Строительство в Севастополе — сообщество мастеров строителей и отделочников
Строительные работы в Севастополе
Нередко бывает так, что используемое в быту устройство, имеющее большое значение для всего человечества, ничем не напоминает нам о его создателе. А ведь в наших домах электрическая лампочка зажглась благодаря усилиям конкретных людей. Их заслуга для человечества неоценима - наши дома наполнились светом и теплом. История ламп накаливания, представленная ниже, познакомит вас с этим великим изобретением и с именами тех, с кем оно связано. Что касается последних, можно отметить два имени - Александра Лодыгина и Томаса Эдисона. Хотя заслуга русского ученого была очень велика, пальма первенства принадлежит именно американскому изобретателю. Поэтому мы вкратце расскажем о Лодыгине и подробно остановимся на достижениях Эдисона. Именно с их именами связывается история ламп накаливания. Говорят, что на изобретение электрической лампочки у Эдисона ушло огромное количество времени. Ему пришлось провести около 2 тысяч опытов, прежде чем на свет появилась знакомая нам всем конструкция. История ламп накаливания очень похожа на истории других сделанных в России изобретений. Александр Лодыгин, русский ученый, смог заставить угольный стержень светиться в стеклянном сосуде, откуда был откачан воздух. История создания лампы накаливания начинается в 1872 году, когда ему удалось это сделать. Александр получил патент на электрическую угольную лампу накаливания в 1874 году. Немного позже он предложил заменить вольфрамовым угольный стержень. Вольфрамовая деталь и сейчас используется в лампах накаливания. Однако именно Томас Эдисон, американский изобретатель, смог создать долговечную, надежную и недорогую модель в 1878 году. Кроме того, ему удалось наладить ее производство. В его первых лампах в роли нити накаливания была обугленная стружка, сделанная из японского бамбука. Вольфрамовые нити, привычные нам, появились значительно позже. Они стали использоваться по инициативе Лодыгина, упоминавшегося выше русского инженера. Не будь его, кто знает, как сложилась бы история ламп накаливания дальнейших лет. Американский менталитет существенно отличается от русского. У гражданина США Томаса Эдисона в дело шло все. Интересно, что, размышляя о том, как сделать более прочной телеграфную ленту, этот ученый изобрел вощение бумаги. Затем эта бумага использовалась в виде обертки для конфет. Семь столетий западной истории предшествовали изобретению Эдисона, и не столько развитием технической мысли, сколько постепенно формировавшимся у людей активным отношением к жизни. Многие талантливые ученые упорно шли к этому изобретению. История происхождения лампы накаливания связана, в частности, с именем Фарадея. Он создал фундаментальные труды по физике, без опоры на которые вряд ли было бы осуществимо изобретение Эдисона.Краткая история развития электрического освещения. Сообщение на тему история люминесцентной лампы
История ламп накаливания. Происхождение и создание лампы накаливания
Изобретение, сделанное Александром Лодыгиным
Заслуга Томаса Эдисона
Американский менталитет Эдисона
Другие изобретения, сделанные Эдисоном
Томас Эдисон появился на свет в 1847 году в Порт-Херон, небольшом американском городке. В самореализации Томаса сыграло роль то, что молодой изобретатель обладал способностью мгновенно находить инвесторов для своих идей, даже самых дерзких. И они были готовы рискнуть немалыми суммами. Например, еще будучи подростком, Эдисон решил печатать газету в поезде во время движения и затем продавать ее пассажирам. А новости для газеты следовало собирать прямо на остановках. Сразу же нашлись люди, которые ссудили деньги на покупку небольшого печатного станка, а также те, которые пустили Эдисона в багажный вагон с этим станком.
Изобретения до Томаса Эдисона делались либо учеными и были побочным продуктом осуществленных ими открытий, либо практиками, которые совершенствовали то, с чем им приходилось работать. Именно Эдисон сделал изобретательство отдельной профессией. У него было множество идей, и практически каждая из них делалась ростком для последующих, которые требовали дальнейшей разработки. Томас в течение всей своей долгой жизни не заботился о своем личном комфорте. Известно, что, когда он посетил Европу, будучи уже в зените славы, то был разочарован ленью и щеголеватостью европейских изобретателей.
Сложно было найти область, в которой Томас не совершил бы прорыв. Подсчитано, что этот ученый ежегодно делал около 40 крупных открытий. В общей сложности Эдисон получил 1092 патента.
Дух американского капитализма толкал вверх Томаса Эдисона. Ему удалось разбогатеть еще в возрасте 22 лет, когда он придумал котировочный "тиккер" для бостонской биржи. Однако самым важным изобретением Эдисона было именно создание лампы накаливания. Томасу удалось с ее помощью электрифицировать всю Америку, а затем и весь мир.
Строительство электростанции и первые потребители электроэнергии
История создания лампы начинается со строительства небольшой электростанции. Ученый соорудил ее у себя в Менло-Парке. Она должна была обслуживать нужды его лаборатории. Однако получаемой энергии оказалось больше, чем было необходимо. Тогда Эдисон начал продавать излишек соседям-фермерам. Вряд ли эти люди понимали, что стали первыми платными потребителями электроэнергии в мире. Эдисон никогда не стремился стать предпринимателем, однако когда он нуждался для своей работы в чем-либо, он открывал небольшое производство в Менло-Парке, впоследствии разраставшееся до больших размеров и шедшее своим путем развития.
История изменения устройства лампы накаливания
Электрическая лампа накаливания представляет собой источник света, где преобразование в световую энергию электрической происходит из-за накаливания тугоплавкого проводника электрическим током. Световая энергия впервые была получена таким способом при пропускании тока сквозь угольный стержень. Этот стержень был помещен в сосуд, из которого предварительно был откачан воздух. Томас Эдисон в 1879 году создал более-менее долговечную конструкцию с использованием угольной нити. Однако имеется довольно длительная история возникновения лампы накаливания в современном виде. В качестве тела накала в 1898-1908 гг. пытались применять разные металлы (тантал, вольфрам, осмий). Вольфрамовую нить, зигзагообразно расположенную, начали использовать с 1909 года. Лампы накаливания начали наполнять в 1912-13 гг. инертными газами (криптоном и аргоном), а также азотом. В это же время вольфрамовую нить стали делать в виде спирали.
История развития лампы накаливания далее отмечена ее усовершенствованием путем улучшения световой отдачи. Это осуществлялось с помощью повышения температуры тела накала. Срок службы лампы при этом сохранялся. Заполнение ее инертными высокомолекулярными газами с добавлением галогена привело к уменьшению загрязнения колбы частицами вольфрама, распыляющегося внутри нее. Кроме того, это уменьшило скорость его испарения. Применение тела накала в виде биспирали и триспирали привело к сокращению теплопотерь через газ.
Такова история изобретения лампы накаливания. Наверняка вам интересно будет узнать и о том, что представляют собой различные ее разновидности.
Современные разновидности ламп накаливания
Множество разновидностей электрических ламп состоит из определенных однотипных частей. Они различаются формой и размерами. На металлическом или стеклянном штенгеле внутри колбы закреплено тело накала (то есть сделанная из вольфрама спираль) с помощью держателей, выполненных из молибденовой проволоки. К концам вводов прикреплены концы спирали. Для того чтобы создать вакуумноплотное соединение с лопаткой, выполненной из стекла, средняя часть вводов выполняется из молибдена или платинита. Колба лампы во время вакуумной обработки наполняется инертным газом. Затем штенгель заваривается и образуется носик. Лампа для крепления в патроне и защиты носика снабжается цоколем. Он прикрепляется цоколевочной мастикой к колбе.
Внешний вид ламп
Сегодня существует множество видов ламп накаливания, которые можно разделить по областям применения (для автомобильных фар, общего назначения и др.), по светотехническим свойствам их колбы или по конструктивной форме (декоративные, зеркальные, с рассеивающим покрытием и др.), а также по форме, которую имеет тело накала (с биспиралью, с плоской спиралью и др.). Что касается габаритов, выделяют крупногабаритные, нормальные, малогабаритные, миниатюрные и сверхминиатюрные. Например, к последним относятся лампы, имеющие длину менее 10 мм, диаметр которых не превышает 6 мм. Что касается крупногабаритных, к ним принадлежат такие, длина которых составляет более 175 мм, а диаметр - не менее 80 мм.
