Moderni ljudi više ne mogu zamisliti svoj život bez jake svjetlosti koju emitiraju električne žarulje.
Međutim, malo ljudi razmišlja o tome tko je izumio žarulju i kako se to dogodilo.
Evolucija ovog električnog uređaja je složena i dugotrajna.
U radu su sudjelovali mnogi veliki znanstvenici koji su postupno usavršavali žarulju kako bi postala onakva kakvom je sada vidimo.
Još u davnim vremenima ljudi su pokušavali napraviti uređaje koji bi davali svjetlo noću. Prve poznate "žarulje" koje su se koristile za rasvjetu napajale su se masnoćom. U tu svrhu korišteno je bilo koje biljno ulje ili životinjska mast. U glinenu posudu sipala se mast, u nju se umočio platneni fitilj i zapalila.
Kasnije su ljudi počeli vaditi naftu, a onda je petrolejka zamijenila “svijeću u posudi”. Tada su se pojavile prve svijeće na bazi pčelinjeg voska i svinjske masti. Međutim, svi gore opisani izvori svjetlosti imali su nedostatke, pa su znanstvenici radili na izmišljanju sigurnijih i izdržljivijih uređaja.
Ovo je zanimljivo! Prva sigurna svjetiljka, koja se široko koristila za rasvjetu, pojavila se oko druge polovice 19. stoljeća. Upravo u tom razdoblju veliki broj otkrića koja su usko povezana s razvojem elektriciteta.
Povijest izuma
Širokim uvođenjem električne energije u različite sektore gospodarstva i svakodnevnog života počeli su se pojavljivati prvi rasvjetni uređaji. Žarulja je veliko postignuće čovječanstva. U 18. stoljeću pojavile su se 2 vrste svjetiljki: lučne i sa žarnom niti. Prvi rasvjetni elementi pojavili su se ranije, radili su zbog fenomena lučnog pražnjenja. Izražava se u pojavi električnog pražnjenja između dva malo razmaknuta vodiča (metala ili ugljena). Ovu pojavu proučavao je znanstvenik V. Petrov, a nešto kasnije i engleski fizičar Devi.
Međutim, uređaj za luk mogao je svijetliti najviše 5 minuta, zbog čega nije korišten u praksi. Žarulja je bila opremljena veliki iznos elektrode između dvije šipke, koje su se morale često pomicati jedna prema drugoj, jer su brzo izgorjele. Osim toga, proizvod je povremeno emitirao treperenje.
Godine 1844. Foucault je izumio dizajn koji koristi tvrde koksne vodiče. Ova vrsta žarulja počela se koristiti za osvjetljavanje ulica. Međutim, baterija velike snage zahtijevala je velike materijalne troškove, pa je njezina uporaba bila kratkotrajna. Nešto kasnije, stvoren je uređaj sa satnim mehanizmom koji automatski približava elektrode nakon određenog vremena dok gore. Međutim, takve svjetiljke nisu našle široku upotrebu; u to su vrijeme znanstvenici izmišljali privlačniji izvor svjetlosti.
Ne znaju svi ljudi tko je zapravo izumio struju žarulja. Većina njih dodjeljuje titulu izumitelja Thomasu Edisonu, ali mnogi su znanstvenici (uključujući Ruse) radili na stvaranju rasvjetnog elementa.
Izumitelji iz različite zemlje proveo pokuse tijekom kojih su stavljene niti različiti tipovi okoliš. Cilj im je bio stvoriti žarulju koja bi se mogla koristiti za osvjetljavanje životnih prostora. U tu svrhu proučavan je učinak žarenja različitih materijala, kroz njih je prošla struja, zagrijali su se i zasjali. Izumiteljima je bilo važno spriječiti pregrijavanje, taljenje ili gorenje vodiča te pronaći ravnotežu između žarne niti i okoline u kojoj se nalazi. Bilo je potrebno zaštititi vodič od destruktivnih učinaka zraka, za to su koristili spremnik, odnosno žarulju svjetiljke.
Pročitajte također Kako spojiti dvije žarulje ili dvije lampe na jedan prekidač
Jedna od prvih žarulja sa žarnom niti pojavila se u prvoj polovici 18. stoljeća, a elektrode su joj bile izlivene od platine. Međutim, takav je dirigent bio prilično krhak i skup, pa nije bio popularan.
Dizajn ugljične niti također nije postao popularan, jer je brzo izgorio zbog prisutnosti kisika u tikvici. Zatim su u uređaju počeli koristiti vodiče od pougljenjenog bambusa, a kisik su pumpali iz tikvice. Ovo je prva moderna lampa, ali još nije idealna.
