電燈泡爲什麼多是梨形的?
電燈亮後,燈泡裏的鎢絲能達到2500℃左右的高溫,會使鎢絲表層蒸發出一部分鎢的微粒。燈泡做成梨形,燈泡內的惰性氣體對流時,鎢的微粒,大部分隨熱氣體被捲到上方,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),其準確技術名稱爲白熾燈。電燈泡外圍由玻璃製造,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。一般認爲電燈是由美國人湯馬士•愛迪生所發明。但倘若認真的考據,另一美國人亨利•戈培爾(Heinrich Göbel)比愛迪生早數十年已發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明作出了不少貢獻。1801年,英國化學家戴維將鉑絲通電發光。他亦在1810年發明了電燭,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光。他的發明今天看來是首個有實際效用的白熾燈。他當時試驗的燈泡已可維持400小時,但是並沒有及時申請設計專利。
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,並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,以通電的碳杆發光。但是他們無足夠財力繼續發展這發明,於是在1875年把專利賣給愛迪生。
愛迪生購下專利後,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,並且獲得勝訴。愛迪生在英國的電燈公司被迫讓斯旺加入爲合夥人。但後來斯旺把他的權益及專利都賣了給愛迪生。在美國,愛迪生的專利亦被挑戰。美國專利局曾判決他的發明已有前科,屬於無效。最後經過多年的官司,愛迪生才取得碳絲白熾燈的專利權。
愛迪生的最大發現是使用鎢代替碳作爲燈絲。之後在1906年,通用電器發明一種製造電燈鎢絲的方法。最終廉價製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昇華。因爲鎢絲上細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,鎢絲亦昇華得較快,於是造成鎢絲變細,電阻進一步增大的循環;最終令鎢絲燒斷。後來發現以惰性氣體代替真空可以減慢鎢絲的昇華。今天多數的電燈泡內都是注入氮、氬或氪氣。
現代的白熾燈一般壽命爲1,000小時左右。爲什麼它要呈梨形?這是因爲電燈電亮後,燈泡裏的鎢絲能達到2500℃左右的高溫,會使鎢絲表層蒸發出一部分鎢的微粒。燈泡做成梨形,燈泡內的惰性氣體對流時,鎢的微粒,大部分隨熱氣體被捲到上方,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。
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