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ジュール熱を利用した電気ストーブと白熱電球

ジュール熱を利用した電気ストーブと白熱電球

電熱器具は電気抵抗の熱と発光を利用しています。

ジュール熱を利用した電気ストーブとジュール熱の熱放射で発光する白熱電球について見ていきましょう。

 

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ジュール熱

導線に電流が流れると熱が発生する。

これをジュール熱Joule’s heatといいます。

単位時間当りの発熱量は,電流の2乗と導線の電気抵抗の積に等しい。

これがジュールの法則で,1840年にJ.ジュールが確立しました。

 

電気ストーブ

 

電気ストーブは、ニクロム線などの電熱線の電気抵抗を利用して、電気エネルギーを熱エネルギーに変える電熱器具です。

電気ストーブの中の電熱線に電気を通すと、電熱線内の自由電子が原子がぶつかり、原子が激しく振動します。

この振動のエネルギーが発熱につながります。

このようにして発熱する現象をジュール熱といいます。

電熱線の多くは、電気抵抗を大きくするため、コイル状に巻かれています。

また、電熱線は石英ガラス管やセラミック管などの熱に強い物質で保護されています。

石英ガラスやセラミックは、高温になると赤外線を発するため、発熱効果も高まります。

ジュール熱を利用したものはほかに、アイロン、ドライヤー、オーブントースターなどがあります。

 

 

ジュール熱を利用した白熱電球

 

白熱電球はおもに、口金、中心電極とガラス球、フィラメントとそれをつなぐリード線でできています。

中心電極から取り入れた電流は、リード線をとおり、フィラメントに流れます。

フィラメントでは、電気抵抗によって電気エネルギーが熱と発光エネルギーに変えられます。

フィラメントは2000度から3000度もの高温になって光ります。

ガラス球の中の不活性ガスがフィラメントの熱を奪うので、焼き切れることはありません。

白熱電球のひとつのハロゲンランプは、普通の白熱電球よりも明るい電球です。

ガラス球の中のハロゲンが起こすハロゲンサイクルを利用することで、フィラメントの消耗を抑えます。

そのため、フィラメントをより高温にすることができ、強い光を出すことができます。

 

フィラメント

フィラメントはタングステンという物質の細い線を使い、小さく巻いたコイルで大きく巻いた二重コイルでできています。

これにより、電気抵抗が大きくなり、明るさが増すのです。

 

ハロゲンサイクル

①発光したフィラメントからタングステンは蒸発します。

②蒸発したタングステンがハロゲンと結合してハロゲン化タングステンになります。

③ハロゲン化タングステンが高温のフィラメントに近づくと、分離してタングステンがフィラメントに戻ります。

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まとめ

 

人類が抱えているエネルギー問題、

現在の暮らしを見つめなおして、

未来の暮らしを考えてみましょう。

それでは、最後まで読んでくださって

どうもありがとうございました!^^

よろしければシェアやコメント等

してくださると幸いです◎




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