ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ На тему: «ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ ЛАМПОЧКИ» по дисциплине: физика

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«ЗЛАТОУСТОВСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ ТЕХНИКУМ»                         

ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ

На тему: «ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ ЛАМПОЧКИ»

по дисциплине: физика

        Выполнила:

        Бормотова Анастасия Павловна

                                                                               Специальность: Акушерское дело

        Курс 1 группа 1

        Руководитель:

                                                                          Баранов Игорь Владимирович

Златоуст 2024 г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………..………………………………3

 ГЛАВА 1. История создания лампочки4

1.1.История открытия электрического освещения4

   1.2.Классификация лампочек5

   1.3 Характеристики лампочек6

1.4 Влияние на здоровье9

   1.5 Интересные факты13

ГЛАВА 2. Сравнительный анализ…….…………………………………….….14    

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………….16

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ…….......……………………..17

ВВЕДЕНИЕ

В наше время невозможно представить нашу жизнь без искусственного освещения. По всей необъятной нашей стране, в каждом доме по вечерам загораются миллионы ярких огней. Жизнедеятельность людей не прекращается с наступлением темноты. С тех пор, как первобытный человек научился добывать огонь, осветительные приборы прошли большой и сложный путь усовершенствования - от смолистой ветки дерева и лучины до современной светодиодной лампы.

В настоящее время во всем мире наблюдается тенденция к энергосбережению, которая не обошла и нашу страну. Ежегодно в нашей стране в конце марта проходит акция «Час Земли». В этот день на один час выключается свет, в знак привлечения внимания к проблеме энергосбережения во всем мире. Именно этим можно объяснить возрастную популярность использования энергосберегающих ламп в нашей стране.

Актуальность и практическая значимость: изучены характеристики  ламп, получены доказательства, подтверждающие возможность нанесения вреда здоровью человека в результате применения энергосберегающих ламп в жилом помещении.

Цель проекта: изучить историю развития освещения, выяснить наиболее экономичные источники освещения.

Задачи:                                          

1. Познакомиться с научной литературой по данному вопросу.
2.  Узнать о первых источниках света, используемых человеком.
3.  Рассмотреть историю изобретения и совершенствования электрической         лампочки.      
4. Изучить воздействие исследуемых ламп на здоровье человека.

Предмет: энергопотребление, срок службы, форма и размер лампочки. 

Объект: электрические лампочки накаливания и энергосберегающие лампы.

ГЛАВА 1. История создания лампочки

      По традиции мы для освещения своих квартир применяем обычные лампочки накаливания. В зависимости от потребностей необходимого освещения используем различные мощности этих ламп - 40 Вт, 60 Вт, 100 Вт.

      Но из школьного курса физики известно, что коэффициент полезного действия в традиционных лампочках накаливания очень мал, и в лучшем случае достигает 50%. Из чего следует, что из той электроэнергии потребляемой лампами накаливания, за которую мы заплатили, только половина пошла на реальное освещение квартиры или помещения. Вторая половина потраченной электроэнергии на нагрев лампочки накаливания.

      Технический прогресс не стоит на месте, и теперь такое расточительство традиционных ламп накаливания современные изобретатели не могли. На смену старой лампе накаливания пришла новая лампа - комплексная люминесцентная лампа (КЛЛ) или энергосберегающая лампа.

1.1 История открытия электрического освещения

Открытие электрических явлений легенда приписывает мудрецу Фалесу, жившему более двух тысячелетий назад в Греции. В те времена в окрестностях древнегреческого города Магнезия люди находили   на берегу моря камешки, которые притягивали железные предметы. По имени этого города их назвали магнитами. Фалес же находил на берегу моря и другие, не менее таинственные камешки, к тому же красивые и лёгкие.  Они не притягивали, как магниты, железных предметов. Но если их натирали кусочком шерстяной ткани, к ним прилипали пушинки, кусочки дерева и травы. Такие камешки называли янтарём. Древние греки янтарь называли электроном. Отсюда и возникло всем известное слово «электричество».

