Андрей Смирнов
Время чтения: ~16 мин.
Просмотров: 0

Интересное об изобретении лампочки

История изобретения электролампы

Каждый ученик на уроке физики проходил тему истории изобретения электричества. Принято считать что изобретение конструкции действующей электрической лампы принадлежит Томасу Эдисону, который опубликовал своё открытие в 1879 году. Однако за этим изобретением стоит гораздо больше упорного труда, чем нам кажется.

Появлению современных электрических ламп предшествовало большое количество подготовительных исследований в разных странах мира изобретателями-учёными. Совершенствовались достижения предыдущий поколений, проводились эксперименты с разными типами среды, в которую помещалась нить накаливания, изменялась и совершенствовалась лампочка. История изобретения насчитывает множество этапов.

Задача перед учёными стояла простая и сложная одновременно — получить такую конструкцию, которая бы могла использоваться в повседневной жизни. Одним из перспективных направлений оказалось исследование эффекта накаливания различных материалов.

Если пропускать электрический ток через некоторые металлы, они будут накаливаться и давать источник света. Вопрос был только в одном – как не допустить перегревания, плавки материала или его горения. Множество опытов проводилось в этом направлении. Учёные понимали, что достижение баланса между элементом накаливания и средой, в которой он нагревается, будет означать гигантский прорыв.

Что же такое горение? Прежде всего, это прямой контакт с кислородом. Поскольку он содержится в окружающей среде, единственный способ избежать возгорания элемента накаливания — ограничить контакт нагревательного элемента с воздухом. Следовательно, нужна ёмкость, лампа.

  • Первым изобретателем, придумавшим лампочку, стал англичанин Молейнс. У него нить накала была изготовлена из платины с углеродом. В 1845 году уроженец США Старр запатентовал вакуумную лампу, в ней была установлена углеродная нить накаливания. Учёные пробовали сочетать различные конфигурации в сочетании с разнообразными материалами нагревательного элемента, но все они не нашли массового применения поскольку были выявлены те или иные недостатки.
  • Первая лампочка с нитью накала из дорогого металла — платины изобретена в начале XIX века. Изобретение не нашло применения, хотя платина отлично справлялась со своей функцией накала и свечения;
  • Первый раз в качестве накаливающей составляющей был применён угольный стержень. Исследования о том, насколько эффективно его свечение проводил бельгийский учёный по фамилии Жобар.
  • В качестве светящегося элемента пытались приспособить и дерево, например, бамбук. Такие опыты проводил учёный по фамилии Гебель. Кроме экспериментов с лампой накаливания, Гебель впервые придумал способ использования в качестве лампы прозрачные ёмкости с вакуумом.
  • История изобретения лампы насчитывает также ещё одного исследователя Суона, который развил открытие Гебеля в своих экспериментах. В 1860 году он запатентовал световую лампу, в которой элемент накаливания был в вакууме. Но это изобретение не нашло массового использования из-за проблем эффективного получения вакуума.

Первые прообразы: интересные факты из истории

Люди с самых древних времен искали искусственные источники,
которые могли бы давать яркое и долгое освещение. И, как свидетельствуют
исторические факты, многим народам это удавалось. Вот лишь несколько удивительных
примеров из прошлого:

