Hõõglamp. Elektri­soojendus­riistad

Üks levinumaid elektritarviteid on hõõglamp. Hõõglambis muundub elektri­energia soojuseks ja valguseks. Hõõglambi tähtsaimaks osaks on hõõgniit – ligikaudu 1 m pikkune ja 50 mm läbimõõduga volfram­traadist spiraal, mis elektri­­voolu toimel kuumeneb kuni 2400 °C-ni. Sellisel temperatuuril saavutab kuum keha valge hõõguse ja valgustab heledalt. Hõõgniit valmistatakse volframist, sest see aine talub kõrget temperatuuri. Volframi sulamis­temperatuur on 3387 °C.

Hõõgniit

Hõõgniit asub klaaskolvis, mis on täidetud argooni või krüptooniga. Kui klaaskolvis oleks õhk, oksüdeeruks kuum volfram kiiresti ja hõõgniit katkeks. Ka õhutühjas ruumis ei peaks hõõgniit kaua vastu, sest kuum volfram aurustuks. Et seda takistada, ongi hõõglambi klaaskolb täidetud inertse gaasiga. Hõõglambi klaaskolvi otsas on metallist sokkel. Kolvi sees on klaasist tugi, millesse on sulatatud tugitraadid hõõgniidi hoidmiseks. Äärmiste tugitraatide otsad on joodetud sokli külge. Üks tugitraat on ühendatud sokli keermega, teine keermest isoleeritud lambi põhjaklemmiga.

Hõõglambi ehitus

Vooluringi ühendamiseks keeratakse lamp keermestatud lambipessa. Pesa põhjas on kaks klemmi, mis puutuvad kokku lambi põhjaklemmiga ja sokliga. Pesa põhjas olevad klemmid on juhtmete abil ühendatud vooluvõrguga.

Lambipesa ehitus

Väikesemõõtmelised halogeenlambid, mida kasutatakse autode valgustites, projektsiooni­aparaatides ja ka töö- ning eluruumide valgustamiseks, on tavaliselt täidetud joodi aurudega, mis kõrgel temperatuuril ei lase volframist hõõgniidil aurustuda. Töötava halogeen­lambi hõõgniidi temperatuur on ligikaudu 3000 °C. Oluliselt kõrgema temperatuuri tõttu kiirgavad halogeen­lambid voolu sama võimsuse korral ligikaudu kaks korda rohkem valgust kui tavalised hõõglambid. Halogeen­lamp on töötamise ajal väga kuum. Selle kesta temperatuur võib mõnel juhul olla isegi üle 500 °C. Seetõttu on halogeen­lambid tavalistest hõõg­lampidest palju tule­ohtlikumad. Halogeen­lambi kolb on valmistatud kvarts­klaasist, mis talub kõrgemat temperatuuri kui klaas. Lambi vahetamisel ei tohi kvarts­klaasist kolvi pinda sõrmedega puudutada, sest sõrmed on alati higised. Higi hakkab kuuma kolvi peal kõrbema ja lamp võib läbi põleda. Halogeen­lambid võivad kiirata inimesele kahjulikku ultra­valgust. Selle kõrvaldamiseks on ruumide valgustamiseks mõeldud halogeen­lampidega valgustitesse paigaldatud spetsiaalsed kaitse­filtrid (vasak pilt). Mõnedes autolampides võib olla kaks hõõgniiti, mis tarbivad erinevat voolu võimsust (parem pilt).

Halogeenvalgusti UV-filtriga

Auto halogeen­lambis võib olla kaks hõõgniiti.

Erinevatel halogeenlampidel võivad olla erineva kujuga soklid. Sokkel võib olla keermestatud nagu hõõglambil. On lampe, mille soklid on sarnased auto­lambi sokliga, ning lampe, mille sokli otsas on kaks tihvti nagu laua­lambi pistikul. Silindri­kujulise halogeen­lampide klemmid asuvad lambi kummaski otsas.

