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      “芯芯”點(diǎn)燈

      2019-09-05 13:41:45葉影
      科學(xué)24小時(shí) 2019年6期
      關(guān)鍵詞:電燈泡鉛筆芯錫紙

      葉影

      “星星點(diǎn)燈照亮我的家門(mén),讓迷失的孩子找到來(lái)時(shí)的路......”《星星點(diǎn)燈》憑勵(lì)志的歌詞和朗朗上口的旋律深受大家喜愛(ài),曾一度風(fēng)靡大江南北。而在2018年浙江省趣味親子科學(xué)實(shí)驗(yàn)賽的舞臺(tái)上,也有一個(gè)“‘芯芯點(diǎn)燈”節(jié)目,這個(gè)“芯芯”其實(shí)是鉛筆芯。表演者配合默契、創(chuàng)意趣味無(wú)限??吹竭@里,你或許會(huì)問(wèn):一根普通的鉛筆芯究竟怎么點(diǎn)燈?那就讓我們一起隨著這個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)表演者鄭皓越、鄭斌斌兩父子來(lái)一探究竟吧。

      實(shí)驗(yàn)的開(kāi)場(chǎng)十分有趣:晚飯后,爸爸坐在椅子上愜意地看著報(bào)紙,兒子則坐在書(shū)桌前認(rèn)真學(xué)習(xí)。突然停電了,家中一片漆黑。

      停電怎么辦?許多人第一反應(yīng)就是找蠟燭或者翻出手電來(lái)應(yīng)急,這對(duì)父子卻不急不慢地做起了實(shí)驗(yàn),還給實(shí)驗(yàn)起了個(gè)好聽(tīng)的名字:《會(huì)發(fā)光的鉛筆芯》。感興趣的朋友們可以跟著實(shí)驗(yàn)步驟一起試試,實(shí)驗(yàn)的取材都十分常見(jiàn)。

      實(shí)驗(yàn)器材:

      一號(hào)電池8節(jié),錫紙兩條,鉛筆芯數(shù)根,卷紙筒一個(gè),玻璃廣口瓶一只,回形針數(shù)只,膠帶一卷,礦泉水瓶一個(gè),剪刀一把。

      實(shí)驗(yàn)步驟:

      1、將8節(jié)一號(hào)電池以串聯(lián)的方式放進(jìn)卷紙筒。

      2、將錫紙與回形針連接在一起。

      3、用膠布將回形針固定在礦泉水瓶瓶口的兩端。注意兩個(gè)回形針的高度要保持一致。

      4、將鉛筆芯放在兩個(gè)回形針上,把廣口瓶蓋在礦泉水瓶上,做出一個(gè)小燈罩。

      至此,基本架構(gòu)搭建完畢,可以展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果了。若將錫紙按在電池的兩端,就可以觀察到鉛筆芯冒煙發(fā)光的現(xiàn)象。若將鉛筆芯換成銅線,則觀察不到發(fā)光現(xiàn)象。

      實(shí)驗(yàn)原理:

      鉛筆芯發(fā)光與電燈泡發(fā)光的原理是類似的。當(dāng)年,愛(ài)迪生在研究電燈的過(guò)程中曾試過(guò)1600多種材質(zhì),以后才演變成鎢絲。鉛筆芯的主要成分是石墨,具有導(dǎo)電性。當(dāng)我們把電池和錫紙(錫紙充當(dāng)了導(dǎo)線)連接上鉛筆芯時(shí),就構(gòu)成了一個(gè)完整的電路。石墨在導(dǎo)電的同時(shí)電阻很大,當(dāng)強(qiáng)大的電流通過(guò)鉛筆芯時(shí),鉛筆芯溫度急速升高,并且可以發(fā)熱發(fā)光。

      而銅線的導(dǎo)電性雖然非常好,但電阻率卻很小,所以只會(huì)輕微發(fā)熱,不會(huì)發(fā)光,這也是我們把鉛筆芯換成銅線沒(méi)有觀察到任何現(xiàn)象的原因。

      知識(shí)鏈接:

      1、電燈泡小知識(shí)。電燈泡(或稱電球、鎢絲燈),其準(zhǔn)確的名稱應(yīng)為白熾燈。它的外圍由玻璃制造,把燈絲置于玻璃內(nèi)的真空中,或低壓的惰性氣體之下,作用是防止燈絲在高溫下氧化。其中,用電流把常以鎢制成的燈絲加熱到白熾狀態(tài)后用來(lái)發(fā)光的燈叫白熾燈,而燈泡內(nèi)填充了鹵素和惰性氣體的白熾燈稱為鹵素?zé)簟?/p>

      2、電燈的發(fā)明權(quán)之爭(zhēng)。如果問(wèn)起是誰(shuí)發(fā)明了電燈,大多數(shù)人都會(huì)毫不猶豫地回答愛(ài)迪生。但實(shí)際上,電燈的發(fā)明并不是愛(ài)迪生一個(gè)人的功勞,世界上第一個(gè)電燈泡也不是愛(ài)迪生發(fā)明的。如果從發(fā)明電燈的時(shí)間來(lái)看,早在愛(ài)迪生之前,就已有人發(fā)明出了電燈,而且不止一個(gè)人。

      電燈的發(fā)明史,最早可以追溯到1801年。當(dāng)時(shí),英國(guó)一位名叫漢弗里·戴維的化學(xué)家在他的實(shí)驗(yàn)室中用鉑絲通電發(fā)光,當(dāng)然,這還不是電燈泡。幾年后,漢弗里·戴維發(fā)明了電燈最早的雛形——“電燭”,是利用兩根通電碳棒之間發(fā)生的電弧來(lái)照明。1845年,俄國(guó)科學(xué)家鮑爾舍夫斯基發(fā)明了帶熒石的發(fā)光電燈。

      1854年,美國(guó)一位名叫亨利·戈培爾的鐘表匠,將一根碳化的竹絲放在真空玻璃瓶中,通電后發(fā)光長(zhǎng)達(dá)400個(gè)小時(shí),世界上第一個(gè)真正的電燈泡也由此誕生了。不過(guò),亨利·戈培爾卻沒(méi)有及時(shí)申請(qǐng)專利。1860年,英國(guó)化學(xué)家、物理學(xué)家約瑟夫·威爾森·斯旺也發(fā)明了一個(gè)碳絲電燈泡。由于當(dāng)時(shí)真空技術(shù)不發(fā)達(dá),斯旺的這個(gè)電燈泡處于半真空狀態(tài),使用壽命很短。此外,俄國(guó)政府聲稱:早在1873年時(shí),亞·尼就用白熾燈做過(guò)彼得堡街道照明的試驗(yàn)。

      1874年,溫哥華的兩名電氣技師申請(qǐng)了一項(xiàng)專利,在玻璃泡內(nèi)充入氮?dú)?,以通電的碳桿發(fā)光,但他們沒(méi)有足夠的財(cái)力繼續(xù)完善這項(xiàng)發(fā)明,于1875年將專利賣(mài)給了愛(ài)迪生。愛(ài)迪生從1875年起,才開(kāi)始對(duì)電燈發(fā)起新的挑戰(zhàn)。愛(ài)迪生通過(guò)不懈努力,終于在試驗(yàn)了1600多種材料之后,于1879年制造出了可以照明45個(gè)小時(shí)的碳絲燈泡。在愛(ài)迪生點(diǎn)亮電燈以前,即1878年12月18日,英國(guó)著名科學(xué)家斯旺在紐卡斯?fàn)柣瘜W(xué)協(xié)會(huì)上曾展示了碳絲燈泡,并在兩年后投產(chǎn)。

      值得一提的是,斯旺和愛(ài)迪生發(fā)明電燈的時(shí)間相差無(wú)幾,他們?cè)鵀闋?zhēng)奪電燈的發(fā)明權(quán)而打官司,后來(lái)兩人庭外和解,并于1883年在英國(guó)成立了一家聯(lián)合公司——“愛(ài)迪萬(wàn)”(EdiSwan)。再后來(lái),斯旺把他的權(quán)益及專利全部賣(mài)給了愛(ài)迪生。

      電燈是科學(xué)史上的一座界碑,是一代代科學(xué)家的探究和實(shí)驗(yàn)累加造就的。愛(ài)迪生也是站在前輩的肩膀上,對(duì)現(xiàn)代電燈的核心要素加以改良,發(fā)明了發(fā)電機(jī)、絕緣電線等設(shè)備,進(jìn)而連接起實(shí)驗(yàn)室和市場(chǎng)端,推動(dòng)了電燈的量產(chǎn),讓電燈走進(jìn)千家萬(wàn)戶。因此,愛(ài)迪生才被公認(rèn)為是電燈的發(fā)明人。

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