Becul de lumină din și până în zilele noastre

În ultimele decenii ale secolului al XIX-lea, viața multor orașe europene a inclus iluminatul electric.

În secolul al XIX-lea s-au folosit două tipuri de lămpi electrice: lămpi cu incandescență și arc. Lămpile cu arc a apărut puțin mai devreme. Lumina lor se bazează pe un fenomen atât de interesant ca un arc voltaic. Dacă luăm două fire pentru a le conecta la o sursă de curent suficient de puternic, pentru a se conecta, și apoi se deplasează la distanță la o distanță de câțiva milimetri între capetele conductorilor formează un fel de flacără cu lumină puternică. Fenomenul va fi mai frumos și mai luminos, dacă în loc de firele metalice se vor lua două tije de carbon ascuțite. La o tensiune suficient de mare, se produce o lumină de forță orbitoare între ele.

Fenomenul arcului voltaic a fost întâlnit în 1803 de către omul de știință rus Vasili Petrov. În 1810, aceeași descoperire a fost făcută de fizicianul englez Devi. Ambii au primit un arc voltaic, folosind o baterie mare de elemente, între capetele tijei de cărbune. Ambii au scris că arcul voltaic poate fi folosit pentru iluminat. Dar, înainte de aceasta, a fost necesar să se găsească un material mai adecvat pentru electrozi, deoarece tijele de cărbune arse au fost arse în câteva minute și nu erau de folos pentru uzul practic. Lămpile cu arc au avut și alte neplăceri - pe măsură ce electrozii au ars, trebuiau să-i mute în mod constant unul către celălalt. De îndată ce distanța dintre ele a depășit un anumit minim permis, lumina lămpii a devenit inegală, a început să clipească și să se estompeze.

Prima lampă cu arc cu reglare manuală a lungimii arcului a fost proiectată în 1844 de fizicianul francez Foucault. Carbune le-a înlocuit cu bastoane de cocs solid. În 1848, el a folosit prima dată o lampă cu arc pentru a lumina una din piețele pariziene. A fost o experiență scurtă și foarte costisitoare, deoarece sursa de energie electrică era o baterie puternică. Apoi au fost inventate diferite dispozitive, controlate de mecanismul ceasului, care au schimbat automat electrozii pe măsură ce ardeau.

Este clar că din punct de vedere al utilizării practice a fost de dorit să avem o lampă care să nu fie complicată de mecanisme suplimentare. Dar a fost posibil să se facă fără ele? Sa dovedit că da. Dacă ați pus doi cărbuni nu unul împotriva celuilalt, și, în paralel, în așa fel încât arcul poate fi format numai între cele două capete ale lui, în care dispozitivul distanța dintre capetele cărbunelui este întotdeauna menținută constantă. Designul unei astfel de lămpi pare foarte simplu, însă crearea acesteia necesită ingeniozitate mare. A fost inventat în 1876 de către Yablochkov electrician rus care a lucrat la Paris, în studioul academician Breguet.

Lumanarea de la Yablochkov a constat din două tije din cărbune dens rotor, amplasate în paralel și separate de o placă de ghips. Acesta din urmă a jucat un rol dublu, deoarece a servit la legarea cărbunilor și la izolarea acestora, permițând ca arcul voltaic să se formeze numai între capetele superioare ale cărbunelui. Pe măsură ce cărbunele arse deasupra, placa de ghips se topea și se evaporă, astfel încât vârfurile cărbunelui să iasă întotdeauna la câțiva milimetri deasupra plăcii.

