Kuteleza kwa swichi - na chumba cheusi kilibadilika papo hapo, maelezo ya vipengele vidogo zaidi vya mambo ya ndani yakaonekana. Hivi ndivyo nishati kutoka kwa kifaa kidogo huenea mara moja, ikijaa kila kitu karibu na mwanga. Ni nini kinakufanya utengeneze mionzi yenye nguvu hivyo? Jibu limefichwa katika jina la kifaa cha kuangaza, kinachoitwa taa ya incandescent.
Historia ya kuundwa kwa vipengele vya kwanza vya mwanga
Asili ya taa za kwanza za incandescent ni za mwanzoni mwa karne ya 19. Au tuseme, taa ilionekana baadaye kidogo, lakini athari ya mwanga wa platinamu na vijiti vya kaboni chini ya hatua ya nishati ya umeme tayari imeonekana. Maswali mawili magumu yalizuka mbele ya wanasayansi:
- kupata nyenzo zinazostahimili upinzani wa juu zinazoweza kupasha joto chini ya ushawishi wa mkondo hadi hali ya utoaji wa mwanga;
- Kuzuia mwako wa haraka wa nyenzo hewani.
Tafiti nauvumbuzi wa mwanasayansi wa Urusi Alexander Nikolaevich Lodygin na Mmarekani Thomas Edison.
Lodygin alipendekeza kutumia vijiti vya kaboni kama kipengele cha incandescent, ambacho kilikuwa kwenye chupa iliyofungwa. Hasara ya kubuni ilikuwa ugumu wa kusukuma hewa, mabaki ambayo yalichangia mwako wa haraka wa viboko. Lakini bado, taa zake ziliwaka kwa saa kadhaa, na maendeleo na hataza zikawa msingi wa kuunda vifaa vya kudumu zaidi.
Mwanasayansi wa Marekani Thomas Edison, baada ya kujifahamisha na kazi za Lodygin, alitengeneza chupa ya utupu yenye ufanisi, ambapo aliweka uzi wa kaboni uliotengenezwa kwa nyuzi za mianzi. Edison pia alitoa msingi wa taa na unganisho la nyuzi asili katika taa za kisasa, na akagundua vitu vingi vya umeme, kama vile: plug, fuse, swichi ya kuzunguka, na mengi zaidi. Ufanisi wa taa ya Edison incandescent ilikuwa ndogo, ingawa inaweza kufanya kazi hadi saa 1000 na kupokea matumizi ya vitendo.
Baadaye, badala ya vipengele vya kaboni, ilipendekezwa kutumia metali za kinzani. Filamenti ya tungsten inayotumiwa katika taa za kisasa za incandescent pia ilipewa hati miliki na Lodygin.
Kifaa na kanuni ya uendeshaji wa taa
Muundo wa taa ya incandescent haujabadilika kimsingi kwa zaidi ya miaka mia moja. Inajumuisha:
- Chupa iliyozibwa kwa hermetically inayofunga nafasi ya kazi na kujazwa gesi ajizi.
- Plinth ambayo inasura ya ond. Inatumika kushikilia taa kwenye soketi na kuiunganisha kwa umeme na sehemu zinazobeba sasa.
- Vikondakta vinavyopitisha mkondo kutoka chini hadi kwenye ond na kushikilia.
- Incandescent spiral, upashaji joto ambao hutoa utoaji wa nishati ya mwanga.
Mkondo wa umeme unapopita kwenye koili, huwaka papo hapo hadi nyuzi joto 2700. Hii ni kutokana na ukweli kwamba ond ina upinzani mkubwa wa sasa na nishati nyingi hutumiwa kuondokana na upinzani huu, ambao hutolewa kama joto. Joto huwasha chuma (tungsten), na huanza kutoa fotoni za mwanga. Kutokana na ukweli kwamba chupa haina oksijeni, tungsten haina oxidize wakati wa joto, na haina kuchoma nje. Gesi ajizi huzuia chembe za chuma zisivukize.
Je, ni ufanisi gani wa taa ya incandescent
Ufanisi unaonyesha ni asilimia ngapi ya nishati inayotumika inabadilishwa kuwa kazi muhimu, na ambayo sivyo. Kwa upande wa taa ya incandescent, ufanisi ni mdogo, kwa kuwa ni 5-10% tu ya nishati huenda kutoa mwanga, iliyobaki hutolewa kama joto.
Ufanisi wa taa za kwanza za incandescent, ambapo fimbo ya kaboni ilifanya kazi kama filamenti, ilikuwa ya chini zaidi ikilinganishwa na vifaa vya kisasa. Hii ni kutokana na hasara ya ziada kutokana na convection. Filamenti za ond zina asilimia ndogo ya hasara hizi.
Ufanisi wa taa ya incandescent moja kwa moja inategemea joto la joto la ond. Kama kawaida, coil ya taa ya 60 W ina joto hadi 2700 ºС, saaufanisi huu ni 5% tu. Inawezekana kuongeza thamani ya kupokanzwa hadi 3400 ºС kwa kuongeza voltage, lakini hii itapunguza maisha ya kifaa kwa zaidi ya 90%, ingawa taa itaangaza zaidi na ufanisi utaongezeka hadi 15%.
Ni makosa kufikiria kuwa ongezeko la nguvu ya taa (100, 200, 300 W) husababisha kuongezeka kwa ufanisi kwa sababu tu mwangaza wa kifaa umeongezeka. Taa ilianza kuangaza zaidi kutokana na nguvu kubwa ya ond yenyewe, na kutokana na pato kubwa la mwanga. Lakini gharama za nishati pia zimeongezeka. Kwa hiyo, ufanisi wa taa ya incandescent ya 100 W pia itakuwa ndani ya 5-7%.
Aina za taa za incandescent
Taa za incandescent huja katika miundo na madhumuni mbalimbali ya utendaji. Zimegawanywa katika taa:
- Matumizi ya jumla. Hizi ni pamoja na taa za matumizi ya ndani ya nguvu tofauti, iliyoundwa kwa voltage ya mains ya 220 V.
- Muundo wa mapambo. Zina aina zisizo za kawaida za flasks kwa namna ya mishumaa, tufe na maumbo mengine.
- Aina ya mwangaza. Taa za rangi zenye nguvu kidogo kwa mwangaza wa rangi.
- Lengwa la ndani. Vifaa salama vya voltage hadi 40 V. Hutumika kwenye jedwali la uzalishaji, ili kuangazia maeneo ya kazi ya zana za mashine.
- Kioo kimepakwa. Taa zinazounda mwanga wa mwelekeo.
- Aina ya mawimbi. Hutumika kufanya kazi katika dashibodi za vifaa mbalimbali.
- Kwa usafiri. Aina mbalimbali za taa za kuongezeka kwa upinzani wa kuvaa na kuegemea. Inaangazia muundo unaomfaa mtumiaji kwa uingizwaji wa haraka.
- Kwa vivutio. Taa za nguvu iliyoongezeka, kufikia hadi W 10,000.
- Kwa vifaa vya macho. Taa za vitengeneza filamu na vifaa sawa.
- Mtumiaji. Inatumika kama sehemu za onyesho la dijitali la vyombo vya kupimia.
Pande chanya na hasi za taa za nyuzi
Vifaa vya taa vya aina ya incandescent vina sifa zake. Chanya ni pamoja na:
- kuwasha papo hapo kwa koili;
- usalama wa mazingira;
- ukubwa mdogo;
- bei nzuri;
- uwezo wa kuunda vifaa vya nishati tofauti na voltage ya uendeshaji ya AC na DC;
- matumizi anuwai.
Kwa hasi:
- taa ya incandescent yenye ufanisi mdogo;
- kukabiliwa na kuongezeka kwa nishati ya kuokoa maisha;
- saa fupi za kazi zisizozidi 1000;
- hatari ya moto ya taa kutokana na upashaji joto mkali wa balbu;
- muundo dhaifu.
Aina nyingine za vifaa vya taa
Kuna taa za taa, kanuni ambayo kimsingi ni tofauti na uendeshaji wa taa za incandescent. Hizi ni pamoja na kutokwa kwa gesi na taa za LED.
Kuna taa nyingi za arc au gesi, lakini zote zinatokana na mwanga wa gesi wakati safu inatokea kati ya elektrodi. Mwangaza hutokea katika wigo wa ultraviolet, ambayo inabadilishwa kuwa inayoonekana kwa jicho la mwanadamu.kwa kupita kwenye mipako ya fosforasi.
