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1、论文题目:低压直流钨丝灯泡灯丝电阻随温度电压变化规律的实验测量和探究作者学校 作者姓名 指导教师 老师研究时间 215.9.520。1。15 / 低压直流钨丝灯泡灯丝电阻随温度电压变化规律的实验测量和探究目 录摘 要I正 文1 引 言211问题的提出1研究的目的23研究现状综述314研究的意义32研究内容 实验对象2。 实验仪器和配套423 实验地点62. 研究步骤以及相关数据记录3研究结果及其分析83.1研究结果83。2研究结果的分析。3 手机对家蚕辐射的微观机理解释12 课题的讨论45结论5参考文献16摘 要 该探究性学习成果系统的实测的研究了额定电压/功率分别为24/,24V/5W，12
2、V5W三种规格的低压直流钨丝灯泡的灯丝电阻R随着灯丝电压变化的规律，以及根据已有公式推算出对应的不同功率下的灯丝电阻发热的温度，并对比利用专业设备HR200光谱仪实测的钨丝温度数据进行了探究性的初步分析。通过实验数据分析，得出钨丝灯泡的灯丝电阻会随着所加直流电压明显改变,当灯丝电压为额定电压大约5%的时候，灯丝的实际电阻为额定电压下灯丝电阻约70%，而且额定电压相同的钨丝灯泡,额定功率越小，灯丝电阻随着电压变化的趋势越明显,同时实验发现,灯泡的亮度会随着电压明显改变，而灯丝的亮度跟灯丝本身的温度息息相关，据分析，这是因为灯丝在不同电压下实际的发光功率也不同,灯丝温度相差比较大,从而发光的效果也
3、会因此改变,根据实验数据测出每个不同大小电压值下钨丝的电阻R,我发现，利用低压直流灯泡灯丝金属钨的电阻随着温度变化的公式,其中为金属钨的电阻温度系数，为钨丝0的电阻,为钨丝的实际温度，,利用这个公式可以很容易反推算出的理论灯丝温度1,即同时，这个理论值对比专业设备光谱仪直接实测的灯丝温度，在接近额定电压的时候吻合的很好,在电压低温时理论和实际偏离的比较大，说明教科书上的钨丝灯灯丝电阻随温度的经验公式只适合于额定电压附近范围的情况，而在电压刚开始从零增加的时候是不符合的，低温时候的电阻随温度公式根据数据处理CEL拟合为。正 文1 引言。1问题的提出钨丝灯泡是比较常见的照明用灯泡，它是利用电流的热
4、效应制成，其工作原理是，当电流通过灯丝（材料一般为钨丝熔点3000以上）时产生热量,螺旋状的灯丝不断聚集热量，当温度达到200以上时，就会发出可见光,灯丝温度越高，发出的光就越亮，虽然钨丝灯泡由于发光原理,大量能量用于发热，导致发光效率底下，耗电量比较大，所以逐步被低耗电高发光效率的节能灯,荧光灯等冷光源代替,然而，由于低能耗的节能灯、荧光灯发出的光内含相对比较多的紫外线，对人体体表尤其是青少年视力的影响问题逐步浮出水面，曾经被逐步取代的钨丝灯作为黑体热辐射光源，发出的光有类似太阳的连续光谱性，包含的紫外线比较少，更适合于青少年读书学习的照明用,所以本研究课题本着科学严谨的态度,以我们生活中常
5、见的低压直流钨丝小灯泡为研究对象，用实验的方法测得数据,深入研究钨丝灯泡的核心部件-发光灯丝的电阻随着所加电压的变化规律以及发光灯丝的温度与所加电压的数值关系，利用课本查阅的理论公式推算对应不同电压下的灯丝温度以及使用R2000+光谱仪直接测量所得的灯丝温度进行对比研究，从研究结论中进一步得到低压直流钨丝灯的工作规律，实测验证钨丝灯泡钨丝的电阻温度电阻公式,深入了解这一常见生活用品背后的物理知识，1。研究的目的研究目的：我决定利用两个月的课余时间来从实验角度上,探究低压直流钨丝灯泡灯丝电阻随温度、电压变化规律以及这些物理量相互之间的关系。该项研究的实验对象和实验条件较容易选取和构建。我选定了三
6、种不同额定电压功率的低压直流钨丝灯泡作为研究的实验对象，原因如下:、我的物理背景知识已经具备。物理课本里了解到钨丝灯(一般称之为白炽灯）的发光原理，也学习了基本的电压电流的基本知识欧姆定律，然而钨丝灯的灯丝的电阻却是一个随着电压温度变化的物理量，在不同电压下会有不同的电阻大小,形成这种物理现象的本质是钨丝电阻是随着温度变化的,满足 ， ,这些信息我通过查阅物理课本和习题以及网络上的期刊都得到了,基本的欧姆定律的分压法电路我也学过了，所以我想通过自己连接电路并实测获得一手的实验数据来了解这一点。2、研究器材,场所条件具备,和研究预计所需时间合适。探究实验所需要的器材和场所,爸爸工作单位的实验室已
7、经具备，关于重要的专业设备HR20+光谱仪,爸爸和他的同事教我学会了简单入门的测试方法，也比较容易掌握。我预计利用3-4个周末时间到实验室做实验，所有不同研究对象的所有相关数据的采集只需要6-8小时完成，之后的数据分析和相关图表等结论的生成大致需要34周的周末时间就可以。3、考虑到实验的安全性，选择了低压直流额定电压/功率分别为24V/15W，2V/5W，12V/5W三种规格的低压直流钨丝灯泡,据查资料，它们的工作电压都在人体安全电压36V以下。.3研究现状综述钨丝灯作为人类最早的照明电器在历史上起到了不可或缺的作用，关于低压直流钨丝灯的电阻也有前人做了很多系统研究13,本项研究利用实验的方法
8、直接测量了三种不同规格的低压直流钨丝灯的电阻随电压和温度变化的规律，以及利用理论推算不同电压下的灯丝温度和实测灯丝温度的对比，通过查阅相关文献，知道现无任何研究机构个人做过这方面的实验研究。所以，本课题有一定创新性,原创性。1研究的意义本项研究，利用实验的方法直接测量了三种不同规格的低压直流钨丝灯的电阻随电压和温度变化的规律，以及利用理论推算不同电压下的灯丝温度和实测灯丝温度的对比,可以进一步验证钨丝电阻的随温度变化的物理特性,并根据实验数据的结果来推测出更符合实际情况的钨丝电阻随温度变化公式。2 研究内容21 实验对象额定电压/功率分别为24V15W,4V,1V/W三种规格钨丝灯泡； 图1.