Первый источник электрического тока изобрёл итальянский физик Алесандро Вольта в конце XVII века. Между небольшими дисками из меди и цинка он помещал суконку, смоченную раствором кислоты. Между дисками и раствором происходит химическая реакция, создающая в проводнике, соединяющем диски, слабый электрический ток. Соединяя пары дисков в батарею, можно получать уже значительный электрический ток. Такие батареи называли вольтовыми столбами. Они – то и положили начало электротехнике.

В 1802 году русский профессор Василий Петров, сближая два угольных стержня, подключённых к батарее, увидел яркое свечение между ними – электрическую дугу. Эксперименты с дугой были долгими и сложными. И только в 1877 году дуговые лампы, разработанные изобретателем Павлом Николаевич Яблочковым, осветили людные улицы Парижа.

Лавры изобретения привычной для нас лампы накаливания поделили между собой россиянин Александр Николаевич Лодыгин и американец Томас Эдисон. Русский инженер заметил, что сами угольные стержни светят ярче, чем дуга между ними и предложил заменить стержень тонкой, как нить, проволокой из тугоплавкого металла. Американский изобретатель откачал воздух из лампы, благодаря чему нить стала перегорать медленнее. В 1906 году фирма «Дженерал Электрик», организованная Эдисоном, купила права на изобретения Лодыгина. С тех пор электрическое освещение пришло в каждый дом, сделав его светлым и уютным.

1.2 Классификация лампочек

Лампа накаливания

      Самый первый искусственный источник света, придуманный                     Т. Эдисоном в конце 19 века. Свечение основано на прохождении тока через вольфрамовую нить накаливания. Нить накаляется до 3000º С и начинает светиться. Вольфрамовая спираль помещается в стеклянную колбу, которая заполнена либо инертным газом, либо вакуумом.

Люминесцентная лампа

Газоразрядная ртутная лампа низкого давления. Принцип действия люминесцентных ламп основан на использовании ультрафиолетового излучения паров ртути, наполняющих колбу лампы при прохождении электрического тока

Энергосбрегающая лампа

Электрическая лампа, обладающая существенно большей светоотдачей, например, в сравнении с наиболее распространенным сейчас в обиходе лампами накаливания. Благодаря этому замена ламп накаливания на энергосберегающие способствует экономии электроэнергии.

Неоновая лампа

Декоративная неоновая лампа, электроды покрыты люминофором. Благодаря очень малому току потребления, неоновая лампа является простым, экономичным и надёжным индикатором включения сетевого напряжения 220 Вольт.

Светодиоды

Светодиоды - полупроводниковый элемент, который при  подаче напряжения в прямом смещении» излучает монохроматический, некогерентный свет. Цвет сечения зависит от применяемого при производстве светодиода полупроводника и сегодня охватывает весь видимый спектр, захватывая инфракрасный, а в последних разработках - даже ультрафиолетовый.

1.3 Характеристики лампочек.

Лампы различают друг от друга конструкцией и техническими характеристиками. Для потребления важно знать свойства тех или иных источников света. Ознакомимся с ними подробнее.

Мощность измеряется в ВТ, говорит о количестве электричества, которое потребляет источник света. Чем она больше, тем ярче светит лампочка. Одновременно большая мощность говорит о больших расходах на электроэнергию и размере счетов за неё.

Поскольку номинальная мощность напрямую зависит от конструкции, то для сравнения разных типов ламп удобнее использовать другую характеристику - световой поток.

Основными лампами, которые использует человек в своём быту - лампа накаливания и энергосберегающие лампы. Рассмотрим их недостатки и преимущества.

Через 30 минут после включения ламп накаливания температура наружной поверхности достигает в зависимости от мощности следующих величин:

40Вт - 145ºС; 75Вт - 250ºС; 100Вт - 290ºС; 200Вт - 330ºС. При соприкосновении ламп с текстильными материалами их колба нагревается ещё сильнее. Например, солома, касающаяся поверхности лампы мощностью 60 Вт, вспыхивает примерно чрез 6-7 минут.

