МБОУ "Ужурская СОШ № 6 им. ГСС Ю. Н. Петелина"

 

 

 

 

 

 

 

Итоговый индивидуальный проект

Тема: «Какую лампочку выбрать?»

Предмет – физика

 

 

 
 

 

Выполнил: Греков Арсений Витальевич

Руководитель: 


г. Ужур

2022 – 2023 учебный год



Введение
 

Наша жизнь складывается из ежедневной рутины, порой, мы даже не замечаем, как некоторые действия делаем на автомате, не придавая им никакого значения. У каждого в доме есть лампочки, каждый из нас включает дома свет ежедневно.

Мало кто задумывается о том, какие лампочки вкручены в люстру, каким образом они работают и почему работают вообще. Однако, когда лампа перегорает, возникает необходимость ее заменить. Вот тут-то и возникает вопрос: какую лампочку лучше выбрать? Ведь, приходя в специальный магазин, перед нами открывается картина с огромным количеством лампочек, на первый взгляд, совершенно одинаковых, так как выбрать правильную?

Эти знания очень важны для каждого из нас, ведь пригодятся в быту, а значит тема проекта действительно актуальна.

Цельисследования заключается в том, чтобы изучить свойства различных ламп, а также прийти к выводу о том, какая лампа лучше.

Объектоммоего исследования являются лампочки.

Предметом исследования являются свойства лампочек.

Основываясь на актуальности исследования, мы выдвинули гипотезу о том, что светодиодные (или LED) лампы – самые современные и надежные источники света, которые наилучшим образом подойдут для дома.

Для достижения цели работы, необходимо выполнить следующие задачи:

1. Изучить историю возникновения первых лампочек;

2. Понять, каковы основные особенности энергосберегающих ламп, светодиодных ламп и ламп накаливания;

---

3. Выяснить, каки из ламп лучше;

4. Провести анкетирование среди учеников моей школы;

5. На основе полученной информации, сделать выводы.

ГЛАВА 1 «Теоретическая часть»

1.1 История возникновения первых лампочек
С появлением электричества жизнь людей существенно изменилась. Раньше приходилось использовать лучины или масляные лампы, которые зажигали иногда даже с помощью добавления животного жира. Это выглядело так – в глиняный сосуд наливали жир, окунали туда фитиль из ткани и поджигали его.

Электрическая лампочка – это одно из самых великих достижений человечества. В 18 веке появляются первые два вида ламп – дуговая и с нитью накала. Дуговой прибор мог светить не более 5 минут, излучал мерцание, лампочка имела большое количество электродов между двумя стержнями, которые нужно было постоянно приближать друг к другу, потому что они быстро прогорали.

Многие учёные разрабатывали долговечный и безопасный источник света, но далеко не все знают, кто на самом деле изобрёл действующую электрическую лампочку.

В далёком 1809 году француз Жерар Деларю смог изобрести лампочку с нитью накала из платины. Его изобретение стало первой в мире лампочкой, где нить накала была представлена в форме спирали. Лампа имела яркое свечение и могла работать практически при любой температуре. Но затраты на её производство были очень высоки, а срок службы – коротким.

В 1854 Генрих Гебель разработал свою лампу накаливания – она представляла собой сосуд с элементом накаливания из обугленного бамбука. Вакуумная среда создавалась за счёт добавления и выливания ртути. Но и этот прибор был недолговечным, как и его предшественник.

В это же время в России световые приборы разрабатывал Александр Лодыгин. Его лампочки давали свет за счёт стержня из угля в колбе, с откаченным воздухом.

В 1872 году учёному уже удалось получить первые рабочие модели. Такие осветительные элементы сразу же стали использоваться в России для освещения улиц и зданий.Через 2 года Лодыгин получает патент на своё изобретение, то есть первая лампа накаливания все же изобретена и запатентована русским электротехником Александром Николаевичем Лодыгиным в 1874 году.

Самые первые лампочки, которые продавались в Америке, были изготовлены по патенту Лодыгина, и только чуть позже Томас Эдисон усовершенствовал их и зарегистрировал свой патент.

