Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 5484
2017-11-29 
Нить лампочки накаливания обычно сворачивают в спираль, а затем получившуюся спираль — ещё раз в спираль. После первого сворачивания «внутри» остаётся примерно половина поверхности нити, а после второго «сворачивания» — половина оставшейся поверхности. То есть в результате более 75% поверхности нити попадает внутрь. Не пропадает ли зря свет, излучаемый этой «внутренней» поверхностью?
Решение:
Энергия излучения, оказавшегося внутри спирали, разумеется, зря никуда не пропадает, а поглощается этой же спиралью.
Использовать это излучение более полезным образом, тоже, увы, не получится. Если предположить, что мы каким-то способом сумели «вытащить» свет изнутри спирали (например, вообще не сворачивать нить в спираль, а сделать очень длинную лампочку с прямой нитью накаливания), то теплоотдача нити возрастёт (раньше часть излучения поглощалась, теперь — нет). Соответственно, уменьшится температура нити (при той же электрической мощности лампочки), уменьшится и яркость.
Описанная форма спирали обеспечивает при заданной мощности лампочки и напряжении в электрической сети определённую эквивалентную площадь излучающей горячей поверхности, а, следовательно, и определённую температуру излучающей поверхности. Если изготовить не спираль, а сплошной цилиндр с нужной площадью и с длиной, заданной размерами лампочки, то при заданной мощности излучения напряжение на его концах будет значительно меньше, чем напряжение в электрической сети (например нынешние 220 В или в прежние времена 127 В). Лампочки с прямыми спиралями (то есть нитью, закрученной в спираль только один раз) использовались в старых моделях мотоциклов и автомобилей (с аккумуляторами напряжением 6 В), и сейчас используются в карманных фонариках.
Таким образом, спираль решает и проблему габаритов лампочки при заданном напряжении сети. Ещё одна проблема, которая решается описанной формой спирали, связана с тем, что в электрической сети используется переменное напряжение. Мощность, выделяющаяся в спирали при протекании по ней тока, пульсирует, изменяясь от нуля до некоторого максимального значения. Описанная форма спирали обеспечивает тепловую инерцию спирали лампочки. Её температура в течение каждого периода (0,02 секунды) изменяется при такой форме спирали всего на 10-15%, что мало заметно и не создаёт неудобств для зрения.
Нить лампочки накаливания обычно сворачивают в спираль, а затем получившуюся спираль — ещё раз в спираль. После первого сворачивания «внутри» остаётся примерно половина поверхности нити, а после второго «сворачивания» — половина оставшейся поверхности. То есть в результате более 75% поверхности нити попадает внутрь. Не пропадает ли зря свет, излучаемый этой «внутренней» поверхностью?
Решение:
Энергия излучения, оказавшегося внутри спирали, разумеется, зря никуда не пропадает, а поглощается этой же спиралью.
Использовать это излучение более полезным образом, тоже, увы, не получится. Если предположить, что мы каким-то способом сумели «вытащить» свет изнутри спирали (например, вообще не сворачивать нить в спираль, а сделать очень длинную лампочку с прямой нитью накаливания), то теплоотдача нити возрастёт (раньше часть излучения поглощалась, теперь — нет). Соответственно, уменьшится температура нити (при той же электрической мощности лампочки), уменьшится и яркость.
Описанная форма спирали обеспечивает при заданной мощности лампочки и напряжении в электрической сети определённую эквивалентную площадь излучающей горячей поверхности, а, следовательно, и определённую температуру излучающей поверхности. Если изготовить не спираль, а сплошной цилиндр с нужной площадью и с длиной, заданной размерами лампочки, то при заданной мощности излучения напряжение на его концах будет значительно меньше, чем напряжение в электрической сети (например нынешние 220 В или в прежние времена 127 В). Лампочки с прямыми спиралями (то есть нитью, закрученной в спираль только один раз) использовались в старых моделях мотоциклов и автомобилей (с аккумуляторами напряжением 6 В), и сейчас используются в карманных фонариках.
Таким образом, спираль решает и проблему габаритов лампочки при заданном напряжении сети. Ещё одна проблема, которая решается описанной формой спирали, связана с тем, что в электрической сети используется переменное напряжение. Мощность, выделяющаяся в спирали при протекании по ней тока, пульсирует, изменяясь от нуля до некоторого максимального значения. Описанная форма спирали обеспечивает тепловую инерцию спирали лампочки. Её температура в течение каждого периода (0,02 секунды) изменяется при такой форме спирали всего на 10-15%, что мало заметно и не создаёт неудобств для зрения.