  • В римской гробнице, вскрытой неподалеку от Аппиевой
    дороги, рядом с останками дочери Цицерона была обнаружена светящаяся лампа, которая
    проработала около 1 600 лет.
  • В одной из гробниц Рима был обнаружен фонарь «Полланта»,
    который светил около 2 000 лет.
  • В древнеегипетском храме Хатхор, построенном в первом
    столетии до нашей эры, на барельефе сохранилось изображение предмета, очень
    напоминающего по строению лампу накаливания. Это вытянутый сосуд, внутри
    которого извивается змея. Некоторые ученые предполагают, что египтяне были
    знакомы с электричеством, а рисунок – не что иное, как схема лампочки; сам же Хатхор
    – огромная электростанция. К слову, в мифологии Древнего Египта есть ряд
    упоминаний таких явлений, как автоматические двери, вспышки ослепительного
    света и др.
  • Свидетельства о существовании долговечных и ярких ламп можно
    встретить у авторов различных эпох и стран: о них писали Плутарх, Лукиан,
    Аврелий Августин, Павсаний и др.
  • Исправно горевшая более 500 лет во времена раннего средневековья лампа была найдена в Англии.
  • О «вечной лампе» рассказывал Сирано де Бержерак.
  • Современный путешественник Эндрю Томас в своих трудах
    описывает, как в Индии ему довелось познакомиться со старинной рукописью, где содержалась
    инструкция по изготовлению электрической батареи. Кроме того, он обнаружил
    деревню в джунглях Новой Гвинеи, где используется система искусственного
    освещения на основе светильников, идентичных нашим неоновым лампам.

https://youtube.com/watch?v=go6oZ1hr5Rw

Что поменялось с изобретением электрической лампочки?

  • Улицы стали лучше освещаться. Масляные, керосиновые и даже газовые фонари уступали электрическим по мощности, и тёмные улицы того времени кишели преступниками. Более яркое электрическое освещение сделало улицы спокойными и безопасными.
  • Изменился режим дня. Из-за скудного освещения домов наши предки ложились спать рано, почти с заходом солнца. А вставали, наоборот, на восходе, подстраиваясь под световой день. С появлением электрического освещения это изменилось. Теперь любой мог выстроить свой день, как ему удобно. Нужно поработать ночью? Легко! Хочется выйти вечером на прогулку или в гости? Почему нет! Наш привычный сегодняшний режим дня – прямое влияние электричества.
  • Стало безопаснее. Свечи и газовые светильники часто вызывали пожары. Распространение электрического освещения эту проблему заметно снизило.

Современную жизнь невозможно представить без электричества

Кто автор электрической лампочки?

Интересуясь ответом на вопрос – кто изобрел лампу, необходимо учесть, что тут имело место целая череда последовательных манипуляций, когда постоянно подхватывались идеи предшественников, которые впоследствии развивались. Яблочков является первым русским изобретателем, кто изобрел первую лампочку, а также он придумал электрическую свечу, благодаря которой впоследствии начали освещать городские улицы и скверы. Они могли освещать в течение 1,5 часов.

Впоследствии были изобретены светильники, у которых была автоматическая замена свечей. Яблочков создал не очень-то удобные свечи. Хотя они отлично справлялись со своей функцией.

История изобретения связано с именем такого популярного инженера из России, как Лодыгин Александр Николаевич. В 1872 году он воплотить в реальность мечту всех о бесперебойном источнике света. История создания лампы накаливания на этом этапе начала стремительно получать практическое использование. Она горела примерно 30 минут. Их впервые установили на улицах Северной столицы в 1873 году. В том же году изобретатель лампочки получил патент. Можно сделать вывод. Первая лампа накаливания появилась благодаря изобретениям этого ученого.

Начиная с 1890 года Лодыгин стал экспериментировать с использованием в нитях накала разнообразных тугоплавких металлов. В конечном итоге он смог применять впервые тут вольфрам. Кроме того, по его предложению стали впервые откачивать воздух из ламп и туда заполнять газ.

В 1878 Джозеф Сван помог появиться современной модификации электрической лампочки. Она состояла из колбы из стекла с угольной нитью накаливания.  О создателе ламп Хайрем Максим известно немного. Создавали пулемет с наименованием «Максим». Кроме того, он является создателем оригинальной модели на таких материалах, как уголь и бензин.

https://youtube.com/watch?v=fd7x3YS67WE

Лампы накаливания освещают путь

Задолго до того, как Томас Эдисон запатентовал — сначала в 1879 году, а затем год спустя в 1880 году — и начал коммерциализировать свою лампочку накаливания, британские изобретатели демонстрировали возможность получения электрического света посредством дуговой лампы. В 1835 году был продемонстрирован первый постоянный электрический свет, и последующие четыре десятилетия шла работа изобретателей во всем мире над лампой накаливания. Эти первые лампочки имели чрезвычайно низкий срок службы, были слишком дороги для производства или использовали слишком много энергии.

Когда Эдисон со своей командой вышли на рынок освещения, они направили свои силы на улучшение нити накала — сначала тестировали углерод, затем платину, прежде чем, наконец, вернулись к углеродной нити накала. Осенью 1879 года команда Эдисона произвела лампочку с карбонизированной нитью из непокрытой х/б нити, которая могла светиться 14,5 часа. Они дальше работали над экспериментами с нитью, до тех пор пока не выбрали бамбуковую, которая дала лампочкам Эдисона срок службы до 1200 часов.

Несколькими годами ранее, в 1876 году (до того как Эдисон с командой сделали лампочку с карбонизированной нитью) весь мир покорила «свеча Яблочкова». Началось все с того, что в 1802 году русский новатор Василий Петров совершил блестящее открытие. При приближении концов угольных стержней и подаче тока появлялась электрическая дуга. Спустя 47 лет после этого открытия дуговая лампа была размещена на Адмиралтейской башне.

Но угольные стержни выгорают и их нужно все время перемещать — это, как минимум, непрактично и неудобно. И исследователи придумали регулятор. Исследователь Павел Николаевич Яблочков догадался расположить стержни вертикально и близко друг к другу, и поместил между ними изолятор, который не пропускает ток.

Нельзя рассказывать об истории лампочки, не упомянув Уильяма Сойера и Альбона Мана, которые оформили американский патент на лампу накаливания, и Джозефа Суона, который запатентовал свою лампочку в Англии.

Что делает вклад Эдисона в электрическое освещение настолько экстраординарным, так это то, что он придумал значительный набор новшеств. К примеру, первый электросчетчик для отслеживания потребления электроэнергии сделал Эдисон.

В то время как Эдисон вел работу над всей системой освещения, остальные новаторы не останавливались и делали небольшие успехи, улучшая процесс производства нити накала и эффективность лампы. В 1904 году изобрели вольфрамовую нить накала. Лампы накаливания с вольфрамовой нитью служили более длительное время и светили ярче углеродных ламп накаливания. В 1913 году Ирвинг Ленгмюр выявил, что помещение инертного газа (азота) внутрь колбы удваивает ее эффективность. Ученые работали над усовершенствованиями в последующие сорок лет. Они снизили стоимость и увеличили производительность ламп накаливания. Но к 1950-м годам исследователи все еще только выяснили, как преобразовать около 10 % энергии, используемой лампой накаливания, в свет и начали фокусировать свою энергию на других световых задачах .

Этапы развития

Лодыгин, Суон и Эдисон являются создателями современных ламп, но не первой лампочки вообще. Устройство прошло долгий путь «становления»:

В 1840 году английский астроном Де ла Рю во время опыта поместил платиновую проволоку в стеклянную вакуумную трубку и пропустил через нее ток. Это была первая электрическая лампа, принцип работы которой лег в основу дальнейших изобретений.

Первые лампы значительно отличались от современных

Угольные нити появились только в 1844 году. Идея была высказана и опробована американцем Старом, который успел получить патент, но вскоре умер.

Важно! В 1840 году в России Милашенко начинал работу над созданием угольных нитей накаливания, но результата не получил. В 1854 году часовщик из Германии Гёбель использовал обугленную нить из бамбука вместо угольной

Вакуум в верхней части трубки создавался при помощи ртути. Такая лампа могла работать несколько часов и стала прототипом современной

В 1854 году часовщик из Германии Гёбель использовал обугленную нить из бамбука вместо угольной. Вакуум в верхней части трубки создавался при помощи ртути. Такая лампа могла работать несколько часов и стала прототипом современной.

В 1860 году Суон также продемонстрировал свою лампу и даже получил патент, но его изобретение горело недолго и было малоэффективно. Впрочем через несколько лет изобретатель станет одним из создателей «настоящей» лампочки.

1874 год — получение Лодыгиным патента.

Первая электрическая лампочка работала примерно так же, как и более «молодые»

В 1875 году устройство Лодыгина было усовершенствовано русским электротехником Дидрихсоном. Последний полностью откачал воздух из колбы и использовал несколько нитей, чтобы при перегорании одной автоматически включалась другая.

В 1875-1876 годах электротехник Яблочков изобрел дуговую лампу. Он использовал каолиновую нить накала, которая могла работать вне вакуума, не перегорала на воздухе, однако его изобретение не снискало славы.

Первые вольфрамовые нити начали использовать в 1905 году (патент австро-венгры Юст и Ханаман получили годом ранее). Вскоре вольфрам вытеснил все прочие материалы.

Проблема с быстрым испарением нитей в вакууме решили в начале ХХ века: американец Ленгмюр начал использовать инертные газы.

Сегодня используют вольфрамовую нить

История современных ламп накаливания тесно связана с электричеством. После его изобретения в разных странах начали проводиться исследования, которые привели к появлению «Электрической свечи». И хотя первым патент получил россиянин Лодыгин, «отцом» лампочки считается Эдисон, который не только улучшил свое изобретение, но и много сделал для его популяризации.

https://youtube.com/watch?v=AlmUGFL2Xy0

Что ещё изобрел Эдисон?

Эдисон не остановился на одной лампе накаливания. Он внёс большой вклад в научные открытия 19 века. За свою жизнь он запатентовал более 1 000 изобретений. Строго говоря, не все из них были исключительно его изобретениями – многое он просто дорабатывал и улучшал. Но его невероятная продуктивность, несомненно, повлияла на развитие техники.

Вот ещё 4 его разработки:

  1. Фонограф – первое устройство для записи и воспроизведения звука. Демонстрация этого аппарата вызвала бурные восторги публики, да и сам Эдисон был им поражён. Изобретателя стали называть не иначе как «волшебником». Самая первая запись на фонограф не сохранилась, но можно послушать чуть более позднюю запись 1878 года. В ней слышна незатейливая мелодия, а потом чей-то голос напевает детские песенки. Удивительно, какой шаг вперёд сделала звукозапись по сравнению с 19 веком!
  2. Телеграф – устройство для передачи сигнала на большие расстояния – был создан задолго до Эдисона. Однако изобретатель сделал передачу сообщений более быстрой и простой. Вообще, применение телеграфа позволило с большой скоростью передавать информацию, в том числе новости, проще организовывать работы на расстоянии. По сути, это предшественник интернета.
  3. Телефон. Эдисон улучшил великое изобретение Александра Белла, доработав в нём микрофон. Телефон Белла мог передавать сообщения из одной комнаты в другую, а изобретение Эдисона позволял общаться на больших расстояниях, да и звук стал громче. А ещё именно Эдисон придумал начинать разговор со слова «алло».
  4. Кинетограф и кинетоскоп – аппараты для записи и показа движущихся картинок. Эти устройства Эдисона были несовершенны и широкого распространения не получили. Но на их основе братья Люмьер создали свой знаменитый синематограф, положивший начало эпохе кино.

Изобретение лампы накаливания в Европе

Технически сам принцип был открыт химиком Гэнфри Дэви. Именно он в 1800 году прикрепил два провода с угольными палочками к батарее и получил светящуюся дугу.

Закрытая стеклянным куполом светящаяся дуга и стала первой в истории человечества «дуговой лампочкой». На ближайшее десятилетие она стала самым популярным светильником – стоила дешевле, чем масляные или газовые светильники для улиц, отлично справлялась с просторными заводскими цехами и уместно смотрелась в домах. Минусы у неё были существенные: графитовые стержни приходилось очень часто менять, светильник излучал ультрафиолет, громко трещал, а сам свет мерцал.