Pred kraj 18. stoljeća znanstvenici su izumili žarulju sa žarnom niti od molibdena i volframa. Mogla je raditi 30 minuta. Zatim je dizajn nadopunjen s nekoliko ugljenih dlaka, koje su gorjele zauzvrat.
Tada su američki znanstvenici počeli usavršavati postojeće tehnologije.
Faze razvoja
Ako vas još uvijek zanima tko je izumio žarulju sa žarnom niti, obratite pozornost na kronologiju koja je prikazana u tablici:
| Datum u godinama | Događaj razvoja žarulja sa žarnom niti |
| 1803 | Petrov iz Rusije proizveo je naponski luk pomoću snažne baterije. |
| 1808 | G. Davy (Engleska) također je koristio lučno pražnjenje za rasvjetu, ali ne zadugo. |
| 1838 | Jobard iz Belgije izumio je svjetiljku koja je bila opremljena karbonskim šipkama. |
| 1840 | Engleski astronom Delarue predstavio je svoj izum u obliku svjetiljke s platinastim vodičima. |
| 1841 | Zahvaljujući naporima F. Moleyna iz Engleske pojavili su se uređaji s platinastim šipkama i ugljičnim punilom. |
| 1845 | King je platinske vodiče zamijenio ugljičnim elektrodama. |
| 1854 | G. Gebel izumio je prototip moderne žarulje sa žarnom niti od pougljenjenog bambusa. |
| 1860 | D. Swan (Engleska) predstavio je žarulju koja koristi karbonski papir kao vodiče. |
| 1874 | A. Lodygin dobio je pravo na rasvjetni uređaj s ugljičnim elektrodama. |
| 1875 | Didrikhson je počeo optimizirati Lodyginovu žarulju. |
| 1875 – 1876 | P. Yablochkov izumio je kaolinsku žarulju. |
| 1878 | D. Swan patentirao je uređaj s karbonskom niti. |
| 1879 | T. Edison je dobio prava na svjetiljku s platinskim elektrodama. |
| 1890 | Lodygin je patentirao uređaj sa spiralom od molibdena i volframa. |
| 1904 | Sh. Yust, F. Hanaman osigurali su prava na žarulju sa spiralom od volframa (slično Lodyginovoj žarulji). |
| 1906 | W. Coolidge je predložio proizvodnju žarulja s vodičima od volframa u obliku cik-cak, dvostruke ili trostruke spirale. |
Kao što vidite, povijest razvoja žarulje sa žarnom niti je duga, u njenom stvaranju sudjelovali su izumitelji iz različitih zemalja.
Gerard Delarue i Heinrich Goebel
Godine 1840., astronom iz Engleske, J. Delarue, izumio je dizajn koji se sastojao od vakuumske cijevi i platinaste spirale unutar nje. Njegovo otkriće postala je prva svjetska žarulja sa žarnom niti u obliku spirale. Uređaj je emitirao jak sjaj i mogao se koristiti na gotovo svim temperaturama. Međutim, cijena mu je bila visoka, a radni vijek kratak, pa nije bio popularan.
Godine 1854. G. Gebel dizajnirao je prvi prototip žarulje sa žarnom niti. Ovo je uređaj s vakuumskom bocom i elementom sa žarnom niti od pougljenjenog bambusa. Umjesto bočica korištene su bočice parfema. Vakumsko okruženje nastalo je dodavanjem i izlijevanjem žive. Ovaj je uređaj bio krhak, kratkog vijeka, ali praktičniji od svojih prethodnika.
Ruski znanstvenik Alexander Lodygin
U drugoj polovici 18. stoljeća poznati znanstvenik A. Lodygin izumio je i patentirao izvor svjetla sa žarnom niti s ugljičnim elektrodama. Kao grijač korištene su spirale od volframa ili molibdena. Kako bi se produžio vijek trajanja žarulje, izumitelj je predložio ispumpavanje zraka iz nje, tada bi vodiči sporije oksidirali. Ovi rasvjetni elementi odmah su se počeli koristiti za osvjetljavanje ulica i zgrada u Rusiji.
Ovo je zanimljivo! Prve žarulje koje su se prodavale u Americi bile su proizvedene prema patentu A. Lodygina. Osim toga, znanstvenik je izumio uređaje za rasvjetu ugljena, čija je žarulja napunjena dušikom.