Silindrikujuline halogeenlamp

Igale lambile on märgitud lambi nimipinge ja nimivõimsus. Ruumide valgusta­miseks kasutatavad hõõglambid on arvestatud pingele 220 V–240 V, halogeenlambid pingele 12 V, 24 V või 230 V, tasku­lambi­pirnid pingele 2,5 V või 3,5 V jne. Hõõglampide nimivõimsus asub vahemikus 15 vatist kuni 3000 vatini.

Kodustes valgustites kasutatavad halogeenlambid on arvestatud pingele kas 230 V või 12 V. Valgusti, milles olev halogeenlamp töötab pingel 12 V, on varustatud spetsiaalse seadmega, mis muundab 230-voldise pinge 12-voldiseks.

Peale hõõglambi töötavad elektrivoolu soojuslikul toimel ka mitmesugused elektrisoojendusriistad. Koduses maja­pidamises on neist tuntumad elektri­pliit, elektriline vee­keetja, kohvi­masin, röster, triik­raud, elektri­radiaator, sooja­õhu­puhur, joote­kolb jt.

Kõikide elektrisoojendusriistade põhiosaks on kütteelement, milles elektri­välja energia muundub juhi siseenergiaks. Kütte­element valmistatakse suure eritakistusega ainest, mis ei sula kuumutamisel temperatuurini 1000–1200 °C. Sageli on kütte­element valmistatud nikroomist (nikli, raua, kroomi ja mangaani sulam). Kuna nikroomil on suur eritakistus ($\[ \rho =\mathrm{1,1}\frac{\text{Ω}\cdot {\text{mm}}^{\text{2}}}{\text{m}} \]$), saab nikroom­traadist valmistada väikeste mõõtmetega kütteelemente.

Paljud elektrisoojendusriistad on varustatud termoregulaatoriga, mis teatud temperatuuri juures katkestab elektri­voolu. Kui seade on jahtunud ette­nähtud temperatuurini, lülib termoregulaator elektrivoolu uuesti seadmesse. Sellisel viisil saavutatakse see, et termoregulaatoriga varustatud elektri­seadmed töötavad kindlas temperatuuride vahemikus. Termoregulaatoriga on varustatud näiteks triikrauad, prae­ahjud, elektri­radiaatorid, puhurid jt.

1. Elektriradiaator, mille nimivõimsus on 750 W, suudab hoida toa nõutaval temperatuuril, olles toas ainsaks soojusallikaks. Hinda, kui palju tuleb tasuda ühes kuus sellise elektrikütte eest, kui elektri­radiaator töötab ööpäevas 12 tundi ja elektri­energia hind on $\text{15,6 }\frac{\text{senti}}{\text{kW }\cdot \text{ h}}\text{.}$ Kui suur on voolutugevus elektri­radiaatori küttekehas, kui pinge elektrivõrgus vastab nimi­pingele 230 V?
2. Elektripliidi plaadis on kaks küttekeha võimsusega vastavalt 1000 W ja 500 W. Mitme erineva võimsusega saab selle plaadi tööle panna, kasutades erinevaid võimalusi kütte­kehade ühenda­miseks elektri­võrku? Kui suur on erinevate ühenduste korral töötava plaadi võimsus? Pinge elektripliidi klemmidel on 230 V.
3. Kaks hõõglampi, nimivõimsusega 60 W ja 25 W ning nimipingega 230 V, on ühendatud jadamisi. Pinge lampide jada otstel on 230 V. Kumb lampidest kiirgab rohkem valgust? Mitu protsenti on lampide võimsused nende nimi­võimsusest? (Hõõgniidi takistuse sõltuvust temperatuurist ei ole vaja arvestada.)
4. 60 W hõõglamp asendati 13 W säästulambiga, mis kiirgab ligikaudu sama palju valgust kui 60 W hõõglamp. Mitu kilovatt-tundi elektrienergiat hoitakse kokku aasta (aastas on 365 päeva) jooksul, kui lamp põleb keskmiselt 5 tundi ööpäevas? Kui palju tuleb elektri­energia kasutamise eest vähem maksta? (Aastas on 365 päeva ja elektrienergia hind on $\text{15,6 }\frac{\text{senti}}{\text{kW }\cdot \text{ h}}\text{.}$)