Преимущества:

• налаженность в массовом производстве
• низкая цена
• наибольшие размеры
• мгновенное зажигание и перезажигание
• невысокая чувствительность к сбоям в питании и к скачкам напряжения
• отсутствие токсичных компонентов и как следствие отсутствие необходимости в инфраструктуре по сбору и утилизации
• возможность работы на любом роде тока
• возможность изготовления ламп на самое разное напряжение (от долей вольта до сотен вольт)
• отсутствие мерцания при работе на переменном токе (важно на предприятиях)
• отсутствие гудения при работе на переменном токе
• приятный и привычный в быту спектр

Недостатки:

• низкая световая отдача
• относительно малый срок службы
• хрупкость, чувствительность к удару и вибрации
• бросок тока при включении (примерно десяти кратный)
• при термоударе или разрыве нити под напряжением возможен взрыв баллона
• нагрев частей лампы требует термостойкой арматуры светильников
• значительное мерцание света

Срок службы энергосберегающей лампы колеблется от 6000 до 12000 часов (как правило, длительность срока службы указывается производителем на упаковке товара) и превышает срок службы лампы накаливания в 6-15 раз. Благодаря этому облегчается использование энергосберегающих ламп в труднодоступных местах (например, если в помещении высокие потолки).

Преимущества:

• высокая световая отдача, превышающая то же показатель ламп накаливания в несколько раз
• люминесцентные энергосберегающие лампы расходуют электроэнергии во много раз меньше (экономия 80%)
• энергосберегающая составляющая как раз и заключается в том, что максимум электроэнергии, запитанной на энергосберегающую лампу, превращается в свет, тогда как в лампах накаливания до 90 % электроэнергии уходит просто на разогрев вольфрамовой проволоки
• большой срок службы: декларированное время 10-12 тысяч часов
• низкое потребление электроэнергии
• допускается использование энергосберегающих ламп, где есть ограничения температуры, так как эти лампы практически не нагреваются

Недостатки:

• фаза разогрева у них длится до 2 минут, то есть, им понадобится некоторое время, чтобы развить свою максимальную яркость
• их стоимость выше, чем привычных нам лампочек
• применяются пары ртути, при повреждении такой лампы они тут же выходят наружу
• конструкция стекла, в виде спирали, не всегда будет уместна в различных люстрах
• у энергосберегающих ламп встречается мерцание
• человек может находится от них на расстоянии не ближе, чем 30 сантиметров.

