Giải bài tập Công nghệ 8: Đồ dùng loại điện – quang, đèn sợi đốt.
Bùi Thị Trang
Bài Kiểm Tra //baikiemtra.com/uploads/bai-kiem-tra-logo.png
Thứ năm - 21/09/2017 16:37
- In ra
Giải bài tập Công nghệ 8: Đồ dùng loại điện – quang, đèn sợi đốt.
Câu hỏi: Theo em có mấy loại dụng cụ biến đổi điện năng thành quang năng?
Trả lời: Từ hơn chực năm về trước, người ta chỉ dùng 3 loại dụng cụ biến đổi điện năng thành quang năng để chiếu sáng nên trong các sách chỉ nói có 3 loại dụng cụ biến đổi điện năng thành quang năng. Ngày nay, người ta chế tạo ra đèn LED để chiếu sáng nên phải nói có quang năng:
- Đèn sợi đốt.
- Đèn huỳnh quang.
- Đèn phóng điện [đèn cao áp thủy ngần, đèn cao áp natri, ...]
- Đèn LED: Từ thập kỉ 60 về trước, người ta chỉ chế tạo được LED [light-emitting diode] dùng dòng tối đa 10mA, công suất nhỏ, ánh sáng các màu [đỏ, vàng, xanh lá cây] nên chỉ dùng làm đèn báo trong thiết bị điện, điện tử, chỉ thị thời gian trên đồng hồ, chỉ thị dung lượng pin máy ghi hình; vì vậy SGK Công nghệ 8 chỉ nói 3 loại đèn trên. Năm 1993, công ty hoá chất Nichia của Nhật chế tạo được LED có ánh sáng trắng có năng suất phát quang cao, bền gấp 3 ÷5 lần đèn huỳnh quang nên hiện nay các nước sử dụng đèn LED trong chiếu sáng ngày càng nhiều. Người ta chế tạo được những LED có công suất lớn nên được dùng để chiếu sáng ở đèn pin, đèn ac quy cầm tay, đèn chiếu sáng trong nhà, đèn chiếu sáng ngoài đường. Hiện nay, ở nhiều nước người ta đang chế tạo nhiều loại đèn chiếu sáng trong nhà dùng LED để thay thế đèn ống huỳnh quang như hình 3.3, hoặc thay thế đèn sợi đốt như hình 3.4 . Đèn LED để chiếu sáng trong nhà hiện nay có các loại từ 9W đến 60W. Ví dụ, đèn LED Ecosmart 9W có độ chiếu sáng tương đương đèn sợi đốt 40W và có tuổi thọ 50000 giờ. LED trong đèn pin, đèn chiếu sáng đeo trên đầu trên thị trường Việt Nam hiện nay có loại dùng ở dòng điện tới 800mA nên độ sáng tương đương đèn sợi đốt 20W, do có pha nên chiếu được rất xa. Tuổi thọ đèn LED cao nên hiện nay ở các nước nhà sản xuất bảo hành đèn LED 5 năm nghĩa là sau khi mua dùng trong 5 năm nếu hỏng thì được đổi đèn khác.
Hiện nay, ở thành phố Đà Nẵng của Việt Nam đã dùng đèn LED chiếu sáng rực rỡ về ban đêm trên 2 cầu qua sông Hàn. Đèn chiếu sáng ở thành phố Đà Nẵng ban ngày dùng năng lượng Mặt trời tích điện vào ac quy, ban đêm tự động cấp điện cho đèn LED chiếu sáng.
Đèn LED nguyên lí phát sáng khác 3 loại đèn trên vì vậy đến nay ta phải nói là có 4 loại dụng cụ biến đổi điện năng thành quang năng.
Câu hỏi: Hiện nay đèn sợi đốt vẫn được dùng phổ biến trong xã hội. Em hãy cho biết cấu tạo của đèn sợi đốt.
Trả lời: Đèn sợi đốt gồm có 3 phần chính:
- Sợi đốt [dây tóc]: Sợi đốt bằng dây vonfram, có đường kính nhỏ, sợi đốt được quấn thành dạng lò xo để nằm gọn được trong bóng thủy tinh. Khi có dòng điện qua, sợi đốt nóng lên đến nhiệt độ rất cao và phát ra ánh sáng trắng. Khi nhiệt độ sợi đốt thấp, ánh sáng phát ra ngả về phía màu đỏ; nhiệt độ sợi đốt càng cao ánh sáng phát ra càng ngả về phía trắng vì thế sợi đốt được làm bằng vonfram để chịu được nhiệt độ cao. Bóng đèn công suất càng cao, đường kính sợi đốt càng lớn.
- Bóng thủy tinh: vỏ bóng được làm khá mỏng bằng thủy tinh chịu nhiệt để đỡ vỡ khi nhiệt độ thay đổi. Không khí trong bóng được hút hết ra và thay bằng một ít khí trơ [nitơ, acgon, krypton, ...] để tăng tuổi thọ của sợi đốt.
Vỏ bóng thủy tinh thường dùng có kích thước hơi lớn để đỡ bị nổ khi nóng. Những bóng trong đèn chiếu được làm bằng thủy tinh thạch anh nên có kích thước khá nhỏ, bóng công suất 650W kích thước chỉ bằng ngón tay cái. Những bóng đèn halogen trên thị trường hiện nay có kích thước chỉ bằng đốt ngón tay út. Vỏ cũng bằng thuỷ tinh thạch anh chịu nhiệt tốt.
Vỏ bóng thủy tinh có loại trong suốt không màu, có loại thuỷ tinh mờ để đỡ chói khi nhìn vào sợi tóc nóng sáng, có loại trắng đục [gọi là bóng sữa] làm ánh sáng phát ra dịu mắt thích hợp với nhà có trẻ nhỏ.
Vỏ thuỷ tinh của bóng có thể làm nhiều màu khác nhau để thích hợp với nhu cầu sử dụng.
Hiện nay, có loại bóng thủy tinh màu hơi xanh người ta tuyên truyền là bóng chống cận và bán giá rất cao. Thực ra ánh sáng màu hơi xanh nó làm ta nhìn tốt hơn một ít nhưng không chống cận được nếu ngồi đọc hay viết không đúng tư thế. Chẳng có bóng nào chống cận được!
- Đuôi đèn:
Đuôi đèn được làm bằng đồng, sắt mạ kẽm hoặc hợp kim nhôm. Hiện nay, đuôi đèn của bóng do công ti Rạng Đông [Hà Nội] và Điện Quang [thành phố Hồ Chí Minh] sản xuất đều làm bằng hợp kim nhôm. Đuôi đèn có hai loại là đuôi xoáy [vặn] và đuôi gài [cài, ngạnh].
Ở bóng đèn đuôi xoáy, điện dẫn vào hai đầu dây tóc qua điểm cuối đuôi [2] và vỏ đuôi [1].
Ở bóng đèn đuôi gài, điện dẫn vào hai đầu dây tóc qua hai điểm ở cuối đuôi [1 và 2].
Hiện nay đuôi xoáy được dùng phổ biến hơn đuôi gài nên các công ti sản xuất chủ yếu la bóng đuôi xoáy.
Câu hỏi: Em cho biết nguyên lí làm việc của đèn sợi đốt?
Trả lời: Dòng điện qua sợi đốt làm sợi đốt nóng lên và phát ra ánh sáng. Khi sợi đốt đến nhiệt độ 800°C thì bắt đầu phát ra ánh sáng đỏ, nhiệt độ càng cao ánh sáng phát ra càng ngả về phía quang phổ xanh nên ta thấy ánh sáng trắng hơn.
Câu hỏi: Em hãy nói những đặc điểm của đèn sợi đốt?
Trả lời: - Đèn sợi đốt phát ra ánh sáng liên tục: Dòng điện ta dùng có tần số 50Hz nên trong 1 giây có 100 lần cực đại dòng điện qua sợi đốt [xét về giá trị tuyệt đối]. Lúc cực tiểu dòng điện [xét về giá trị tuyệt đối] thì sợi đốt không được đốt nóng nhưng do quán tính nhiệt nên sợi đốt chưa tối đi thì đã có dòng điện qua nên ta thấy sợi đốt nóng sáng liên tục.
- Khi sợi đốt nóng sáng ở điện áp và dòng điện định mức thì điện trở sợi đốt gấp gần 10 lần điện trở lúc nguội. Vì vậy khi mới đóng mạch thì dòng điện rất lớn, khi mở-tắt đèn dòng điện thay đổi đột ngột nên bóng hay bị đứt sợi đốt.
- Hiệu suất phát quang thấp: chỉ 4% ÷5% năng lượng điện tiêu thụ ở đèn được biến đổi thành quang năng phát ra ánh sáng nhìn thấy, phẩn lớn năng lượng dòng diện ở đèn biến thành nhiệt vì vậy vỏ thủy tinh của bóng rất nóng, nhất là bóng công suất cao. Ở những đèn chiếu, bóng có công suất lớn nên rất nóng, phải có quạt để giảm nhiệt độ bóng. Trong đèn chiếu khi quạt bị hỏng không quay thì thủy tinh ở bóng bị nóng đỏ và phồng ra, trong những dụng cụ này khi tắt đèn thì điện vẫn làm quạt quay cho mát bóng đèn. Khi nào bóng nguội, quạt tự động ngừng quay mới được rút dụng cụ ra khởi nguồn điện.
- Tuổi thọ thấp: Theo nhà sản xuất thì tuổi thọ đèn sợi đốt là 1000 giờ. Đối với đèn sợi đốt trong đèn chiếu tuổi thọ thấp hơn nhiều, để tăng tuổi thọ và tăng độ phát sáng, người ta cho vào trong bóng đèn hơi halogen [iôt hay brôm].
Câu hỏi: Tại sao những bóng halogen khi lắp vào đui không nên cầm tay trực tiếp vào bóng?
Trả lời: Những bóng halogen thường có kích thước nhỏ, sợi đốt cách vỏ bóng chỉ khoảng 0,5cm nên khi lắp bóng không nên cầm tay trực tiếp vào bóng vì:
- Nếu tay có mồ hôi cầm vào bóng thì bóng dễ bị nổ khi cắm điện.
- Bụi ở tay dính vào mặt bóng làm ảnh hướng đến độ chiếu sáng của bóng.
Vì vậy phải lấy giấy hoặc khăn khô lót tay để cầm bóng.
Câu hỏi: Em cho biết các số liệu kĩ thuật của đèn sợi đốt?
Trả lời: Đèn sợi đốt dùng thắp sáng trong gia đình và đèn sợi đốt dùng trong các công việc khác có số liệu kĩ thuật khác nhau:
- Đèn sợi đốt dùng thắp sáng trong gia đình:
+ Điện áp:110V-127V, 220V.
+ Công suất định mức: 10W, 15W, 25W, 40W, 60W, 75W, 100W, 150W, 200W. 300W.
- Đèn sợi đốt dùng trong các thiết bị khác: Đèn pin, đèn chiếu sáng dùng ac quy, xe máy, ô tô, đèn trang trí, đèn chiếu, ...
+ Điện áp định mức: 1,5V, 2,5V, 3,8V, 6V, 12V, 36V, 60V, 110V-127V, 220V ...
+ Công suất định mức: ..., 1W, 3W, 5W, 10W, 15W, 25W, 30W, 35W, 50W, 100W, 150w, 300W, 650W, 1000W,...
Câu hỏi: Đèn sợi đốt có nhiều nhược điểm: Hiệu suất thấp, tuổi thọ thấp, làm nóng không khí xung quanh nên nhiều nước trên thế giới định đến năm 2012 sẽ loại bỏ đèn sợi đốt trong đời sống. Theo em ở Việt Nam có loại bỏ đèn sợi đốt không?
Trả lời: Đèn sợi đốt có một số nhược điểm nhưng có điều hiện nay chưa có loại đèn nào thay thế được: Ánh sáng đèn sợi đốt phát ra gần đúng ánh sáng trời nên dùng ánh sáng đèn sợi đốt sẽ nhìn thấy mọi vật trung thực hơn. Hiện nay, tuy đèn compac đã cố gắng cải tiến để độ trả màu [ánh sáng trung thực như ánh sáng Mặt trời] đạt 85% nhưng một số công việc dùng ánh sáng đèn sợi đốt vẫn tốt hơn:
- Đèn bàn để đọc sách, cho học sinh học.
- Đèn chiếu sáng ở cửa hàng mĩ nghệ vàng bạc thì không thể thay thế đèn sợi đốt bằng đèn ống huỳnh quang hay đèn compac.
Hiện nay để thực hiện tiết kiệm điện nên Nhà nước có chương trình đôi bóng compac lấy bóng đèn sợi đốt cho các hộ dân nghèo ở một số vùng, nhưng nếu sau này bóng compac hỏng chắc các hộ nghèo lại mua bóng sợi đốt dùng vì giá thành bóng compac cao hơn bóng sợi đốt nhiều.
Câu hỏi: Em có biết đèn cao áp natri và đèn cao áp thủy ngân khác nhau thế nào, hai loại đèn này được dùng ở đâu?
Trả lời: Đèn cao áp natri bên trong bóng thủy tinh là hơi natri, phát ra ánh sáng vàng. Đèn cao áp thủy ngân bên trong bóng thủy tinh là hơi thủy ngân, phát ra ánh sáng trắng. Hai loại đèn này được dùng để chiếu sáng đường phố, đèn cao áp natri được dùng chiếu sáng trên đường ở vùng có nhiều sương mù để người điều khiển phương tiện giao thông nhìn rõ mọi vật trên đường. Hiện nay ở các thành phố trong cả nước Việt Nam dùng 70% đèn cao áp natri [HPS: đèn tiết kiệm điện]. 30% đèn cao áp thủy ngân [MV]. Đèn cao áp thủy ngân hiệu suất thấp nên lãng phí năng lượng, bên trong có hơi thủy ngân nên khi vỡ thải ra hơi thủy ngân làm ô nhiễm môi trường. Trong tương lai, nước ta sẽ loại bỏ đèn cao áp thủy ngân.