Lumanarile lui Yablochkov au atras atentia tuturor si au facut mult zgomot. În 1877, cu ajutorul lor, electricitatea stradală a fost construită prima dată pe Avenue de L'Opera din Paris. Expoziția Mondială, care a fost deschisă în anul următor, a permis numeroților ingineri electrici să se familiarizeze cu această invenție remarcabilă. Sub numele de "lumina Rusiei", lumanarile lui Yablochkov au fost folosite ulterior pentru iluminatul stradal in multe orase din intreaga lume. Aceste lămpi, de asemenea, curios că necesare pentru ei înșiși în mod exclusiv de curent alternativ, deoarece rata de ardere a electrodului pozitiv și negativ în acestea au fost inegale și la un curent constant a fost necesară pentru a face o coloană pozitivă electrod. A fost pentru Yablochkov Gramm a fabricat primul său alternator. Dar, împreună cu meritele lumanarilor, Yablochkov a avut deficiențele. Principalul inconvenient a fost că cărbunile din ele au ars foarte repede - o lumânare cu o mărime medie a luminii nu mai mult de două ore.

Acest dezavantaj, totuși, era inerent în multe alte lămpi cu arc. De mai multe ori, inventatorii aveau ideea de a închide arcul voltaic într-o atmosferă lipsită de oxigen. Din acest motiv, lampa ar putea arde mult mai mult. De mult timp, aceste încercări au eșuat deoarece au încercat să pompeze aerul în întregime din întreaga lampă. Americanul Jhandus a fost primul care a venit cu o lampă întreagă, dar numai electrozii ei. Când a apărut un arc voltaic, oxigenul conținut în vas a reacționat repede cu carbonul fierbinte, astfel încât în ​​curând s-a format o atmosferă neutră. Deși oxigenul a continuat să curgă prin goluri, efectul său a fost puternic slăbit și o astfel de lampă ar putea arde continuu timp de aproximativ 200 de ore.

Dar chiar și într-o formă îmbunătățită, lămpile cu arc nu puteau obține o distribuție suficient de largă. Arcul voltaic este o sursă de lumină foarte puternică. Luminozitatea arderii nu poate fi redusă sub o anumită limită. Prin urmare, lămpile cu arc au fost utilizate pentru a ilumina săli mari, stații sau pătrate. Dar ele erau complet nepotrivite pentru a fi utilizate în spații mici de locuit sau de lucru.

Mult mai convenabil în acest sens erau becurile cu incandescență. Dispozitivul este cunoscut tuturor: curentul electric, care trece printr-un fir subțire, îl aprinde la o temperatură ridicată, datorită căruia începe să lumineze intens. Încă din 1820, cercetătorul francez Delarue a făcut prima astfel de lampă, în care o sârmă de platină a servit ca un corp incandescent. După aceea, timp de o jumătate de secol, lămpile cu incandescență nu erau aproape folosite, deoarece nu puteau găsi un material adecvat pentru filament. La început, cărbunele păreau a fi cele mai convenabile. În 1873, inginerul electric rus Lodygin a făcut un bec cu un fir de cărbune rotativ. El a fost primul care a pompat aerul din balon. În cele din urmă, el a reușit să creeze primul bec incandescent, care a primit o aplicație practică, dar a fost încă foarte imperfect. În 1878, inginerii americani electricieni Sawyer și Man au găsit o modalitate de a face arce mici de cărbune de o secțiune transversală mică prin împrăștierea cartonului în pulbere de grafit. Aceste arce au fost învelite în capace de sticlă. Cu toate acestea, aceste becuri au fost de asemenea foarte scurte.

