灯丝从冷却状态到受热发光为什么几乎在瞬间完成 为什么电灯烧坏总在开灯或关灯的瞬间? （较为详细的回答)
www.zhiqu.org 时间： 2024-06-14
这里的理解需要改一下。
情况发生变化都有过程的，也就是肯定要花一定的时间，不可能立刻变成新的情况。人感觉上认为灯刚被接通了电源就正常地亮而且已经稳定了，那主要是有两个因素造成的。
一、从通过的电流的强度方面说，灯丝太细小了。
灯丝是固体的钨拉成的丝，很细。物质的温度要升高，必须给它加热，单位时间内输入的热量一定时，温度变化的规律由物质本身的比热和辐射特性决定。比热的问题不展开说了，具体请查比热的资料了解。这里只说对于灯泡里的钨丝，比热可以理解成是不变的（其实不同温度时就不一样，但是变也不太离谱），每单位热量输入，钨丝的质量不变，温度升高的程度也不变，要想让它温度更高，就只有多输入些热量。（就像加热水，水的比热在日常应用中可以看作液态时近似不变，对1克的水，每输入一卡热量，温度升高1摄氏度，要得到100摄氏度的水，就要输入 100卡热量。）我们在灯泡里放钨丝，就是想让它温度高得发光，所以就设计在一定的钨丝电阻值的时候，给它通上足够强度的电流而发热，既不会热得熔化汽化（烧坏），又热得发出大量可见光（照明）。那么就可以不管实际单位时间内输入的热量有多少，反正知道肯定被设计成加热速度很高。高速加热本来不是故意的，是钨丝被加热后不但温度升高了，而且会在高温下辐射电磁波，规律是温度越高，辐射功率就越高（具体请查黑体辐射的资料），辐射就是散热的一种形式，会让热能散失，温度就降低，辐射功率也降低，而且需要的可见光部分就更少。所以为了使用灯泡，我们就必须给钨丝连续通电，不断输入热能，以便补偿钨丝辐射造成的能量损失，一进一出，通过的电流强度不变，输入的热量和损失的热量相抵，钨丝温度就保持稳定了。在温度稳定之前，钨丝就是被迅速加热，温度从室温迅速升到几千摄氏度，过程时间很短（具体数值没有查，感兴趣的话请自己找一下资料吧）。
二、从时间分辨能力说，人的意识反应太差了。
钨丝从不辐射可见光的室温状态迅速升温到辐射强烈可见光的正常工作状态，历时很短，而这个过程，人眼实际经历了钨丝从不辐射可见光（不讨论反射可见光的细节了）到开始辐射微弱红色可见光，再辐射较弱红色可见光、较强橙红色可见光、较强橙色可见光......很强白色可见光的逐渐升温全过程。但是，人的脑部处理视觉信号形成意识分辨过程中不同情况的能力有限，不能分辨这样短时的变化细节，能意识到的情况只是还没有开始辐射可见光的不亮钨丝，和已经强烈辐射可见光的刺眼钨丝，就形成了钨丝“刚通电就大亮”的错觉。
如果有个无级调亮度的台灯，可以拿来试验一下，就知道了——慢慢增大电流强度，让灯泡钨丝慢慢升温，可以感觉得出钨丝先微微发红光，然后逐渐变色变亮，最后炫目得无法看清钨丝形状，这就是台灯旋钮下的可调电阻控制了钨丝的电流强度变化，不让电流迅速增大，人就可以分辨出钨丝升温到正常工作状态的过程细节了。
拉线开关控制的灯泡就不能故意控制电流强度变化的快慢了，开关里有弹簧，让电路要么断开，要么就非常快地接通，一接通就让钨丝飞快通过很大电流，于是飞快发热飞快升温，人还来不及分辨，就已经强烈发光了。
只通较小电流的特例可以在雷雨夜试验。闪电时，辐射的电磁波会让不工作的钨丝产生感应电流而升温发光。但是电流跟照明电路比就小多了，基本只能让钨丝加热到几百摄氏度，发出暗弱的可见光，这时候人眼对光线明暗变化的适应特点就明显了——可以察觉出钨丝从比较高温和比较亮向比较低温几乎不亮的“缓慢”变化过程。可是正常关灯怎么难发现这种亮度减弱过程呢? 主要是人眼刚适应明亮的可见光环境，不能迅速适应很暗环境，不容易分辨钨丝在断电后的降温变暗细节（指关灯瞬间才看钨丝时）。如果看着钨丝才关灯，就更不能分辨了——人眼的视觉暂留现象让视野中还呈现高亮的图像，哪里能够马上观察到暗暗发光的钨丝呢。