Câu hỏi: Có người nói: Mắc nối tiếp hai bóng đèn cùng công suất với nhau vào mạch điện có điện áp định mức ghi trên bóng thì tốn điện gấp đôi khi dùng 1 bóng. Có người nói: Mắc nối tiếp hai bóng cùng công suất với nhau vào mạch điện thì công suất tiêu thụ điện chỉ bằng 1/2 khi dùng 1 bóng vì dòng điện giảm đi chỉ còn 1/2 do dựa vào công thức tính công suất : P = U.I, em thấy những ý kiến đó có đúng không?
Trả lời: Hai ý kiến trên đều không đúng:
- Ý kiến thứ nhất là của những người không biết gì về điện, điều này ta vẫn gặp nhiều trong thực tế.
- Ý kiến thứ hai là của những người chỉ nặng về lí thuyết suông, hiểu hời hợt, không nắm được thực chất vấn đề, nêu hiểu thực sự sẽ thấy khi lắp nối tiếp hai bóng đèn cùng công suất thì điện trở hai bóng không thể gấp đôi một bóng để làm dòng điện giảm đi còn 1/2 được [trường hợp này sợi đốt mỗi bóng không nóng như một bóng lắp trong mạch điện nên điện trở mỗi bóng không bằng điện trở một bóng lắp trong mạch điện] nên công suất không phải bằng 1/2 một bóng được.
Ta hãy xét thí nghiệm thực tế:
Có hai bóng đèn diện áp định mức 220V, công suất định mức 10W, khi dùng ôm kế đo điện trở 1 bóng lúc nguội khoảng 490Ω
+ Lắp 1 bóng này vào điện 220V thì dòng điện đo được là 0,045A:
+ Từ đây tính được công suất bóng đèn là: P = U.I = 10W, điện trở bóng đèn là: R = U2/P ≈49000Ω
+ Lắp nối tiếp hai bóng đèn này vào điện 220V thì đo được dòng điện qua 2 bóng là: 0029A:
Từ dây tính được công suất hai bóng đèn là: P = U.I ≈6,5W, điện trở hai bóng là: R = U2/P ≈77000Ω
Ta thấy điện trở mỗi bóng là: 7700Ω/2 = 3850Ωnhỏ hơn khi dùng một bóng [4900Ω] vì nhiệt độ sợi đốt không cao bằng trường hợp dùng một bóng, công suất điện tiêu thụ của hai bóng khoảng 65% khi dùng một bóng. Các em học sinh nên biết điều này để áp dụng trong gia đình trường hợp muốn sấy quần áo khi trời ấm hoặc sưởi ấm cho súc vật nhỏ khi mới sinh.
Câu hỏi: Tại sao có trường hợp khi mắc nối tiếp hai bóng đèn 220V – 10W vào mạch điện 220V thì một bóng sáng, một bóng không sáng nhưng bóng không sáng rất nóng?
Trả lời: Khi mắc nối tiếp hai bóng đèn 220V - 10W vào mạch điện 220V nếu một bóng sáng một bóng không sáng, nhưng bóng không sáng rất nóng vì bóng không sáng là bóng bị lọt khí [có thể do đường dây dẫn điện vào bóng bị gỉ, hoặc vỏ thủy tinh bị nứt]. Sợi đốt trong bóng lọt khí không sáng được vì dòng điện qua sợi đốt tương đối nhỏ, không khí trong bóng đối lưu nên sợi đốt nguội đi vì thế vỏ bóng rất nóng và sợi đốt không phát sáng. Điều này tuy đơn giản nhưng cũng nói để học sinh biết vì nhiều người tuy học cao nhung cũng nghĩ rằng khi mắc nối tiếp hai bóng với nhau thì bao giờ bóng lọt khí cũng bị cháy, đứt sợi đốt. Trong thực tế, những dãy đèn trang trí nhỏ nhiều khi có một số bóng không sáng nhưng cả dãy vẫn sáng, sờ vào bóng không sáng thấy nóng bỏng tay. Các em học sinh cần biết hiện tượng này khi làm thí nghiệm mắc nối tiếp hai bóng cùng công suất để xử trí cho nhanh mỗi khi xảy ra hiện tượng một bóng không sáng. Thường trong 100 bóng 6V hoặc 12V đưa ra thị trường thì có 5 ÷6 bóng bị lọt khí. Vì vậy trong các bóng trang bị trong bộ Công nghệ rất dễ có bóng bị lọt khí.
Nhưng nếu bóng 220V có công suất lớn [trên 40W] mắc nối tiếp nhau vào mạch điện 220V mà một bóng bị lọt khí thì bóng lọt khí sẽ bị cháy ngay vì dòng điện qua bóng lớn, không khí không làm cho sợi tóc nguội đi được.
©Bản quyền thuộc vềBài kiểm tra.Ghi rõ nguồn Bài kiểm tra.com khi sao chép nội dung này.