Malo kasnije, Lodyginovu žarulju poboljšao je V. Didrikhson, koji je u tikvicu ugradio nekoliko uzastopno gorućih niti.
Prije 120 godina - 21. listopada 1879. - američki izumitelj Thomas Alva Edison testirao je jedan od najvažnijih izuma 19. stoljeća - žarulju sa žarnom niti. Njegov izgled bio je rezultat rada nekoliko znanstvenika odjednom, ali Edison je bio taj koji je uspio raširiti žarulje sa žarnom niti.
"Predstavljanje" Edisonove žarulje sa žarnom niti dogodilo se uoči 1880. godine. Tri tisuće ljudi koji su te večeri došli u Menlo Park bili su šokirani onim što su vidjeli: stotine žarulja svijetlilo je jarkom svjetlošću na žici razapetoj između drveća.
Veliki samouk
Poboljšanje žarulje bilo je jedno od najupečatljivijih znanstvenih dostignuća u Edisonovu životu, ali daleko od jedinog. Tijekom svog života uspio je patentirati više od tisuću izuma.
Edisona nazivaju velikim američkim "samoukom". Teško je povjerovati, ali u osnovnoj školi nije proveo ni jednu godinu. Učitelji su ga smatrali praznoglavim sanjarom i nisu ga htjeli vidjeti na svojim satovima. Thomasa je školovala njegova majka, bivša učiteljica.
Svoje prve samostalne kemijske pokuse počeo je izvoditi s 10 godina u podrumu roditeljske kuće. Kad je mladom kemičaru trebala složenija oprema, dao se na posao. 12-godišnji Thomas u vlakovima je prodavao slatkiše i novine, a u pauzama je radio u improviziranom laboratoriju smještenom u vagonu za prtljagu.
Novac zarađen prodajom novina potrošio je na ručnu tiskarsku prešu na kojoj je otisnuo prvi broj vlastitih novina Weekly Gerald. Publikacija je govorila o događajima u zemlji, životu željeznice, kao io cijenama u obližnjim maloprodajnim objektima. Ubrzo je Edison povećao nakladu novina na 400 primjeraka i zaradio prvi kapital za svoje znanstvene eksperimente, piše 3dnews.ru.
U dobi od 21 godine Thomas Edison pridružio se redovima telegrafskih operatera u uredu Western Uniona u Bostonu. Ubrzo ne samo da je postao jedan od najboljih zaposlenika organizacije, već je dao i značajan doprinos razvoju telegrafa, posebno je poboljšao burzovni telegraf. Dobivši za ono vrijeme impresivnu svotu za svoj izum, Edison se u potpunosti posvetio znanstvenom radu.
Neke od svojih izuma testirao je na prijateljima. Tako su se gosti često pitali zašto se znanstvenikova vrata tako teško otvaraju. "Je li doista moguće da genij poput Edisona nije sposoban konstruirati nešto naizgled savršenije", rekli su. Edison je odgovorio: "Vrata su genijalno dizajnirana. Povezana su s pumpom u kućnom vodovodu. Svatko tko uđe pumpa dvadeset litara vode u spremnik."
Modernizator
U povijesti najvažnijih izuma 20. stoljeća Edison je imao uglavnom ulogu modernizatora. Bavio se usavršavanjem izuma koji su nastali prije njega - bežični telegraf, radio, energetska električna oprema, filmska oprema, automobili i zrakoplovi.
Bez Edisonovih modernizacija telefonskim aparatom koji je stvorio Alexander Bell bilo bi teško upravljati. Isto je i s električnom žaruljom sa žarnom niti: Edison je samo poboljšao ono što su njegovi prethodnici postigli prije njega.
Svijet je prvi put čuo za žarulju sa žarnom niti zahvaljujući Englezu De La Rueu. Mnogo prije Edisona stavio je platinastu žicu u staklenu posudu i kroz nju pustio struju. Zatim su postojale poboljšane verzije svjetiljke - od belgijskog znanstvenika Baptiste-Ambroise-Marcellin Jobarda, njemačkog Heinricha Gobela, engleskog Josepha Wilsona Swana i ruskog Alexandera Lodygina.
Ruski umirovljeni časnik Lodygin napravio je žarulju sa žarnom niti s tankom šipkom od retortnog ugljena, a Edison je dovršio izum tako što je u žarulju stavio ne karbonski štap, već dlaku od pougljenjenih bambusovih vlakana.