Исследователи потянулись оптимизировать и улучшить светильник Дэви. Через сорок лет после открытия химики нить поместили в вакуумную трубку, пробовали разные материалы для стержня, регистрировали всё новые патенты.

Работы при этом велись и в Европе, и в России. И там, и там изобрели свои типы светильников. Рассмотрим самые популярные.

Лампа Суона

Была изобретена в 1850 году. Конструкция: карбонизированная бумага в качестве нити и стеклянная вакуумная колба. В течение 10 лет изобретатель получал патент на частичную лампу накаливания с угольной нитью.

Главный минус изобретения – она перегорала очень быстро из-за несовершенства вакуумизации и проблем с источником тока.

На одном варианте британец не остановился. Он постоянно вносил усовершенствования в конструкцию, и в 1878 году в Ньюкасле продемонстрировал новый тип устройства: вместо карбонизированной бумаги использовалась углеродная нить, полученная из хлопка. Тринадцать с половиной часов – столько без перерыва могло работать устройство.

Лампа Эдисона

Да, она не была изобретена «в вакууме» сама по себе. Учёный отслеживал все события в научном мире на эту тему и взялся за разработку после выдачи патента Суону.

Он считал, что главным недостатком конструкции британца была толщина угольной нити. По мысли Томаса Эдисона, она должна быть куда тоньше. Он выкупил патенты Вудворда и Эванса (предлагали свой вариант лампы накаливания в 1875 году) и адаптировал нить накаливания под модель Суона.

Получилась практичная электрическая лампа-луковица, которая могла гореть до 40 часов и давала стабильный свет без шумовых эффектов. После изготовления опытных образцов, которые давали его изобретению преимущество, Эдисон… подал в суд на Суона за нарушение патента.

Не будем останавливаться в деталях на дальнейшей истории. Эдисон продолжил работать над усовершенствованием изобретения и дальше. Так, команда специалистов под его началом протестировала более 600 растений. Ключевой вопрос стоял так – какое «сырьё» даст лучшую нить? С отрывом победил бамбук, и в дальнейшем именно бамбуковые угольные нити начали использоваться в производстве (сейчас используются вольфрамовые).

Кстати, с Суоном Эдисон «примирился». Британский суд посчитал патент Суона приоритетным, и изобретатели открыли «маленький стартап» по производству ламп.

Впоследствии Эдисон создал привычные патроны для ламп, и обслуживать оборудование смогли не только инженеры, но и обычные люди – перегоревшую лампочку было достаточно выкрутить и заменить на новую.

В принципе, именно этим и объясняется, что именно Эдисон считается «отцом» современной лампочки и именно его изобретение постепенно стало встречаться везде.

Изобретение лампочки в России

Да, в те далёкие времена и Россия не находилась в полном авангарде научных исследований и изобретений. Параллельно с западными коллегами, велись изыскания и у нас на родине. Было и несколько известных изобретений (кстати, прообразом современного светильника стало изобретение не Эдисона, а нашего соотечественника — Лодыгина). Что привнесли наши соотечественники в этот вопрос? Сейчас расскажем.

Лампочка Яблочкова

Павел Николаевич Яблочков, русский электротехник и изобретатель, придумал свою свечу практически нечаянно. Работая с электролизом, он случайно соединил два угольных электрода вместе и получил разряд (довольно яркий).

Так он понял, что электроды в устройстве необязательно должны прижиматься друг к другу. Впоследствии Яблочков собрал своеобразную свечу, в которой два углерода были разделены изоляцией. В качестве «прослойки» использовалась… белая глина (она же — каолин).

Принцип – горение дуги в газе. Конструкция (как и всё гениальное) была достаточно простой, дешёвой и работала долго, а потому произвела настоящий фурор на выставке в Лондоне.

Довольно долгое время после этого именно свечи Яблочкова освещали улицы, музеи и дворцы европейских городов.

