關(guān)于白熾燈“燈絲”燒斷現(xiàn)象的分析

巴南區(qū)南泉鎮(zhèn)中學(xué)，重慶市巴南區(qū)400056

白熾燈的燈絲燒斷現(xiàn)象是生活中的常見物理現(xiàn)象，是貼近學(xué)生生活、激法學(xué)生興趣的好題材。在教材和教學(xué)中雖有所涉及，但不夠全面和深入。在這里，我想把這個問題給同學(xué)們作一個較全面的分析。

1 燈絲為什么常常會在開燈一瞬間燒斷呢?

燈絲燒斷實質(zhì)上是燈絲溫度過高，達到甚至超過其熔點所至。

由焦耳定律可知電流經(jīng)過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量： 因為燈絲電路為純電阻電路，所以W= 。當(dāng)開燈一瞬間，燈絲溫度較低，故燈絲的電阻“R”相對較小，由 ，在電壓“U”相對穩(wěn)定的情況下，電阻“R”越小，這一瞬間產(chǎn)生的熱量較多，燈絲溫度升高較快，容易達到或超過燈絲的熔點而使其熔斷。

2 燈絲燒斷后，將其重新搭好為什么亮度往往會增加呢?

我們知道燈的亮度由實際功率決定，實際功率越大，亮度越亮。同理，因為是純電阻電路，所以 ，燈絲重新搭上，由于燈絲的長度變短，故燈絲的電阻“R”變小。由 可知在電壓穩(wěn)定的情況下，“R”減小，燈泡實際功率“P”就會增大，所以燈的亮度增加。

3 重新搭好的白熾燈為什么壽命不長?

由上面第2問可知，重新搭好的燈絲實際功率會增加，由Q=Pt，當(dāng)實際功率“R”增大后，相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量增多，這樣就更容易造成燈絲的溫度過高，達到其熔點而熔斷。

4 重新搭好的燈絲可能從何處燒斷?

對于這個問題，有以下兩種情況。

（1）若搭接處接觸緊密、效果好，那么可能從接頭之外的地方燒斷。這是因為接頭接觸良好，此處燈絲的橫截面積將會增大，造成此處的電阻“R”在相同長度上小于其它地方。如圖可將接頭處的電阻“R₁”與其它相同長度的燈絲電阻“R₂”看成串聯(lián)，因為電流“I”相等可知，在相同時間內(nèi)，所以接頭之外的其它地方產(chǎn)生的熱量更多，溫度升高較快，更容易達到熔點而熔斷。

（2）若搭接處接觸較松，效果不好，那么將可能又從該處燒斷，這是因為接頭處較松，效果差。此處不僅橫截面積不會增大，反而電阻“R”在相等長度上大于其它地方，與前1結(jié)果相反。由可知，這時由于所以，在相同時間里，接頭處產(chǎn)生的熱量大于其它地方，這時就可能從接頭處重新燒斷。

5 生活中我們將如何有效防止燈絲燒斷，達到延長白熾燈泡的壽命呢?

由以上燈絲燒斷等原因的分析可知，為防止燈絲燒斷的措施是：

（1）把白熾燈的開關(guān)改為可調(diào)節(jié)電流的開關(guān)。開燈之初，控制電流較小，讓燈絲預(yù)熱，溫度升高、電阻增大后，再調(diào)到滿亮度，這樣就可能避免瞬間高溫將燈絲燒斷。

（2）改變燈泡內(nèi)的填充氣體類型或其它辦法，讓燈絲周圍散熱加快，不讓燈絲的溫度聚集、升高過快，過高。

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文。