Основная часть современной лампы накаливания — спираль из тонкой вольфрамовой проволоки. Вольфрам — тугоплавкий металл, его температура плавления 3387 °С. В лампе накаливания вольфрамовая спираль нагревается до 3000 °С, при такой температуре она достигает белого каления и светится ярким светом. Спираль помещают в стеклянную колбу, из которой выкачивают насосом воздух, чтобы спираль не перегорала. Но в вакууме вольфрам быстро испаряется, спираль становится тоньше и тоже сравнительно быстро перегорает. Чтобы предотвратить быстрое испарение вольфрама, современные лампы наполняют инертными газами — азотом, иногда криптоном или аргоном. Молекулы газа препятствуют выходу частиц вольфрама из нити, т. е. препятствуют разрушению накаленной нити.
На рисунке 270 изображена газонаполненная лампа накаливания. Концы спирали 1 приварены к двум проволокам, которые проходят сквозь стекло баллона 2 и припаяны к металлическим частям цоколя 3 лампы: одна проволока—к винтовой нарезке, а другая — к изолированному от нарезки основанию цоколя.
Для включения лампы в сеть ее ввинчивают в патрон. Внутренняя часть патрона содержит пружинящий контакт 5, касающийся основания цоколя лампы, и винтовую нарезку 4, удерживающую лампу. Пружинящий контакт и винтовая нарезка патрона имеют зажимы, к которым прикрепляют провода от сети.
Промышленность выпускает лампы накаливания на напряжение 220 и 127 В (для осветительной сети), 50 В (для железнодорожных вагонов), 12 и 6 В (для автомобилей), 3,5 и 2,5 В (для карманных фонарей).
В квартире пользуются несколькими лампами, и все они включаются в электрическую сеть параллельно. Пионерами электрического освещения с помощью ламп накаливания являются русский инженер А. Н. Лодыгин и американский изобретатель Т. Эдисон.
Тепловое действие тока используют в различных электронагревательных приборах и установках. В домашних условиях широко применяют электрические плитки, утюги, чайники, кипятильники. В промышленности тепловое действие тока используют для выплавки специальных сортов стали и многих других металлов, для электросварки. В сельском хозяйстве с помощью электрического тока обогревают теплицы, кормозапарники, инкубаторы, сушат зерно, приготовляют силос.
Основная часть всякого нагревательного электрического прибора — нагревательный элемент. Нагревательный элемент представляет собой проводник с большим удельным сопротивлением, способный, кроме того, выдерживать, не разрушаясь, нагревание до высокой температуры (до 1000—1200°С). Чаще всего для изготовления нагревательного элемента, применяют сплав никеля, железа, хрома и марганца, известный под названием «нихром». Удельное сопротивление нихрома p = 1,1 Ом*мм2/м, что примерно в 70 раз больше удельного сопротивления меди. Большое удельное сопротивление нихрома дает возможность изготовлять из него весьма удобные — малые по размерам — нагревательные элементы.
В нагревательном элементе проводник, в виде проволоки или ленты наматывается на пластинку из жароустойчивого материала: слюды, керамики. Так, например, нагревательным элементом в электрическом утюге (рис. 271) служит нихромовая лента, от которой нагревается нижняя часть утюга. На рисунке 272 показана электрическая плитка.
Вопросы. 1. Как устроена современная лампа накаливания? 2. Из какого металла изготовляют проволоки для спиралей ламп? 3. Зачем баллоны современных ламп накаливания наполняют инертным газом? 4. Как устроен патрон для включения лампы накаливания в сеть? 5. На какие напряжения рассчитаны лампы накаливания, выпускаемые нашей промышленностью? 6. Назовите первых изобретателей электрического освещения с помощью ламп накаливания. 7. Приведите примеры использования тепловых действий тока. 8. Что представляет собой нагревательный элемент электронагревательного прибора? 9. Какими свойствами должен обладать металл, из которого изготовляют спирали или ленты нагревательного элемента? 10. Какие известные вам материалы обладают необходимыми для нагревательного элемента свойствами?
Задание.
Подготовьте доклады на темы:
1) История развития электрического освещения. 2) Использование тепловых действий тока в устройстве теплиц и инкубаторов. 3) .Применение электрической энергии при выплавке стали и алюминия.
