白炽灯泡电光转化率_物理论文重点

1、白炽灯泡电光转化率_物理论文    文章摘要：                         l、问题的提出中学物理教学中，讲到能的转化和守恒定律时，几乎所有教师都会给同学举出这样一个例子：白炽灯泡发光时，消耗一定的电能，一部分转化为有用的光能，另一部分则转化为无用的热能散失掉了；并会让学生回忆用手触摸发光灯泡时的烫

2、手感觉这时，总会有学生反问教师：到底有多少电能转化为光能，有多少损失掉了呢？教师往往被问得措手不及，其实教师完全可以由学生的问题出发，鼓励学生进行科学探究，通过亲自动手实验找出白炽灯的电光转化率本文提供一种用CBL系统测定白炽灯电光转化率的方法，以供参考2、实验设计（1）模型及原理最基本的光源是点光源，任何一种光源皆可看作是由一系列点光源组合而成的，它的光强可由这一系列点光源光强进行迭加而得到当某光源的发光部分的长度远小于光源到测点的距离时，可将该光源视为点光源点光源发出的光是球面波，球的表面积为4R2，如果测得某点的光强度I（mW/cm2）（单位面积上流过的光能量），则：发光功率（1）经变形

3、可得y=kx其中：（2）测出若干个R处的发光强度I（mW/cm2），就可以用拟合出一条ykx直线，找出其斜率，即可得白炽灯泡的电光转化率：（2）装置由原理分析可知，本实验的关键之一是测出距离灯泡为R处的光强度I（mW/cm2），用CBL系统可以实现此目的该系统是由美国生产的一种适合中学生进行科学探究的实验系统，它的适用范围广阔、操作方法方便、表现形式直观它主要由三部分组成，CBL接口设备、TI系列图形计算器、配套探头本实验中所用的是：TI83Plus图形计算器、CBL系统和光传感器光传感器是用光电三极管来测光强的，把该传感器插入CBL系统，即可读出照在其顶端表面上的光强度值I（mW/cm2），

4、它在波长为3001100nm的范围内有效为避免杂散光的影响，将一未使用过的40W的白炽灯泡（可认为其消耗电功率为40W）和CBL系统置于一长宽高都为3m的暗室中，将一细绳系在固定在灯泡上的小支架上，使其延长线通过灯丝中心灯泡灯丝线度大约为3cm，当测量距离大于80cm时（R>>r），即可把灯泡看为点光源在距离灯泡80cm处打第一个结，然后每隔20cm打一个结，这样就可以用光传感器测出结点R处的光强度I，避免每次用米尺测量带来的误差实验装置图如图13、数据处理方法表1列出一组实验数据（实验条件：在一个四周墙壁及天花板都用黑漆涂过的暗室中，灯泡的位置在房间稍靠近墙壁处）：距离R(cm)

5、80100120140160180200光强度I（mW/cm2）01080069005700430033002900233043308741894822550558726594 用Excel的图形功能进行拟合，使得到图2及所对应的趋势线方程：由图中可得：k=34.607(mW)1/2，代入（3）式：4实验条件探究公式（1）的理想条件是：由光源发出的光线是自由发散的，并且无其它杂光的干扰暗室能很好地避免外部杂光的干扰，但墙壁的反射可能会对实验造成影响，即墙壁的特性（颜色、光度、质料等）以及暗室的大小对本实验可能会有一定影响下面对实验条件做以探究考虑到物体反射与本身颜色对相同的可见光，白

6、色物体反射所有可见光，而黑色物体则吸收所有单色光，我们对暗室的颜色加以控制，选用黑色墙壁的暗室再用控制变量法对灯的位置（暗室的大小）、墙壁特性这两个因素进行实验研究（1）墙壁的特性：第一次用黑色墙壁；第二次用黑色金丝绒布把墙壁四周及地面蒙上。（2）灯的位置：位置1：暗室中央；位置3：靠近墙壁处；位置2：位置1、3连线的中点处，如图3所示（每次只是水平移动灯泡，保持其竖直位置不变）测量的方法及数据处理方法同23中所述，具体数据见附录现列出上述实验结果（表2）并加以分析：位置1位置2位置3黑漆光滑墙壁304%309%402%黑色粗糙绒布301%305%332% （1）当墙壁的特性（颜色、

7、光度、材质等）一定时，灯的位置越靠近墙壁，其相应的光电转化率越大说明实验结果跟位置有关，且越靠近暗室中央所受到反射光的干扰越小所以暗室越大越能减小反射光的影响，最理想的暗室应该无穷大（2）当灯的位置一定时，粗糙绒布所对应的光电转化率总是小于光滑墙壁所对应值，尤其在位置3上，竞相差了70，说明墙壁的特性对实验结果有影响考虑到公式（1）的适用条件，用粗糙、吸光性好的黑色墙面有利于使实验结果接近真实值（3）由表2和图3可以看出，在灯泡位置变化的过程中（位置321），对两种材质的墙壁而言，灯的位置间都是等间隔的，而各自对应的光电转化率并不是线性变化的，是先锐减，到中央附近后基本不变；并且在中央位置1附

8、近，两种材质的光电转化率比较接近，说明在暗室中央附近黑色墙壁的材质对结果的影响较小由上述分析可知，把灯放在尽量大的、墙壁粗糙的、黑色暗室的中央处最接近公式（1）的适用条件，实验结果能更接近真值本实验的近其值为301（黑色绒布位置1处）当然，影响本实验结果的因素还有很多，有兴趣的读者可以进一步研究，教师也可以引导学生进行实验探究5、误差分析本实验误差的主要原因是：其一，所用的光传感器测出的光强度值是在波长为3001100nm的范围内有效，而可见光的波长范围是380nm780nm；其二，暗室的实验条件与公式所要求的理想条件还有一定距离，所以测量值比真值偏大通过本实验设计得到了测定40W灯泡的电光转化率的一种方法，并对影响实验结果的可能因素进行了初步探讨这是一个很好的引导学生自己动手探究规律，并用简单的计算机