总之，灯泡里的钨丝有个升温过程，只是过程很短，人眼观察难意识到过程的存在。
另有两个方面需要考虑：
灯丝在冷态时电阻很小，电流很大，因此，启动功率远大于灯泡的标称功率，再加上灯丝的热惯性（比热容）很小，所以温度上升很快。
灯丝在升温的过程中辐射功率上升很快，几乎是瞬间就可以达到输入和输出功率的平衡。
第一，启动电流远大于正常电流。用万用表测冷灯泡的电阻，即知启动功率远大于标定功率。第二，灯丝缺陷。
灯丝的制造缺陷是问题的关键。如果灯丝各处的粗细和材质非常均匀，灯丝的寿命与开关次数就没有关系，但是，灯丝会在某些部位有缺陷，比如 “砂眼”或微小裂纹，这些部位在启动时就会率先升温，温度越高的地方，电阻越高，压降向这些地方集中。所以，启动的过程中，缺陷点的温度要高于平衡以后的温度。而灯丝的“蒸发”速度与温度是强相关关系，这就造成如下过程：缺陷造成功率集中，功率集中造成蒸发集中，蒸发集中造成更大的缺陷，如此恶性循环。温度越高，钨的金相结构越容易变化（金相资料介绍的），破坏原有机械状态；而且温度越高钨丝挥发越快，造成钨丝变细，电阻和机械强度都变化（用久的灯泡玻璃发黑，就是钨挥发转移到冷处了；有些灯泡充碘，反应成碘化钨运回高温区分解，补充回去，延长寿命）。某处钨丝太细了，就造成电流强度分配的异常，细处电流趋大，温度更高，挥发更严重，恶性循环，最后升温达到熔点（一般不会工作时断的原因忘记了，大概是电学的原因让钨丝坚持到关灯）。
你可能会问，在平衡以后不是也有这个问题吗，为什么开关会更危险？是的，平衡以后也有这个问题，所以灯泡寿命与灯丝缺陷密切相关。但是，在启动时的功率远大于平衡以后的功率，所以功率集中就会极其危险。对于电气工程说的浪涌电流造成的冲击，一旦电路没有一种保护装置（忘记术语了，大型电机必备，阻止电流强度过快增大，防止启动电流烧毁电机），那么瞬间电流强度就会大于额定值，升温太高了，不但熔化，而且气化。你应该有这样的经验，几乎灯丝总是在开灯时损坏，很少遇到点亮以后突然损坏的。
路灯的灯泡有用了两三年也不坏的，那是故意两个串联，让它电流比额定值小，暗是暗点，照楼道而已；还有些是故意加个二极管整流，效果近似吧。
为什么灯丝通常在开灯的瞬间被烧断，而不是在发光的时候被烧断？~
#吴霄琬# 电灯为什么会发光
(19450451278)： 从宏观角度讲钨丝高温发热发光 从微观角度讲是因为钨原子的外层电子从高能轨道到低能轨道越进、释放能量并伴随光的产生
#吴霄琬# 为什么发热的灯丝会发光? -
(19450451278)： 这是属于热辐射,周围任何有温度的物体都具有辐射(绝对零度的物体在现实中应该是不存在),但是温度低导致辐射的波长不是可见的,只有当温度达到几百度之后,放出的波才是可见的,光就是这个可见的波,所以发热的灯丝发光,太阳发光也是温度产生的热辐射.但一些冷光源,比如霓虹灯,萤火虫,这些都是化学反应发光,有区别
#吴霄琬# 灯泡发光的原理 -
(19450451278)： 白炽灯的工作原理是:电流通过灯丝时产生热量,螺旋状的灯丝不断将热量聚集,使得灯丝的温度达2000摄氏度以上的白炽状态(灯丝一般采用钨丝,熔点约3000摄氏度左右),这时候组成灯丝元素的原子核外电子会被激发,从而使得其向较高能量的外层跃迁,当电子再次向低能量的电子层跃迁时,多余的能量便以光的形式释放出来,并同时产生热量,故称之为白炽灯. 形象点说就是:灯丝在处于白炽状态时,就象烧红了的铁能发光一样而发出光来.为防止极高温度的灯丝被氧化烧断,一般将灯泡里面抽成真空或充入其它惰性气体.理论上灯丝的温度越高,发出的光就越亮.
