低压直流钨丝灯泡灯丝电阻随温度电压变化规律的实验测量和探究ONE.doc

论文题目： 低压直流钨丝灯泡灯丝电阻随温度电压变化规律 的实验测量和探究 作者学校 作者姓名 指导教师 老师 研究时间 2015.9.15~2015.11.15  低压直流钨丝灯泡灯丝电阻随温度电压变化规律 的实验测量和探究  目 录 摘 要 i 正 文 2 1 引 言 2 1.1问题的提出 2 1.2研究的目的 2 1.3研究现状综述 3 1.4研究的意义 3 2 研究内容 4 2.1 实验对象 4 2.2 实验仪器和配套设备 4 2.3 实验地点 6 2.4 研究步骤以及相关数据记录 6 3 研究结果及其分析 9 4 结论 11 参考文献 12  摘 要 该探究性学习成果系统的实测的研究了额定电压/功率为24V/15W的低压直流钨丝灯泡的灯丝电阻R随着灯丝电压变化的规律，以及根据已有公式推算出对应的灯丝电阻发热温度，并对比利用专业设备HR2000+光谱仪实测的钨丝温度数据进行了探究性的初步分析。通过实验数据分析，得出钨丝灯泡的灯丝电阻会随着所加直流电压明显改变，当灯丝电压为额定电压大约50%的时候，灯丝的实际电阻为额定电压下灯丝电阻约70%，同时实验发现，灯泡的亮度会随着电压明显改变，灯丝的亮度跟灯丝本身的温度息息相关，灯丝温度越高越亮，据分析，这是因为灯丝在不同电压下电阻不同，从而实际的发光功率也不同，灯丝温度相差比较大，从而发光的效果也会因此改变，根据实验数据测出每个不同大小电压值下钨丝的电阻R，我发现，利用低压直流灯泡灯丝金属钨的电阻随着温度变化的公式，，其中为金属钨的电阻温度系数，为钨丝0℃的电阻，为钨丝的实际温度，,利用这个公式可以很容易反推算出的理论灯丝温度[1]，即 同时，这个理论值对比专业设备光谱仪直接实测的灯丝温度，在接近额定电压的时候吻合的很好，在电压低温时理论和实际偏离的比较大，我分析，教科书上的钨丝灯灯丝电阻随温度的公式只适合于接近额定电压附近情况此时钨丝灯泡发光的温度大约在1500度以上，而在电压刚开始从零增加的时候是不符合的，低温时候的电阻随温度公式需要进一步研究来找到符合实际物理事实的公式。 正 文 1 引 言 1.1问题的提出 钨丝灯泡是比较常见的照明用灯泡，它是利用电流的热效应制成，其工作原理是，当电流通过灯丝（材料一般为钨丝熔点3000℃以上）时产生热量，螺旋状的灯丝不断聚集热量，当温度达到2000℃以上时，就会发出可见光，灯丝温度越高，发出的光就越亮，虽然钨丝灯泡由于发光原理，大量能量用于发热，导致发光效率底下，耗电量比较大，所以逐步被低耗电高发光效率的节能灯，荧光灯等冷光源代替，然而，由于低能耗的节能灯、荧光灯发出的光内含相对比较多的紫外线，对人体体表尤其是青少年视力的影响问题逐步浮出水面[2]，曾经被逐步取代的钨丝灯作为黑体热辐射光源，发出的光有类似太阳的连续光谱性，包含的紫外线比较少，更适合于青少年读书学习的照明用，所以本研究课题本着科学严谨的态度，以我们生活中常见的低压直流钨丝小灯泡为研究对象，用实验的方法测得数据，深入研究钨丝灯泡的核心部件----发光灯丝的电阻随着所加电压的变化规律以及发光灯丝的温度与所加电压的数值关系，利用课本查阅的理论公式推算对应不同电压下的灯丝温度以及使用HR2000+光谱仪直接测量所得的灯丝温度进行对比研究，从研究结论中进一步得到低压直流钨丝灯的工作规律，实测验证钨丝灯泡钨丝的电阻温度电阻公式，深入了解这一常见生活用品背后的物理知识， 1.2研究的目的 研究目的：我决定利用两个月的课余时间来从实验角度上，探究低压直流钨丝灯泡灯丝电阻随温度、电压变化规律以及这些物理量相互之间的关系。该项研究的实验对象和实验条件较容易选取和构建。我选定了额定电压功率24V/15W的低压直流钨丝灯泡作为研究的实验对象，原因如下： 1、我的物理背景知识已经具备。物理课本里了解到钨丝灯（一般称之为白炽灯）的发光原理，也学习了基本的电压电流的基本知识欧姆定律，然而钨丝灯的灯丝的电阻却是一个随着电压温度变化的物理量，在不同电压下会有不同的电阻大小，形成这种物理现象的本质是钨丝电阻是随着温度变化的，满足 , ,这些信息我通过查阅物理课本和习题以及网络上的期刊都得到了，基本的欧姆定律的分压法电路我也学过了，所以我想通过自己连接电路并实测获得一手的实验数据来了解这一点。 2、研究器材，场所条件具备，和研究预计所需时间合适。探究实验所需要的器材和场所，爸爸工作单位的实验室已经具备，关于重要的专业设备HR2000+光谱仪，爸爸和他的同事教我学会了简单入门的测试方法，也比较容易掌握。我预计利用3-4个周末时间到实验室做实验，所有不