電燈泡為什么多是梨形的?
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電燈亮后,燈泡里的鎢絲能達(dá)到2500℃左右的高溫,會使鎢絲表層蒸發(fā)出一部分鎢的微粒。燈泡做成梨形,燈泡內(nèi)的惰性氣體對流時,鎢的微粒,大部分隨熱氣體被卷到上方,沉積在燈泡的頸部,這就能減輕對燈泡周圍和底部的影響,保持它的亮度。
電燈泡(或稱電球、鎢絲燈),其準(zhǔn)確技術(shù)名稱為白熾燈。電燈泡外圍由玻璃制造,把燈絲保持在真空,或低壓的惰性氣體之下,作用是防止燈絲在高溫之下氧化。參照白熾燈。一般認(rèn)為電燈是由美國人湯馬士•愛迪生所發(fā)明。但倘若認(rèn)真的考據(jù),另一美國人亨利•戈培爾(Heinrich Göbel)比愛迪生早數(shù)十年已發(fā)明了相同原理和物料,而且可靠的電燈泡,而在愛迪生之前很多其他人亦對電燈的發(fā)明作出了不少貢獻(xiàn)。1801年,英國化學(xué)家戴維將鉑絲通電發(fā)光。他亦在1810年發(fā)明了電燭,利用兩根碳棒之間的電弧照明。1854年亨利•戈培爾使用一根炭化的竹絲,放在真空的玻璃瓶下通電發(fā)光。他的發(fā)明今天看來是首個有實際效用的白熾燈。他當(dāng)時試驗的燈泡已可維持400小時,但是并沒有及時申請設(shè)計專利。
1850年,英國人約瑟夫•威爾森•斯旺(Joseph Wilson Swan)開始研究電燈。1878年,他以真空下用碳絲通電的燈泡得到英國的專利,并開始在英國建立公司,在各家庭安裝電燈。
1874年,加拿大的兩名電氣技師申請了一項電燈專利。他們在玻璃泡之下充入氮氣,以通電的碳桿發(fā)光。但是他們無足夠財力繼續(xù)發(fā)展這發(fā)明,于是在1875年把專利賣給愛迪生。
愛迪生購下專利后,嘗試改良使用的燈絲。1879年他改以碳絲造燈泡,成功維持13個小時。到了1880年,他造出的炭化竹絲燈泡曾成功在實驗室維持1200小時。但是在英國,斯旺控告愛迪生侵犯專利,并且獲得勝訴。愛迪生在英國的電燈公司被迫讓斯旺加入為合伙人。但后來斯旺把他的權(quán)益及專利都賣了給愛迪生。在美國,愛迪生的專利亦被挑戰(zhàn)。美國專利局曾判決他的發(fā)明已有前科,屬于無效。最后經(jīng)過多年的官司,愛迪生才取得碳絲白熾燈的專利權(quán)。
愛迪生的最大發(fā)現(xiàn)是使用鎢代替碳作為燈絲。之后在1906年,通用電器發(fā)明一種制造電燈鎢絲的方法。最終廉價制造鎢絲的方法得到解決,鎢絲電燈泡被使用至今。
電燈泡的最大問題是燈絲的升華。因為鎢絲上細(xì)微的電阻差別造成溫度不一,在電阻較大的地方,溫度升得較高,鎢絲亦升華得較快,于是造成鎢絲變細(xì),電阻進(jìn)一步增大的循環(huán);最終令鎢絲燒斷。后來發(fā)現(xiàn)以惰性氣體代替真空可以減慢鎢絲的升華。今天多數(shù)的電燈泡內(nèi)都是注入氮、氬或氪氣。
現(xiàn)代的白熾燈一般壽命為1,000小時左右。為什么它要呈梨形?這是因為電燈電亮后,燈泡里的鎢絲能達(dá)到2500℃左右的高溫,會使鎢絲表層蒸發(fā)出一部分鎢的微粒。燈泡做成梨形,燈泡內(nèi)的惰性氣體對流時,鎢的微粒,大部分隨熱氣體被卷到上方,沉積在燈泡的頸部,這就能減輕對燈泡周圍和底部的影響,保持它的亮度。所以燈泡要做成梨形。