白炽灯电阻的秘密

大姚

中学物理课程上讲到白炽灯时曾提到，通常在白炽灯刚通电时容易烧断灯丝，这是因为白炽灯灯丝的电阻受温度影响发生变化，温度低时电阻小，温度高时电阻大，而刚通电时的灯丝电阻小，电流就大，所以容易烧断。如何知道白炽灯灯丝的电阻会随温度变化？有没有一种比较直观的方法呢？本期介绍一个简单的小实验。

准备材料

白炽灯、导线、LED、7号电池2节、电池盒、蜡烛、冰块。

制作步骤

1 实验需要使用白炽灯的灯丝。取一只白炽灯，砸碎其玻璃外壳。为保证安全，可以先用塑料袋套住白炽灯，以免砸碎的玻璃外壳碎片四散。另外注意，敲的时候不要用力过猛，否则容易将灯泡的灯丝震断。

2 用胶布缠绕在剩余的玻璃外壳上，以免扎到手。将电池盒上的红色导线焊接到白炽灯灯头的正极上，黑色导线焊接到LED的负极上（短引脚）。同时将一根红色导线焊接到LED的正极上（长引脚）。

3 将连接在LED上的红色导线用胶布固定在白炽灯的螺旋外壳上（白炽灯的负极），接通电路，LED正常发光。点燃蜡烛，将白炽灯的灯丝放在火焰上加热，可以发现LED的亮度减弱了，即灯丝在加热的情况下，电阻增大了。

4 再将白炽灯灯丝浸入准备好的冰水中，注意仅灯丝部分浸入冰水中，这时会发现LED的亮度明显变强，即降低白炽灯灯丝的温度，可以减小其电阻。

电流，其实就是电子的定向移动，金属导体的电阻则是导体中的分子或原子与电子发生碰撞的概率。为什么温度升高后金属导体电阻会增大呢？分子热运动就很好地解释了这个原因，因为温度升高以后，加剧了金属导体内部自由电子的热运动，也就增加了自由电子与原子分子的碰撞机会。温度越高，意味着金属导体内部分子的能量越大，做杂乱运动的分子数量及其速度也越大。这些杂乱运动的分子，妨碍了外加电场时内部电子的定向移动（电流），自然也就呈现出较高的电阻。

白炽灯中的灯丝是用钨丝制造的，钨丝正常发光时的电阻要比常温下的电阻大很多，钨丝的温度每升高1℃，电阻约增大千分之五。而灯丝发光时的温度大约是2000℃，此时钨丝的电阻值约是刚开启时的10倍，也就是说白炽灯灯丝发光时的电阻比不发光时大得多，所以刚接通电路时灯丝电阻小而电流很大，在这个瞬间电路中的用电设备就很容易被损坏。