1.4 Влияние на здоровье

Энергосбережение нынче в моде: о нем говорят все, о нем говорят везде. Производители бытовой техники повышают класс энергоэффективности своей продукции, рекламные щиты призывают нас экономить электроэнергию, и постепенно уходят в прошлое неэкономичные «лампы Ильича». В тоже время переход на новые технологии вызвал бурные дискуссии: при внедрении новых технологий взамен морально устаревших приходится сначала вложить немалые средства, а экономия наступает значительно позднее. На протяжении ряда лет одной из наиболее популярных энергосберегающих ламп стала люминесцентная. Энергопотребление этой лампы почти в 5 раз ниже, чем у лампы накаливания, а срок службы составляет 6000 часов против 1000 часов. Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) получили широкое распространение благодаря простоте установки: они имеют стандартный цоколь и монтируются непосредственно на место лампы накаливания. Главной проблемой люминесцентных ламп, которую даже производители не скрывают, является наличие ртути, которая обеспечивает свечение в этой лампе. Если разбить лампу дома, то, чтобы не получить отравления парами ртути, надо предпринять меры по демеркуризации помещения: необходимо провести механическую очистку от соединений ртути и устроить проветривание помещения на несколько часов. Также неправильная утилизация люминесцентных ламп может нанести масштабный урон окружающей среде и здоровью населения: массовое скопление лампочек на городских свалках приведёт к попаданию ртути в почву и воду.  Конечно, при условии, что каждый житель будет правильно утилизировать ртуть содержащие лампы. Но только ли ртуть в люминесцентных лампах может нанести вред здоровью человека? Секрет свечения КЛЛ представляет собой скрученную трубку, наполненную смесью инертного газа и паров ртути. При прохождении электричества соединение начинает светиться почти невидимым для глаза ультрафиолетовым излучением. Зримым оно становится при прохождении через флюоресцирующий состав люминофор, нанесённый на стенки трубки. Но не все УФ - излучение преобразуется, часть его проходит через слой люминофора в неизмененном виде, а при старении и разрушении люминофорного слоя процент проходящего сквозь него УФ- излучения увеличивается. Вредное воздействие солнечного ультрафиолета на кожу широко известно: разрушение коллагена и эластина, преждевременное старение и огрубение кожи, вероятность активного роста раковых клеток. К сожалению, стекло люминесцентной лампы задерживает не все типы ультрафиолетовых лучей, и, попадая на кожу человека, они оказывают не менее негативное влияние, чем солнечные. Британские учёные провели исследование, которое показало, что свет люминесцентных ламп может стать причиной мигреней и даже приступов эпилепсии. Из-за ультрафиолетового излучения люминесцентных ламп у людей с чувствительной кожей могут появиться сыпь, экземы, псориаз и отеки. Особую опасность УФ-лучи представляют для нежной кожи младенцев. Почему мерцает? Вторая опасность, которую таит в себе люминесцентная лампа это пульсация. Это невидимые невооружённым глазом мерцания света, которые возникают из-за колебаний в подаваемом напряжении. Коварность пульсации заключается в том, что, попадая на сетчатку глаза, она корректируется и воспринимается человеком как ровный свет. Однако отрицательное влияние световых колебаний на организм человека установлено в многочисленных исследованиях российских и международных экспертов и учёных. Пульсация крайне отрицательно влияет на мозг и, как следствие, вызывает повышенную утомляемость и плохое самочувствие. В исследовании лаборатории промышленного освещения «Научно-исследовательского института охраны труда в г. Иваново» под руководством Ильиной Е. И. и Частухиной Т. Н. говорится, что «неблагоприятное действие пульсации на организм человека возрастает с увеличением её глубины. Появляется напряжение в глазах, усталость, трудность сосредоточения на сложной работе, головная боль». Большинство исследователей отмечает отрицательное воздействие пульсации света на работоспособность человека как при длительном пребывании в условиях пульсирующего освещения, так и при кратковременном, в течение 15−30 минут. «Освещение пульсирующим светом опасно при наличии в поле зрения движущихся и вращающихся объектов возникновением стробоскопического эффекта зрительной иллюзией неподвижности или мнимого движения предмета. Стробоскопический эффект может возникать при освещении разрядными источниками света: люминесцентными лампами, в том числе компактными, дуговыми ртутными лампами, натриевыми лампами высокого давления, металлогалогенными лампами. Следствием стробоскопического эффекта могут быть травмы, например, если этот эффект затронет шпиндель токарного или сверлильного станка и циркулярную пилу, мешалку кухонного миксера и блок ножей вибрационной электробритвы или инструменты на уроках труда в школе. Многие международные и российские исследования доказали, что пульсация люминесцентного освещения оказывает негативное воздействие также и на центральную нервную систему, причём в большей степени непосредственно на нервные элементы коры головного мозга и фоторецепторные элементы сетчатки. Заведующая отделением гигиены труда и врач по общей гигиене «Центра гигиены и эпидемиологии в Республике Марий Эл» Белянина А. В. отмечает опасность люминесцентного освещения для зрительной работоспособности человека, особенно у учащихся, в первую очередь у школьников до 13−14 лет, когда их зрительная система ещё формируется. После проведения ряда исследований английские специалисты настойчиво рекомендуют отказаться от использования люминесцентных ламп в детских комнатах. Развитие технологий и ужесточение норм СНиП и СанПиН повлекли за собой появление электронных пускорегулирующих средств (ЭПРА), снижающих пульсацию. Эти устройства сглаживают колебания, но сделать свет максимально постоянным и ровным под силу лишь самым дорогим и качественным ЭПРА, которые не выдерживают конкуренции с дешёвыми китайскими лампами, которыми перенасыщен рынок. По российским санитарным нормам пульсация света при работе с компьютером не должна превышать 5%, однако при аттестации рабочих мест по условиям труда оказалось, что значение коэффициента пульсации на более чем 80% рабочих мест в 2−4 раза превышает установленные нормы. Какая пульсация у ламп, установленных дома, можно проверить только при наличии специального профессионального оборудования. Уходящая в прошлое лампа накаливания также имеет коэффициент пульсации. Колебания напряжения также сказываются на раскалённой вольфрамовой нити. Но она не успевает так быстро остыть, поэтому мерцание несколько сглаживается пульсация составляет примерно 13%. Практически полностью проблема пульсации решена в уверенно завоёвывающих рынок светодиодных лампах качественные светильники имеют коэффициент пульсации до 1%. Неоспоримым преимуществом светодиодов является и отсутствие ртути, свинца и других вредных соединений, а значит, не требуются специальные меры по утилизации. Текшева Л. М., заведующая отделом нормирования и гигиенической экспертизы НИИ гигиены и охраны здоровья детей и подростков НЦЗД РАМН, проводила экспериментальное исследование с участием добровольцев-волонтёров от 20 до 35 лет по сравнению влияния люминесцентных и светодиодных светильников на психофизические показатели человека. Результаты эксперимента выявили преимущество работы в условиях светодиодного освещения по сравнению с люминесцентным. 

