气压的汞蒸气在放电过程中辐射紫 外线，从而使荧光粉发出可见光的原理发光，因此它属于 低气压弧光放电光源。
卤素灯泡(Halogen lamp)，亦称钨卤灯泡，是白炽灯 的一种。原理是在灯泡内注入碘或溴等卤素气体。在高温 下，升华的钨丝与卤素进行化学作用，升华的钨会重新凝 固在钨丝上，形成平衡的循环，避免钨丝过早断裂。因此 卤素灯泡比白炽灯更长寿。
这种电灯的使用寿命通常不会超过1000小时。
据介绍，紧凑型荧光灯售价约是白炽灯泡的10倍， 但寿命是后者的6倍，而且同等亮度的产品，荧光灯耗 电量不足白炽灯泡的四分之一。随着新产品的不断出现， 新型光源也不断诞生，譬如LED发光二极管，是一种半 导体固体发光器件，被称为第四代照明光源或绿色光源， 具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，使用寿命可 达6万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上；电光 功率转换接近100%，相同照明效果比传统光源节能
材料：灯丝是用比头发丝还细得多的 钨丝，做成螺旋形。看起来灯丝很短， 其实把这种极细的螺旋形的钨丝拉成一 条直线，这条直线竟有1米多长。
3、白炽灯的灯丝是用 高的钨做
成的，看上去好像很粗，其实是很细
的钨丝绕成螺旋状，绕成螺旋状的目
的是 减少灯丝散热，提高灯丝的温度
。
4、灯丝断了再搭上，会比以前更亮，为什么？但 往往用不了多长时间又会从搭接处烧断，原因 是什么？
80%以上。
限制白炽灯的应用， 一般应使用荧光灯，主要是自镇
流荧光灯代替白炽灯；在一些开关频繁、要求调光、有特 殊装饰要求的场所，以及商场重点照明等，宜选用卤素灯。 限制白炽灯应用，当前重点是宾馆和家庭两类场所：对宾 馆主要靠设计师、装饰工程师和建设单位共同努力，增强 节能观念和责任来解决；对家庭主要靠政府运用价格政策 引导。
节能灯
白炽灯
220
220
11
60
20
1.5
5000
1000
0.5
材料：如果玻壳里充满空气，那么通电 以后，钨丝温度升高到2000℃以上，空气中 的氧气就会对它毫不留情地发动袭击，使它 很快被烧断，同时生成一种黄白色的三氧化 钨，附着在玻壳内壁和灯内部件上。 要是玻
壳里残留的空气比较少，那么上面讲的过程 就会进行得慢一些，钨跟空气中的氧化合生 成一薄层蓝色的三氧化二钨和氧化钨的混合 物。 这些都是空气玩的把戏——空气里的氧 气使高温的钨丝氧化了。 所以钨丝灯泡要抽
5、在傍晚和深夜，灯泡的亮度有什 么不同？你能解释吗？
• 傍晚是用电高峰，用电器总功率很 ，由I=P/U 可知，干路电流会很 ，而输电线是有电阻的， 干路输电线由于通过的电流较 ，导致干路导线 损失的电压较多，而电源总电压是不变的，于是 各支路用电器两端的电压较 ，使其实际功率 较 ，灯泡较 。
• 反之，深夜干路损失的电压较 ，支路两端电 压变 ，用电器实际功率变 ，灯变 。
成真空，把空气统统清除出去。
• 4、白炽灯灯丝为何用钨丝制作？ • 灯泡用久了，灯泡壁会发黑，是因为灯丝
先 而后又 的缘故。白炽灯泡功率小 的都抽成真空,其作用主要是防止钨在高温 下的 ________.
白炽灯泡功率大的要充入氮、氩等气体， 其作用主要是阻碍钨丝在高温下的 _____________.
四、由P=UI和I U 组合得到：P U 2 和P I 2R,由Q=I2 Rt
R
R
和I U 组合得到：Q= U2 t和Q=UIt,这四个公式只适用于
R
R
纯电阻电路。
• 白炽灯是利用物体的炽热效应来工 作的，任何物体达到1700℃以上
就会发出明亮的白光，灯泡发光时， 灯丝温度可达2200℃以上。
• 6、路灯由于长时间、不间断发光，因此容易坏，导致 更换频繁，其实可适当降低其功率，既不影响照明，却 会大大延长其寿命，现有一只“220V、100W”的路灯， 给它串联一只电阻，路灯的实际功率为81W，问①这个 电阻应为• 实际功率为81W时灯泡的实际电压U=