Dok je radio na novoj žarulji sa žarnom niti, znanstvenik je pokazao čuda izdržljivosti. Dakle, provjeravajući karakteristike karbonskog kruga lampe, proveo je oko 45 sati u laboratoriju bez sna i odmora. A kako bi pronašao pravi materijal za filament, morao je isprobati 6 tisuća primjeraka raznih vrsta biljaka, sve dok se Edison nije odlučio za japanski bambus, piše peoples.ru.
Kao rezultat svog rada, postigao je znatno bolje uklanjanje zraka iz svjetiljke, zbog čega je zagrijana žarna nit svijetlila bez izgaranja nekoliko tjedana. Također je spojio žarulju sa žarnom niti, električni generator, utičnicu i utikač.
Ubrzo su se svjetiljke Thomasa Edisona pojavile diljem svijeta. Istovremeno, prošla su vremena kada se spavalo 10 sati dnevno.
Novo stoljeće – novo svjetlo
Gotovo cijelo 20. stoljeće Edisonove lampe nisu imale dostojan konkurent. Proboj u kućanskoj rasvjeti napravljen je tek 1976. godine, kada je izumitelj Ed Hammer predstavio General Electricu temeljno novu svjetiljku, koja je kasnije nazvana štedna lampa, piše treehugger.com.
U usporedbi s uobičajenom "Iljičevom žaruljom", štedna žarulja je složeni rasvjetni uređaj koji sadrži startni uređaj i staklenu žarulju ispunjenu živinim parama. U takvoj svjetiljci nema niti sa žarnom niti, što povećava vijek trajanja od 6 do 15 puta.
Takve svjetiljke zahtijevaju obvezno odlaganje i nešto su skuplje od uobičajenih žarulja sa žarnom niti. Međutim, prema stručnjacima, svi se troškovi nadoknađuju, budući da štedne žarulje mogu smanjiti potrošnju energije do 80% bez gubitka uobičajene razine osvjetljenja u prostoriji.
Površina štedne (fluorescentne) žarulje puno je veća od površine žarne niti, što znači da će svjetlost u prostoriji biti ravnomjernije raspoređena, što će smanjiti zamor očiju.
Kako odabrati ekonomične svjetiljke?
U mnogim europskim zemljama dani žarulja sa žarnom niti već su odbrojani. Europljani će ih se potpuno odreći 2012.
U Rusiji bi odgovarajuća zabrana mogla biti uvedena od 2014. Očekuje se da će dobit od prijelaza na štedne žarulje samo u stambenom sektoru bit će oko 10 milijardi kilovat-sati, što je ekvivalentno kapacitetu prosječne nuklearne elektrane.
Prema rezultatima istraživanja, danas više od polovice Rusa (57%) kod kuće koristi štedne žarulje. Međutim, mnogi ljudi još uvijek imaju mnogo pitanja pri kupnji ovih izvora svjetlosti.
Prilikom odabira štedne žarulje vrijedi uzeti u obzir četiri čimbenika: veličinu, snagu, postolje žarulje i boju svjetla.
Veličina i oblik
Štedne žarulje obično su veće od običnih žarulja sa žarnom niti. Stoga neki od njih možda neće stati u svjetiljku.
Fluorescentne svjetiljke dolaze u dvije vrste: u obliku slova U i u obliku spirale. Međusobno se razlikuju samo po cijeni, budući da su spiralni skuplji u proizvodnji, a samim time i u trgovinama.
Snaga štednih žarulja kreće se od 3 do 85 W. Trebali biste odabrati odgovarajuću svjetiljku tako da snagu konvencionalne žarulje sa žarnom niti podijelite s pet, budući da je svjetlosna učinkovitost fluorescentne žarulje pet puta veća od one žarulje sa žarnom niti.
Kada se odlučite za fluorescentnu svjetiljku, morate unaprijed znati vrstu baze svjetiljke. Stropni lusteri, u pravilu, imaju bazu E 27, a male svjetiljke i podne svjetiljke - E 14. Vrsta baze naznačena je na pakiranju.
Štedne žarulje imaju različite temperature boje. Označeno je na pakiranju. 2700K je mekana bijela svjetlost, 4200K je dnevna svjetlost, 6400K je hladna bijela svjetlost. Što je niži ovaj indikator, to je svjetlo bliže crvenoj, a time i toploj; što je viši, to je bliži plavom - hladnom.
Važno je napomenuti da uštede na štednim žaruljama izravno ovise o tome koriste li se ispravno. Činjenica je da uređaji za pokretanje ne podnose česta uključivanja i isključivanja. Ako se proces "on-off-on" dogodi više od pet puta tijekom dana, životni vijek štednih žarulja se smanjuje.
Materijal su pripremili urednici rian.ru na temelju informacija RIA Novosti i otvorenih izvora
Postoje različiti odgovori na ovo naizgled jednostavno pitanje. Amerikanci će bez sumnje inzistirati da je to bio Edison. Britanci će reći da je to njihov sunarodnjak Swann. Francuzi se možda sjećaju “ruskog svjetla” izumitelja Jabločkova, koji je počeo osvjetljavati ulice i trgove Pariza 1877. godine. Netko će nazvati još jednog ruskog izumitelja - Lodygin. Vjerojatno će biti i drugih odgovora. Pa tko je u pravu? Da, možda je to sve. Povijest žarulje predstavlja cijeli lanac otkrića i izuma različitih ljudi u različitim vremenima.
Prije nego što prijeđemo na kronologiju izuma žarulje, želio bih napomenuti što podrazumijevamo pod pojmom "žarulja". Prije svega, to je izvor svjetlosti, uređaj u kojem se električna energija pretvara u svjetlost. Ali metode pretvorbe mogu biti različite. U 19. stoljeću bilo je poznato nekoliko ovih metoda. Stoga se već tada pojavilo nekoliko vrsta električne svjetiljke: luk, žarulja i plinsko pražnjenje. Električna svjetiljka je tehnički sustav, tj. skup pojedinačnih elemenata potrebnih za izvođenje glavnog korisna funkcija- rasvjeta.
Povijest pojave i razvoja električne svjetiljke neodvojiva je od povijesti elektrotehnike koja počinje otkrićem električne struje u 18. stoljeću. Kasnije, u 19. stoljeću, val otkrića vezanih uz elektricitet zapljusnuo je svijet. Bilo je to poput lančane reakcije, s jednim otkrićem koje otvara put za sljedeće. Elektrotehnika je iz dijela fizike postala samostalna znanost, na čijem je razvoju radila čitava plejada znanstvenika i izumitelja: Francuz Andre Marie Ampere, Nijemci Georg Ohm i Heinrich Rudolf Hertz), Englezi Michael Faraday i James Maxwell i drugi. .
Čudesno 19. stoljeće, koje je postavilo temelje znanstvenoj i tehnološkoj revoluciji koja je toliko promijenila svijet, započelo je izumom kemijskog izvora struje (naponskog stupa). Talijanski znanstvenik A. Volta proslavio je novu 1800. godinu ovim iznimno važnim izumom. A već 1801. profesor Sankt Peterburške medicinsko-kirurške akademije Vasilij Petrov uspio je uvjeriti svoje nadređene da za svoj kabinet fizike kupe tada najsnažniju električnu bateriju koja se sastojala od 4200 pari galvanskih elemenata. Provodeći pokuse s ovom baterijom, Petrov je 1802. otkrio električni luk - svijetlo pražnjenje koje se javlja između šipki ugljične elektrode spojenih na određenoj udaljenosti. Također je predložio korištenje luka za rasvjetu.
Međutim, u praktičnoj provedbi ove ideje pojavile su se mnoge poteškoće. Pokusi su pokazali da luk gori jako i ravnomjerno samo na određenoj udaljenosti između elektroda. I dok luk gori, ugljične elektrode postupno izgaraju, povećavajući razmak luka. Za održavanje stalne udaljenosti između elektroda bio je potreban regulatorni mehanizam.
Izumitelji su predložili različita rješenja. Ali svi su imali nedostatak da je bilo nemoguće spojiti nekoliko svjetiljki u jedan krug. Morali smo koristiti poseban izvor napajanja za svaku lampu. Ovaj problem je 1856. godine riješio izumitelj A. I. Shpakovsky, stvarajući rasvjetnu instalaciju s jedanaest lučnih svjetiljki opremljenih originalnim regulatorima. Ova je instalacija osvijetlila Crveni trg u Moskvi tijekom krunidbe Aleksandra II.
Godine 1869. drugi ruski izumitelj V. I. Chikolev primijenio je diferencijalni regulator na lučnu svjetiljku i upotrijebio ga u snažnim brodskim reflektorima. Slični regulatori se i danas koriste u velikim instalacijama reflektora. Nažalost, sve kontrole luka bile su nepouzdane i skupe.