Мощность ламп и срок службы
Современные лампы накаливания могут работать при напряжении от долей единицы до нескольких сотен вольт. Их мощность может составлять десятки киловатт. Если увеличить напряжение на 1 %, световой поток повысится на 4 %. Однако при этом срок службы сократится на 15 %. Если включить лампу на короткий срок на напряжение, которое превышает на 15 % номинальное, она будет выведена из строя. Именно поэтому так часто перепады напряжения вызывают перегорание лампочек. От пяти часов до тысячи и более колеблется срок их службы. Например, на короткое время рассчитаны самолетные фарные лампы, а транспортные могут работать очень долго. В последнем случае их следует устанавливать в местах, которые обеспечивают легкость замены. Сегодня световая отдача ламп зависит от напряжения, конструкции, продолжительности горения и мощности. Она составляет около 10-35 лм/Вт.
Лампы накаливания сегодня
Лампы накаливания по своей световой отдаче, безусловно, проигрывают источникам света, работающим от газа (люминесцентная лампа). Тем не менее они проще в эксплуатации. Для ламп накаливания не требуется сложной арматуры или пусковых устройств. По мощности и напряжению для них практически не существует ограничений. В мире сегодня каждый год производится около 10 млрд ламп. А число их разновидностей превышает 2 тысячи.
Светодиодные лампы
История происхождения лампы уже написана, тогда как история развития этого изобретения еще не завершена. Появляются новые разновидности, которые становятся все более популярными. Речь идет в первую очередь о светодиодных лампах (одна из них представлена на фото выше). Они известны также как энергосберегающие. Эти лампы обладают светоотдачей, превышающей более чем в 10 раз светоотдачу ламп накаливания. Однако у них имеется недостаток - источник питания должен быть низковольтным.
fb.ru
Краткая история развития электрического освещения
История развития электрического освещения берет свое начало с 1870 года, когда была изобретена лампа накаливания, дававшая свет с помощью электрического тока. История развития электрического тока началась гораздо раньше, когда опыты известного ученого Вольта завершились созданием щелочной батареи. И самые первые приборы для освещения, которые работали на электрическом токе, были созданы в начале XIX века. Их пытались использовать для освещения улиц, однако они были слишком дорогими и неудобными.
Переворот совершил инженер из России Павел Яблочков, который 12 декабря 1876 года открыл «электрическую свечу», которая с помощью электричества стала удобным источником для освещения. Важную доработку в созданной Яблочковым лампе накаливания изобрел знаменитый американец Томас Эдисон. Он поместил устройство в вакуумную оболочку, которая защитила контакты с электрической дугой от окисления, поэтому его лампа могла давать свет достаточно длительное время. С его помощью история развития электрического освещения получила новый мощный импульс. 21 октября 1879 года он включил первую лампочку, которая смогла гореть два дня.
С легкой руки Томаса Эдисона электрическая лампочка стала коммерческим продуктом и получила широкое распространение уже в начале XX века. В дальнейшем история развития электрического освещения уже стала двигаться вперед благодаря бурной деятельности ученых и изобретателей, так как каждое новое изобретение собой символизировало новый виток развития индустрии освещения.
В 1901 году Купер-Хьюит продемонстрировал ртутную лампу низкого давления.
В 1905 году в мастерской Ауэра была изготовлена первая осветительная лампа с вольфрамовой спиралью.
В 1906 году ученый Кух изобрел ртутную лампу высокого давления.
В 1910 году был сделан важный ключевой прорыв по открытию галогенного цикла.
В 1913 году изобретатель Лангье продемонстрировал публике газонаполненную лампу, получившую впоследствии его имя.
В 1931 году ученый Пирани изготовил натриевую лампу низкого давления.
В 1946 году господин Шульц поражает всех ксеноновой лампой.
В 1958 году появились на свет галогенные лампы накаливания.
В 1962 году был создан первый светодиод с красным спектром излучения.
В 1982 году мир увидел низковольтные галогенные лампы.
В 1983 году были изобретены компактные люминесцентные лампы.
В этих датах история развития электрического освещения показана не только в виде передовых достижений науки, но и в виде изобретений, воплощенных в конечных продуктах массового потребления. В современное время уже хорошо отлажено серийное производство самых различных электрических источников света, в том числе и светодиодов, которые получили окончательное признание в истории. Их преимуществами являются огромный срок службы, высокая сила света, крошечные размеры и практически неисчерпаемый потенциал энергосбережения. Однако пока широким использованием светодиодов может похвастаться только история развития электроники.
Светодиодные технологии в электрическом освещении в ближайшем времени должны окончательно завоевать свое достойное место. Будущее видится в конкуренции за доминирование между светодиодными и люминесцентными источниками света. Люминесцентная лампа, которая сегодня является наиболее востребованным источником света, обязана своему такому положению уважаемому советскому ученому С.И.Вавилову, который дал мощный толчок развитию такого освещения и создал фундамент светотехнической науки. Именно под его руководством был разработан люминофор, который трансформировал ультрафиолетовый спектр излучения в спектр, хорошо видимый человеческому глазу. Неплохое будущее также ожидает и ксеноновую лампу.
fb.ru
История изобретения и интересные факты о лампочках
Всем кто знал, но забыл, и тем, кто хочет удовлетворить детский интерес, посвящается.
Помните, как ребенком бежали по квартире к родителям с вопросами: какая такая нитка в лампе перегорела? И вообще, как та самая перегоревшая нитка может светиться? Почему положив лампу в рот, без врача ее нельзя достать? Почему лампа круглая, как груша? И чья все-таки лампа, какого Ильича?
А теперь мы с вами выросли и забыли про все подобные вопросы. Постараемся разобраться без заунывных научных терминов и супер-скучной теории.
Вы заходите в магазин, глаза разбегаются от количества разнообразных ламп на полках. Так кто же автор этого изобретения? На самом деле не одно поколение ученых работали над созданием освещения в наших домах.
В любых исторических фактах со временем появляются неточности, или они умышленно переворачиваются. Поверьте, создание лампы не стало исключением. Многое притянуто за уши, многое – попытка перетянуть одеяло на свою сторону. Я не буду описывать всех, кто в разное время работал над созданием лампы. Давайте остановимся на самых основных вехах развития. Из-за расхождения фактов в огромном количестве изученных источников, где-то буду указывать временной период, чтобы не допускать ошибок.
Все началось в далеком 1802 году, когда в Российской Империи были проведены опыты над таким физическим явлением, как электрическая дуга. Проводил эти опыты ученый Василий Петров. Следствием стало создание дуговой лампы на основе угольных электродов.
К началу второго десятилетия девятнадцатого века, ученый из Англии Гемфри Дэви провел очень похожие опыты. Позднее окажется, что оба, Петров и Дэви, писали научные статьи, в которых описывали возможность использования электрического тока в освещении.
Следующим витком принято считать создание лампы известным астрономом и членом-корреспондентом Петербургской академии наук – Уорреном Де Ла Рю. Его лампа выглядела как трубка с платиновой спиралью. Из трубки был максимально откачан воздух. Уже тогда считалось, что в вакууме свет лучше расходится, да и источник света не окисляется. Общепринятая версия, что лампа эта была представлена в 1820 году, но это не так. Уоррен Де Ла Рю родился в 1815, и получается, что лампу он изобрел в 5 лет. Вот так со временем и коверкаются факты. На самом деле лампа была создана в 1840 году.
Далее мы попробуем приоткрыть завесу тайны над тем, кто первый изобрел образ современной лампы - Лодыгин или Эдисон? На самом деле Лодыгин. Но не все так однозначно. В 1872 году появился первый образец лампы, похожей на современную. Она выглядела как шар с откаченным воздухом, в который между проводниками была помещена нить. Да, вы не ослышались, это и был прародитель лампы накаливания, правда в то время нить была угольной. Изобретатель получил патент за номером 1619 только спустя два года, 11 июля 1874 года. Тогда впервые была запатентована нитевая лампа накаливания, и сделал это великий русский инженер Александр Николаевич Лодыгин. Примерно через год В. Ф. Дидрихсон усовершенствовал лампу, добавив в нее еще несколько нитей, в случае перегорания одной, автоматически включалась следующая.
А вот далее в игру вступил и Томас Эдисон. Он потратил астрономическую по тем временам сумму в сто тысяч долларов, и перепробовал более шести тысяч материалов для нити, прежде чем вернется к обугленному бамбуковому волокну. Он изготовил не многим более двух десятков ламп. Но они были нереально дороги в производстве. Позднее он применил нить на основе хлопка, помещенную между платиновыми электродами. Это были очень недолговечные и дорогие лампы, но это не помешало им успешно продаваться следующие несколько десятков лет.
Одновременно с исследованиями Эдисона, Александр Николаевич Лодыгин продолжал работу над усовершенствованием лампы. Лодыгин долго исследовал лампы с нитью из тугоплавких материалов. Получил еще несколько патентов на лампы разных форм и принципов действия. Но произошли события, которые вынудили Александра Николаевича покинуть родину аж на 23 года. В 1884 году начались массовые аресты и расстрелы людей, причастных к революционному движению, среди которых много друзей нашего инженера, и это послужило причиной его отъезда. В этом же году в Париже, куда он уехал, было организованно производство ламп. Изобретатель переживал, что не сможет сам лично участвовать в Третьей электрической выставке в Петербурге, но партию ламп на выставку все-таки отправил. В 1893 году он начал производить лампы яркостью «100-400 свечей», а годом позднее будет открыл фирма по производству ламп « Лодыгин и де Лиль». В 1906 Лодыгин продал патент компании из США – General Electric. Сам же Александр Николаевич переехал в США и продолжил заниматься исследованием тугоплавких металлов, и этом же году открыл в Америке завод по обработке титана, хрома и вольфрама, который стал основным поставщиком вольфрама для ламп накаливания. Кстати есть еще один малоизвестный факт: индукционные печи и печи сопротивления, которые плавили металл на его заводе, он изобрел сам.
С момента продажи патента компании General Electric, она начала развивать производство ламп. Спустя какое-то время инженеры компании сделали лампу такой, какой мы ее видим сегодня. В России лампа накаливания появилась в каждом доме, после того как по плану Владимира Ильича Ленина была проведена электрификация всей страны. Отсюда и название – Лампочка Ильича.
Ответ на вопрос: почему же лампа круглая, на самом деле прост. Просто колба равноудалена от раскаленной нити, чтобы не перегреться с какой-то одной стороны и не лопнуть. К тому же такая форма максимально исключает оседание на какой-то одной стороне продуктов испарения вольфрама. Нить очень тонкая, так что любое резкое движение может привезти к разрыву нити. Колба заполнена инертным газом, чтобы минимизировать окисление и разрушение нити. Внутри цоколя расположены 2 провода, один - это ввод электричества с цоколя( с резьбы), а второй - под цоколем, изолированный от него вывод тока из лампы. Цоколь именно такой формы просто потому, что так проще заменить лампу.
Остался последний вопрос: почему лампу, которую ребенок (а может и не ребенок) засунул в рот, без врача не достать? На самом деле это элементарно. Просто мышцы полости рта устроены так, что открыться на максимальную ширину рот может только после того, как его полностью закрыли, в противном случае возникает мышечный спазм. И тут врачи либо откроют рот до конца специальным приспособлением, либо сделают расслабляющий укол. Не пытайтесь проверить справедливость утверждения на себе, это может быть опасно.
Надеюсь, вы хорошо провели время, до новых встреч на страницах нашего блога!
fixup.ru
Первая лампа накаливания: история изобретения
Лампочка накаливая – предмет, знакомый всем. Электричество и искусственный свет уже давно стали для нас неотъемлемой частью действительности. Но мало кто задумывается, как появилась та самая первая и привычная нам лампа накаливания.
Наша статья расскажет вам, что собой представляет лампа накаливания, как она работает и как появилась в России и во всем мире.
Что собой представляет
Лампа накаливания — электрический вариант источника света, основная часть которого представляет собой тугоплавкий проводник, играющий роль тела накала. Проводник размещен в колбе из стекла, которая внутри бывает накаченной инертным газом или полностью лишенной воздуха. Пропуская через тугоплавкий тип проводника электрический ток, данная лампа может испускать световой поток.
Свечение лампы накаливания
Принцип функционирования базируется на том, что когда электрический ток течет по телу накала, данный элемент начинает накаливаться, нагревая вольфрамовую нить. Вследствие этого нить накала начинает испускать излучение электромагнитно-теплового типа (закон Планка). Для создания свечения температура накала должна составлять пару тысяч градусов. При снижении температуры спектр свечения будет становиться все более красным.Все минусы, имеющиеся у лампы накаливания, кроются в температуре накала. Чем лучше нужен световой поток, тем большая температура потребуется. При этом вольфрамовая нить характеризуется пределом накала, при превышении которого этот источник света навсегда выходит из строя.Обратите внимание! Температурный предел нагрева для ламп накаливания — 3410 °C.
Конструкционные особенности
Поскольку лампа накаливания считается самым первым источников света, то вполне закономерно, что ее конструкция должна быть достаточной простой. Особенно, если сравнивать с нынешними источниками света, которые ее постепенно вытесняют с рынка.В лампе накаливания ведущими элементами считаются:
- колба лампы;
- тело накала;
- токовводы.
Обратите внимание! Первая подобная лампа имела именно такое строение.
Конструкция лампы накаливания
На сегодняшний день разработано несколько вариантов ламп накаливания, но такое строение характерно для самых простых и самых первых моделей.В стандартной лампочке накаливания, кроме вышеописанных элементов имеется предохранитель, который представляет собой звено. Оно состоит из ферроникелевого сплава. Его вваривают в разрыв одного из двух токовводов изделия. Звено размещается в ножке токоввода. Оно нужно для того, чтобы предупредить разрушение стеклянной колбы во время прорыва нити накала. Это связано с тем, что при прорыве вольфрамовой нити создается электрическая дуга. Она может оплавить остатки нити. А ее фрагменты могут повредить колбу из стекла и привести к возникновению возгорания.Предохранитель же разрушает электрическую дугу. Такое ферроникелевое звено размещается в полости, где давление равняется атмосферному. В данной ситуации дуга гаснет.Такое строение и принцип работы обеспечили лампе накаливания широкое распространение по миру, но из-за их высокого энергопотребления и непродолжительному сроку службы, она сегодня стали использоваться гораздо реже. Связано это с тем, что появились более современные и эффективные источники света.
История открытия
В создание лампы накаливания в том виде, в котором она известна на сегодняшний день, сделали свой вклад исследователи, как из России, так и из других стран мира.
Александр Лодыгин
До момента, когда изобретатель Александр Лодыгин из России начал трудиться над разработкой ламп накаливания, в ее истории нужно отметить некоторые важные события:
- в 1809 году известный изобретатель Деларю из Англии создал свою первую лампу накаливания, оснащенную платиновой спиралью;
- через почти 30 лет в 1938 году уже бельгийский изобретатель Жобар разработал угольную модель лампы накаливания;
- изобретатель Генрих Гёбель из Германии в 1854 году уже представил первый вариант рабочего источника света.
Лампочка немецкого образца имела обугленную нить из бамбука, которая помещалась в вакуумированный сосуд. В течение пяти последующих лет Генрих Гёбель продолжал свои наработки и в конечном счете пришел к первому опытному варианту рабочей лампочки накаливания.
Первая практичная лампочка
Джозеф Уилсон Суон, знаменитый физик и химик из Англии, в 1860 году явил миру свои первые успехи в области разработки источника света и за свои результаты был вознагражден патентом. Но некоторые трудности, которые возникли с созданием вакуума, показали неэффективную и не долгосрочную работу лампы Суона.В России, как уже отмечалось выше, исследованиями в области эффективных источников света занимался Александр Лодыгин. В России он смог добиться свечения в стеклянном сосуде угольного стержня, из которого предварительно был откачен воздух. В России история открытия лампочки накаливания началась в 1872 году. Именно в этом году Александру Лодыгины удались его эксперименты с угольным стержнем. Через два года он в России получает патент под номером 1619, который был выдан ему на нитевой вид лампы. Нить он заменил на стержень из угля, находившийся в вакуумной колбе.Ровно через год В. Ф. Дидрихсон значительно улучшил вид лампы накаливания, созданную в России Лодыгином. Усовершенствование заключалось в замене угольного стержня на несколько волосков.
Обратите внимание! В ситуации, когда один из них перегорал, происходило автоматическое включение другого.
Джозеф Уилсон Суон, который продолжал свои попытки усовершенствовать уже имеющеюся модель источника света, получает патент на лампочки. Здесь в качестве нагревательного элемента выступало угольное волокно. Но здесь оно располагалось уже в разреженной атмосфере из кислорода. Такая атмосфера позволила получить очень яркий свет.
Вклад Томаса Эдисона
В 70-х года позапрошлого столетия в изобретательскую гонку по созданию работающей модели лампы накаливания включился изобретатель из Америки — Томас Эдисон.
Томас Эдисон
Он проводил исследования в вопросе применения в виде элемента накаливания нитей, произведенных из разнообразных материалов. Эдисон в 1879 году получает патент на лампочку, оснащенной платиновой нитью. Но через год он возвращается к уже проверенному угольному волокну и создает источник света со сроком эксплуатации в 40 часов.
Обратите внимание! Одновременно с работой по созданию эффективного источника света, Томас Эдисон создал поворотный тип бытового выключателя.
При том, что лампочки Эдисона работают всего лишь 40 часов, они начали активно вытеснять с рынка старый вариант газового освещения.
Результаты работ Александра Лодыгина
В то время, как на другом конце мира Томас Эдисон проводил свои эксперименты, в России аналогичными изысканиями продолжал заниматься Александр Лодыгин. Он в 90-х годах 19 века изобрел сразу несколько видов лампочек, нити которых были изготовлены из тугоплавких металлов.
Обратите внимание! Именно Лодыгин первым решился использовать вольфрамовую нить в качестве тела накаливания.
Лампочка Лодыгина
Кроме вольфрама он также предлагал использовать нити накаливания, изготовленные из молибдена, а также скручивать их в форме спирали. Такие свои нити Лодыгин размещал в колбах, из которых откачивался весь воздух. Вследствие таких действий нити предохранялись от кислородного окисления, что делало срок службы изделий значительно продолжительным.Первый тип коммерческой лампочки, произведенный в Америке, содержала вольфрамовую нить и изготавливалась по патенту Лодыгина.Также стоит отметить, что Лодыгиным были разработаны газонаполненные лампы, содержащие угольные нити и заполненные азотом.Таким образом, авторство первой лампочки накаливания, отправленной в серийное производство, принадлежит именно российскому исследователю Александру Лодыгину.
Особенности работы лампочки Лодыгина
Для современных ламп накаливания, которые являются прямыми потомками модели Александра Лодыгина, характерны:
- отменный световой поток;
- отличная цветопередача;
Цветопередача лампы накаливания
- низкий показатель конвекции и проводимости тепла;
- температура накала нити — 3400 K;
- при максимальном уровне показателя температуры накала коэффициент для полезного действия составляет 15 %.
Кроме этого данный тип источника света в ходе своей работы потребляет много электроэнергии, по сравнению с другими современными лампочками. Из-за конструкционных особенностей такие лампы могут работать примерно 1000 часов.Но, несмотря на то, что по многим критериям оценки данная продукция уступает более совершенным современным источникам света, она, благодаря своей дешевизне, все еще остается актуальной.
Заключение
В создании эффективной лампы накаливания участвовали изобретатели из разных стран. Но только российский ученый Александр Лодыгин смог создать самый оптимальный вариант, которым мы, собственно, и продолжаем пользоваться по сегодняшний день.
1posvetu.ru
Эволюция источников света
19 марта 2014
Со времен изобретения первой угольной лампы накаливания прошло около 180 лет. Революция в мире освещения того времени уже давно осталась позади и мало кто задумывается, как все начиналось. Со временем технологии менялись: лампу с угольной спиралью сменила лампа накаливания с платиновой спиралью, затем лампа с обугленной бамбуковой нитью в вакуумированном сосуде и великое множество других модификаций ламп. Каких только материалов не было испробовано для создания более эффективной лампы накаливания, однако это не принесло существенных результатов. В современных лампах накаливания используется спираль из вольфрама, но и этот редкий материал позволяет добиться, что всего 5% энергии преобразуется в свет. Глобальный переворот пришелся лишь на эпоху энергосберегающих и светодиодных ламп. Основанные на совершенно ином принципе свечения, данные лампы позволили человечеству в разы улучшить качество освещения и сократить на него расходы.
Давайте же попробуем отследить всю историю источников света и существующие в наше время типы ламп.
В наши дни все лампы можно поделить на три основные группы: накаливания, газоразрядные и светодиодные. Люди «старой закалки» наотрез отвергают последние два вида, что напрасно. Но пойдем по порядку.
Лампы накаливания
Лампа накаливания представляет собой электрический источник света, светящимся телом которого служит проводник, нагреваемый протеканием электрического тока до высокой температуры. Все лампы накаливания можно разделить на пять видов:
К преимуществам ламп накаливания можно отнести их низкую стоимость, небольшие размеры, мгновенность включения, отсутствие токсичных компонентов, работа при низкой температуре окружающей среды. Но их недостатки, все же, не сопоставимы с современными требованиями к источникам света. К ним относятся: низкая эффективность (КПД не более 5%), короткий срок службы, резкая зависимость световой отдачи и срока службы от напряжения, цветовая температура в пределах от 2300 до 2900 К, высокая пожароопасность.
Лампы накаливания постепенно остаются в прошлом, но отдадим должное истории, проложившей тропу от истоков к современным источникам освещения:
1838-1854 гг. — первые лампы, работающие от электрического тока. Изобретатели: бельгиец Жобар, англичанин Деларю, немец Генрих Гебель.
11 июля 1874 года российский инженер Александр Николаевич Лодыгин получил патент на нитевую лампу. В качестве нити накала он использовал угольный стержень, помещённый в вакуумированный сосуд.
В 1876 году российский изобретатель и предприниматель Павел Николаевич Яблочков разработал электрическую свечу и получил на неё французский патент. Свеча Яблочкова оказалась проще, удобнее и дешевле в эксплуатации, чем угольная лампа Лодыгина. Изобретение Яблочкова можно отнести также к разрядным лампам.
В 1879 году американский изобретатель Томас Эдисон патентует лампу с платиновой нитью. В 1880 году он возвращается к угольному волокну и создаёт лампу с временем жизни 40 часов. Одновременно Эдисон изобрёл патрон, цоколь и выключатель. Несмотря на столь непродолжительное время жизни его лампы вытесняют использовавшееся до тех пор газовое освещение.
В 1904 году венгры Д-р Шандор Юст и Франьо Ханаман получили патент на использование в лампах вольфрамовой нити. В Венгрии же были произведены первые такие лампы, вышедшие на рынок через венгерскую фирму Tungsram в 1905 году.
В 1906 году Лодыгин продаёт патент на вольфрамовую нить компании General Electric. Из-за высокой стоимости вольфрама патент находит только ограниченное применение.
В 1910 году Вильям Дэвид Кулидж изобретает улучшенный метод производства вольфрамовой нити. Впоследствии вольфрамовая нить вытесняет все другие виды нитей.
Остающаяся проблема с быстрым испарением нити в вакууме была решена американским учёным Ирвингом Ленгмюром, который, работая с 1909 года в фирме General Electric, придумал наполнять колбы ламп инертным газом, что существенно увеличило время жизни ламп.
Газоразрядные лампы
Опыты по созданию свечения в заполненных газом трубках начались в 1856 году. Свечение большей частью было в невидимом диапазоне спектра. И лишь в 1926 году Эдмунд Джермер предложил увеличить операционное давление в пределах колбы и покрывать колбы флуоресцентным порошком, который преобразовывает ультрафиолетовый свет, испускаемый возбуждённой плазмой, в однородный белый свет. В результате, началась эпоха газоразрядных ламп.
В настоящее время Э.Джермер признан как изобретатель лампы дневного света. General Electric позже купила патент Джермера, и к 1938 году довела лампы дневного света до широкого коммерческого использования.
1927-1933 гг. — венгерский физик Дэнис Габор, работая в компании Siemens&Halske AG (сегодня компания Siemens), разработал ртутную лампу высокого давления, которая сегодня повсеместно используется в уличном освещении.
Серьезный вклад в совершенствование флуоресцентного порошка, позже названного люминофором, сделал в 30-х годах прошлого века советский физик Сергей Иванович Вавилов.
1961 год — создание первых натриевых ламп высокого давления. В конце 70-х годов прошлого века компания General Electric первой выпустила на рынок натриевые лампы, а немного позже и металлогалогенные.
В начале 80-х годов появились первые компактные люминесцентные лампы (КЛЛ).
В 1985 году компания OSRAM первой представила лампу со встроенным электронным ПРА.
Все многообразие газоразрядных ламп можно представить следующей схемой:
Самые популярные из этой группы, пожалуй, компактные люминесцентные лампы. Они позволяют экономить электроэнергию до 5 раз по сравнению с лампами накаливания, при этом срок их службы составляет около 8 лет. Корпус данной лампы нагревается в незначительной степени, что позволяет использовать их повсеместно. Кроме того, люминесцентные лампы могут иметь различные цветовые температуры и различные варианты внешнего вида.
Но, к сожалению, КЛЛ обладают несколькими недостатками, к которым относятся:
- Значительное снижение срока службы при работе в сетях с перепадами напряжения, а также при частых включениях и выключениях.
- Спектр такой лампы — линейчатый. Это приводит не только к неправильной цветопередаче, но и к повышенной усталости глаз.
- Компактные люминесцентные лампы содержат 3-5 мг ртути.
- Использование выключателей с подсветкой приводит к периодическому, раз в несколько секунд, кратковременному зажиганию ламп (в качественных лампах невидимому для глаз), что приводит к скорому выходу из строя лампы.
- Обычные компактные люминесцентные лампы несовместимы с диммерами. Стоимость диммируемых ламп примерно в 2 раза выше.
По этим причинам вопрос о новых технологиях при изготовлении источников света оставался открытым. В свет широко шагнули светодиодные лампы.
Светодиодные лампы
Светодиодные источники света основаны на эффекте свечения полупроводников (диодов) при пропускании через них электрического тока. Малые размеры, экономичность и долговечность позволяют изготавливать на основе светодиодов любые световые приборы. В наши дни светодиоды занимают значительную долю рынка источников света и используются повсеместно.
Первое сообщение об излучении света твёрдотельным диодом было сделано в 1907 году британским экспериментатором Генри Раундом из Marconi Company. Примечательно, что эта компания впоследствии стала частью General Electric и существует по сей день.
В 1923 году Олег Владимирович Лосев в Нижегородской радиолаборатории показал, что свечение диода возникает вблизи p-n-перехода. Полученные им два авторских свидетельства на «Световое реле» (первое заявлено в феврале 1927 г.) формально закрепили за Россией приоритет в области светодиодов, утраченный в 1960-гг. в пользу США после изобретения современных светодиодов, пригодных к практическому применению.
В 1961 году Роберт Байард и Гари Питтман из компании Texas Instruments открыли и запатентовали технологию инфракрасного светодиода.
В 1962 году Ник Холоньяк в компании General Electric разработал первый в мире практически применимый светодиод, работающий в световом (красном) диапазоне.
В 1972 году Джордж Крафорд (студент Ника Холоньяка), изобрёл первый в мире жёлтый светодиод и улучшил яркость красных и красно-оранжевых светодиодов в 10 раз.
В 1976 году Т. Пирсол создал первый в мире высокоэффективный светодиод высокой яркости для телекоммуникационных применений, изобретя полупроводниковые материалы, специально адаптированные к передачам через оптические волокна.
Светодиоды оставались чрезвычайно дорогими вплоть до 1968 года (около $200 за штуку). Компания Monsanto была первой, организовавшей массовое производство светодиодов, работающих в диапазоне видимого света и применимых в индикаторах.
Компании Hewlett-Packard удалось использовать светодиоды в своих ранних массовых карманных калькуляторах.
К преимуществам светодиодных ламп можно отнести:
Высокий КПД.- Высокая механическая прочность, вибростойкость (отсутствие спирали и иных чувствительных составляющих).
- Длительный срок службы, более 40 тыс. часов.
- Малые размеры.
- Безопасность — не требуются высокие напряжения.
- Нечувствительность к низким и очень низким температурам. Однако, высокие температуры противопоказаны светодиоду, как и любым полупроводникам.
- Отсутствие ядовитых составляющих (ртуть и др.) и, следовательно, лёгкость утилизации.
Основные недостатки светодиодов в первую очередь связаны с их высокой стоимостью. Так, например, отношение цена/люмен у сверхъярких светодиодов в 50-100 раз больше, чем у обычной лампы накаливания. Помимо этого можно выделить еще два момента:
- Светодиоду необходим постоянный номинальный рабочий ток. Из-за этого появляются дополнительные электронные узлы, повышающие себестоимость системы освещения в целом.
- Относительно низкая предельная температура: мощные осветительные светодиоды требуют внешнего радиатора для охлаждения, потому что имеют конструкционно неблагоприятное соотношение своих размеров к выделяемой тепловой мощности (они слишком маленькие) и не могут рассеять столько тепла, сколько выделяют (несмотря даже на более высокий КПД, чем у ламп прочих видов).
На сегодняшний день специалисты сходятся во мнении, что за светодиодами ближайшее будущее в освещении. Более эффективной и практичной технологии в настоящее время не существует.
Учитывая возрастающую потребность человечества в искусственном освещении можно предположить, что появятся и новые, более эффективные технологии. Но придут они уже на замену светодиодов, которые в ближайшие годы станут такой же обыденностью как когда лампы-то накаливания.
shine.ru
Доклад - История развития электрического освещения
/>/>/>Реферат
з физики на тему:
«История развития электрического освещения»
/>
2005 р.
/>
История электрическогоосвещенияначалась в 1870 году сизобретения лампы накаливания, в которой свет вырабатывался в результатепоступления электрического тока. Самые первые осветительные приборы, работающиена электрическом токе появились в начале XIX века, когда было открытоэлектричество. Эти лампы достаточно неудобными, но, тем не менее, ихиспользовали при освещении улиц.
И, наконец, 12 декабря 1876 годарусский инженер Павел Яблочков открыл так называемую "электрическуюсвечу", в которой две угольные пластинки, разделенные фарфоровой вставкой,служили проводником электричества, накалявшего дугу, и служившую источникомсвета. Лампа Яблочкова нашла широчайшее применение при освещении улиц крупныхгородов.
Точку в разработке лампнакаливания поставил американский изобретатель Томас Альва Эдиссон. В еголампах использовался тот же принцип, что и у Яблочкова, однако все устройствонаходилось в вакуумной оболочке, которая предотвращала быстрое окисление дуги,и поэтому лампа Эдиссона могла использоваться достаточно продолжительное время.
Эдиссон начал работать надпроблемой электрического освещения ещё в 1877 году. За полторагода он провел более 1200 экспериментов. 21 октября 1879 года он подключил кисточнику питания лампу, которая горела два дня. В 1880 году Томас Эдиссонзапатентовал свое изобретение. Первое коммерческое использование ламп Эдиссонасостоялось в 1880 году на корабле Columbia. АН следующий год фабрика вНью-Йорке была освещена лампами Эдиссона. Его изобретение стало приноситьбольшие деньги, сделав изобретателя весьма богатым человеком. В то же время ПавелЯблочков, не менее одаренный изобретатель, давший человечеству много полезныхновинок, умер в бедности в Саратове 31 марта 1894 года.
Источники света всегда будутсовершенствоваться во времени, пока человечество живо.
В нижеследующей таблицепредставлено развитие источников света во времени.
Эти материалы были предоставленыизвестным специалистом в области светотехники господином Боденхаузеном(Германия), за что мы ему очень благодарны. История развития электрическогоосвещени переживала времена застоя и подъема. Самым долгим был путь от лучины ксвече и затем к масляной лампе. Значительный интерес представляет историяразвития ламп накаливания, совершивших революцию в технике освещения. Несмотряна то что многие изобретения не нашли практического применения, с точки зренияразвития технических идей они, несомненно, заслуживают внимания.
В 1873 году А.Н. Лодыгин устроилпервое в мире наружное освещение лампами накаливания Одесской улицы вПетербурге. В 1880 году он получил патент на лампу накаливания с металлическойнитью.
Совершенно естественно, чторазвитие и совершенствование источников света определялось:
— повышением энергетическойэффективности;
— увеличением срока службы; — улучшением цветовых характеристик излучения (цветовой температуры, индексацветопередачи и т.д.).
В следующей таблице приведенынекоторые характеристики источников излучения. Причем охвачена лишь небольшаягруппа (общее число типов источников излучения превышает 2 000).
Разработка и производстволюминесцентных ламп связано с именем С.И. Вавилова, под руководством которогобыл разработан люминофор, преобразующий ультрафиолетовое излучение в видимое. В1951 году за разработку люминесцентных ламп С.И. Вавилов, В.Л. Левшин, В.А.Фабрикант, М.А. Константинов-Шлезингер, Ф.А. Бутаев, В.И. Долгополов былинаграждены Государственной премией. Кстати, Сергей Иванович Вавилов был такжеодним из первых, кто положил начало светотехнике в СССР. Он первым в МВТУпрочитал лекции по светотехнике, написал ряд книг по истории света и его физиологическомвоздействии на человека.
Необходимо отметить вклад Н.А.Карякина в развитие дуг высокой интенсивности с угольными электродами.Прожекторы с такими источниками света применялись во время ВеликойОтечественной войны, а также в киносъемках и для кинопроекций. Позже они сталивытесняться ксеноновыми лампами, но их значение в военные годы для СССР труднопереоценить. За работы по угольным дугам высокой интенсивности Н.А. Карякин ссотрудниками были удостоены Государственной премии.
С целью увеличения срока службыразрядных ламп (причина выхода из строя, как правило, была связана сэлектродами) разработаны безэлектродные люминесцентные лампы. Сюда можноотнести высокочастотные компактные безэлектродные люминесцентные лампы,безэлектродные лампы в форме витка, микроволновые безэлектродные серные лампы.
Одним из новых источников света,которые начали внедряться в практическое освещение (сигнальное, рекламное),являются светодиоды. С 1968 года (первое серийное изготовление) до настоящеговремени световая отдача увеличена от 0,2 лм\Вт до 40 лм/Вт.
Сегодня уже выпускаются серийноне только светодиоды монохроматического излучения, но и белого цвета. Попрогнозам, в 2005 году световая отдача ряда светодиодов будет заметно превышать100 лм\Вт. Основные преимущества светодиодов – большая сила света (длянекоторых типов несколько тысяч канделл), малые размеры, большой срок службы(десятки тысяч часов), маленькое напряжение питания (единицы вольт).
Совершенно очевидно, что в скоромвремени светодиоды составят серьезную конкуренцию не только лампам накаливания,но и люминесцентным лампам.
Таблица 1. Развитие источниковсвета во времени
10000 г. до н. э.
Масляные лампы и факелы.
4000 г. до н. э
Горящие камни в Малой Азии.
2500 г. до н. э
Серийное производство глиняных ламп с маслом.
500 г. до н. э
Первые свечи в Греции и Риме.
1780 г.
Водородные лампы с электрическим зажиганием.
1783 г.
Лампа с сурепным маслом и плоским фитилем.
1802 г.
Свечение накаленной проволоки из платины или золота.
1802 г.
Дуга В.В. Петрова между угольными стержнями.
1802 г.
Свечение тлеющего разряда в опытах В.В. Петрова.
1811 г.
Первые газовые лампы.
1816 г.
Первые стеариновые свечи.
1830 г.
Первые парафиновые свечи.
1840 г.
Немецкий физик Грове использует для подогрева нити накала электрический ток.
1844 г.
Старр в Америке делает попытку создать лампу с угольной нитью.
1845 г.
Кинг в Лондоне получает патент «Применение накаленных металлических и угольных проводников для освещения».
1854 г.
Генрих Гобель создает в Америке первую лампу с угольной нитью и освещает ею витрину своего магазина.
1860 г.
Появление первых ртутных разрядных трубок в Англии.
1872 г.
Освещение лампочками А.Н. Лодыгина в Петербурге Одесской улицы, аудиторий Технологического института и других помещений.
1874 г.
П.Н. Яблочков устраивает первую в мире установку для освещения железнодорожного пути электрическим прожектором, установленным на паровозе.
1876 г.
Изобретение П.Н. Яблочковым свечи из двух параллельных угольных стержней.
1877 г.
Макссим в США сделал лампу без колбы из платиновой ленты.
1878 г.
Сван в Англии предложил лампу с угольным стержнем.
1880 г.
Эдисон получает патент на лампу с угольной нитью.
1897 г.
Нернст изобретает лампу с металлической нитью накаливания.
1901 г.
Купер-Хьюит изобретает ртутную лампу низкого давления.
1903 г.
Первая лампа накаливания с танталовой нитью, предложенная Больтеном.
1905 г.
Ауэр предлагает лампу с вольфрамовой спиралью.
1906 г.
Кух изобретает ртутную дуговую лампу высокого давления.
1910 г.
Открытие галогенного цикла.
1913 г.
Газонаполненная лампа Лангье с вольфрамовой спиралью.
1931 г.
Пирани изобретает натриевую лампу низкого давления.
1946 г.
Шульц предлагает ксеноновую лампу.
1946 г.
Ртутная лампа высокого давления с люминофором.
1958 г.
Первые галогенные лампы накаливания.
1960 г.
Первые ртутные лампы высокого давления с йодистыми добавками.
1961 г.
Натриевые лампы высокого давления.
1982 г.
Галогенные лампы накаливания низкого напряжения.
1983 г.
Компактные люминесцентные лампы.
Таблица 2. Некоторые характеристики источниковизлучения
Тип источника излучения
Мощность, Вт
Световой поток, лм
Световая отдача, лм\Вт
Срок службы, час.
Вакуумные и газонаполненные лампы накаливания общего назначения
15-1 000
85-19 500
5-19,5
1 000
Галогенные лампы накаливания общего назначения
1 000-2 000
22 000-440 000
22
2 000-3 000
Ртутные разрядные люминесцентные лампы
15-80
600-5 400
40-65
1 000-15 000
Ртутные лампы высокого давления
80-2 000
3 400-120 000
40-60
10 000-15 000
Ртутные лампы сверхвысокого давления
120-1 000
4 200-53 000
35-53
100-800
Металлогалогенные лампы
250-3 500
19 000-350 000
75-100
2 000-10 000
Натриевые лампы низкого давления
85-140
6 000-11 000
70-80
20 000
Натриевые лампы высокого давления
50-1 000
25 000-47 000
100-115
10 000-15 000
Ксеноновые лампы
50-10 000
35 700-2 088 000
18-40
100-800
НЕМНОГО ИСТОРИИ
До 1650 года — времени, когда вЕвропе пробудился большой интерес к электричеству, — не было известно способалегко получать большие электрические заряды. С ростом числа ученых,заинтересовавшихся исследованиями электричества, можно было ожидать созданиявсе более простых и эффективных способов получения электрических зарядов. Врезультате огромного количества экспериментов учёными разных стран были сделаныоткрытия, позволившие создать механические электрические машины, вырабатывающиеотносительно дешёвую электроэнергию.
В середине X1X века начинаетсябыстрый рост применения электродвигателей и все расширяющееся потреблениеэлектроэнергии, чему немало способствовало изобретение П. Н. Яблочковым способаосвещения с помощью так называемой «свечи Яблочкова». Ни одно изизобретений в области электротехники не получало столь быстрого и широкогораспространения, как свечи Яблочкова. Это был подлинный триумф русского инженера.Павлу Николаевичу Яблочкову принадлежит честь:
· создания самой простой попринципу дуговой лампы – электрической свечи, сразу же получившей широкоепрактическое применение, заслужившей всеобщее признание и повлекшей за собойпрогресс всей электротехники;
· изобретения способов включенияпроизвольного числа электрических свечей в цепь, питаемую одним генераторомэлектрического тока. До изобретения П.Н. Яблочкова этого делать совершенно неумели, каждая дуговая лампа нуждалась в отдельной динамо-машине;
· изобретения трансформатора;
· внедрения в практикупеременного тока. До П.Н. Яблочкова применение переменного тока считали нетолько опасным, но и совершенно неподходящим для практического использования;
· изобретения различного родадругих источников света, как, например, каолиновой лампы, линейных светящихсяпроволок и других;
· создания большого числаэлектрических машин и аппаратов оригинальной конструкции, в том числеэлектрической машины без железа;
· изобретения различныхгальванических элементов, например, самозаряжающегося аккумулятора, известногопод названием автоаккумулятора Яблочкова. В наше время электротехникавозвращается к разработке идей П.Н. Яблочкова в этой области.
Для раздельного питания отдельныхсвечей от генератора переменного тока изобретателем был создан особый прибор — индукционная катушка (трансформатор), позволявший изменять напряжение тока влюбом ответвлении цепи в соответствии с числом подключенных свечей.
Именно появление электрическогоосвещения различных систем вызвало к жизни первые электрические станции. Перваятакая станция – блок-станция, то есть станция для одного дома, необеспечивающая передачу энергии на большое расстояние, была создана в 1876 годув Париже для питания электричеством свечей Яблочкова.
А в 1881 году – перваяМеждународная выставка электричества и Международный конгресс электриков,Министр почт и телеграфа Франции, официальный спонсор выставки, в докладепрезиденту Французской республики писал: «Эта выставка будет вмещать в себя всето, что относится к электричеству: на ней будут демонстрироваться всевозможныеаппараты и приборы, служащие для получения, передачи, распределенияэлектрической энергии. Конгресс в Париже соберет наиболее выдающихсяученых-электриков. Представители чудесной науки, только что раскрывшей передчеловечеством свои громадные ресурсы и вскружившей ему голову своимибеспрестанными эффектами, обсудят все результаты произведенных исследований иновейшие теории, созданные в этой области. Представители других стран, приглашенныево Францию, будут рады воспользоваться этим случаем, чтобы, так сказать,узаконить науку об электричестве и измерить ее глубину».
Действительно, успехиэлектротехники были тогда частыми и разнообразными. Но до 1881 года электрикамиразных стран использовались десятки самых различных единиц тока, сопротивления– не было стандарта на электрические единицы. Сопоставить результатыисследователей разных стран было чрезвычайно сложно. Именно в 1881 году наМеждународном конгрессе электриков, приуроченном к первой Международнойвыставке электричества, в нашу жизнь вошли столь хорошо известные нам сейчасединые электротехнические единицы.
На заседании конгресса слушателив штыки встретили сообщение французского физика Марселя Депрэ, высказавшегоеретическую мысль о возможности передачи электроэнергии на большие расстояния.Это сообщение котировалось в качестве неплохой шутки, забавной утопии.
А уже через год, на Мюнхенскоймеждународной электрической выставке, Марсель Депрэ продемонстрировал буквальнонаповал пораженным посетителям небольшой водопад, действующий от центробежногонасоса, вращаемого электромотором. Но не это главное – электромотор снабжалсяэлектроэнергией от линии передачи из другого города – Мисбаха, расположенного в 57 километрах от Мюнхена, где электроэнергия рождалась тоже в водопаде.
Еще в 1879 году Павел НиколаевичЯблочков заявил, что передачу энергии надо вести при помощи переменного тока.Спустя несколько лет, 25 августа 1891 года, Доливо-Добровольский наэлектротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне применил трехфазныйпеременный ток и продемонстрировал передачу электрической энергии на расстояние 175 километров. Именно трехфазный ток вырабатывают станции и в наши дни.Одновременно с блестящим решением вопроса о передаче электрической энергии нарасстояния получила практическое осуществление и идея П.Н. Яблочкова оцентрализованном производстве энергии на специальных станциях.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙЭНЕРГИИ
Промышленность, транспорт,сельское хозяйство, бытовое потребление (освещение, холодильники,телевизоры). Большая часть электроэнергии превращается в механическую, 1/3 —технические цели (электросварка, плавление, электролиз и т. п.).
Главный способ полученияэлектрической энергии и в наши дни основан на применении вращающихсягенераторов – динамо, как их называли раньше. Таким путем получаетсяэлектроэнергия не только на обычных тепловых электростанциях и гидростанциях,где генераторы приводятся в движение паром или текущей водой, но и на всехдействующих атомных электростанциях.
«СВЕЧА ЯБЛОЧКОВА»
В середине XIX века история науки и техники подошла к критическому периоду, когда главные усилия ведущих ученых и изобретателей – электротехников многих стран сосредоточились на одном направлении: создании более удобных источников света. Раньше всего это удалось осуществить в конце 1870-х годов выдающимся русским изобретателям – П.Н. Яблочкову, А.Н. Лодыгину и В.Н. Чигареву.
Русский инженер, один из пионеровмировой электротехники и светотехники Павел Николаевич Яблочков (14 сентября1847, село Жадовка, Сердобского уезда Саратовской губернии — 19 (31) марта1894, Саратов) закончил Техническое гальваническое заведение в Петербурге,впоследствии преобразованное в Офицерскую электротехническую школу, выпускавшуювоенных инженеров-электриков. Техническое гальваническое заведение было первымв Европе военным учебным заведением, ставившим своей задачей развитие иусовершенствование методов практического применения электричества в инженерномделе. Одним из организаторов и руководителей этого учебного заведения являлсякрупнейший русский ученый и изобретатель, пионер электротехники Б.С. Якоби.П.Н. Окончив Гальваническое заведение, Яблочков был назначен начальникомгальванической команды в 5-й саперный батальон. Однако едва только истектрехлетний срок службы, он уволился в запас, расставшись с армией навсегда.Яблочкову предложили место начальника службы телеграфа на только что вступившейв эксплуатацию Московско-Курская железная дороге. Уже в начале своей службы нажелезной дороге П.Н. Яблочков сделал свое первое изобретение: создал“чернопишущий телеграфный аппарат”. Подробности этого изобретения до нас недошли.
Свою изобретательскуюдеятельность П.Н. Яблочков начал с попытки усовершенствовать наиболеераспространенный в то время регулятор Фуко. Весной 1874 года ему представиласьвозможность практически применить электрическую дугу для освещения.
От Москвы в Крым должен был следовать правительственный поезд. Администрация Московско-Курской дороги в целях безопасности движения задумала осветить этому поезду железнодорожный путь ночью и обратилась к Яблочкову как инженеру, интересующемуся электрическим освещением. Впервые в истории железнодорожного транспорта на паровозе установили прожектор с лучшей по тому времени дуговой лампой с регулятором Фуко. Дуговую лампу нужно было непрерывно регулировать. Электрическая дуга, дающая яркий свет, возникает лишь тогда, когда концы горизонтально расположенных угольных электродов находятся друг от друга на строго определённом расстоянии.
Чуть оно уменьшается илиувеличивается, разряд пропадает. Между тем во время разряда угли выгорают, такчто зазор между ними всё время растёт. И чтобы применить угли в электрическойдуговой лампе, требовалось использовать специальный механизм-регулятор, которыйбы постоянно, с определённой скоростью подвигал выгорающие стержни навстречудруг другу. Тогда дуга не погаснет. Регулятор был очень сложный, действовал спомощью трех пружин и требовал к себе непрерывного внимания. Хотя опыт удался,но он еще раз убедил Павла Николаевича, что широкого применения такой способ электрического освещения получить никак не может. Стало ясно: нужноупрощать регулятор.
Дуговой разряд в виде так называемойэлектрической (или вольтовой) дуги был впервые обнаружен в 1802 году русскимучёным профессором физики Военно-медико-хирургической академии в Петербурге, авпоследствии академиком Петербургской Академии наук Василием ВладимировичемПетровым. Петров следующими словами описывает в одной из изданных им книг своипервые наблюдения над электрической дугой: «Если на стеклянную плитку или наскамеечку со стеклянными ножками будут положены два или три древесных угля… иесли металлическими изолированными направлятелями… сообщенными с обоимиполюсами огромной батареи, приближать оные один к другому на расстояние отодной до трёх линий, то является между ними весьма яркий белого цвета свет илипламя, от которого оные угли скорее или медлительнее загораются и от котороготёмный покой довольно ясно освещен быть может… ».
В 1810 году то же открытие сделаланглийский физик Деви. Оба они получили вольтову дугу, пользуясь большойбатареей элементов, между концами стерженьков из древесного угля. Первуюдуговую лампу с ручным регулированием длины дуги сконструировал в 1844 годуфранцузский физик Древесный уголь он заменил палочками из твердого кокса. В1848 году он впервые применил дуговую лампу для освещения одной из парижскихплощадей.
Справедливости ради надо сказать,что попытки использования дуговых ламп предпринимались в России и до Яблочкова.Свои дуговые лампы с регуляторами разработали русские изобретатели Шпаковский иЧиколев. Электрические лампы Шпаковского в 1856 уже горели в Москве на Краснойплощади во время коронации Александра II. Чиколев же использовал мощный светэлектрической дуги для работы мощных морских прожекторов. Придуманные этимиизобретателями автоматические регуляторы имели отличия, но сходились в одном —были ненадёжны. Лампы горели совсем недолго, а стоили дорого.
Совместно с опытнымэлектротехником Н.Г. Глуховым Яблочков начал заниматься в мастерскойусовершенствованием аккумуляторов и динамо-машины, проводил опыты по освещениюбольшой площади огромным прожектором. В мастерской Яблочкову удалось создатьэлектромагнит оригинальной конструкции. Он применил обмотку из медной ленты,поставив ее на ребро по отношению к сердечнику. Это было его первоеизобретение.
Наряду с опытами поусовершенствованию электромагнитов и дуговых ламп Яблочков и Глухов большоезначение придавали электролизу растворов поваренной соли. Во время одного измногочисленных опытов по электролизу поваренной соли параллельно расположённыеугли, погруженные в электролитическую ванну, случайно, коснулись друг друга.Тотчас между ними вспыхнула ослепительно яркая электрическая дуга. Именно в этиминуты зародилась у него мысль о постройке дуговой лампы… без регулятора.
В октябре 1875 года Яблочковотправляется за границу и везет с собой изобретенную им динамо-машину. Осенью1875 года Павел Николаевич в силу сложившихся обстоятельств оказался в Париже вмастерских физических приборов Бреге. В докладе, прочитанном 17 ноября 1876года на заседании Французского физического общества, Яблочков сообщал:
“Я придумал новую лампу, или электрическую свечу, в высшей степени простой конструкции. Вместо того чтобы помещать угли друг против друга, я их размещаю рядом и разделяю посредством изолирующего вещества. Оба верхних конца углей свободны”. Свеча Яблочкова состояла из двух стержней, изготовленных из плотного роторного угля, расположенных параллельно и разделенных гипсовой пластинкой.
Последняя служила и дляскрепления углей между собой и для их изоляции, позволяя вольтовой дугеобразовываться лишь между верхними концами углей. По мере того как угли сверхуобгорали, гипсовая пластинка плавилась и испарялась, так что кончики углейвсегда на несколько миллиметров выступали над пластинкой.
Простота устройства свечи,удобство обращения с нею были просто поразительны, особенно по сравнению сосложными регуляторами. Это и обеспечило свече громкий успех и быстроераспространение. 23 марта Павел Николаевич взял на нее французский патент за №112024, содержащий краткое описание свечи в ее первоначальных формах иизображение этих форм. Этот день стал исторической датой, поворотным пунктам вистории развития электро- и светотехники, звездным часом Яблочкова. «Русскийсвет» (так называли изобретение Яблочкова) засиял на улицах, площадях, впомещениях многих городов Европы, Америки и даже Азии. «Из Парижа, — писалЯблочков,- электрическое освещение распространилось по всемумиру, дойдя до дворца шаха Персидского и до дворца короля Камбоджи»).
15 апреля 1876 года в Лондоне открывалась выставка физических приборов. На ней показывала свою продукцию и французская фирма Бреге. Своим представителем на выставку Бреге направил Яблочкова, который участвовал на выставке и самостоятельно, экспонировав на ней свою свечу. В один из весенних дней изумленный Лондон ахнул, когда изобретатель провел публичную демонстрацию своего детища. На невысоких металлических столбах (постаментах) Яблочков поставил четыре своих свечи, обернутых в асбест и установленных на большом расстоянии друг от друга.
К светильникам подвел по проводамток от динамо-машины, находившейся в соседнем помещении. Поворотом рукоятки токбыл включен в сеть, и тотчас обширное помещение залил очень яркий, чутьголубоватый электрический свет. Многочисленная публика пришла в восторг.
Так Лондон стал местом первогопубличного показа нового источника света и первого триумфа русского инженера.
В годы пребывания во ФранцииПавел Николаевич работал не только над изобретением и усовершенствованиемэлектрической свечи, но и над решением других практических задач. Только запервые полтора года – с марта 1876 по октябрь 1877 – он подарил человечествуряд других выдающихся изобретений и открытий. П.Н. Яблочков сконструировалпервый генератор переменного тока, первым применил переменных ток дляпромышленных целей, создал трансформатор переменного тока (30 ноября 1876 года,дата получения патента, считается датой рождения первого трансформатора) ивпервые использовал статистические конденсаторы в цепи переменного тока.Открытия и изобретения русского инженера, обессмертившие его имя, позволилиЯблочкову первому в мире создать систему дробления света, основанную наприменении переменного тока, трансформаторов и конденсаторов.
В России первая проба электрическогоосвещения по системе Яблочкова была проведена 11 октября 1878 года, то естьнезадолго до приезда изобретателя на Родину. В этот день были освещена казармыКронштадтского учебного экипажа, площадь у дома, занимаемого командиромКронштадтского морского порта. Опыты прошли успешно. Спустя две недели, 4декабря 1878 года, свечи Яблочкова (8 шаров) впервые осветили в ПетербургеБольшой театр. Когда «внезапно зажгли электрический свет, — писало»Новое время" в номере от 6 декабря, — по зале мгновенно разлилсябелый яркий, но не режущий глаз, а мягкий свет, при котором цвета и краскиженских лиц и туалетов сохраняли свою естественность, как при дневном свете.Эффект был поразительный".
Вскоре после приезда изобретателяв Петербург была учреждена акционерная компания «Товарищество электрическогоосвещения и изготовления электрических машин и аппаратов П.Н. Яблочков-изобретательи Ко». Свечи Яблочкова, изготовляемые парижским, а затем петербургскимзаводом общества, зажглись в Петербурге, Москве и Подмосковье, в Киеве, НижнемНовгороде, Гельсингфорсе (Таллин), Одессе, Харькове, Николаеве, Брянске,Архангельске, Полтаве, Красноводске и других городах России.
И все же электрическоеосвещение в России такого широкого распространения, как за границей, неполучило. Причин для этого было много: русско-турецкая война, отвлекавшая многосредств и внимания, техническая отсталость России, инертность, а подчас ипредвзятость городских властей. Не удалось создать и сильную компанию спривлечением крупного капитала, недостаток средств ощущался все время.Немаловажную роль (в который раз) сыграла и неопытность вфинансово-коммерческих делах самого главы предприятия. Павел Николаевич частоотлучался по делам в Париж, а в правлении, как писал В.Н. Чиколев в«Воспоминаниях старого электрика», «недобросовестныеадминистраторы нового товарищества стали швырять деньги десятками и сотнямитысяч, благо они давались легко!» Изобретатель был сильно разочарован.Умей он, как Эдисон, пускать свои изобретения в промышленный оборот с расчетомиспользовать средства для продолжения экспериментов, мир, вероятно, получил быот П.Н. Яблочкова немало и других полезных изобретений.
1 августа 1881 года в Париже открылась Международная электротехническая выставка, которая показала, что свеча Яблочкова, его система освещения, сыгравшие великую роль в электротехнике, начали терять свое значение. У свечи появился сильный конкурент в лице лампы накаливания, которая могла гореть 800-1000 часов без замены. Ее можно было много раз зажигать, гасить и снова зажигать. К тому же она была и экономичнее свечи.
Яблочков переключился целиком насоздание мощного и экономичного химического источника тока. Проводяэксперименты с хлором, Павел Николаевич сжег себе слизистую оболочку легких и стех пор стал задыхаться. В ряде схем химических источников тока Яблочковвпервые предложил для разделения катодного и анодного пространства деревянныесепараторы. Впоследствии такие сепараторы нашли широкое применение вконструкциях свинцовых аккумуляторов.
Возвращение «свечи Яблочкова»
Никто из производителейавтомобилей сейчас уже не применяет в качестве головного освещения вакуумныелампы накаливания. Прослужив человечеству несколько десятилетий, они занялипочетное место в технических музеях и лишь изредка встречаются в магазинахзапчастей.
На смену пришли галогенные лампынакаливания. Применение галогенов позволило значительно увеличить срок службынити накаливания и, вследствие этого, изготавливать лампы большей мощности. Досих пор в подавляющем большинстве выпускаемых автомобилей для головного светаприменяются галогенные лампы накаливания.
Но прогресс не стоит на месте, история делает новый виток и вот уже Вольтова дуга укрощена и, заключенная в стеклянную колбу, свеча Яблочкова вновь привлечена к работе.
Разумеется, электроды, ихположение, материалы уже очень далеки от своих предшественников начала XX века,но принцип остался тем же — электрическая дуга в качестве источника света.Принципиально новая газоразрядная лампа представляет собой колбу малого объемаиз кварцевого стекла с двумя электродами, заполненную хлоридами некоторыхметаллов и ксеноном (отсюда и название — ксеноновый свет).
/>
Литература:
Малинин Г. Изобретатель«русского света». – Саратов: Приволж.кн.изд-во, 1984.
Колтун М.М. Солнце и человечествоМ: Наука 1981
Карцев В.П. «Приключения великихуравнений». М.: Знание, 1986.
Дягилев Ф.М. «Из историифизики и жизни ее творцов», М. Просвещение, 1986г.
«Наука и техника», журнал,10.08.2001 г.
www.ronl.ru
История происхождения лампы накаливания
Каждый вечер во всех домах горит свет. И если честно, то стоит задуматься – откуда же возникла лампа накаливания. Ведь с виду такой нехитрый прибор помогает всем людям читать и готовить по вечерам. Хотя современные диодные и люминесцентные лампы предлагают свою альтернативу, но все равно по некоторым параметрам они не так хороши как «лампочка Ильича».
Если углубляться в историю лампы накаливания, то можно легко запутаться, так как над ее появлением работали многие ученые — изобретатели. Но общепринятая версия рассказывает, что история лампочки началась еще в 1872 году. Тогда русскому ученому А. Н. Лодыгину пришла в голову идея, пропустить электрический ток через угольный стержень.
Стержень тогда находился в стеклянной прозрачной колбе в безвоздушном пространстве. Когда сила тока увеличилась, это сделало светоотдачу более интенсивной, пока не была достигнута температура плавления. И лампочка в этот миг погасла. Так вот таким путем, установили режимы работы для первых ламп накаливания. А через год, в 1873 году, в Санкт — Петербурге впервые решили попробовать несколько фонарей, используя данные лампочки.
Однако Лодыгин был не единственный, кто занимался разработкой ламп. Параллельно с ним это делал американский изобретатель Томас Эдисон. В 1879 Эдисон запатентовал лампу с угольной нитью. Это, наверное, и послужило причиной того, что именно его считают настоящим создателем лампы накаливания. На самом деле, можно предполагать, что лампочка была сделана в разных странах почти одновременно. Так что говорить с уверенностью кто был первым – нельзя.
Когда Лодыгин хотел усовершенствовать лампу накаливания, то в 1890 году он предложил использовать металлическую нить, которая изготавливалась из тугоплавкого метала – вольфрама. Вольфрам, в отличие от других металлов, которые проводят ток, обладает высокой температурой плавления – около 3410 градусов по Цельсию.
В это самое время американский друг Эдисон решает изменить конструкцию лампы. И изобретает резьбовую систему патрон-цоколь. Данная конструкция сумела дойти до нашего времени, при этом, не потерпев существенных изменений. Если посмотреть на лампу, то можно увидеть, что ее цоколь обозначается как «Е-XX», где буква Е означает Edison Screw, а ХХ – внешний диаметр в мм. На территории постсоветского пространства, более широкое распространение получили лампочки Е27 и Е14.
10pix.ru