Лампочка Лодыгина

Была запатентована на год раньше свечи Яблочкова (в 1874). Выглядела как стеклянный шар, внутри которого было два медных стержня. Стержни соединялись тонкой (около 2 мм) нитью из ретортного угля.

На стержни подавался ток, который проходил через угольную нить и накалял её. Получался ровный свет. Работали такие лампы недолго – около четырёх часов. В дальнейшем конструкция постоянно совершенствовалась. Так, Дидрихсон, один из помощников изобретателя, предложил откачивать воздух из колбы. Получалось неидеально (с ручным насосом), но срок службы критически вырос.

Заслуга Лодыгина заключается ещё и в том, что именно он впервые попробовал вместо угольной металлические нити. В том числе и вольфрамовую, которая по сей день используется в лампах накаливания.

К сожалению, финансового успеха изобретение Лодыгину не принесло. В России учёному дали Ломоносовскую премию с грантом в 1000 рублей, а основанная им на родине компания по производству светильников достаточно быстро разорилась.

После изобретатель эмигрировал в США и со временем… продал патент за копейки компании General Electric (организованную как раз Эдисоном). В результате выгоду получил производитель, но отнюдь не изобретатель.

Когда появилось электричество на территории России

Практически электрическое освещение в России появилось в 1879 на Литейном мосте в Петербурге, а официально — в 1880, с созданием 1-го электротехнического отдела, занимавшегося внедрением электричества в экономику государства. В 1881 Царское село было освещено электрическими фонарями. Лампы накаливания в Кремле в 1881 г осветили вступления на трон Александра III.

Энергетика России 2018

Прообраз российской энергосистемы был создан в 1886 г с основанием промышленно-коммерческого общества. В его планы входила электрификация населенных пунктов: улиц, заводов, магазинов и жилых домов. Первая крупная электрическая станция начала свою работу в 1888 г. в Зимнем дворце и на протяжении 15 лет считалась самой мощной в Европе. К 1917 г. в столице уже было электрифицировано около 30% домов. Далее развитие энергетики в СССР шло по плану ГОЭЛРО принятого 22 декабря 1920 года. Этот день до сих пор отмечается в России и странах СНГ, как День энергетика. План во многом позаимствовал наработки российских специалистов 1916 года. Благодаря ему была увеличена выработка электроэнергии, а к 1932 г. она возросла с 2 до 13,5 млрд кВт.

В 1960 г. уровень выработки электроэнергии составил 197.0 млрд. кВт-часов, и далее он продолжал неуклонно расти. Ежегодно в стране вводились новые энергетические мощности: ГРЭС, ТЭЦ, КЭС, ГЭС и АЭС. Суммарная их мощность к концу 1980 составила 266.7 тыс. МВт, а выработка электрической энергии в СССР достигла рекордных 1293.9 млрд. кВт∙ч.

После развала СССР, Россия продолжала наращивать темп развития энергетики, по результатам 2018 года выработка электроэнергии в стране составила −1091 млрд. кВт∙ч, что позволило стране войти в четверку мировых лидеров после Китая, США и Индии.

https://youtube.com/watch?v=Ep2ySnuRVPU

Светильники до появления электрического аналога

В мире возникновения освещение, как только стали применять огонь. Затем она начала эволюционировать, когда стали делать появилась энергетика.

Первые лампочки освещали с помощью таких средств, как:

  • любое растительное масло;
  • нефть;
  • воск;
  • животный жир;
  • природный газ и так далее.

Первая керосиновая лампочка

Самые первые изобретения ламп использовали для освещения жир. В емкость с жиром клали тканевой фитиль. Жир позволял длительное время огню освещать. Выходило что-то напоминающее свечу в емкости. История лампочки прогрессировала, когда стали добывать нефть, в это время появлялись керосиновая лампа. Она за короткий промежуток времени стала так востребована. Изобретение электрической лампочки приходятся на время, когда электричество начала быстро распространяться вначале в городских просторах, а затем и в дальних уголках.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации