Однажды я была на экскурсии со своим классом в музее «Огни Москвы» [1, 2]. В этом музее экскурсовод рассказал нам о многих источниках света. Он нам поведал о истории развития освещения от лучины до лампочки Эдисона [4]. В начале люди пользовались лучинами. Лучина это такая палочка из дерева, которую вставляли в специальную подставку и внизу ставили специальный сосуд с водой. Лучину поджигали, и их была целая стопка, потому что одной лучины хватало на пару минут. Потом придумали восковые свечи. Свечку поджигали. Фитиль горел в свече, и воск вокруг фитиля таял. Далее изобрели масляные фонари. В них на фитиле сгорало масло и давало свет. Для освещения домов стали использовать керосиновые лампы. В них был керосин, который поступал по фитилю и сгорал давая свет. Для освещения улиц придумали газовые фонари. Газовый фонарь — это столб на котором находится маленькая коробочка из стекла, внутри нее стоит газовая горелка. Газ поступает по столбу и сгорая в горелке дает свет. Все эти источники света объединяет то, что в них во всех источником света является огонь.
Потом экскурсовод показал нам лампочку, которую изобрел человек по имени Эдисон [3]. Эта лампочка работала на электричестве и мне стало интересно, как же она работает. И поэтому я себе поставила цель — разобраться как же она работает.
Рис. 1. Предметы для изучения огня
Основная часть
Опыт с огнем
Во всех старинных фонарях источником света являлся огонь. И поэтому мы решили провести опыт с огнем, что бы понять каковы его свойства.
Для того что бы изучить свойства огня нам понадобились следующие инструменты — спирт, стакан, ватный диск и тарелка. Мы с моим научным руководителем намочили ватный диск спиртом, подожгли его спичкой и пронаблюдали как он горит (Рис. 2.).
Рис. 2. Горение спирта.
На второй фотографии показано как горит спирт на вате. Огонь был очень горячий и мы проносили руку над огнем и он практически ее обжигал. Дальше мой научный руководитель накрыл этот огонь стаканом, и огонь практически сразу погас, однако стакан был горячий, что говорило о том, что огонь под ним погас не сразу. Из объяснения научного руководителя я поняла, что когда огонь находится в замкнутом пространстве, он не горит, потому что у него заканчивается кислород.
Рис. 3. Потухший огонь при накрывании стаканом.
Как выглядит лампа.
Давайте разберемся как выглядит лампа и посмотрим на Рис. 4.
Рис.4. Устройство лампы.
Лампа состоит из стеклянной колбы — 1, в которой находится вольфрамовая спираль — 2. Спираль закреплена на жестких проводниках — 3 в центре баллона. Проводники выходят из баллона и превращаются в «ножки» – контакты — 4. У лампы есть какая – то трубочка — 5, которая закрыта. Через нее на заводе из лампы откачивают воздух и создают там вакуум.
Рис.4. Устройство лампы.
Рис. 5. Схема включения лампы
Схема включения лампы
Схема включения лампы выглядит следующим образом.
Выводы лампы идут в две стороны. Первый вывод с помощью провода подходит к кнопке, а второй вывод с помощью провода подходит к батарейке или батарейкам. В середине есть провод, который, когда нажимаешь кнопку — подает ток из батарей в лампу.
Рис. 6. Детали для сборки схемы.
Рис. 7. Собранная схема подключенной лампы.
Что бы собрать эту схему мы должны взять следующие детали:
На этой фотографии изображены: 1 — лампа, 2 — блоки питания, 3 — провода, 4 — кнопка, 5 — макетные платы.
Собрав из этих деталей схему мы можем получить работающую лампу, которая дает свет (Рис. 7)
Рис. 8. Работа лампы с двумя разными напряжениями.
Работа лампы и ее нагрев
Если мы подключим один блок питания, то напряжение будет не очень большое, а если мы подключим еще один блок питания, то мы получим напряжение в два раза больше. Посмотрим, как будет себя вести лампа с двумя разными напряжениями.
На Рис. 8 слева изображена лапа, которая подключена только к одному блоку питания. Хорошо видно, что она тускло горит. Спираль едва светится. А справа изображена лампа, которая подключена к двум блокам питания и напряжение, которое на нее подается в два раза больше. И поэтому она светится гораздо ярче той лампы, которая показана слева
.
Рис. 9. Горячая лампа
Я потрогала пальцами включенную лампу (Рис. 9), она оказалась очень горячей. Мой научный руководитель, спросил, похоже ли что внутри лампы огонь? Я ответила что да. Но тут я поняла, что огонь там не может разгореться в полную силу, потому что там внутри вакуум. И мне стало интересно, что же происходит внутри лампы. И мы с моим научным руководителем решили ее разбить.
Рис. 10. Разборка лампы
Мы взяли молоток, целлофановый пакет, бумагу и лампу. Завернули лампу в бумагу, бумагу завернули в пакет и потом резко и отрывисто ударили по пакету, так, что стекло разбилось (Рис. 10). Когда лампа разбилась, показалось, что будто кто – то под ухом оглушительно хлопнул. Этот хлопок происходит потому что когда воздух заходит в пустоту — он издает такой звук.
Разбитая лампа
Мы поставили разбитую лампу назад в нашу схему (Рис. 11).
Рис. 11. Разбитая лампа в схеме.
После этого мы подключили оба блока питания и потом нажали на кнопку. Спираль сразу нагрелась и загорелась. Пошел дым и огонь.
Рис. 12. Горящая спираль разбитой лампы
Буквально через несколько секунд спираль перегорела и порвалась на две части (Рис. 13) и на ней были какие – то зеленые штучки.
Рис. 13. Перегоревшая спираль лампы.
Мне стало интересно, что это за штучки и я спросила моего научного руководителя. Он мне рассказал что это продукты окисления спирали, так же как от дерева в огне остается зола.
Заключение
Мы провели некоторые опыты с огнем, и я поняла, что огонь без кислорода гореть не может. Я разобралась как работает электрическая лампа. В ней источником света является спираль, через которую течет ток. Чем больше ток (чем больше батареек мы подключим), тем сильнее нагревается эта спираль. Она от нагрева начинает светится и ей хочется сгореть, но она не может сгореть, потому что в лампочке нет кислорода и находится вакуум. А в вакууме огонь гореть не может! Таким образом этот огонь и стал «ручным». Создав лампочку человек приручил этот огонь!
Библиографическая ссылка
Кондратенко А.Р. КАК РАБОТАЕТ ЛАМПОЧКА ИЛИ «РУЧНОЙ» ОГОНЬ // Старт в науке. – 2017. – № 2. ;URL: https://science-start.ru/ru/article/view?id=582 (дата обращения: 18.04.2024).