小明一家豐盛的晚餐終於準備好了,天也完全暗了下來。全家人圍坐在餐桌邊,準備吃晚餐了,可是剛一開燈,電燈隻閃了一下亮光,馬上就熄滅了。看看廚房、衛生間的燈還是亮的,電冰箱的壓縮機也在正常工作。爸爸在檢查之後發現,原來是餐廳的白熾燈燈絲斷了。家中沒有備用燈泡,去商店也不方便,怎麼辦?上高中的哥哥大偉想出了辦法:用手拿起燈泡,小心地轉動,使斷了的燈絲之間再搭接起來。這一下還真靈,電燈又亮了,而且比以前還更亮!一家人又重新坐下吃晚餐,可是好景不長,晚餐還沒有吃完,電燈又滅了,檢查之後發現,還是燈絲斷了。可是這一次卻不管怎樣小心地轉動燈泡,斷了的燈絲也搭接不上去了:斷了的燈絲都脫落下來了。
燈絲斷了,搭接上再通電使用,為什麼會比原來更亮?可是這種燈泡的使用壽命卻又為什麼這麼短呢?
首先,這是因為燈絲斷了再重新搭接上去,燈絲的電阻變小的緣故。
電阻是導體阻礙電流的一種性質,導體的電阻雖然不隨導體兩端電壓和導體中電流強度而改變,但卻要隨溫度而變化。金屬導體的溫度升高,它的電阻值一般都要增大。而在相同溫度條件下,導體的電阻大小是由它組成的材料、它的長度和橫截麵積所決定:同一種材料製成的導體,它的電阻值和導體的長度成正比,和導體的橫截麵積成反比。
白熾燈的燈絲都是用耐高溫的鎢製成的,燈絲斷了再重新搭接上去,它的粗細雖然沒有改變,但長度卻比原來縮短了,因此,重新搭接上去的燈絲電阻比原來減小了。
其次,搭接後燈絲的實際電功率比原來的額定電功率增大了。
電燈實際達到的功率,是由燈絲兩端的電壓和通過燈絲的電流強度共同決定的,其大小等於電壓和電流強度相乘的積。
燈絲兩端的外加電壓,始終保持220伏特的照明電路電壓不變,但是由於燈絲的電阻變小了,根據歐姆定律可知,通過燈絲的電流強度就比原來增大了,這樣燈絲實際消耗的電功率就比原來的額定功率增加,燈絲在相同時間內消耗的電能增多,由電能轉化成的熱能和光能也相應增多,所以燈絲搭接後比原來更明亮了。
但是,由於搭接後的燈絲是在大於原來的額定功率的情況下工作的,電流通過燈絲時,單位時間內消耗的電能增加,電流在燈絲上產生的熱量也相應增加,燈絲的溫度便上升得更高,且大大超過了設計時的標準溫度,導致了燈絲的升華現象加快。因此,搭接後的燈絲不能持久,很容易會再次熔斷。此外,燈絲斷頭的搭接處並不牢固可靠,稍有振動,搭接處的斷頭也容易再次脫落。
燈絲斷了,搭接後繼續使用雖然更亮些,但卻是權宜之計,還是應該在家中留有備用燈泡。