關於交流電頻率的理解。一個燈泡在50Hz交流電下一秒真的閃了100次嗎?

艾小城


我猜是閃了100次和50次!為什麼這麼說呢?說說普遍的兩種被直接接入50Hz交流電燈。

什麼是閃爍?

一次閃爍:指人眼感覺到燈泡【滅->亮->滅】的一個過程。


白熾燈如何被點亮?

白熾燈在接通交流電後,電壓正向和負向的情況都可被點亮。

簡易LED燈如何被點亮?

簡易LED燈,一般就是在LED上串聯一個電阻就直接接入交流電中,由於LED的單向導電性,只有電壓正向的情況才可被點亮。

一個燈泡在50Hz交流電下一秒真的閃了100次嗎?

50Hz交流電,每秒有50個完整的正弦波,每個正弦波持續時間0.02s,也就是它的週期。

由於【滅->亮->滅】的一個過程為一次閃爍

白熾燈,在Um和-Um時都會被點亮,從上圖可以看出,一個完整正弦波它會被點亮2次,那麼一秒鐘會被點亮100次,所以

白熾燈一秒鐘真的閃了100次

簡易LED燈,存在單向導電性,只有Um時會被點亮,從上圖可以看出,一個完整正弦波它只會被點亮1次,那麼一秒鐘會被點亮50次,所以簡易LED燈一秒鐘僅僅閃了50次


人眼比較容易察覺頻率較低的閃爍。

然而白熾燈實際比簡易LED燈閃得快一倍。

這就是為什麼我們會覺得插板上的那個LED指示燈比白熾燈閃得利害,而白熾燈不怎麼特別感覺到在閃爍。


實際上簡易LED的閃爍頻率為50Hz,白熾燈的閃爍頻率為100Hz,我為什麼要說這個頻率呢?

我們的顯示器,也是在這樣快速的刷新,當頻率足夠高時,人眼便不會察覺它在閃爍,其實有些的刷新頻率並沒有白熾燈高哦!

看下圖,我的顯示器刷新率其實只有60Hz,我並沒有感覺到顯示器在閃爍。

這足以再次說明,為什麼我們不會覺得白熾燈在閃爍。

甚至有種說法,白熾燈會閃爍,看書會傷害眼睛。

那麼天天對著只有60Hz的刷新率的顯示器都不傷害眼睛,那個閃爍頻率高達100Hz的白熾燈是如何傷害眼睛的呢?

我覺得這個問題,很值得好好討論討論!


機電匠


關於這個問題,我先來簡單解釋一下交流電,因為不是重點,所以只是簡單解釋一下。
我們平時家裡用的電就是220V的交流電,它的電壓並不是恆定不變的,而是呈一個正弦曲線,從0V到310V不斷循環變化的,它的有效值是220V。什麼意思呢,就是我用這個交流電給一個燈泡供電,燈泡產生的亮度,和我用220V恆定電壓的直流供電,產生的亮度相當。至於為什麼是呈一個正弦曲線,這主要和發電過程和國家規定相關,在此不多贅述,這是另一個問題了。我國規定交流電的頻率為50Hz,也就是正弦曲線一秒鐘循環50次。
那麼燈泡在這樣的交流電下工作到底會不會閃呢?
為了這個問題,我特意考察了一下。
現在我們很多手機都帶高速相機或者是慢動作攝影功能,我用這個功能拍攝的幾種燈的頻閃情況,效果還是比較顯著的。為了看著方便,我把視頻做成了gif圖,不知道大家能否看到,它們的動態變化。
我的考察對象是:白熾燈,led日光燈,led燈帶等。

由此可見,白熾燈和led燈帶頻閃是非常嚴重的,其頻閃的頻率和交流電的頻率相當;而比較高檔的led燈發光比較恆定,是沒有頻閃的問題的。
其實還有一種燈,叫做熒光燈,也就是我們平常說的日光燈管,帶啟輝器的那種,它是一定有頻閃的,而且對筆者來說已經不是很常見了,因此未作參考。
再次提醒大家,特別是家裡有小孩,或者家人經常在燈下看書的家庭,一般情況下,白熾燈和led燈帶頻閃嚴重,長期在這樣的光線下閱讀,會對視力有很大損傷。閱讀的話還是建議使用護眼檯燈或者比較高級的led燈較為合適。


蛋圈一科


是的,只不過你很難觀察到而已。實際上,它閃爍的過程也不是【白-黑-白-黑……】這樣強烈的閃爍,而只是強弱的閃爍,而且最亮和最暗之間的差別也不大。

我們可能都用過白熾燈,白熾燈在關閉之後,仍然會有紅光,這個時間持續的很短,但也遠遠長於1毫秒的時間。也就是說,交流電變化的過程中,電流變為0的瞬間,燈絲仍然是發光的。

