fd2bccd49abe4ef68366451e4ca8a06d

Что такое нить накала?

Нить накала — это светоизлучающая часть осветительного прибора, например, белой лампочки. Это резистивный элемент, расположенный внутри стеклянной колбы и имеющий форму длинной тонкой проволоки. Нить накала излучает свет при нагревании электрическим током.

Когда ее впервые изобрели, нить накала называлась угольной лампочкой, потому что в качестве материала использовалась карбонизированная бумага. Однако нить накала перегорала, как только она светилась около одной минуты, и ее было недостаточно для использования в повседневной жизни.

Поэтому сегодня почти исключительно используется металл под названием вольфрам.

Применение нитей накаливания

Нити накаливания используются в качестве источников света для лампочек накаливания.

1. Лампы накаливания

Лампочки накаливания хорошо известны как основное применение нитей накаливания. Нити накаливания изготавливаются из тонкой спиральной вольфрамовой проволоки. Однако во многих современных лампах общего освещения используются двойные спиральные нити накаливания для предотвращения потери тепла.

3d6d1d4f6070c096ee69f5db9452b381

Рисунок 1. Катушка и двойная катушка

Существует множество различных типов ламп накаливания, включая галогенные лампы, мини-криптоновые лампы и люминесцентные лампы. Внутренняя часть стеклянной колбы заполнена инертным газом для предотвращения испарения нитей (например, аргоном, азотом, криптоном, ксеноном).

Некоторые также существуют с вакуумом внутри, и лампы накаливания производят разные цвета и интенсивность света в зависимости от типа газа. В последние годы некоторые лампы накаливания, кроме галогенных и мини-криптоновых ламп, были сняты с производства из-за их низкой энергоэффективности.

Кроме того, из-за этой энергоэффективности в наши дни все чаще используются светодиоды, называемые светодиодами (light emitsion diodes).

2. Светодиодные лампы накаливания

Светодиодные лампы накаливания — это лампы, в которых нити накаливания воспроизводятся светодиодами. Светодиодные лампы накаливания характеризуются своей тусклой яркостью.

Причина в том, что они используют длинные, тонкие, нитевидные светодиоды. Кроме того, многие модели не имеют рассеивающей тепло части, называемой радиатором. Поэтому существует ограничение конструкции, которое не позволяет использовать светодиоды с очень высокой мощностью. Основные области применения светодиодных лампочек — это дополнительное освещение и совместное освещение.

С другой стороны, обычные светодиодные лампы могут использовать более крупные светодиодные чипы и часто ярче, чем светодиодные лампы с нитью накаливания.

Светодиодные лампы накаливания имеют более длительный срок службы, чем лампы накаливания или люминесцентные лампы, но более короткий, чем обычные светодиодные лампы. В частности, он составляет около 15 000 часов. Поскольку типичная светодиодная лампа работает от 30 000 до 40 000 часов, это примерно половина срока службы типичной светодиодной лампы.

Принцип работы нитей

Лампы накаливания используют принцип, согласно которому электрический ток протекает через нити накаливания, генерируя джоулево тепло, которое излучает тепло и испускает свет. Джоулево тепло — это тепловая энергия, вырабатываемая при прохождении электрического тока через проводник.

Поэтому, чтобы сделать лампочку пригодной для длительного использования, нити накаливания должны быть изготовлены из материала с высоким сопротивлением и высокой термостойкостью. В противном случае сами нити накаливания не смогут выдерживать тепло и сгорят, что сделает их непригодными в качестве источника света.

Вольфрам имеет чрезвычайно высокую температуру плавления 3653 К (3379 °C), самую высокую среди металлических элементов. Поэтому он не плавится даже при нагревании джоулевым теплом. Вот почему вольфрам часто используют для нитей накаливания.

Внутренняя часть колбы заполнена инертным газом, что обеспечивает длительный срок службы колбы. Однако инертный газ также отводит тепло от нитей (потери тепла) посредством теплопроводности и конвекции самого газа. Как показано на рисунке 2, соотношение между закрытым газом и потерями тепла, как правило, меньше для элементов с большим атомным весом.

3ba9f832168f54796b50afd5b14e364c

Рисунок 2. Закрытый газ и потери тепла

Другая информация о нитях накаливания

1. Бамбуковые нити накаливания

В 1879 году Эдисон изобрел практичную лампу накаливания. В то время в качестве материала нитей использовался японский бамбук. Бамбук подходил в качестве материала нитей накаливания из-за своих толстых волокон, прочности и долговечности.

Когда лампочка была впервые разработана, Эдисон использовал нить из обугленной хлопковой нити, покрытой сажей и смолой, и ему удалось поддерживать непрерывное горение лампочки в течение 40 часов. Однако с точки зрения практичности было важно разработать лампочку, которая могла бы продолжать гореть еще дольше.

Поэтому мы повторили эксперименты, чтобы исследовать время горения, используя различные знакомые материалы, такие как бумага и нитки в качестве нитей. В процессе мы нашли сувенирный веер из Японии и сделали лампочку с нитями из бамбука, использованными в качестве каркаса веера.

Когда он проводил эксперименты со светом с этой лампочкой, он обнаружил, что время свечения было больше, чем с предыдущими материалами, и достигло уровня практичности. Затем Эдисон приступил к проведению экспериментов со светом, используя различные виды бамбука со всего мира, чтобы найти лучший бамбук для нитей.

Он обнаружил, что при использовании бамбука Хатиман из Киото, Япония, свет оставался включенным в среднем более 1000 часов, что привело к его практическому применению.

2. Волокно и пряжа

b8a8459e8653c4e1689d0c315da13a27

Рисунок 3. Мононить и мультинить

Слово «нить» используется для обозначения части источника света в лампочке, а длинное непрерывное волокно, такое как шелк, называется филаментной пряжей.

Нить — это слово, которое изначально означало что-то волокнистое. С другой стороны, пряжа изготавливается путем выравнивания коротких волокон параллельно друг другу, как хлопковая пряжа, и скручивания их для получения одной нити.

Фламентная пряжа бывает двух типов: мононить и мультинить. Первая представляет собой одну длинную нить пряжи, похожую на леску. Последнее относится к одной нити, полученной путем скручивания десятков нитей вместе. В натуральных волокнах шелковая нить попадает в эту категорию. Сырой шелк изготавливается из распущенных коконов, выдыхаемых шелкопрядами, а шелковая нить изготавливается из очищенных коконов.

Не существует определенного типа пряжи, и почти все натуральные волокна, такие как хлопок и пенька, попадают в эту категорию.

Мы используем cookie-файлы для наилучшего представления нашего сайта. Продолжая использовать этот сайт, вы соглашаетесь с использованием cookie-файлов.
Принять