---

В 1880-х годах Томас Эдисон и другой талантливый британский учёный Джозеф Уилсон Суон создают знаменитую компанию «Эдисон и Суон», в дальнейшем известную как «General Electric». В своей лампе накаливания он использовал платиновую нить накаливания и сразу же запатентовал свое изобретение. Но данный вид лампы не получил широкого распространения из-за того, что изделие было очень дорогим. Томас возвращается к идее лампы с угольным стержнем и спустя год создаёт лампу, которая работает в течение 40 часов. И именно Эдисону удалось разработать цоколь и патрон.Он внёс значительные изменения в разработку Лодыгина – выкачал достаточное количество воздуха из колбы, смог сконструировать винтовой цоколь, который впоследствии называли цоколь Эдисона, а также патрон и предохранители. С помощью своего изобретения Эдисон смог увеличить срок бесперебойной работы таких ламп до 1200 часов.

Невозможно не упомянуть и то, что Эдисон смог организовать свое собственное производство, поставив на поток изготовление лампочек и продавая их по доступной цене, благодаря чему электрическое освещение получило столь широкое распространение.

В 1882 году первым в мире городом, который полностью получил электрическое освещение, стал Нью-Йорк. И это всё стало возможным с помощью ламп Эдисона.

1.2 Светодиодные лампы
Светодиодная лампа представляет собой источник света, выполненный в форм-факторе какой-либо обычной лампы накаливания (или люминесцентной).

Это позволяет легко включить светодиодную лампу в электрическую цепь – нужно всего лишь удалить лампу накаливания и на её место поставить светодиодную (с подходящими характеристиками по напряжению).

Хотя внешне светодиодные лампы очень похожи на лампы накаливания, в них используется совершенно иной принцип свечения: светодиодные лампы светятся в результате движения электронов в полупроводниковом материале.

Светодиод (один или несколько), установленный в лампе, выполняет функцию спирали в лампе накаливания – генерирует свет. Но при этом светодиоды лишены основных недостатков ламп накаливания – светодиоды крайне редко перегорают и их срок службы практически не зависит от количества включений-выключений лампы. Срок службы светодиодов достигает 50 тысяч часов, что в десятки раз превышает срок службы обычной лампы.

Светодиодные лампы изготавливаются из абсолютно безопасных материалов и могут быть использованы в любой комнате Вашего дома.

За последние 10 лет технологи производства светодиодов шагнули далеко вперёд. Светодиоды стали более яркими и более дешевыми, у них существенно вырос индекс цветопередачи. Наступило время, когда светодиодные лампы можно использовать в качестве основного освещения дома, в офисе, на производстве и в уличных фонарях.

---

Современные светодиоды отличаются очень высокой светоотдачей (количество света в расчёте на один ватт мощности). По этому показателю они в 5-10 раз превосходят лампы накаливания, соответственно, для получения того же количества света, как и от лампы накаливания, достаточно светодиодной лампы в 5-10 раз меньшей мощности. Это приводит к существенной экономии расходов на электроэнергию.

Средний срок окупаемости светодиодной лампы (с учётом экономии на платежах за электроэнергию и расходов на замену перегоревших ламп накаливания) составляет от 6 месяцев до двух лет.

Светодиодные лампы, в отличие от люминесцентных, не содержат в себе никаких вредных веществ и, поэтому, не требуют каких-либо особых условий утилизации. Они могут быть полностью переработаны.

Ввиду существенно меньшего энергопотребления использование светодиодных ламп уменьшает выбросы CO2 в атмосферу.
1.3 Лампы накаливания
Лампа накаливания — источник света, который излучает световой поток в результате накала нити из металла (вольфрама).

Лампа накаливания – это источник искусственного света, который в процессе работы выделяет много тепла. Внутри ее металлическая спираль, чаще всего из тугоплавкого вольфрама. Этот элемент помещен в колбу, которая заполнена инертным газом, реже – вакуумная. Подобное наполнение не дает окисляться металлу. Такие лампы популярны благодаря низкой цене.

История этих ламп длинная и тернистая, не один создатель принял участие в ее творении. Разделить процесс создания можно на такие этапы:

Изобретение Лодыгина. Русский ученый придумал, как засветить угольный стержень в стеклянном сосуде без доступа воздуха. Проблема была в том, что нить стала быстро перегорать. Чуть позже именно он предложил заменить угольный стержень вольфрамовым.

Вклад Томаса Эдисона. Ему удалось создать недорогую и относительно долговечную модель подобной лампы. Он наладил потоковое производство, изготовить лампу можно было в нужных объемах. Почти всю жизнь он совершенствовал лампу, применяя разные материалы для достижения лучшего эффекта.

Со временем лампы начали наполнять инертными газами, что в разы увеличивало срок эксплуатации.

Не так давно лампы накаливания присутствовали в различных сферах жизни, в быту и на предприятиях. Это обуславливается простой их монтажа, эксплуатации и обслуживания. Используются в таких сферах:

Общего предназначения для внутреннего и наружного освещения в частных домах, квартирах, офисах.

---

• 
  Местного применения – для подсветки рабочих мест.
  
• 
  Также есть специальные автомобильные лампы накаливания.
  
• 
  Устанавливаются в поездах, на судах, и в самолетах.
  
• 
  Миниатюрные ЛН применяются в фонариках, шкалах приборов.
  
• 
  Сверхминиатюрные в отдельных медприборах, пультах управления.
  
• 
  Также есть коммутационные, маячные, кинопроекционные.
  

Суть работы всех ЛН в использовании принципа нагревания вещества при прохождении сквозь него тока. В этом случае повышается температура нити накала после замыкания электрической цепи. Как результат запускается эффект электромагнитного теплового излучения. Чтобы оно стало видимым для человека, температура нагревания должна превышать 570 ⁰C – это начало красного свечения.

Внутри лампы нить накаливания разогревается до 2000–2800 ⁰С. При разогревании до такой температуры на воздухе вольфрам превращается в оксид – на нем образуется белый налет, поэтому внутрь колбы закачиваются нейтральные газы. На заре развития, данной технологи освещения в лампочке создавался вакуум, сейчас это практикуют только для изделий минимальной мощности. При закручивании в патрон цоколя лампы и замыкании цепи запускается процесс накаливания нити, и она дает свет.

Лампы накала обладают такими характеристиками:

• 
  Разлет мощностей. Зависит от сферы использования, так для бытовых целей применяются лампы от 25 до 150 Ватт, для других – до 1000 Вт.
  
• 
  Нить накаливается до 2000–2800 градусов.
  
• 
  Напряжение – 220–330 В.
  
• 
  Световая отдача – 9–19 Лм/1Вт.
  
• 
  Размеры цоколя – Е 14, Е 27 и Е 40, что соответствует 14, 27 и 40 мм. Тип цоколя – резьбовой и штифтовой. Последний может быть одно- или двухконтактным.
  
• 
  Ресурс функционирования – 1000 часов при оптимальных условиях.
  
• 
  Выделяют в процессе горения много тепла, имеют чувствительность к частым выключениям.
  
• 
  По цене они самые доступные из предложенных в магазинах ламп.
  
• 
  Средний вес – 15 г.
  

Существенные недостатки таких ламп – это небольшой срок эксплуатации и низкий коэффициент полезного действия. Под КПД подразумевается соотношение мощности и заметного человеку излучения. Как помним, нить разогревается до 2700 К, в этом случае ее КПД около 5%. Вся остальная энергия, которая, кстати, в полном объеме превращается в излучение, припадает на инфракрасный спектр, который невидим для человека. Мы воспринимаем его как тепло.

Теоретические повысить КПД до 20% можно, для этого следует увеличить температуру нити накала до 3400 К, получаемый свет в этом случае будет в 2 раза ярче, правда, срок эксплуатации уменьшается на 95%.

---

Смотрите также файлы

• Неопределенный интеграл и его свойства. Таблица простейших интегралов.docx

• План конспект проведения занятий с работниками отдельного поста с. Урмышла.doc

• Проверочная работа по повести маленький принц.docx

• замерзімді жоспар тарауы 3блім. Роботтехника. Жоба (орта таырыптар нер, Крнекті тлалар).docx

• Система lfa для судов дальней гидроакустической разведки Активная система с гпба surtasslfa.docx