Ruski inženjer elektrotehnike Pavel Nikolajevič Jabločkov odigrao je odlučujuću ulogu u prijelazu s pokusa u elektricitetu na masovnu električnu rasvjetu. Yablochkov je započeo svoj rad u Rusiji, organizirajući radionicu u St. Petersburgu 1875. godine fizičke uređaje. Iste godine došao je na ideju da stvori jednostavnu i pouzdanu lučnu svjetiljku. Međutim, financijski kolaps poduzeća prisilio je Yablochkova da ode u Pariz 1876., gdje je nastavio svoj rad na lučnoj svjetiljci u poznatom proizvođaču satova i preciznih instrumenata Breguetu.
Problem je i dalje bio isti - bio je potreban regulator. Ideja je došla neočekivano, kao i uvijek. Slučajnost je pomogla. Intenzivno razmišljajući o ovom problemu, Yablochkov je otišao nešto prezalogajiti u mali pariški kafić. Stigao je konobar. Jabločkov je, nastavljajući da razmišlja o svojim stvarima, mehanički gledao kako odlaže posudu, odlaže žlicu, vilicu, nož... I odjednom... Jabločkov naglo ustade od stola i pođe prema izlazu. Požurio je u svoju radionicu. Rješenje je pronađeno! Jednostavno i pouzdano! Palo mu je na pamet čim je bacio pogled na pribor za jelo koji je ležao pokraj njega, paralelno jedan s drugim.
Da, upravo tako bi ugljične elektrode trebale biti postavljene u svjetiljku - ne vodoravno, kao u svim prethodnim izvedbama, već paralelno (!). Tada će obje izgorjeti potpuno jednako, a udaljenost između njih uvijek će biti konstantna. I nisu potrebni složeni regulatori.
Pariški konobar nije ni slutio da je postao koautor izuma. Ali tko zna, da tada nije tako uredno stavio nož i žlicu pred Jabločkova, možda izumitelju ne bi sinula munjevita pretpostavka. Istina, konobarov “hint” naišao je na plodno tlo. Uostalom, Yablochkov je svoje rješenje tražio čak i za stolom u kafiću, čekajući njegovu narudžbu. Usput, ovo je izvrstan primjer korištenja asocijativnog razmišljanja u rješavanju složenog tehničkog problema. S druge strane, ovaj slučaj je primjer rješenja tehnički problem, kada je idealan uređaj (in u ovom slučaju regulator) je nešto što zapravo ne postoji, ali se obavljaju funkcije.
Naravno, ovo je bila samo ideja, a ne cjelovito rješenje problemi - stvaranje jeftine i pouzdane svjetiljke. Bilo je potrebno puno više rada da se to postigne. Prije svega, s paralelnim rasporedom elektroda, luk može gorjeti ne samo na krajevima elektroda, već duž cijele njihove duljine, a najvjerojatnije će se kotrljati do njihove baze - do terminala koji nose struju. Taj problem je riješen ispunjavanjem prostora između elektroda izolatorom, koji je postupno izgorio zajedno s elektrodama.
Trebalo je još odabrati sastav ovog izolatora, što je učinjeno pomoću gline (kaolina). Kako upaliti lampu? Zatim je na vrhu, između elektroda, postavljen tanki karbonski skakač koji je u trenutku paljenja izgorio, zapalivši luk. Još uvijek je postojao problem neravnomjernog izgaranja elektroda, povezan s polaritetom struje. Jer "+" elektroda je brže izgorjela; u početku je morala biti deblja. Još jedno genijalno rješenje ovog problema bilo je korištenje naizmjenična struja.
Pokazalo se da je dizajn lučne svjetiljke jednostavan: dvije karbonske šipke odvojene izolacijskim slojem kaolina i postavljene na jednostavno postolje nalik na svijećnjak. Elektrode su ravnomjerno gorjele, a lampa je davala jaku svjetlost, i to prilično dugo. Ovu "električnu svijeću" bilo je jednostavno napraviti i nije bila skupa.
Godine 1876. ruski izumitelj predstavio je svoj izum na Londonskoj izložbi. Godinu dana kasnije, poduzetni Francuz Deneyrouz uspio je osnovati dioničko društvo "Društvo za proučavanje električne rasvjete po Yablochkovljevim metodama". Yablochkovljeve svjetiljke pojavile su se na najposjećenijim mjestima u Parizu, na ulici - Avenue de l'Opéra i na Place de l'Opéra, kao iu trgovini Louvre; prigušenu plinsku i tekuću rasvjetu zamijenile su mat kugle koje su svijetlile bijela, meka svjetlost Pobjedonosna povorka "La lumiere russe" (Ruska svjetlost) oko svijeta Za dvije godine Jabločkovljeva je svijeća osvojila cijeli Stari svijet, proširivši se na Istoku do palača perzijskog šaha i kambodžanskog kralja. .