9、实验所测低压直流钨丝灯泡2.2 实验仪器和配套设备图2.精度0。5的直流电流表1个，直流电压表个；图3.滑线变阻器1个图4。H1713型直流稳压电源1个 图。数字万用表1个 图6. HR200光谱仪及测试探头和光纤导线若干，计算机和处理软件Micosoft office EXCEL;2.3 实验地点青岛理工大学嘉陵江校区物理实验中心电学实验室30房间；2.研究步骤以及相关数据记录2.1 电路原理图设计额定电压/功率分别为24V/15W，V/5,12V/5三种规格钨丝灯泡根据公式初步估计电阻分别为根据物理课本的基本知识，我选择电流表外接的分压法电路，原理图如图7所示: 图7。分压法外接测试电路图
10、实验实物连接原理示意图如图8所示：图分压法外接测试实物连接示意图我自己动手连接的实验实物连接原理实拍照片如图所示:图9 分压法外接测试实物连接实拍照片24 2/15灯泡数据将实验室拉上窗帘，关闭照明电源,尽量减少杂光，室温为18，此时的灯泡电阻阻值直接用数字万用表测量为，然后，连接好电路，移动滑线变阻器，将初始灯泡电压V设置为零,电压表量程选择为30,电流表量程选择为75A,打开稳压电源开关,逐步移动滑线变阻器,改变灯泡上的电压,分别从0V,2。0V，4.0V,为间隔，记录对应的电流数据，同时打开R000+光谱仪的电源，连接到电脑SB插口，将光谱仪的测试口对准灯丝,读出对应的温度，如表1所示:
11、序号项目023456910111电压值U()02。046。08.12。014。01。01。0022.024.0电流值（m）021053104380454454755055255558电阻R（)3。89.5.1423.26328931.533。735.638139。6407灯丝温度（）1。8表 4V/15灯泡数据2.。3 24/5W灯泡数据同样暗室环境下，电压表量程选择为30，电流表量程选择为300mA,打开稳压电源开关,逐步移动滑线变阻器，改变灯泡上的电压，分别从0，2。0,4.0,，,为间隔,记录对应的电流数据和灯丝对应的温度，如表2所示：序号项目013578901112电压值U（V）.2.
12、04。06。0800.014。60。20。02。02.0电流值I(mA)058110118341491641690121623电阻R（)8537.09。4947。8480585.49099.29。1。9104.3灯丝温度(）18表2。 2V/灯泡数据2。4。12V/W灯泡数据电压表量程选择为15V，电流表量程选择为75mA，打开稳压电源开关，逐步移动滑线变阻器,改变灯泡上的电压,分别从0V，1.0V,.0V，为间隔，记录对应的电流数据和灯丝对应的温度，如表3所示：序号项目01234681111电压值（V)001。02。0304.5.6。07.08.9.01.11012.0电流值(m）0。014
13、5195202452682313034536375电阻R（）2.86。91.31。613.921.2。72.87。229.030。13.0灯丝温度（）.8表3. 12V/W灯泡数据 研究结果及其分析3.研究结果本实验研究中，综合以上数据，4V5W灯泡的电阻R大小随着电压变化曲线图如图1所示:图10。24V/15W灯泡的电阻大小随着电压变化曲线图。2研究结果的分析从实验数据分析，可以得出手机的电磁辐射对桑蚕的孵化和成长过程是有相当显著的负面影响的.第一,相对无辐射家蚕组,有辐射家蚕组孵化时间很短，孵化率只有无辐射组的一半儿左右，很多卵都死亡了；整个饲养过程中，两组饲养方式，投食频率投食食物相同，但最终顺利长大的无辐射家蚕组有21条,而有辐射组只顺利存活了4条，死亡率是无辐射家蚕组的4倍多；这可以很明显的看出,手机的电磁辐射对蚕的生命生存能力造成的不良影响很大。第二
