电灯的昨天、今天和明天..docx

电灯的昨天、今天和明天------物理研究性学习结题报告课题题目：电灯的昨天、今天和明天指导老师：课题成员：组长：组员：接下来，我们在讨论后制定了研究性学习的计划阶段主要任务阶段目标阶段1确定要调查的课题，制定计划明确调查对象和主要任务阶段2查找相关的资料了解电灯的昨天、今天和明天阶段3实验探究，整理资料完成小电灯的伏安特性曲线图阶段4小组交流、成果汇总得出调查报告，提出合理建议在通过查阅相关资料后，我们对电灯的昨天、今天和明天有了更为深层次的了解：一、发明历史：在电灯问世以前，人们普遍使用的照明工具是蜡烛、煤油灯或煤气灯煤油 灯和煤气灯因燃烧煤油或煤气，因此，有浓烈的黑烟和刺鼻的臭味，并且要经常 添加燃料，擦洗灯罩，因而很不方便更严重的是，这种灯很容易引起火灾，酿 成大祸多少年来，很多科学家想尽办法，想发明一种既安全又方便的灯19世纪初，英国一位化学家用2000节电池和两根炭棒，制成世界上第一盏 弧光灯但这种灯产生的光线太强，只能安装在街道或广场上，普通家庭无法使 用无数科学家为此绞尽脑汁，想制造一种价廉物美、经久耐用的家用电灯1879年10月21日，美 国发明家爱迪生通过长期的 反复试验，终于点燃了世界 上第一盏有实用价值的电 灯。

灯是人类征服黑夜的一 大见证从此，这位发明家 的名字，就象他发明的电灯 一样，走入了千家万户他，就是被后人赞誉为“发明大王”的爱迪生二、中国的第一盏电灯:中国的第一盏电灯出现在清光绪五年四月 初八（1879年5月28日）一当时在上海公共租 界工部局工作的电气工程师英国人毕晓浦 （J. D. Bishop）在境内乍浦路一幢仓库里，以10马力 （7.46千瓦）蒸汽机为动力，带动自激式直流发 电机发电，点燃碳极弧光灯，由此，宣告电灯在 中国开始投入使用1882年英国人立德尔购买美国制造的发电 设备，在南京路江西路北角（今华东电业管理局） 创办了中国第一家发电厂，并在外滩一带用接 15盏电灯夜幕下，眩人眼目的弧光灯吸引了成百上千的市民翘首围观上世纪50年代，在鼓浪屿上，每天晚上只要电灯暗了一下立马又亮起来, 人们就知道是8点整了三、种类及用途:照明电光源一般分为白炽灯、 气体放电灯和其他电光源三大类， 在绿色照明、白炽灯工程中，可根据具体情况，选择各种光源特点：显色性好（Ra=100）、开灯即亮、可 连续调光、结构简单、价格低廉，但寿命短、 光效低餐厅、走道、会议室、庭院运用方式：台灯、顶灯、壁灯、床头灯、用途：居室、客厅、大堂、客房、商店、、卤色灯■t-走廊灯。

填充气体内含有部分卤族元素或卤化 物的充气白炽灯具有普通照明白炽灯的 全部特点，光效和寿命比普通照明白炽灯 提高一倍以上，且体积小用途：会议室、展览展示厅、客厅、商 业照明、影视舞台、仪器仪表、汽车、飞机以及其它特殊照明三、气体放电灯四、荧光灯(俗称日光灯)(2)高压钠灯(3)金属卤化物灯低气压 放电灯(low pressure (vapor) discharge lamp)特点：光效高、寿命长、光色好荧光灯有直管型、环型、紧凑型等，是应 用范围十分广泛的节能照明光源用直管型荧光灯取代白炽灯，节电70~90%寿命长5~10倍；对直管型荧光灯进行升级换代，节电15~50%用紧凑型荧光灯取代白炽灯，节电70~80%寿命长5~10倍五、高强度气体放电灯荧光高压汞灯、高压钠灯和金属卤化物灯(1)荧光高压汞灯特点：寿命长、成本相对较低用途：道路照明、室内外工业照明、 商业照明特点：寿命长、光效高、透雾性强用途：道路照明、泛光照明、广场 照明、工业照明等5)低压钠灯六、高频无极灯特点：寿命长、光效高、显色性好用途：工业照明、城市亮化工程照明、商 业照明、体育场馆照明以及道路照明等特点：性能优于一般金卤灯。

用途：商场、橱窗、重点展示及商业街道照特点：发光效率特高、寿命长、光通维 持率高、透雾性强，但显色性差用途：隧道、港口、码头、矿场等照明特点：超长寿命(40000~80000小 时)、节能、无电极、瞬间启动和再启动、 无频闪、显色性好用途：公共建筑、商店、隧道、步 行街、高杆路灯、保安和安全照明及其 他室外照明七、卤素灯泡卤素灯泡，亦称鸨卤灯泡，是白炽_灯的一种原理是在灯泡内注入碘或澳:',等卤素气体在高温下，蒸发的鸨丝与、 』’卤素进行化学作用，蒸发的鸨会重新凝-固在鸨丝 上，形成平衡的循环，避免鸨一丝过早断裂因此卤素灯泡比白炽灯更II长寿此外，卤素灯泡亦能以比一般白炽灯更高的温度运作，它们的亮度及效率亦更高不过在 这温度下，普通玻璃可能会软化因此卤素灯泡需要采用熔点更高的石英玻璃 而由于石英玻璃不能 阻隔紫外线，故此卤素灯泡通常都而需要另外使用紫外线滤镜 卤素灯泡上的水 晶玻璃如果有油，会造成玻璃上温度不一，减低灯泡的寿命因此换卤素灯泡时 要避免人手触及灯泡的玻璃八、无绳电灯九、LED灯美国麻省理工学院研究人员2007年6月10日 进行了 “无纯灯泡”的实验由索尔贾希克领导的 研究小组利用两个铜丝线圈充当共振器， 一个线圈 与电源相连，作为发射器；另一个与台灯相连，充 当接收器。

