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灯丝烧断的原因?(一个高中生的问题)
灯丝在刚开启的时候容易烧断,是因为灯丝温度低电流大。可为啥电流大就容易断呢?刚开启时电流大、功率大、发热多,但灯丝的温度却不如开启一段时间后的温度高(这也是电阻开启瞬间大的原故)。灯丝烧断的根本原因是什么?
温度升高,电阻增大
灯丝开启一段时间后,电阻会上升,因此功率会减小。钨的熔点高于 3000 度,灯丝烧断跟温度没关系。刚开启时电流非常之高,导致产生的热量比正常时高出几十倍甚至更高,所以断的时候常发生在刚开启的时候。你说的灯丝的温度却不如开启一段时间后的温度高,是对的,随着温度升高,时间长了,灯丝处在高温,使得灯丝的内能增加,分子平均动能增大,长时间下去,分子间的结构由于分子力的作用而变化,分子间相互作用力导致了断离。
电流过大,产生热量
对这一问题的解释是:由于灯丝在不发光时电阻较小,因而在接通电源的瞬间,通过灯丝的电流很大,根据焦耳定律 Q=I2Rt 可知此时电流通过灯丝产生的热量多,使得灯丝温度太高而使灯丝熔断。对这一解释有这样的疑问:开始时因为灯丝电阻小而电流大,但随着温度的提高灯丝的电阻也随着变大,不可能出现灯丝的温度比正常发光时高的情况呀? 猜想灯丝不是熔断而可能是由于力的作用而拗断的。
实验证明,灯丝间存在吸引力
如下的实验:找一只 40W 的白炽灯,安装到一实验示教板上,用一电铃开关来控制灯的通断。按下电铃开关,在灯泡亮起的同时耳中能听到一清脆的“当”的声音,怕是耳朵没听清,反复试几次,每次按下电铃开关,都能听到一声虽不太响但很清脆的“当”的声音。这声音是哪来的呢?通电导体会产生磁场,灯丝做成螺旋状,通电后是否相当于好多通电螺线管联接在一起呢?书上讲通电螺线管产生的磁场和条形磁铁的相似,那是否可以说在通电后灯丝间存在着相互作用的吸引力呢?而在接通电源的瞬间,由于灯丝电阻较小,使得流过灯丝的电流大,这个吸引力也大,使得灯丝在开灯时容易断呢?