白熾燈發光的機理非常直接:用電流加熱燈絲,然後因為高溫而發光。

我們知道,電流雖然可以很快變化,但溫度可不會這樣,它散熱的速率是比較低的。所以在電流變化的過程中,溫度會基本穩定,從而使得發光強度也基本穩定。

更重要的一點,是燈絲的結構。

上圖是一個200瓦的白熾燈的燈絲的微距照片。可以看到,燈絲本身還是螺旋狀的。這有兩個好處,一個是增大表面積,從而發光強度更強。另一個用處,就是這樣的螺旋結構會產生比較高的電感,而電感則會阻止電流過快的變化。這是因為在電流變化的時候,就會把能量轉化為磁通量,或是把磁通轉化為電流,這樣就使得整體的電流比較穩定。


章彥博


首先說下結論1:白熾燈泡不會閃爍一百次的,而是根本不會閃爍。燈絲之所以發光,不是因為有電流經過而發光,而是因為燈絲髮熱到一定溫度,因為溫度高才發光的,燈絲被加熱到這個溫度,在0.02秒之內溫度都沒來得及下降就又被下半個週期的電流加熱了,所以不會有閃爍。

結論二:LED燈如果直接接交流電,那麼是會有閃爍的。可是,我們都知道,LED是發光二極管受電流激發而發光的,可是二極管特性就是單向通電,逆向不通電的,所以只是閃爍50次。

結論三:很多LED燈都是有整流電路的,將交流轉化成直流以後才接到LED上的,由於電路中引入了電容等穩壓電路,實際電壓和電流都是比較穩定的,沒有什麼波動,所以,大多數LED燈也不會有閃爍。

結論四:日光燈啟輝器損壞的時候,可能會出現閃爍,這是因為啟輝器中的雙金屬片有節奏地通斷所造成的,而不是因為交流電流波動所引起。


鷗洋10


真的閃爍了100次,只是速度太快,大約1毫秒,人眼根本無法感知而已。



就像車輪轉速很快時,我們幾乎看不到車輪子動,感覺像靜止的一樣。相信大家都有過拿手機拍攝那種老式彩電或者電腦屏的經歷,一拍就出來一條一條的橫條紋。這就是因為屏幕的刷新速率,比相機的快門速率慢的原因。所以,現在的LED燈,因為是冷光源,所以真的是在1秒內閃爍了100次!即便是現在,很多相機都還有避免50HZ和60HZ閃爍的功能,就是為了進一步避免這種明暗光條帶的。

當然了,白熾燈是利用加熱燈絲髮光,所以即便短時間內電流變化方向,燈絲也仍然會保留熱量發光,而不會像LED燈一樣,中間有極小的間隙沒有光線發出來。



其實,從物理學的交流的原理,我們更容易理解這種閃爍現象。交流電是發電機發出來的,線圈轉動一圈,電流矢量不斷改變,其值從最大變為最小,方向也從正反轉,1秒內轉50圈(50HZ),就以為著電流值有100次經過零點的時候,故而也有100次閃爍。


PhD肖


螞蟻科學平臺

頻率,是單位時間內完成周期性變化的次數。我國使用的電是一種正弦交流電,其頻率是50Hz,即一秒鐘內做了50次從最大正向電流到最大反向電流的週期性變化。每個週期為1/50秒,及0.02秒。所以在一秒內,流過燈絲的電流確實經歷了100次變向。

而燈泡是根據電流的熱效應原理製成的。燈泡接上額定的電壓後,電流通過燈絲而被加熱到白熾狀態(2000C以上),發熱發光。

人眼對閃爍的最高感知頻率為60Hz,因此有人說人應該看得到燈光的閃爍。但是,不同環境下這個感知頻率在變化,而且,

燈絲升溫到白熾狀態所需的時間十分之短,況且在如此短的時間間隔內,燈絲(一般為鎢絲)被加熱後甚至還沒有完全恢復原態就要經受下一次的電流。

所以我們感受不到燈泡的閃爍。


螞蟻科學


一個燈泡在50HZ交流電下,一秒鐘真的閃了100次嗎?



這道題有答閃亮了100次的,也有答閃亮了50次的,我這裡什麼也不參考,只憑文字和現實判斷!

1⃣️什麼叫Hz?什麼叫一週?什麼叫一拍?

答:它們必須完成一個週期,圓的要繞一圈,唱歌打拍子要下上一個來回,走路要一去一回⋯這等等才能稱週期,這裡的週期為正負半周。

我國的市電稱為50Hz,這是什麼意思?就是發電機在一秒鐘內要繞50圈,這才有了50Hz之稱。

2⃣️你知道發電機的構造嗎?

你只有懂了發電機的構造原理,你的答案才會正確,事實的真相不靠猜迷語。

【見圖】發電機的轉子上繞了三組線圈,在N.S極磁場中旋轉一週,也就是一正一負兩個半周,線圈切割了正半周磁力線它才產生了感生電流,負半周也是50次亮,這叫一個來回兩個50點亮。

發電機內部構造,為了適合電動機的工作條件,發電機旋轉一週,三組線圈發出三相交流電,中心相位線入地變為零線。它每旋360度,每組相位角為120度,它們要在南北兩極磁場中旋轉切割,凡進入相對磁場的正半周,負半周線圈都能得電,離開了就失電,因為發電廠利用外動力把電機轉速設計固定在每秒旋轉50圈。

50Hz亮100次為每組線圈繞到N極時算一次亮,再繼續繞下去,轉到了S極時又算了一次亮,這樣的算法便是50個波形亮100次,其實當每組線圈一旦旋離了N.S極磁場就失去電了。

根據這個事實,市電50HZ只能一秒鐘旋轉50圈,就切割50次磁力線,也就只能發生50次上半周亮,而50次的下半周也亮,相加為100次。

3⃣️*為什麼我國電力採用50Hz?

這種快速的頻率使成像在人視網膜上的影像不能迅即逝去,視網膜上的成像要通過第二對腦神經傳導到大腦,再反饋到視網膜這一來回,就會使幾十Hz的動變為活的,由此科學家才發明了每秒鐘24張畫面的電影和毎秒鐘24張畫面的電視。這就是對著電視屏照相,速度要定在60分之一以內,實則拍出的照片只能一半亮一半黑。如果攝像,速度設快了就會出現放像時都是上下水浪,這都是我的經歷。

*為什麼有的LED燈會閃爍?

因為電源的整流電路的濾波電容偏小或衰退,使LED燈這本來就為二極管特性的半波狀況產生了閃爍,解決的辦法加大電容uf。所以你在購買LED燈時,用手機對著拍個視屏,回放時有波浪即為不合格,綠色光源無閃爍才不傷眼!

謝謝你的閱讀🙏!


許科雲


答:理論上是的,實際上大多數燈,包括白熾燈和熒光燈,都看不到閃爍。


50Hz的交流電,在一個週期內達到電壓峰值2次,一秒就是100次,對於電燈來說,相當於“閃爍”100次,實際過程並不是這樣的。




原因:

燈泡的發光並非沒有延遲,比如白熾燈以高溫輻射來發光,熒光燈以燈泡內壁的熒光粉,受到紫外線的激發而發光。

其過程是存在延遲的,白熾燈的燈絲不可能在0.01內得到冷卻,熒光物質的能量也是連續釋放的。

所以我們關燈時,都有一個延時才徹底熄滅。在“閃爍”的一個週期內,還沒等前面的發光峰值掉下來,下一次的發光峰值已經開始充能並釋放光子。




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艾伯史密斯


對於燈泡來說,沒有“頻閃”的概念。

因為燈泡的工作原理是鎢絲的熱效應發光,而熱,和“力”一樣,具有“慣性”,這就是“熱慣性”。

比如,你把一個電爐斷電,電爐絲不是馬上變黑,而是由紅變為暗紅,再慢慢變黑。

燈泡在工作中,理論上會有“斷電”的時刻,但是由於“熱慣性”的存在,燈泡是不會“閃”100次的,而是“長明”。

但是如果是日光燈,就會出現“頻閃”。

日光燈是靠“氣體”在電壓的擊穿下工作,所以,零電壓會影響日光燈的正常工作。

由於頻率很快,所以,人的眼睛【其實是大腦】感覺不到日光燈在“頻閃”,但是視覺細胞卻會很疲勞,這就是人們在日光燈下讀書寫字,時間長了會覺得“眼睛”不舒服的原因。

為了消除日光燈的“頻閃”,人們製造出了“防近視”燈。

防近視燈原理很簡單,在日光燈電路中串聯電容,利用電容的充放電消除“零電壓”。

電路中串聯電容,還可以起到“移相”作用,讓兩個日光燈管的電流初相角相差90°,這樣,就會消除“頻閃”了。


王俊傑猛


這是一道題標準的中學物理題目。交流電50hz,也就是電流方向變了100次,電流大小每時每刻都在變,所以按道理講燈泡的亮度一直在變化。

如果有高速攝像機的話,是可以看到燈泡閃爍、忽明忽暗的場景。

但是我們知道,普通的白熾燈它的發光原理就是:通電加熱鎢絲,而高溫會產生熱輻射,一定溫度後會發出可見光。

所以核心就是溫度,而當電流從峰值下來時,溫度就會下降,不過這個過程是相當快的。也就是說還沒等鎢絲完全冷下來(暗下來),下一波電流又上來了

家裡有白熾燈的朋友,當關掉開關後,燈不是立馬就變黑的,還要亮一會會時間。

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