|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ІСТОРІЯ ТЕХНІКИ, ТЕХНОЛОГІЇ, ПРЕДМЕТІВ НАВКОЛО НАС
Електрична лампа. Історія винаходу та виробництва
Довідник / Історія техніки, технології, предметів довкола нас Лампа розжарювання - штучне джерело світла, в якому світло випромінює тіло розжарювання, яке нагрівається електричним струмом до високої температури. Як тіло напруження найчастіше використовується спіраль з тугоплавкого металу (найчастіше - вольфраму), або вугільна нитка. Щоб виключити окислення тіла розжарення при контакті з повітрям, його поміщають у вакуумовану колбу або колбу, заповнену інертними газами або парами галогенів.
В останні десятиліття XIX століття життя багатьох європейських міст увійшло електричне освітлення. З'явившись спочатку на вулицях і площах, воно дуже швидко проникло в кожен будинок, у кожну квартиру і стало невід'ємною частиною життя кожної цивілізованої людини. Це була одна з найважливіших подій в історії техніки, що мала величезні та різноманітні наслідки. Бурхливий розвиток електричного освітлення призвів до масової електрифікації, перевороту в енергетиці та великих зрушень у промисловості. Проте всього цього могло й не статися, якби зусиллями багатьох винахідників не було створено таке звичайне та звичне для нас пристрій, як електрична лампочка. Серед найбільших відкриттів людської історії їй, безсумнівно, належить одне з найпочесніших місць. У XIX столітті набули поширення два типи електричних ламп: лампи розжарювання та дугові. Дугові лампочки з'явилися трохи раніше. Світіння їх ґрунтується на такому цікавому явищі, як вольтова дуга. Якщо взяти два дроти, підключити їх до досить сильного джерела струму, з'єднати, а потім розсунути на відстань кількох міліметрів, то між кінцями провідників утворюється щось на зразок полум'я з яскравим світлом. Явище буде красивішим і яскравішим, якщо замість металевих проводів взяти два загострені вугільні стрижні. При досить великій напрузі між ними утворюється світло сліпучої сили.
Вперше явище вольтової дуги спостерігав 1803 року російський учений Василь Петров. У 1810 році те саме відкриття зробив англійський фізик Деві. Обидва вони отримали вольтову дугу, користуючись великою батареєю елементів, між кінцями стрижень із деревного вугілля. І той, і інший писали, що вольтова дуга може використовуватися з метою висвітлення. Але спершу треба було знайти більш підходящий матеріал для електродів, оскільки стрижні з деревного вугілля згоряли за кілька хвилин і малопридатні для практичного використання. Дугові лампи мали й іншу незручність - у міру вигоряння електродів треба було постійно спонукати їх назустріч один одному. Як тільки відстань між ними перевищувала припустимий мінімум, світло лампи ставало нерівним, вона починала мерехтіти і гасла. Першу дугову лампу з ручним регулюванням довжини дуги сконструював у 1844 році французький фізик Фуко. Деревне вугілля він замінив паличками із твердого коксу. В 1848 він вперше застосував дугову лампу для освітлення однієї з паризьких площ. Це був короткий і дуже дорогий досвід, оскільки джерелом електрики була потужна батарея. Потім були придумані різні пристрої, керовані годинниковим механізмом, які автоматично зрушували електроди в міру їх згоряння. Зрозуміло, що з погляду практичного використання бажано мати лампу, не ускладнену додатковими механізмами. Але чи можна обійтися без них? Виявилось, що так. Якщо поставити два вугілля не один проти одного, а паралельно, притому так, щоб дуга могла утворюватися тільки між двома їхніми кінцями, то при цьому пристрої відстань між кінцями вугілля завжди зберігається незмінною. Конструкція такої лампи здається дуже простою, проте створення її зажадало великої винахідливості. Вона була придумана в 1876 російським електротехніком Яблочковим, який працював у Парижі в майстерні академіка Бреге. Свічка Яблочкова складалася з двох стрижнів, виготовлених із щільного роторного вугілля, розташованих паралельно та розділених гіпсовою пластинкою. Остання грала двояку роль, оскільки служила й у скріплення вугілля між собою й їхнього ізоляції, дозволяючи вольтової дузі утворюватися лише між верхніми кінцями вугілля. У міру того, як вугілля зверху обгоряло, гіпсова пластинка плавилася і випаровувалась, так що кінчики вугілля завжди на кілька міліметрів виступали над платівкою.
Свічки Яблочкова привернули до себе загальну увагу та наробили багато галасу. У 1877 році з їх допомогою було вперше влаштовано вуличну електрику на Avenue de L'Opera у Парижі. Всесвітня виставка, що відкрилася наступного року, дала можливість багатьом електротехнікам познайомитись із цим чудовим винаходом. Під назвою "російське світло" свічки Яблочкова використовувалися пізніше для вуличного освітлення у багатьох містах світу. Ці лампи цікаві ще й тим, що вимагали собі виключно змінного струму, тому що швидкість згоряння позитивного і негативного електродів у них була неоднаковою і при постійному струмі треба було робити позитивний електрод товщі.
Саме Яблочкова Грам виготовив свій перший генератор змінного струму. Але поряд із перевагами свічки Яблочкова мали свої недоліки. Головна незручність полягала в тому, що вугілля в них згоряло дуже швидко - свічка середньої величини світила не більше двох годин. Цей недолік, втім, був притаманний багатьом іншим дуговим лампам. Не раз у винахідників була думка укласти вольтову дугу в позбавлену кисню атмосферу. Адже завдяки цьому лампа могла б горіти значно довше. Довгий час ці спроби не вдавалися, тому що намагалися викачати повітря цілком із усієї лампи. Американець Джандус перший придумав поміщати під купол не всю лампу, а лише електроди. При виникненні вольтової дуги кисень, укладений у посудині, швидко вступав у реакцію з розпеченим вуглецем, тому незабаром усередині судини утворювалася нейтральна атмосфера. Хоча кисень і продовжував надходити через зазори, вплив його сильно послаблювався, і така лампа могла безперервно горіти близько 200 годин.
