随着科技的进步,人们在享受物质生活的同时也不断的在追求节能环保的低碳生活。所以在照明设备方面上,白炽灯相继被荧光灯和LED灯代替。作为最早一代的灯泡,白炽灯除了使用寿命不长外,其发光效率可谓是极低的。一个100w的白炽灯发光效率可能只有10%不到,这也就造成了90%的电能用在产生热量上。这样的耗能灯泡,如今只能被淘汰掉了。
本期实验:测量白炽灯发光效率与热损失功率,(从安全角度出发,由于日常白炽的灯的工作电压为220V极不方便实验的安全操作,这里使用工作电压6V、功率为12w的小功率白炽灯进行实验)。为了测量12W白炽灯泡在设定电压范围内的光和温度输出,从而可以计算灯泡的效率此时要求DrDAQ 装有温度、电压和光传感器。
所需设备:连接到PC的DrDAQ数据记录器、一个可以包含数据记录器、探头和灯泡的绝缘箱、足够的胶带(将进入盒子的电线入口封住)、电源组、电线、6V灯泡。
实验设置:
1、将DrDAQ数据记录器放入带灯泡的盒子中,确保电线通过盒子的外部,并将间隙密封。
2、将箱子放入装有隔热材料包装的较大容器中。
3、将数据记录器连接到PC和灯泡到电源组。
4、运行Picolog记录仪,添加正确的传感器:光、温度和电压。
5、当传感器显示稳定的读数开始记录时,建议30秒采样率与“尽可能多”的平均值。
6、打开2V灯泡并记录10分钟。
7、将电压增加到3V并重复。
8、将电压增加到4V并重复。
9、将电压提高到5V并重复。
进行实验:
创建表如下所示:
在增加电压之前,让读数达到一个恒定的水平。再计算结果。
问题:
1、每种情况下的温度升高是多少?
2、每种情况下的光线增加是多少?这是否与温度变化相同?
3、计算每次读数的功率
4、计算灯泡的能量效率。这是否与热量相关?
进一步研究
1.白炽灯工作时,连接导线为什么不能发光发热。
2.光和电压、光和温度、电压和温度之间有什么关系(例如从转换关系及转换效率上考虑)?
3.白炽灯为什么要用玻璃密封?试着在玻璃上打个小孔,观察灯的工作情况。