ampoules et lampes

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EXPERIENCE 2
Fabri cation d'une ampoule à incandescence
Un e ampoule construite industriellement est composée de
un récipient translucide e t vidé d'o xygène
un filament conducteur que l'on peut alimenter en élec tricité.
Lorsque le co urant élec trique circule dans le filament, ce lui -ci chauffe et
devi ent lumin e u x. Comme il n'y a pas d'o xygèn e , il n e peut pas brûler .
Les tubes lumin escents (n éon s ) sont bas és sur un autre principe.
- Monter le cadre verticalement.
Construction du filament :
- Enrouler le milieu du fil de fer autour
de l'agitateur.
- Relier chaque extrémité du fil de fer
à un fil de laiton.
- Casser le bout d'une allumette et le
coincer dans la partie torsadée.
On peut remplacer le bout d e l'allumette
par un morceau d e magn é sium.
Construction de l'ampoule :
- Introduire le filament dans le tube à
essais et le bloquer avec le bouchon.
Laisser les fi Is de laiton dépasser de
2 cm environ.
- Les fi xer au cadre avec deux fiches
noires, le tube étant bien vertical.
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Vérifier que le fil de fer ne touche pas le verre du tube.
- Relier l'ampoule à l'appareil d'alime ntation : 4 V"(avec le magnésium, 8 V,,-).
Po ur élimi ner l'oxygèn e du t ube, on fai t brûler l 'allume tte sans trop c hauf f er le fil de fer .
Si possible, obscurcir la salle!
- Enclencher brièvement l'alimentation. La déclencher lorsque l'allumette s'en flamme.
•
- Sans attendre, brancher sur 8 V,,-, enclencher l'alimentation . Laisser allu mé pendant 30 secondes.
- Observer le fi lament :
+ - Déclencher et laisser le tube à essais refroidir.
- Enlever le tube à essais et le bouchon.
- Protéger la table.
- Enclencher (8 V "-) pendant 30 secondes.
- Observation :
,
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REFLEXION
1. Dessiner le schéma du circuit utilisé :
2.
A : "ampoule" de l'expérience
B : ampoule de fabrication
industrielle
Entre les dessins A et B. relier par un trait les éléments correspondants :
- récipient translucide
- filament
- conducteurs
3. Pourquoi l'allumette est-elle indispensable ?
4. A la fin de l'expérience. le fil de fer a - t - il fondu ou s'est-il consumé
(oxydé) ?
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THOMAS EDISON
Né à Milan (Ohio) aux Etats-Unis, le 11 février 1847, dans une famille très modeste,
Edison ne fréquenta l'école que quelques
mois et commença dès l'âge de 12 ans à
, ,
gagner sa vie comme vendeur de journaux
dans un train.
\
,
A 15 ans, il rédigea et imprima son propre
-
journal dans un wagon où il installa égale. ment un ' petit laboratoire de chimie. Une
expérience y mit le feu.
Le chef de train expulsa si violemment le
jeune Edison avec son imprimerie et ses
produits que Thomas en resta partiellement sourd.
Pendant toute sa
•
Vie,
il fut un inventeur très fertile. En cinquante ans, il
déposa plus de mi Ile brevets concernant des
•
objets aussi divers que le microphone, le
phonographe, le télégraphe, un accumulateur électrique, la fabrication du phénol,
un détecteur de sous-marin, etc.
Vers 1879, il perfectionna en particulier la
lampe à incandescence.
Il procéda à de nombreux essais de fi laments
avec des matières telles que des métaux et
des alliages qui fondaient tous trop vite.
En août 1879, un morceau de fil à coudre
passé au carbone résista, sous vide, pendant 48 heures. Alors, il utilisa toutes les
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matières organiques possible, y compris des poils de barbe
~
Il parvint enfin au résultat souhaité avec des fibres de bambou enduites de
carbone.
..
.
•
Pour prouver l'utilité de ses lampes, il créa sa propre compagnie d'éclairage
électrique, la première du monde.
Le 1er janvier 1880, quatre cents lampes illuminèrent l'usine, les parcs, les
rues et les maisons du quartier d'Edison.
•
Centrale installée par Edison pour
l'éclairage de New-York.
Cet inventeur de génie est mort le 18 octobre 1931.
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•
LAMPES ELECTRIQUES
Les principa,Ux types de lampes utilisés de nos jours sont :
- les lampes à incandescence
•
- les lampes à décharge
- les lampes fi uorescentes
Lampes à incandescence
Les lampes à incandescence comportent trois
éléments essentiels : un filament, une ampou-
1
le de verre et un culot.
Elles sont généralement remplies d'un gaz
,
inerte. Le filament est fait de tungstène,
métal qui supporte, sans fondre, les 2500
0
dumel
C
nécessaires.
CUlot
Dans une ampoule de 40 W, le filament mesure environ 7 cm et son diamètre approximatif est de 0,05 mm (5/100 de mm), c'est-à-dire celui d'un cheveu.
L'ampoule de verre est hermétiquement scellée à la fabrication. Elle est remplie d'un gaz dont le rôle principal est d'empêcher la sublimation du filament,
donc le noircissement de l'ampoule. Le meilleur gaz est le krypton (Kr), malheureusement très rare. On utilise en général l'argon (Ar).
La durée de vie moyenne d'une ampoule est de 1000 heures.
Les lampes dites halogènes (phares de voitures) sont des lampes à incandescence dans lesquelles on a introduit un gaz supplémentaire (iode, fluor ou
brome) qui permet de chauffer plus le filament sans qu'il noircisse l'ampoule.
Un type particulier de lampe à incandescence est l'ampoule-flash. On brûle le
filament (alliage de magnésium et d'aluminium) en un temps très court, 40 ms
•
environ.
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Lampes à décharge
Elles sont de différents types: à vapeur de mercure (Hg).
de sodium (Na), etc;.
Le métal utilisé est chauffé, dans un tube de verre, par
une décharge électrique (étincelle). La vapeur chaude de
mercure ou de sodium émet de la lumière.
L'allumage complet d'une lampe à décharge dure environ
10 minutes.
On uti lise ce type de lampe essentiellement dans l'éclairage
public : places de parcs, échangeurs d'autoroutes, tunnels,
stades, etc .
•
Lampes fluorescentes
On les appelle souvent "tubes néon".
Un tube de verre est rempli d'un mélange de gaz rares et de vapeur de
mercure. Recouvert intérieurement
d'une couche de matière fluorescente,
,e ••
il est muni d'une électrode à chaque
extrémité. Lors de l'allumage, l'électricité provoque une décharge dans
le gaz. La "lumière" ainsi créée est invisible (ultraviolet). L'enduit transforme
ce rayonnement en lumière visible, blanche ou légèrement colorée.
La durée de vie d'un éclairage fluorescent est beaucoup plus longue que celle
d'une lampe à incandescence; c'est principalement l'allumage qui use les tubes.
Mais, contrairement à une idée reçue, l'enclenchement répété n'augmente guère la consommation d'électricité.
Pour une luminosité équivalente, une lampe fluorescente consomme environ quatre fois moins qu'une lampe à incandescence.
La rupture d'un tube fi uorescent peut provoquer des intoxications par blessures ou par inhalation des vapeurs.