60. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЛАМПЫ НАКАЛИВАНИЯ
Лампа накаливания была изобретена русским ученым А.Н. Лодыгиным и впервые демонстрировалась им еще в 1873 г.
Принцип действия лампы накаливания основан на сильном нагревании проводника (нити накаливания) при прохождении по нему электрического тока. При этом проводник начинает испускать, кроме тепловой, еще и световую энергию. Чтобы нить накала не перегорала, ее нужно переместить в стеклянную колбу, из которой выкачан воздух. Так устроены так называемые пустотные лампы. Первоначально в качестве нити накаливания применялась угольная нить, полученная прокаливанием растительных волокон. Лампы с такой нитью излучали слабый, желтоватый свет, потребляя мощность. Угольная нить, накаливаясь до температуры 1700о, постепенно выгорала, что приводило к сравнительно быстрой гибели лампы. Сейчас лампы с угольной нитью вышли из употребления.
Теперь в лампах накаливания вместо угольной нити употребляют нить, приготовленную из тугоплавких металлов осмия или вольфрама. Вольфрамовая нить, накаливаясь в пустотных лампах до 2200о, испуская более яркий свет, потребляет меньшую мощность, чем угольная нить.
Выгорание нити накаливания уменьшается, если стеклянную колбу (баллон) лампы наполнить газом, не поддерживающим горения, например азотом или аргоном. Такие лампы получили название газополных. Температура нити при работе такой лампы достигает2800°.
Наша промышленность выпускает осветительные лампы накаливания на напряжение 36, 110, 127 и 220 В. Для специальных целей лампы изготовляют и на другие напряжения.
Лампы накаливания имеют очень низкий коэффициент полезного действия. В них превращается в световую энергию только около 4–5% всей потребляемой лампой электрической энергии; остальная энергия превращается в тепло.
В настоящее время получили широкое распространение газосветные лампы. В них использовано свойство разреженных газов светиться при прохождении через них электрического тока. Свет, излучаемый газосветной лампой, зависит от природы газа. Неон дает красно-оранжевый, аргон – сине-фиолетовый, гелий – желтовато-розовый свет. Питание газосветных ламп осуществляется переменным током высокого напряжения, получаемого при помощи трансформаторов. Эти лампы нашли себе применение для устройства вывесок, реклам, иллюминации.
Наша промышленность выпускает также лампы, в стеклянных трубках которых находятся разреженные ртутные пары. Пропусканием тока через них можно заставить пары слабо светиться.
Внутренняя поверхность трубки лампы покрыта специальным составом – люминофором, светящимся под действием свечения ртутных паров. Эти лампы получили название люминесцентных ламп.
В настоящее время выпускают три вида люминесцентных ламп: лампы дневного света, применяемые для освещения мест, где необходимо различие цветов, – полиграфическая, хлопчатобумажная промышленность и т. п.; лампы белого света для освещения производственных, конторских и жилых помещений; лампы тепло-белого света для освещения музеев, театров и картинных галерей. КПД люминесцентных ламп в четыре раза больше, чем обычных ламп накаливания.
Электросварка бывает двух видов:
1) дуговая;
2) электросварка методом сопротивления. Дуговая электросварка изобретена русским инженером Н.Н. Бенардосом в 1882 г.
При дуговой электросварке используют тепло, выделяемое электрической дугой. При сварке по способу Бенардоса один полюс источника напряжения присоединяют к угольному стержню, а другой полюс – к деталям, которые необходимо сварить. В пламя электрической дуги вводится тонкий металлический стержень, который плавится, и капли расплавленного металла, стекая на детали и застывая, образуют сварочный шов.
В 1891 г. русский инженер Н.Г. Славянов предложил другой способ дуговой электросварки, который и получил наибольшее распространение. Электросварка по способу Славянова состоит в следующем. Угольный стержень заменен металлическим электродом. Плавится сам электрод, и расплавленный металл, застывая, соединяет свариваемые детали. По использовании электрода его заменяют новым.
Прежде чем сваривать деталь, ее нужно тщательно очистить от ржавчины, окалины, масла, грязи с помощью зубила, напильника, шкурки.
Для создания устойчивой дуги и получения прочного шва металлические электроды обмазывают специальными составами. Такая обмазка во время плавления электрода также плавится и, заливая сильно нагретые поверхности свариваемых деталей, не дает им окисляться.
Электросварка методом сопротивления. Если сложить вплотную два куска металла и пропустить по ним сильный электрический ток, то за счет выделения тепла в месте касания кусков (ввиду большого переходного сопротивления) последние прогреваются до высокой температуры и свариваются.
В настоящее время электросварка, как дуговая, так и методом сопротивления, прочно вошла в промышленность и получила очень широкое распространение. Сваривают листовую и угловую сталь, балки и рельсы, мачты и трубы, фермы и котлы, суда и т. д. Сваркой выполняют новые и ремонтируют старые детали из стали, чугуна и цветных металлов.
Разработаны новые методы применения электросварки: подводная электросварка; автоматическая сварка; сварка с помощью переменного тока (аппарат имеет особую деталь – осциллятор, назначение которого заключается в том, чтобы вырабатывать переменный ток высокого напряжения и очень высокой частоты, что обеспечивает устойчивое горение дуги при сварке тонких и толстых металлических деталей).
При замыкании и размыкании рубильником или выключателем электрических цепей, а также замыкании и размыкании контактов приборов и аппаратов электрическая искра, возникающая между контактами, и нередко следующая за ней электрическая дуга плавят металл, и контакты обгорают или свариваются, нарушая работу установки. Это явление называется электрической эрозией. Искра при своем появлении как бы «грызет» металл. Для борьбы с искрой иногда между контактами параллельно искровому промежутку включают конденсатор определенной емкости.
Инженеры Б.Р. Лазаренко и И.Н. Лазаренко использовали свойство электрической искры «грызть металл» в сконструированной ими электроэрозионной установке. Работа установки в основном состоит в следующем. К металлическому стержню подводится один провод от источника напряжения. Другой провод присоединяется к обрабатываемой детали, находящейся в масле. Металлический стержень заставляют вибрировать. Электрическая искра, возникающая между стержнем и деталью, «грызет» деталь, проделывая в ней отверстие, одинаковое с формой сечения стержня (шестигранное, квадратное, треугольное и т. д.).
Магнитным полем называется одна из двух сторон электромагнитного поля, возбуждаемая электрическими зарядами движущихся частиц и изменением электрического поля и характеризующаяся силовым воздействием на движущиеся заряженные частицы, а стало быть, и на электрические токи.
Направление магнитных индукционных линий меняется с изменением направления тока в проводнике. Магнитные индукционные линии вокруг проводника обладают следующими свойствами:
1) магнитные индукционные линии прямолинейного проводника имеют форму концентрических окружностей;
2) чем ближе к проводнику, тем гуще располагаются магнитные индукционные линии;
3) магнитная индукция (интенсивность поля)зависит от величины тока в проводнике;
4) направление магнитных индукционных линий зависит от направления тока в проводнике. Направление магнитных индукционных линий вокруг проводника с током можно определить по «правилу буравчика». Если буравчик (штопор) с правой резьбой будет двигаться поступательно по направлению тока, то направление вращения ручки будет совпадать с направлением магнитных индукционных линий вокруг проводника.
Магнитное поле характеризуется вектором магнитной индукции, который имеет определенную величину и определенное направление в пространстве.
Линия, касательная к каждой точке которой совпадает с направлением вектора магнитной индукции, называется линией магнитной индукции, или магнитной индукционной линией.
Произведение магнитной индукции на величину площадки, перпендикулярной направлению поля (вектору магнитной индукции), называется потоком вектора магнитной индукции или просто магнитным потоком и обозначается буквой Ф: Ф = BS.Единица измерения – вебер (Вб).
Соленоидом называется проводник, свитый спиралью, по которому пропущен электрический ток. Для определения полюсов соленоида пользуются «правилом буравчика», применяя его следующим образом: если расположить буравчик вдоль оси соленоида и вращать его по направлению тока в витках соленоида, то поступательное движение буравчика покажет направление магнитного поля.