1.5 Интересные факты

1. В американском городке Ливермор имеется лампа накаливания ручной работы, которая горит с 1901 года. В народе её прозвали «Столетней лампой».
2. Лампы накаливания преобразуют лишь 5% энергии в свет, остальные 95% превращаются в тепло так, что лампу можно считать больше тепловым прибором, чем осветительным.
3. Яркость лампы сильно зависит от напряжения в сети.
4. Энергию для лампы можно передать с расстояния более метра.
5. Не все энергосберегающие лампы выгодней. Всегда перед покупкой смотрите на мощность. Если она больше 45 Вт, не имеет смысла покупать такую лампу, так как она просто обойдётся вам дороже лампы накаливания, не сильно экономя электроэнергию.

ГЛАВА 2. Сравнительный анализ

Сравнительный анализ двух видов ламп - лампы накаливания и энергосберегающие лампы)

Таблица 1                                                                                                 Сравнительные характеристики ламп накаливания и компактных энергосберегающих ламп.

Таблица 2

Расчёт экономии электроэнергии и денежных затрат при использовании энергосберегающих ламп

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

        Подводя итоги сравнения энергосберегающих ламп  с традиционными лампами накаливания, можно отметить, что энергосберегающие лампы имеют следующие выгодные отличия: незначительное тепловыделение, экономия электроэнергии, длительный срок службы, мягкое, более равномерное распределение света, возможность создавать свет различного спектрального состава: тёплый, дневной, холодный. Лучше один раз потратиться, зато потом платить меньше. Энергосберегающая лампа окупает себя.        Но надо твердо запомнить, что  НЕЛЬЗЯ выбрасывать энергосберегающие лампы в мусоропровод и уличные мусорные контейнеры, так как в них содержаться пары ртути.

     Результатом моей работы стало изготовление модели электрических лампочек.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Электротехническая энциклопедия. Том 2./Глав. ред. А.Ф. Дымов.  - М.: МЭИ, 2008 г. - 429 с.
2. Рассказы об электричестве. А.Н. Томилин - М.: Дет.Лит., 1987 г. - 302 с.
3. http://ru.wikipedia.org/ wiki/Лампа накаливания.
4. http://ru.wikipedia.org/ wiki/Компактная люминесцентная лампа.
5. http://ru.wwwadvicehome. ru/ page9.php
6. Федеральный закон Российской Федерации от 23 ноября 2009 года № 261-ФЗ «об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Росссийской Федерации».