为什么电灯中的灯丝会用钨丝呢？钨丝有什么特点呢？

钨用于灯泡的主要原因是因为它具有高熔点、高电阻率的特性，并且比任何其他金属都更耐用。这些特性使其更加适用与灯泡，因为灯丝需要能够承受足够的热量才能发光，但又不能在此过程中断裂。

钨高熔点

在白炽灯泡中使用钨的一个很好的原因是它具有非常高的熔点。钨的熔点约为 3400 °C，远高于灯泡实际达到的实际温度。这也使钨成为熔点最高的金属。

白炽灯泡通常在达到 260 °C  左右的温度时达到峰值。然而，该温度取自发光灯丝周围的玻璃灯泡，灯丝本身达到约 2500 °C 的温度。

这是使用钨的主要原因，因为为了使用加热原理制造灯泡，我们显然需要能够承受这么高温度的东西。然而，它只能承受一次使用是不够的，它需要能够持续更长时间才行，这是许多其他金属根本无法做到的。

钨高电阻率

钨成为优质灯泡灯丝的另一个原因是它具有相当高的电阻率。电阻率或多或少意味着它对电流的抵抗力。如果材料具有低电阻率，则意味着电子更容易通过它，而如果材料具有高电阻率，则电子更难通过。

在大多数设计中，材料具有低电阻率是有益的，因为这样我们可以在使用相同体积的材料的情况下让更大的电流通过它们。正是由于这个原因，铜是最常用于电线的材料。因为，它具有相当低的电阻率，并且与其他良导体（例如金或银）相比价格便宜。

然而，在诸如灯泡这些应用中，高电阻率更有利。在大多数情况下，这是因为需要在电路中达到一定的电阻才能使所需的电流通过该电路。

为了更好地理解这一点，我们首先需要研究当大量电子通过材料时会发生什么。当电子从材料中的 A 点移动到 B 点时，会产生轻微的热量。你可以用物理学中运动如何产生热量的同样方式来思考它。

通过的电子越多，这种效应就会被放大。这既是因为它会在材料内产生更多运动，还因为电子本身最终将开始争夺物理空间。你可以想象这就像 100 个人必须通过一扇门一样。由于存在太多电子，他们将开始争夺空间。

这也是导体面积变得重要的原因，因为面积越大，需要对抗的电子就越少。这相当于在 100 人的比喻中添加更宽或更多的门。话虽如此，给予电子的电阻越大，它们穿过材料所需的工作就越多。较高的电阻也会导致发热增加。

一旦我们理解了这一点，我们就可以开始理解钨丝是如何在灯泡中发光的。

作为灯丝的实际线非常细，它充当电子必须通过的非常狭窄的路径。这会在灯丝内产生很大的阻力，然后导致热量积聚并最终发光。如前所述，为了产生这种辉光，我们需要达到非常高的温度。这就是钨非常适合此目的的原因，因为它能够在发光所需的温度下不熔化。

钨低蒸发

当创造在如此高的温度下运行的东西时，我们开始遇到东西蒸发的问题。虽然钨对高温有很高的耐受性，但它会在微观层面上对灯丝造成损坏。

如果变化发生在这么小的范围内，那么就可以接受。造成损坏的方式是因为电子通过，钨将开始振动。这些振动会导致单个原子从灯丝的其余部分分裂并最终落在灯泡的玻璃上。

这不仅会使灯丝因质量损失而变弱，而且还会开始对灯泡的光输出产生影响，因为在整个玻璃灯泡内部会有一小层钨。他们解决这个问题的方法是开始将惰性气体放入灯泡中。在此之前，他们曾经将灯泡内部制成真空，以防止巨大的热量和氧气之间发生任何形式的燃烧。

他们这样做是因为如果没有氧气存在，灯泡中就不会发生燃烧，因此他们决定使用真空来防止这种情况发生。但是，也可以将气体放入灯泡中，但重要的是要注意为此选择哪种气体。大多数气体也会像氧气一样燃烧，这就是为什么必须使用惰性气体来代替。

由于这些类型的气体的性质，惰性气体不会与热量发生化学反应，这就是为什么决定在灯泡内部使用这种气体的原因。这些灯泡中最常用的气体是氩气。

用玻璃填充灯泡的效果相当简单，但非常有效。它的作用是为分离的钨原子提供一些可以反弹的东西，而不是直接射入玻璃灯泡。

如果我们给钨一些可以反弹的东西，它很可能会再次反弹回灯丝。这将导致原子再次与灯丝结合并像以前一样继续工作。

总结

经过许多的测试，人们最终发现钨比任何其他金属更有效，相比之下，其他金属不是很理想。

不同温度下其拉力大小也会有所不同。

一般来说，钨丝在低温下的拉力要比高温下的拉力大。这是因为在低温下，钨丝的晶体结构比较紧密，原子之间的相互作用力比较强，从而使得钨丝的抗拉强度较高。此外，在低温下，钨丝的热膨胀系数也比较小，因此在拉伸过程中不易发生变形和破裂，从而保证了钨丝的拉力。

相反，在高温下，钨丝的拉力会相对较小。这是因为在高温下，钨丝的晶体结构会发生变化，原子之间的相互作用力会减弱，从而使得钨丝的抗拉强度降低。此外，在高温下，钨丝的热膨胀系数也比较大，如果快速升温或者温度过高，就容易导致钨丝发生变形和破裂，从而影响钨丝的拉力。