Mchakato unaotokea katika taa ya kutokwa kwa gesi ni pamoja na hatua mbili za kazi: uundaji wa kutokwa kwa arc na matengenezo ya ionization na mwanga wa gesi kwenye balbu. Kwa hiyo, aina zote za taa hizo za taa zina mfumo wa udhibiti wa sasa. Vifaa vya fluorescent vina ufanisi wa juu kuliko taa za incandescent, lakini si salama kwa sababu vina mvuke wa zebaki.
Vifaa vya taa za LED ndio mifumo ya kisasa zaidi. Ufanisi wa taa ya incandescent na taa ya LED haiwezi kulinganishwa. Katika mwisho, hufikia 90%. Kanuni ya uendeshaji wa LED inategemea mwanga wa aina fulani ya semiconductor chini ya ushawishi wa voltage.
Kile balbu ya incandescent haipendi
Maisha ya taa ya kawaida ya incandescent yatafupishwa ikiwa:
- Votage katika mtandao huwa inazidishwa kila mara kutoka kwa ile ya kawaida, ambayo kifaa cha kumulika kimeundwa. Hii ni kutokana na ongezeko la joto la uendeshaji wa mwili wa joto na, kwa sababu hiyo, kuongezeka kwa uvukizi wa aloi ya chuma, na kusababisha kushindwa kwake. Ingawa ufanisi wa taa ya incandescent utakuwa mkubwa zaidi.
- Tikisa taa kwa kasi wakati wa operesheni. Wakati chuma kinapokanzwa kwa hali karibu na kuyeyuka, na umbali kati ya zamu ya ond hupunguzwa kwa sababu ya upanuzi wa dutu hii, harakati yoyote ya mitambo, ya ghafla inaweza kusababisha mzunguko wa zamu isiyoonekana kwa jicho. Hii inapunguza upinzani wa jumla wa coil kwa sasa, inachangia inapokanzwa zaidi na ya harakauchovu.
- Maji yataingia kwenye chupa yenye joto. Tofauti ya halijoto hutokea kwenye sehemu ya athari, ambayo husababisha glasi kuvunjika.
- Gusa vidole vyako kwenye balbu ya taa ya halojeni. Taa ya halogen ni aina ya taa ya incandescent, lakini ina mwanga wa juu zaidi na pato la joto. Inapoguswa, doa isiyoonekana ya greasi kutoka kwa kidole inabaki kwenye chupa. Chini ya ushawishi wa joto, mafuta huwaka nje, na kutengeneza amana za kaboni zinazozuia uhamisho wa joto. Matokeo yake, katika hatua ya kuwasiliana, kioo huanza kuyeyuka na inaweza kupasuka au kuvimba, kuharibu utawala wa gesi ndani, ambayo inaongoza kwa kuchomwa kwa ond. Taa za halojeni za incandescent zina ufanisi wa juu kuliko za kawaida.
Jinsi ya kubadilisha taa
Ikiwa taa imezimwa, lakini balbu haijaanguka, basi unaweza kuibadilisha baada ya kupoa kabisa. Katika kesi hii, kuzima nguvu. Wakati wa kuangaza kwenye taa, macho hayahitaji kuelekezwa katika mwelekeo wake, hasa ikiwa haiwezekani kuzima umeme.
Wakati balbu ilipasuka, lakini ikahifadhi sura yake, ni vyema kuchukua kitambaa cha pamba, kuifunga katika tabaka kadhaa na, kuifunga kuzunguka taa, jaribu kuondoa kioo. Ifuatayo, ukitumia koleo na vipini vya maboksi, fungua kwa uangalifu msingi na ungojee kwenye taa mpya. Shughuli zote lazima zifanyike kwa kuzima umeme.
Hitimisho
Licha ya ukweli kwamba ufanisi wa taa ya incandescent ni asilimia ndogo na ina washindani zaidi na zaidi, ni muhimu katika maeneo mengi ya maisha. Kuna hata balbu ya zamani zaidi ya taa, inayoendelea kufanya kazi kwa zaidi ya miaka mia moja. Je, huu si uthibitisho na udumishaji wa fikra za mtu anayejitahidi kubadilisha ulimwengu?