结果，他们成功地把一盏距发射器 2.13 米开外的60瓦电灯点亮而且试验显示“无线电 能传输”技术对人类无害，因为电磁场只对能与之 产生共振的物品有影响LED的结构及发光原理50年前人们已经了解半导体 材料可产生光线的基本知识，第一 个商用二极管产生于1960年LED 是英文 light emitting diode （发 光二极管）的缩写，它的基本结构 是一块电致发光的半导体材料，置 于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯 线的作用，所以LED的抗震性能好LED结构发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半 导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为 p-n结在某些半导体材料的PN结 中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称 LED 当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时， 半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关LED光源的特点1 .电压：LED使用低压电源，供电电压在 6-24V之间，根据产品不同而异， 所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。

2 .效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少 80%3 .适用性：很小，每个单元 LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成 各种形状的器件，并且适合于易变的环境4 .稳定性：10万小时，光衰为初始的50%5 .响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级6 .对环境污染：无有害金属汞7 .颜色：改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整 材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光如小电流时为红色的LER随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色8 .价格：LED的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只 LED的价格就可以与 一只白炽灯的价格相当，而通常每组信号灯需由上300〜500只二极管构成四、新发明：重力电灯“重力电灯”依靠重力产生电力，其亮度相当于一个12瓦的日光 灯，且使用寿命长来自美国弗吉尼亚州的克雷・毛尔顿，去年在弗吉尼亚科技 大学获得了硕士学位他的研究课 题是一种使用发光二极管制成的灯 具，这种灯具被命名为“格拉维亚”，它事实上是一个高度略大于 4英尺（约1.21米）、由丙烯酸材料做成的柱 体这种灯具的发光原理是：灯具上的重物在缓缓落下时带动转子旋转，由旋转产生的电能将给灯具通电并使其发光。

这种灯具的光通量为600至800流明（相当于一个12瓦日光灯的亮度），持 续时间为4小时要打开灯具，操作者只需将灯上的重物从底端移到顶部，将其 放进顶部的凹槽里让重物缓缓下降，只需几秒钟，这种发光二极管灯具即被点 亮克雷・毛尔顿说，操作这种灯当然要比按开关麻烦，但仍可接受，而且更显有趣，这就好比给一款古典的钟表上弦或悠然自得地冲上一杯可口的咖啡毛尔顿估计，格拉维亚灯具的使用寿命可以达到 200年以上目前，这种名为“格拉维亚”的灯具已经申请并获得了专利在此之后，我们结合现有知识进行了小电灯伏安特性曲线图的绘制:一、实验目的(1) 学会使用电流表和电压表2) 掌握描点法画小灯泡的伏安特性曲线3) 根据UHI图线分析电流随电压的变化规律二、实验原理按图连接电路，滑线变阻器采用分压接法通过调节变阻器的滑片位置，利 用电流表和电压表测出五组左右不同的电压和电流值， 在坐标纸上以电流I为横 轴，以电压U为纵轴画出「I曲线三、实验器材学生电源(4〜6V)、小灯泡(3.8V , 0.3A)、滑动变阻器、电流表、电压表、 电键及导线若干四、实验步骤1 .按图连接好电路2 .检查无误后，将滑片调节至最左边附近、闭合电键，读出一组U I值,记录于表格。

3 .再调节滑线变阻器的滑片到不同位置，读出五组不同的U I值，记录于表格4 .断开电键，整理好器材5 .在坐标纸上以I为横轴，以U为纵轴、并选取适当的单位6 .用描点法在坐标纸上标出各组 U、I值的对应点位置7 .用平滑曲线将各点依次连接起来8 .分析小灯泡伏安特性曲线的变化规律五、实验电路图：00—®— I——i i- 卜 享六、实验数据:UC V)0. 00. 20. 51. 0L52. 02.53.01(A)0.0000. 0500. 1000. 1500. 1800. 1950. 2050. 215UN七、实验分析：描绘出的图线是一条曲线它的斜率随电压的增大而增大，这表明小灯泡的 电阻随电压（温度）升高而增大灯丝的电阻率随温度的升高而增大 灯丝不发光 时温度是室温，正常发光时温度很高，其电阻率的变化是很显著的，所以灯丝的 阻值随小灯泡两端电压的升高而明显增大，其 I - U图线不再是过原点的直线最后，我们介绍一些电灯节电技巧：1 .选用节能灯：日光或T比白炽灯节电20瓦日光灯的亮度甚至赛过40瓦 白炽灯（目前出来的更好的环保节能产品LED日光灯2瓦就可以替代40瓦的白炽 灯.4瓦就完全可以替代20瓦的普通日光灯及20瓦的普通节能灯）。

2 .充分利用反射与反光：如给灯配上合适的反射罩可进步照度利用室内 墙壁的反光加白色墙也可进步照度 20批右3 .常保持灯泡及灯罩的清洁，确保最高照明及灯光反射效果4 .安装高度要合适如20瓦的日光灯，若装1米高，口^度是60勒克司； 0.8米高是93.75勒克司高度适当放低就可减少瓦数，节约用电目前LED有部门商家可以做到 若安装2米高，照度是200勒克司左右；3米高大概有96200 勒克司左右）所心说用LED照明灯产品来节能照明长短常有用的。