Але навіть у такому вдосконаленому вигляді дугові лампи не могли набути досить широкого поширення. Вольтова дуга є дуже сильним джерелом світла. Яскравість її горіння неможливо зменшити нижче за деяку межу. Тому дугові лампи використовувалися для освітлення великих залів, вокзалів чи площ. Але вони були абсолютно непридатні для застосування у маленьких житлових чи робочих приміщеннях. Набагато зручнішими в цьому сенсі були лампочки розжарювання. Пристрій їх усім відомий: електричний струм, проходячи через тонку нитку, розжарює до високої температури, завдяки чому вона починає яскраво світитися. Ще в 1820 році французький вчений Деларю виготовив першу таку лампу, в якій тілом, що розжарюється, служив платинова дріт. Після цього протягом півстоліття лампи розжарювання майже не використовувалися, оскільки не могли знайти відповідного матеріалу для нитки. Спочатку найбільш зручним здавалося вугілля. 1873 року російський електротехнік Лодигін зробив лампочку з ниткою з роторного вугілля. Він же перший почав відкачувати повітря з балона. Зрештою йому вдалося створити першу лампочку розжарювання, яка отримала деяке практичне застосування, але вона залишалася ще недосконалою. 1878 року американські електротехніки Сойєр і Ман знайшли спосіб виготовляти маленькі вугільні дуги невеликого перерізу шляхом обвуглювання картону в графітовому порошку. Ці дуги укладали у скляні ковпачки. Однак ці лампочки були дуже недовговічні.
1879 року за вдосконалення електричної лампочки взявся знаменитий американський винахідник Едісон. Він розумів: для того, щоб лампочка світила яскраво і довго і мала рівне немиготливе світло, необхідно, по-перше, знайти відповідний матеріал для нитки, і, по-друге, навчитися створювати в балоні сильно розріджений простір. Було зроблено безліч експериментів з різними матеріалами, які ставилися із властивим для Едісона розмахом. Підраховано, що його помічники випробували щонайменше 6000 різних речовин та сполук, при цьому на досліди було витрачено понад 100 тисяч доларів. Спочатку Едісон замінив ламкий паперовий куточок більш міцним, приготованим з вугілля, потім почав робити досліди з різними металами і нарешті зупинився на нитці з обвуглених бамбукових волокон. Того ж року у присутності трьох тисяч чоловік Едісон публічно демонстрував свої електричні лампочки, висвітливши ними свій будинок, лабораторію та кілька прилеглих вулиць. Це була перша лампочка із тривалим терміном служби, придатна для масового виробництва.
Оскільки виготовлення ниток з бамбука виявилося досить дорогим, Едісон розробив новий спосіб вироблення їх із спеціальним чином оброблених бавовняних волокон. Спочатку бавовну поміщали в гарячий хлорно-цинковий розчин, де вона поступово розчинялася. Отриману рідину згущували за допомогою насоса до тестоподібного стану та видавлювали через тонку трубку в посудину зі спиртом. Тут вона перетворювалася на тонку нитку і намотувалась на барабан. Отриману нитку шляхом декількох проміжних операцій звільняли від хлорно-цинкового розчину, сушили, розрізали, укладали в образні форми і обвугливали в печі без доступу повітря. Потім на нитки напилювали тонкий шар вугілля. Для цього їх поміщали під ковпак, заповнений світильником, і пропускали через них струм. Під впливом струму газ розкладався, і нитки осаджувався тонкий шар вуглецю. Після всіх цих складних операцій нитка була готова до вживання. Процес виготовлення лампочки також був дуже складним. Нитку поміщали у скляний ковпачок між двома платиновими електродами, вплавленими в скло (дорогою платиною доводилося користуватися тому, що вона мала однаковий зі склом коефіцієнт теплового розширення, що було дуже важливо для створення герметичності). Нарешті, за допомогою ртутного насоса з лампочки викачували повітря, так що в ній залишалося не більше однієї мільярдної повітря, яке містилося в ній при нормальному тиску. Коли викачування закінчувалося, лампочку запаювали і насаджували на цоколь з контактами для вкручування в патрон (і патрон, і цоколь, а також багато інших елементів електричного освітлення, що збереглися без змін до наших днів - вимикачі, запобіжники, електричні лічильники та багато іншого - були також винайдені Едісоном). Середня довговічність лампочки Едісона становила 800-1000 годин безперервного горіння. Майже тридцять років лампочки виготовлялися описаним вище способом, але майбутнє було за лампочками з металевою ниткою. Ще в 1890 році Лодигін придумав замінити вугільну нитку металевим дротом із тугоплавкого вольфраму, що мав температуру напруження 3385 градусів. Проте промислове виготовлення таких лампочок почалося лише у XX столітті. Автор: Рижов К.В.
▪ Реактивний автомобіль TRUST SSC
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Портативний принтер для мобільних телефонів
▪ розділ сайту Регулятори тембру, гучності. Добірка статей ▪ стаття Глуха тетеря. Крилатий вислів ▪ стаття Який жир найкорисніший? Детальна відповідь ▪ стаття Посуд. Поради туристу ▪ стаття Спектр музичного сигналу. Частина 4. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Відкрити порожню банку. Секрет фокусу
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Рекомендуємо цікаві статті розділу 
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page