Temat: Żarówka i Świetlówka.

1. Wstęp teoretyczny.

Najpowszechniejszym źródłem światłą na statkach są żarówki. Żarówka jest to elektryczne źródło światła, w którym ciałem świecącym jest włókno wykonane z trudno topliwego materiału (pierwotnie grafit, obecnie wolfram). Drut wolframowy jest umieszczony w bańce szklanej wypełnionej mieszaniną gazów szlachetnych (np. argon z 10-procentową domieszką azotu). Włókno osiąga temperaturę ok. 2500–3000 K na skutek przepływu prądu elektrycznego. Wynalazek powstał w połowie XIX w. Światło uzyskiwane z żarówek jest światłem zbliżonym do słonecznego i cechuje się dobrym wskaźnikiem oddawania barw oglądanych w tym świetle przedmiotów, świeci cały czas jednakowo, nie powodując efektu stroboskopowego. Widmo światła emitowanego przez żarówkę jest ciągłe, o niższej temperaturze barwowej (bardziej żółte) niż słoneczne. Temperatura barwowa światła emitowanego przez żarówkę wynosi ok. 2700 K. Wadą żarówek jest ich mała skuteczność świetlna, wynosząca zazwyczaj około 12 (od 8 do 16) lumenów/wat (niektóre mają sprawność poniżej 6 lumenów/wat), a także niska trwałość. Żarówka wykorzystuje ok. 5% energii na światło widzialne, a reszta energii jest tracona w emisji ciepła. 1 września 2009 w Unii Europejskiej rozpoczął się proces stopniowego (do 2012 roku) wycofywania żarówek z użycia i zastąpienia ich lampami fluorescencyjnymi i żarówkami diodowymi. Informacje o parametrach żarówki zawiera etykieta energetyczna umieszczona na opakowaniu. Na statku często stosuje się także, świetlówki. Świetlówka to lampa fluorescencyjna - odmiana lampy wyładowczej, w której światło emitowane jest przez luminofor wzbudzony przez promieniowanie UV, powstałe wskutek wyładowania jarzeniowego w rurze wypełnionej gazem. Jest to lampa elektryczna mająca najczęściej kształt rury, pokrytej od wewnątrz luminoforem, wypełniona parami rtęci i argonem, w której źródłem świecenia jest promieniowanie widzialne emitowane przez warstwę luminoforu pokrywającego wewnętrzną powierzchnię rury. Wyładowania zachodzące pomiędzy elektrodami wolframowymi zabudowanymi przy końcach rury wytwarzają głównie niewidzialne promieniowanie ultrafioletowe o długości fali około 254 nm. Odpowiednio dobrane luminofory przetwarzają to promieniowanie na promieniowanie widzialne o pożądanej barwie światła (dzienne, chłodno białe, białe, ciepłobiałe, a nawet - głównie do celów dekoracyjnych - różnokolorowe, np. zielone, niebieskie, żółte, czerwone itp.). Kompaktowa lampa fluorescencyjna zwana też świetlówką kompaktową lub błędnie żarówką energooszczędną. Poza świetlówkami prostymi (liniowymi), istnieją również świetlówki kołowe, U-kształtne oraz świetlówki kompaktowe (tzw. żarówki energooszczędne), zintegrowane z układem zapłonowym i stabilizującym. Świetlówki takie mogą być wkręcane w miejsce tradycyjnych żarówek, ponieważ posiadają taki sam gwint, jak żarówka.

Schemat świetlówki:

1. Wykaz przyrządów.

• Świetlówka (świetlówka, zapłonnik, stabilizator prądów, kondensator)

• Luksometr: - prąd stały, - Ustrój magnetoelektryczny z magnesem stałym, - położenie poziome ( podziałka : 0-25, 0-100, 0-500) + sonda z mnożnikiem x 100

• 2 x Woltomierz: zakres 0-300, - prąd przemienny, - ustrój elektromagnetyczny, - położenie poziome, - próba napięciowa 2kV, 0,5.

• Amperomierz: - prąd przemienny, - ustrój elektromagnetyczny, - położenie poziome, - próba napięciowa 2kV, 0,5.

• Transformator: Umax 250 [ V ].

1. Układ pomiarowy żarówka.

Obliczamy liczbę luksów, napięcie i natężenie wg wzorów:

1. 10 cm

L = 2,5 działki – 150 luksów

$$A = \frac{12}{100}*1 = 0,12\ \lbrack\ A\ \rbrack$$

$$V = \frac{150}{75}*24 = 48\ \lbrack\ V\ \rbrack$$

dla T = 50 [ V ]

1. L=6 działek – 550 luksów

$$A = \frac{18}{100} = 0,18\ \lbrack\ A\ \rbrack$$

$$V = \frac{150}{75}*54 = 108\ \lbrack\ V\ \rbrack$$

dla T = 100 [ V]

1. L=18 działek =900 luksów

A = 0, 21 [ A ]

V = 148 [ V ]

dla T = 150 [ V ]

1. Schemat świetlówki i obliczenia:

Do zapalenia świetlówki potrzeba większego napięcia z sieci, w naszym doświadczeniu do zapalenia świetlówki potrzeba było napięcia większego niż 110 [ V ]. Przy takim napięciu prąd wynosił 0,47 [ A ] obliczenia wg. wzoru wyżej.

Schemat układu ze świetlówką:

1. Pomiar światła przy pomocy luksometru ze stałym napięciem a zmiennym r

• 220 [ V ] 5 [ cm ] 7600 Lx

• 220 [ V ] 10 [ cm ] 4200 Lx

• 220 [ V ] 15 [ cm ] 2500 Lx

• 220 [ V ] 20 [ cm ] 2200 Lx

1. Pomiar światłą przy pomocy luksometru ze zmiennym napięciem a stałym r

• 110 [ V ] 10 [ cm ] 2200 Lx

• 120 [ V ] 10 [ cm ] 3200 Lx

• 150 [ V ] 10 [ cm ] 3600 Lx

• 200 [ V ] 10 [ cm ] 4000 Lx

1. Wnioski i spostrzeżenia.

Podczas pierwszej części ćwiczenia zauważyliśmy iż wartość oświetlenia w [ Lx ] zależy od płynącego napięcia przez żarówkę, im większe tym mocniej żarówka świeci. Dzieje się to dlatego, ponieważ wraz ze wzrostem napięcia prąd przepływający przez żarówkę wzrasta rozgrzewa, żarnik do wyższej temperatury co za tym idzie żarówka mocniej świeci.

W 2 części ćwiczenia udowodniliśmy iż do zapalenia świetlówki potrzeba większego napięcia niż sieciowe dlatego w świetlówkach montuje się zapłonnik który powoduje, że do żarówki przy zapłonie dostarczany jest większy prąd. Udowodniliśmy, także że wartość oświetlenia świetlówki zmienia się zarówno gdy zmienia się wartość napięcia [ U ] i odległości [ r ]. Przy stałym napięciu im odległość mniejsza tym oświetlenie [ Lx ] większe, przy stałym r a zmiennym napięciem im większe napięcie tym oświetlenie większe, ponieważ dostarczany jest większy prąd. Doświadczeniu tym do układu dołączaliśmy kondensator który powodował zmniejszenie mocy biernej w układzie.