#吴霄琬# 灯泡的原理 -
(19450451278)： 所有白炽灯的发光原理都是利用物体受热发光原理和热辐射原理而实现的,最简单的白炽灯就是给灯丝导通足够的电流,灯丝发热至白炽状态,就会发出光亮,但这种白炽灯的寿命会相当相当的短. 卤素灯泡与其他白炽灯的最大差别在于一点,...
#吴霄琬# 灯泡为什么会发光?
(19450451278)： 简单来说,白炽灯里面的灯丝是钨丝,其主要成分是钨.当钨丝通电时,由于钨丝的电阻式电能转化成内能,将钨丝加热,温度升高,一般金属加热到一定程度后就会发光(铁受热变红也是发光),就是内能有转化成光能.这就是白炽灯发光原...
#吴霄琬# 白炽灯的灯丝通电后温度升高而发光,灯丝有时会在电网电压突然升高或在 - -- - - (开灯瞬间/长时间开灯)时 -
(19450451278)： 开灯瞬间,保险丝. 试题分析:灯丝的电阻随温度的升高而增大,在开灯瞬间,灯丝温度低copy,所以电阻小.由于电压一定,根据可知, 电功率较大,所以刚开灯的瞬间灯丝容易烧断.在电路短路时,或电路总功率过大时,电流过大时,需要自动切断电路,所以人们zhidao制造了保险丝,当电路中有过大电流通过产生的电热过多达到保险丝的熔点而熔化,能自动切断电源.从而起到保护电路的作用,点评:要解答本题需掌握:电流做功的过程是电能转化为其它形式能的过程;以及保险丝的原理.
#吴霄琬# 日光灯是怎么发光的?它的原理是什么?
(19450451278)： 日光灯工作原理:一,电感镇流器:启辉器(跳泡)的作用是提供灯管启动时的瞬间高压,并检测灯管两端电压状态,低于75-85不动作,说明日光灯己正常工作,高于75-...
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(19450451278)： 白炽灯泡是根据热辐射的原理制成.它是依靠电流将灯丝加热到白炽的温度(2400~3000K)面辐射出可见光的光源.灯丝是白炽灯泡的主要部分,灯丝断了,灯泡也就坏了.温度很高的灯丝在空气中很容易被氧...
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(19450451278)： 白炽灯--通过钨丝通电,升温,到达一定温度后发热. 日光灯--当开关接通的时候,电源电压立即通过镇流器和灯管灯丝加到启辉器的两极.220伏的电压立即使启辉器的惰性气体电离,产生辉光放电.辉光放电的热量使双金属片受热膨胀,两极...
#吴霄琬# 灯泡为什么会发光? -
(19450451278)： 电灯泡的灯丝是用细钨丝绕成的,呈螺旋状.一般钨丝加热到100℃时就开始发光.而钨丝能耐受2300℃~2500℃高热.在玻璃制成的电灯泡里,抽走空气,装入氮、氩等不燃烧气体,然后密封起来,这就成了电灯泡.当电流从电线里流进灯丝(钨丝)里时,由于灯丝的电阻相当大,就产生了高热, 热到一定程度就发起光来. 电灯泡就是“因热而发光”的,因此发光的电灯泡非常烫,所以千万不要用手触摸.
情况发生变化都有过程的，也就是肯定要花一定的时间，不可能立刻变成新的情况。人感觉上认为灯刚被接通了电源就正常地亮而且已经稳定了，那主要是有两个因素造成的。
一、从通过的电流的强度方面说，灯丝太细小了。
灯丝是固体的钨拉成的丝，很细。物质的温度要升高，必须给它加热，单位时间内输入的热量一定时，温度变化的规律由物质本身的比热和辐射特性决定。比热的问题不展开说了，具体请查比热的资料了解。这里只说对于灯泡里的钨丝，比热可以理解成是不变的（其实不同温度时就不一样，但是变也不太离谱），每单位热量输入，钨丝的质量不变，温度升高的程度也不变，要想让它温度更高，就只有多输入些热量。（就像加热水，水的比热在日常应用中可以看作液态时近似不变，对1克的水，每输入一卡热量，温度升高1摄氏度，要得到100摄氏度的水，就要输入 100卡热量。）我们在灯泡里放钨丝，就是想让它温度高得发光，所以就设计在一定的钨丝电阻值的时候，给它通上足够强度的电流而发热，既不会热得熔化汽化（烧坏），又热得发出大量可见光（照明）。那么就可以不管实际单位时间内输入的热量有多少，反正知道肯定被设计成加热速度很高。高速加热本来不是故意的，是钨丝被加热后不但温度升高了，而且会在高温下辐射电磁波，规律是温度越高，辐射功率就越高（具体请查黑体辐射的资料），辐射就是散热的一种形式，会让热能散失，温度就降低，辐射功率也降低，而且需要的可见光部分就更少。所以为了使用灯泡，我们就必须给钨丝连续通电，不断输入热能，以便补偿钨丝辐射造成的能量损失，一进一出，通过的电流强度不变，输入的热量和损失的热量相抵，钨丝温度就保持稳定了。在温度稳定之前，钨丝就是被迅速加热，温度从室温迅速升到几千摄氏度，过程时间很短（具体数值没有查，感兴趣的话请自己找一下资料吧）。
二、从时间分辨能力说，人的意识反应太差了。
钨丝从不辐射可见光的室温状态迅速升温到辐射强烈可见光的正常工作状态，历时很短，而这个过程，人眼实际经历了钨丝从不辐射可见光（不讨论反射可见光的细节了）到开始辐射微弱红色可见光，再辐射较弱红色可见光、较强橙红色可见光、较强橙色可见光......很强白色可见光的逐渐升温全过程。但是，人的脑部处理视觉信号形成意识分辨过程中不同情况的能力有限，不能分辨这样短时的变化细节，能意识到的情况只是还没有开始辐射可见光的不亮钨丝，和已经强烈辐射可见光的刺眼钨丝，就形成了钨丝“刚通电就大亮”的错觉。
如果有个无级调亮度的台灯，可以拿来试验一下，就知道了——慢慢增大电流强度，让灯泡钨丝慢慢升温，可以感觉得出钨丝先微微发红光，然后逐渐变色变亮，最后炫目得无法看清钨丝形状，这就是台灯旋钮下的可调电阻控制了钨丝的电流强度变化，不让电流迅速增大，人就可以分辨出钨丝升温到正常工作状态的过程细节了。
拉线开关控制的灯泡就不能故意控制电流强度变化的快慢了，开关里有弹簧，让电路要么断开，要么就非常快地接通，一接通就让钨丝飞快通过很大电流，于是飞快发热飞快升温，人还来不及分辨，就已经强烈发光了。
只通较小电流的特例可以在雷雨夜试验。闪电时，辐射的电磁波会让不工作的钨丝产生感应电流而升温发光。但是电流跟照明电路比就小多了，基本只能让钨丝加热到几百摄氏度，发出暗弱的可见光，这时候人眼对光线明暗变化的适应特点就明显了——可以察觉出钨丝从比较高温和比较亮向比较低温几乎不亮的“缓慢”变化过程。可是正常关灯怎么难发现这种亮度减弱过程呢? 主要是人眼刚适应明亮的可见光环境，不能迅速适应很暗环境，不容易分辨钨丝在断电后的降温变暗细节（指关灯瞬间才看钨丝时）。如果看着钨丝才关灯，就更不能分辨了——人眼的视觉暂留现象让视野中还呈现高亮的图像，哪里能够马上观察到暗暗发光的钨丝呢。
总之，灯泡里的钨丝有个升温过程，只是过程很短，人眼观察难意识到过程的存在。
另有两个方面需要考虑：
灯丝在冷态时电阻很小，电流很大，因此，启动功率远大于灯泡的标称功率，再加上灯丝的热惯性（比热容）很小，所以温度上升很快。
灯丝在升温的过程中辐射功率上升很快，几乎是瞬间就可以达到输入和输出功率的平衡。
第一，启动电流远大于正常电流。用万用表测冷灯泡的电阻，即知启动功率远大于标定功率。第二，灯丝缺陷。
灯丝的制造缺陷是问题的关键。如果灯丝各处的粗细和材质非常均匀，灯丝的寿命与开关次数就没有关系，但是，灯丝会在某些部位有缺陷，比如 “砂眼”或微小裂纹，这些部位在启动时就会率先升温，温度越高的地方，电阻越高，压降向这些地方集中。所以，启动的过程中，缺陷点的温度要高于平衡以后的温度。而灯丝的“蒸发”速度与温度是强相关关系，这就造成如下过程：缺陷造成功率集中，功率集中造成蒸发集中，蒸发集中造成更大的缺陷，如此恶性循环。温度越高，钨的金相结构越容易变化（金相资料介绍的），破坏原有机械状态；而且温度越高钨丝挥发越快，造成钨丝变细，电阻和机械强度都变化（用久的灯泡玻璃发黑，就是钨挥发转移到冷处了；有些灯泡充碘，反应成碘化钨运回高温区分解，补充回去，延长寿命）。某处钨丝太细了，就造成电流强度分配的异常，细处电流趋大，温度更高，挥发更严重，恶性循环，最后升温达到熔点（一般不会工作时断的原因忘记了，大概是电学的原因让钨丝坚持到关灯）。
你可能会问，在平衡以后不是也有这个问题吗，为什么开关会更危险？是的，平衡以后也有这个问题，所以灯泡寿命与灯丝缺陷密切相关。但是，在启动时的功率远大于平衡以后的功率，所以功率集中就会极其危险。对于电气工程说的浪涌电流造成的冲击，一旦电路没有一种保护装置（忘记术语了，大型电机必备，阻止电流强度过快增大，防止启动电流烧毁电机），那么瞬间电流强度就会大于额定值，升温太高了，不但熔化，而且气化。你应该有这样的经验，几乎灯丝总是在开灯时损坏，很少遇到点亮以后突然损坏的。
路灯的灯泡有用了两三年也不坏的，那是故意两个串联，让它电流比额定值小，暗是暗点，照楼道而已；还有些是故意加个二极管整流，效果近似吧。
为什么灯丝通常在开灯的瞬间被烧断，而不是在发光的时候被烧断？~
灯泡的灯丝电阻大小与温度有关，温度越低，电阻越小，温度越高，电阻越大。
灯泡两端的电压是一定的，根据欧姆定律，灯丝电阻小，灯丝电流就大，灯丝电阻大，灯丝电流就小。
同一个灯泡，灯丝电流越大，越容易被烧断。
开灯瞬间，灯丝温度低，灯丝电阻小，灯丝电流大，所以就容易烧断；正常发光的灯泡，灯丝温度很高，灯丝电阻大，灯丝电流小（正常工作电流），所以就不易被烧断。
一楼说对。还补充一点：灯丝在发光时，其温度在一千度以上，这个温度会使灯丝由固态升华变成气态钨，虽然这一过程很慢，但日积月累就会使灯丝逐渐变细。气态钨遇冷的玻璃，又会在灯泡内壁凝华成固态的钨，这就是我们经常看到的：用久了的灯泡内壁发黑，日光灯管两端发黑的原因所在，因此，我们还可以根椐发黑的程度来判断灯的寿命；如果发黑严重，灯泡的灯丝升华的严重，已经很细了，在开灯的瞬间，灯丝又是冷的，电阻很小，瞬间流过灯丝的电流很大，灯丝发出的热也就相应大，就会烧断灯丝，我们通常叫它寿终正寝了。这也是灯为啥开灯瞬间烧断，不宜频繁开启用电器的原因所在。
#吴霄琬# 电灯为什么会发光
(19450451278)： 从宏观角度讲钨丝高温发热发光 从微观角度讲是因为钨原子的外层电子从高能轨道到低能轨道越进、释放能量并伴随光的产生
#吴霄琬# 为什么发热的灯丝会发光? -
(19450451278)： 这是属于热辐射,周围任何有温度的物体都具有辐射(绝对零度的物体在现实中应该是不存在),但是温度低导致辐射的波长不是可见的,只有当温度达到几百度之后,放出的波才是可见的,光就是这个可见的波,所以发热的灯丝发光,太阳发光也是温度产生的热辐射.但一些冷光源,比如霓虹灯,萤火虫,这些都是化学反应发光,有区别
#吴霄琬# 灯泡发光的原理 -
(19450451278)： 白炽灯的工作原理是:电流通过灯丝时产生热量,螺旋状的灯丝不断将热量聚集,使得灯丝的温度达2000摄氏度以上的白炽状态(灯丝一般采用钨丝,熔点约3000摄氏度左右),这时候组成灯丝元素的原子核外电子会被激发,从而使得其向较高能量的外层跃迁,当电子再次向低能量的电子层跃迁时,多余的能量便以光的形式释放出来,并同时产生热量,故称之为白炽灯. 形象点说就是:灯丝在处于白炽状态时,就象烧红了的铁能发光一样而发出光来.为防止极高温度的灯丝被氧化烧断,一般将灯泡里面抽成真空或充入其它惰性气体.理论上灯丝的温度越高,发出的光就越亮.
#吴霄琬# 灯泡的原理 -
(19450451278)： 所有白炽灯的发光原理都是利用物体受热发光原理和热辐射原理而实现的,最简单的白炽灯就是给灯丝导通足够的电流,灯丝发热至白炽状态,就会发出光亮,但这种白炽灯的寿命会相当相当的短. 卤素灯泡与其他白炽灯的最大差别在于一点,...
#吴霄琬# 灯泡为什么会发光?
(19450451278)： 简单来说,白炽灯里面的灯丝是钨丝,其主要成分是钨.当钨丝通电时,由于钨丝的电阻式电能转化成内能,将钨丝加热,温度升高,一般金属加热到一定程度后就会发光(铁受热变红也是发光),就是内能有转化成光能.这就是白炽灯发光原...
#吴霄琬# 白炽灯的灯丝通电后温度升高而发光,灯丝有时会在电网电压突然升高或在 - -- - - (开灯瞬间/长时间开灯)时 -
(19450451278)： 开灯瞬间,保险丝. 试题分析:灯丝的电阻随温度的升高而增大,在开灯瞬间,灯丝温度低copy,所以电阻小.由于电压一定,根据可知, 电功率较大,所以刚开灯的瞬间灯丝容易烧断.在电路短路时,或电路总功率过大时,电流过大时,需要自动切断电路,所以人们zhidao制造了保险丝,当电路中有过大电流通过产生的电热过多达到保险丝的熔点而熔化,能自动切断电源.从而起到保护电路的作用,点评:要解答本题需掌握:电流做功的过程是电能转化为其它形式能的过程;以及保险丝的原理.
#吴霄琬# 日光灯是怎么发光的?它的原理是什么?
(19450451278)： 日光灯工作原理:一,电感镇流器:启辉器(跳泡)的作用是提供灯管启动时的瞬间高压,并检测灯管两端电压状态,低于75-85不动作,说明日光灯己正常工作,高于75-...
#吴霄琬# 灯丝为什么会发光 -
(19450451278)： 白炽灯泡是根据热辐射的原理制成.它是依靠电流将灯丝加热到白炽的温度(2400~3000K)面辐射出可见光的光源.灯丝是白炽灯泡的主要部分,灯丝断了,灯泡也就坏了.温度很高的灯丝在空气中很容易被氧...
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#吴霄琬# 灯泡为什么会发光? -
(19450451278)： 电灯泡的灯丝是用细钨丝绕成的,呈螺旋状.一般钨丝加热到100℃时就开始发光.而钨丝能耐受2300℃~2500℃高热.在玻璃制成的电灯泡里,抽走空气,装入氮、氩等不燃烧气体,然后密封起来,这就成了电灯泡.当电流从电线里流进灯丝(钨丝)里时,由于灯丝的电阻相当大,就产生了高热, 热到一定程度就发起光来. 电灯泡就是“因热而发光”的,因此发光的电灯泡非常烫,所以千万不要用手触摸.