În 1879, pentru îmbunătățirea becului a fost realizată faimosul inventator american Edison. El a înțeles că, pentru a străluci o lumină puternică pentru o lungă perioadă de timp și a avut o lumină netedă non-intermitent, este necesar, în primul rând, pentru a găsi materialul potrivit pentru filamentul, și, în al doilea rând, să învețe să creeze în rezervorul unui spațiu extrem de rarefiată. O mulțime de experimente s-au făcut cu diferite materiale, care au fost stabilite cu scopul tipic pentru Edison. Se estimează că asistenții săi au testat cel puțin 6 000 de substanțe și compuși diferiți, cu peste 100 000 de dolari cheltuiți pe experimente. În primul rând Edison înlocuiește jarul de hârtie fragil mai durabil, realizat din cărbune, și apoi a început să facă experimente cu diferite metale și, în final stabilit pe firul fibrelor de bambus carbonizate. În același an, în prezența a trei mii de oameni, Edison și-a prezentat public becurile electrice, le-a luminat cu casa, laboratorul și câteva străzi învecinate. A fost primul bec cu o durată de viață lungă, potrivit pentru producția în masă. Dar, deoarece fabricarea firelor de bambus a fost destul de scumpă, Edison a creat un nou mod de îmbrăcare a acestora din fibrele de bumbac tratate special. Mai întâi, bumbacul a fost plasat într-o soluție fierbinte de clor-zinc, unde sa dizolvat treptat. Lichidul rezultat a fost îngroșat de o pompă într-o stare dubioasă și extrudat printr-un tub subțire într-un vas cu alcool. Aici sa transformat într-un fir subțire și ranit pe un tambur. Firele rezultate au fost eliberate din soluția clor-zinc prin câteva operații intermediare, uscate, tăiate, în formă de V și cărbunate într-un cuptor fără acces la aer. Apoi, un strat subțire de cărbune a fost pulverizat pe fire. Pentru a face acest lucru, au fost plasați sub o glugă umplute cu un gaz ușor și au trecut printr-un curent prin ele. Sub influența curentului, gazul sa descompus și un strat subțire de carbon a fost depus pe filamente. După toate aceste operații complicate, firul era gata de utilizare.

Procesul de fabricare a unui bec a fost, de asemenea, foarte dificil. Filamentul a fost plasat într-un capac de sticlă între doi electrozi de platină într-un pahar topirea (platină scump a trebuit să folosească deoarece avea același coeficient de dilatare termică de sticlă, care a fost foarte important pentru a crea un sigiliu). În cele din urmă, cu ajutorul unei pompe de mercur, aerul a fost pompat din bulb, astfel încât nu mai era de o miliardime din aerul conținut în el la presiune normală. Când se pompează peste, un bec sigilat și este plasat pe bază cu contacte pentru înșurubare în cartuș (și cartușul și capac, precum și multe alte elemente ale luminii electrice a rămas neschimbată până în prezent - întrerupătoare, siguranțe, contoare electrice și mai mult - au fost de asemenea inventat de Edison). Longevitatea medie a becului Edison a fost de 800-1000 de ore de ardere continuă.

Aproape treizeci de ani de becuri au fost fabricate în modul descris mai sus, dar viitorul era pentru becurile cu un fir metalic. În 1890, Lodygin a venit cu ideea de a înlocui fibra de carbon cu o sârmă de metal din tungsten refractar, care avea o temperatură incandescentă de 3385 de grade. Cu toate acestea, fabricarea industrială a unor astfel de becuri a început doar în secolul XX.

Inventatorul rus a privit într-o lumină nouă o lampă cu incandescență și a propus o alternativă la utilizarea ulterioară.

În ciuda simplității sale și costuri reduse, becuri, numit de popor „bec Ilici“, are un dezavantaj foarte serios - pentru formarea fluxului luminos-l folosește doar 5% din consumul de energie, iar restul este transformată în căldură. Cu toate acestea, capodopera Lodygina inventator tehnic și tehnologic rus care a vândut în 1906, un brevet pentru filamentul de tungsten al companiei americane General Electric, care deservesc în mod regulat oameni de peste un secol.

Pentru a organiza o producție în masă a noilor lămpi incandescente cu luminiscență termică absolut inofensivă, va fi necesară doar o modernizare minimală a producției existente de lămpi, inventatorul este sigur. Costul unui bec nou, conform calculelor lui Yuri Makarov, nu va depăși 10 ruble.

1. LED-ul "Optolux"

2. Lampă fluorescentă compactă

3. Lampă cu incandescență normală (60 W) și lămpi fluorescente compacte (11 W) de ieșire aceeași lumină, dreapta - lampă experimental Makarova (în care angrenează cu fosfor plasat în afara lămpii, care nu permite să se încălzească la temperatura optimă) putere de 60 W

Sursă: Știință și viață

Trimiteți-le prietenilor: