עקרון פעולת הנורה החשמלית ובנין הנורה החשמלית

מקור האור החשמלי המבצע את עקרון התופעה של תאורה הוא נקרא מנורת חשמל. במילים אחרות, המנורה שפועלת עקב ההבהרה של הסיב כתוצאה מזרם חשמלי העובר דרכה היא נקראת מנורת חשמל.

איך פועלות מנורות חשמל?

כאשר גוף מתלהט, האטומים בתוך הגוף נעשים מושכים תרמית. אם הגוף לא מתמוסס, האלקטרונים בעקיפי האטומים מעפים לרמות אנרגיה גבוהות יותר בשל האנרגיה שנמסרת להם. אלקטרונים אלה ברמות האנרגיה הגבוהות אינן יציבות, והם שוב יורדים לרמות אנרגיה נמוכות. בעת ירידתם מרמות אנרגיה גבוהות לרמות נמוכות, האלקטרונים משחררים את האנרגיה הנוספת שלהם בצורה של פוטונים. הפוטונים הללו מפלטים מהגוף בצורה של קרינה אלקטרומגנטית.

הקרינה תכלול אורכי גל שונים. חלק מאורכי הגל הם בתחום הנראה, וחלק משמעותי מאורכי הגל הוא בתחום התת-אדום. גלי האלקטרומגנטיים באורכי גל בתחום התת-אדום הם אנרגיית חום, וגלי האלקטרומגנטיים באורכי גל בתחום הנראה הם אנרגיית אור.

תאורה היא יצירת אור נראה על ידי חימום גוף. מנורת חשמל פועלת על אותו עיקרון. המקור המלאכותי הפשוט ביותר לאור באמצעות חשמל הוא מנורת חשמל. כאן אנו משתמשים בזרם חשמלי כדי להוביל דרך סיב דק ודק לייצור אור נראה. הזרם מגביר את הטמפרטורה של הסיב עד שהוא נהיה זוהר.

היסטוריה של מנורת חשמל

בדרך כלל מאמינים כי תומאס אדיסון היה הממציא של מנורת החשמל, אך ההיסטוריה האמיתית הייתה אחרת. היו מספר מדענים שעבדו ועיצבו פרוטוטיפים למנורת חשמל לפני אדיסון. אחד מהם היה הפיזיקאי הבריטי ג'וזף וילסון סוואן. לפי הרשומות, נמצא כי הוא קיבל את הפטנט הראשון עבור מנורת החשמל. מאוחר יותר, אדיסון וסוואן התאחדו לייצר מנורות חשמל בסולם מסחרי.

בניית מנורת חשמל

הסיב מחובר בין שתי קווי מנה. קו מנה אחת מחובר לנקודת מגע הרגל והשני מסתיים בבסיס המתכת של הבולב. שני קווי המנה עוברים דרך תמיכה זכוכית ממוקמת באמצע התחתון של הבולב. שני קווי תמיכה נוספים מחוברים לתמיכה הזכוכית, המשמשים לתמיכה בסיב בחלקו האמצעי. נקודת מגע הרגל מבודדת מהבסיס המתכתי בחומרים מבודדים. כל המערכת מוכלסת בגלאז בולב צבעוני, מכוסה פוספור או שקוף. הבולב עשוי להיות מלא בגזים בלתי פעילים או שמוחזק בו vakuum בהתאם למגבלת המנורת החשמלית.

הסיב של מנורות חשמל מבודד באופן אוויר הדוק עם בולב זכוכית בצורה וגודל מתאימים. הבולב הזכוכיתי משמש כדי לבנות את הסיב מהאויר הסביבתי למנוע חמצון של הסיב ולהפחית זרמי הקונבקציה סביב הסיב כדי לשמור על טמפרטורת הסיב גבוהה.

הבולב הזכוכיתי מוחזק בהvakuum או מלא בגזים בלתי פעילים כמו ארגון עם אחוז קטן של חנקן בלחץ נמוך. גזים בלתי פעילים משמשים להפחית את האידוי של הסיב במהלך שירות הלמפס. אך עקב זרימת הקונבקציה של הגז הבלתי פעיל בתוך הבולב, יש סיכוי גדול יותר לאיבוד חום של הסיב במהלך הפעולה.

שוב, vakuum הוא מבודד חום מעולה, אך הוא ממהר את האידוי של הסיב במהלך הפעולה. במקרה של מנורות חשמל מלאות בגז, משתמשים ב-85% ארגון מעורבב עם 15% חנקן. לעיתים קרובות ניתן להשתמש בקריפטון כדי להפחית את האידוי של הסיב מכיוון שהמשקל המולקולרי של גז הקריפטון הוא די גבוה.

אבל זה עולה יותר. בערך 80% מהלחץ האטמוספרי, הגזים ממלאים את הבולב. הגז ממלא את הבולב עם מוגבלת מעל 40 W. אבל עבור בולב מתחת ל-40 W; אין גז בשימוש.

החלקים השונים של מנורת חשמל מוצגים למטה.

הסיב של מנורת חשמל

בימינו, מנורות חשמל זמינות במגוון של רמות כוח שונות כגון 25, 40, 60, 75, 100 ו-200 ואט וכדומה. ישנם צורות שונות של בולבים, אך בעיקר כולם עגולים. ישנם שלושה חומרים chính המשמשים לייצור הסיב של מנורות חשמל, והם פחמן, טנטלום וвольפרם. פחמן היה בשימוש קודם לחומר הסיב, אך כיום wolfram הוא בשימוש העיקרי为此，我将纠正并完成翻译：

המקור החשמלי של אור המבצע את עקרון התופעה של תאורה נקרא מנורת חשמל. במילים אחרות, המנורה שפועלת עקב ההבהרה של הסיב כתוצאה מזרם חשמלי העובר דרכה נקראת מנורת חשמל.

איך פועלות מנורות חשמל?

כאשר גוף מתלהט, האטומים בתוך הגוף נעשים מושכים תרמית. אם הגוף לא מתמוסס, האלקטרונים בעקיפי האטומים מעפים לרמות אנרגיה גבוהות יותר בשל האנרגיה שנמסרת להם. אלקטרונים אלה ברמות האנרגיה הגבוהות אינן יציבות, והם שוב יורדים לרמות אנרגיה נמוכות. בעת ירידתם מרמות אנרגיה גבוהות לרמות נמוכות, האלקטרונים משחררים את האנרגיה הנוספת שלהם בצורה של פוטונים. הפוטונים הללו מפלטים מהגוף בצורה של קרינה אלקטרומגנטית.

הקרינה תכלול אורכי גל שונים. חלק מאורכי הגל הם בתחום הנראה, וחלק משמעותי מאורכי הגל הוא בתחום התת-אדום. גלי האלקטרומגנטיים באורכי גל בתחום התת-אדום הם אנרגיית חום, וגלי האלקטרומגנטיים באורכי גל בתחום הנראה הם אנרגיית אור.

תאורה היא יצירת אור נראה על ידי חימום גוף. מנורת חשמל פועלת על אותו עיקרון. המקור המלאכותי הפשוט ביותר לאור באמצעות חשמל הוא מנורת חשמל. כאן אנו משתמשים בזרם חשמלי כדי להוביל דרך סיב דק ודק לייצור אור נראה. הזרם מגביר את הטמפרטורה של הסיב עד שהוא נהיה זוהר.

היסטוריה של מנורת חשמל

בדרך כלל מאמינים כי תומאס אדיסון היה הממציא של מנורת החשמל, אך ההיסטוריה האמיתית הייתה אחרת. היו מספר מדענים שעבדו ועיצבו פרוטוטיפים למנורת חשמל לפני אדיסון. אחד מהם היה הפיזיקאי הבריטי ג'וזף וילסון סוואן. לפי הרשומות, נמצא כי הוא קיבל את הפטנט הראשון עבור מנורת החשמל. מאוחר יותר, אדיסון וסוואן התאחדו לייצר מנורות חשמל בסולם מסחרי.

בניית מנורת חשמל

הסיב מחובר בין שתי קווי מנה. קו מנה אחת מחובר לנקודת מגע הרגל והשני מסתיים בבסיס המתכת של הבולב. שני קווי המנה עוברים דרך תמיכה זכוכית ממוקמת באמצע התחתון של הבולב. שני קווי תמיכה נוספים מחוברים לתמיכה הזכוכית, המשמשים לתמיכה בסיב בחלקו האמצעי. נקודת מגע הרגל מבודדת מהבסיס המתכתי בחומרים מבודדים. כל המערכת מוכלסת בגלאז בולב צבעוני, מכוסה פוספור או שקוף. הבולב עשוי להיות מלא בגזים בלתי פעילים או שמוחזק בו וקום בהתאם למגבלת המנורת החשמלית.

הסיב של מנורות חשמל מבודד באופן אוויר הדוק עם בולב זכוכית בצורה וגודל מתאימים. הבולב הזכוכיתי משמש כדי לבנות את הסיב מהאויר הסביבתי למנוע חמצון של הסיב ולהפחית זרמי הקונבקציה סביב הסיב כדי לשמור על טמפרטורת הסיב גבוהה.

הבולב הזכוכיתי מוחזק בו וקום או מלא בגזים בלתי פעילים כמו ארגון עם אחוז קטן של חנקן בלחץ נמוך. גזים בלתי פעילים משמשים להפחית את האידוי של הסיב במהלך שירות הלמפס. אך עקב זרימת הקונבקציה של הגז הבלתי פעיל בתוך הבולב, יש סיכוי גדול יותר לאיבוד חום של הסיב במהלך הפעולה.

שוב, וקום הוא מבודד חום מעולה, אך הוא ממהר את האידוי של הסיב במהלך הפעולה. במקרה של מנורות חשמל מלאות בגז, משתמשים ב-85% ארגון מעורבב עם 15% חנקן. לעיתים קרובות ניתן להשתמש בקריפטון כדי להפחית את האידוי של הסיב מכיוון שהמשקל המולקולרי של גז הקריפטון הוא די גבוה.

אבל זה עולה יותר. בערך 80% מהלחץ האטמוספרי, הגזים ממלאים את הבולב. הגז ממלא את הבולב עם מוגבלת מעל 40 W. אבל עבור בולב מתחת ל-40 W; אין גז בשימוש.

החלקים השונים של מנורת חשמל מוצגים למטה.