Riža. 1. Pavel Nikolajevič Jabločkov i njegova svijeća.
Godine 1876.-77. primljeno je nekoliko francuskih patenata, kako za dizajn same žarulje tako i za njihov sustav napajanja. Proizvodnja je postavljena na industrijsku osnovu. Mala tvornica u Parizu proizvodila je više od 8000 svijeća dnevno i nekoliko desetaka električnih generatora mjesečno. Međutim, ubrzo je tom blagostanju došao kraj. Svijeća Yablochkov počela se postupno zamjenjivati jeftinijom i izdržljivijom žaruljom sa žarnom niti.
Opće je prihvaćeno da je izumitelj žarulje sa žarnom niti poznati američki izumitelj Thomas Alva Edison. Dana 21. prosinca 1879. u novinama New York Herald pojavio se članak o novom izumu T. A. Edisona - "Edisonovom svjetlu", žarulji sa žarnom niti s ugljičnom niti. Nekoliko dana kasnije, 1. siječnja 1880., 3 tisuće ljudi prisustvovalo je demonstraciju električne rasvjete za kuće i ulice u Menlo Parku (SAD), a 27. siječnja iste godine primio je američki patent broj 223898 "Electric-Lamp" (vidi sl. 2.) Sve je to istina. , priča s ovim patentom i sa žaruljom puno je kompleksnija i zanimljivija.
Riža. 2. Patent Thomasa A. Edisona za električnu svjetiljku
Prve pokuse s vodičima za grijanje električnom strujom izveo je početkom 19. stoljeća engleski znanstvenik Humphry Davy. Jedan od prvih pokušaja primjene užarenosti vodiča strujom, upravo u svrhu rasvjete, izveo je 1844. godine inženjer de Moleyne, koji je žario platinastu žicu smještenu unutar staklene kugle. Ovi eksperimenti nisu dali željene rezultate, jer... platinasta se žica prebrzo otopila.
Godine 1845. u Londonu King je zamijenio platinu štapićima ugljena i dobio patent “Upotreba užarenih metalnih i karbonskih vodiča za rasvjetu”.
Godine 1954., 25 godina prije Edisona, njemački urar Heinrich Goebel predstavio je u New Yorku prve praktične žarulje sa žarnom niti sa žarnom niti s vijekom trajanja od oko 200 sati. Kao nit koristio je pougljenjenu bambusovu nit debljine 0,2 mm, stavljenu u vakuum. Umjesto boce, Goebel je iz razloga ekonomičnosti prvo koristio boce kolonjske vode, a kasnije staklene cijevi. Punjenjem i izlijevanjem žive, odnosno metodom kojom se izrađuju barometri, stvorio je vakuum u staklenoj tikvici.
Goebel je upotrijebio stvorene svjetiljke da osvijetli svoju trgovinu satova. Kako bi poboljšao svoju financijsku situaciju, vozio se po New Yorku u invalidskim kolicima i pozvao sve da pogledaju zvijezde kroz teleskop. Kolica su, pritom, bila ukrašena njegovim žaruljama. Tako je Goebel postao prva osoba koja je svjetlo koristila u reklamne svrhe. Zbog nedostatka novca i veza njemački emigrant nije uspio dobiti patent za svoju svjetiljku s ugljičnom niti te je njegov izum brzo zaboravljen.
Od 1872. Alexander Nikolaevich Lodygin započeo je pokuse na električnoj rasvjeti u St. Petersburgu. U njegovim prvim svjetiljkama tanki štapić ugljena bio je umetnut između masivnih bakrenih šipki smještenih u hermetički zatvorenoj staklenoj kugli. Unatoč nesavršenosti svjetiljke, iste je godine bankar Kozlov, u partnerstvu s Lodyginom, osnovao tvrtku za iskorištavanje ovog izuma. Akademija znanosti dodijelila je Lodyginu nagradu Lomonosov od 1000 rubalja.
Za osvjetljavanje Admiraliteta u St. Godine 1875. Kon je postao šef partnerstva, izdajući pod svojim imenom poboljšanu lampu Lodygin, koju je dizajnirao V.F. Didrikhson. U ovoj svjetiljci žar se stavljao u vakuum, a dogorjeli žar se automatski zamjenjivao drugim. Tri takve svjetiljke korištene su za osvjetljavanje Florentove trgovine platna u Petrogradu tijekom dva mjeseca 1875. godine, a također su, na prijedlog P. Struvea, kesoni osvijetljeni pod vodom tijekom izgradnje Aleksandrovskog mosta preko Neve.
Godine 1875. Didrichson je počeo proizvoditi drveni ugljen pougljenjem drvenih cilindara bez zraka u grafitnim posudama ispunjenim ugljenim prahom. Godine 1876., nakon Cohnove smrti, partnerstvo se raspalo. Daljnje poboljšanje svjetiljke napravio je N.P. Bulygin 1876. godine. Njegova je svjetiljka svijetlila na kraju dugačkog ugljena, koji se automatski pomaknuo van dok je njegov kraj gorio. Pokazalo se da je dizajn svjetiljki težak i niskotehnološki za proizvodnju, pa stoga nije jeftin, iako se stalno poboljšavao.
Krajem 70-ih godina istog stoljeća u jednom od sjevernoameričkih brodogradilišta izgrađeni su brodovi za Rusiju, a kada je došlo vrijeme da ih primi, tamo je otišao poručnik ruske mornarice A. N. Khotinski. Sa sobom je ponio nekoliko Lodyginovih žarulja sa žarnom niti. Izum je već patentiran u Francuskoj, Rusiji, Belgiji, Austriji i Velikoj Britaniji. Pokazao je ruske svjetiljke izumitelju po imenu Thomas Edison, koji je također radio na problemu električne rasvjete u to vrijeme.
Sada je teško utvrditi koliko je opisana okolnost utjecala na Edisonov izum. Ipak, na kraju je zahvaljujući njegovom radu učinjen kvantni skok u poboljšanju žarulje sa žarnom niti. Edison nije napravio nikakve revolucionarne promjene na Lodyginovoj žarulji. Njegova svjetiljka bila je staklena tikvica s ugljičnom niti iz koje se ispumpavao zrak, iako mnogo pažljivije od Lodyginove. Ali Edisonova zasluga je prije svega što je izumio i stvorio supersustav za ovu svjetiljku i pokrenuo njegovu proizvodnju, što je dovelo do značajnog smanjenja troškova. Izumio je navojno postolje i grlo za svjetiljku, izumio osigurače, sklopke i prvi mjerač energije. Upravo je s Edisonovom žaruljom električna rasvjeta postala istinski raširena, ušavši u domove običnih ljudi.
Posebnu pažnju zaslužuje Edisonov pristup rješavanju problema pronalaženja materijala za žarnu nit. Jednostavno je prošao kroz sve tvari i materijale koji su mu bili dostupni (pokušaj i pogreška). Edison je isprobao 6000 tvari koje sadrže ugljik, od običnih konca za šivanje presvučenih ugljikom do hrane i smole. Najbolji je bio bambus od kojeg je napravljeno kućište japanske lepeze. Ovaj titanski rad trajao je oko dvije godine.
S druge strane Atlantskog oceana, u Engleskoj, otprilike u isto vrijeme kad i Lodygin i Edison, Sir Joseph Wilson Swan radio je na električnoj žarulji. Koristio je pougljenjenu pamučnu nit kao filamentni element i također ispumpao zrak iz tikvice. Swan je dobio britanski patent za svoj uređaj 1878., otprilike godinu dana prije Edisona. Počevši od 1879., počeo je postavljati električne svjetiljke u engleske domove. Nakon što je 1881. organizirao The Swan Electric Light Company, započeo je komercijalnu proizvodnju svjetiljki. Swan se kasnije udružio s Edisonom kako bi komercijalno iskoristio jedinstveni zaštitni znak "Edi-Swan".
Iz navedenog proizlazi da je električna žarulja sa žarnom niti imala nekoliko izumitelja u vrlo ranoj fazi. Gotovo svi su imali patente. Što se tiče najpoznatijeg od njih, američkog Edisonovog patenta, njega je sud proglasio nevažećim prije isteka zaštitnih prava. Sud je priznao da je žarulju sa žarnom niti izumio Heinrich Hebel nekoliko desetljeća prije Edisona.
Godine 1890. Lodygin je u SAD-u patentirao svjetiljku s metalnom niti od vatrostalnih metala - oktijuma, iridija, rodija, molibdena i volframa. Lodyginove žarulje s molibdenskim nitima bile su izložene na pariškoj izložbi 1900. godine i imale su toliki uspjeh da je 1906. američka tvrtka General Electric od njega otkupila ovaj patent. Najzanimljivije je da je tvrtku General Electric organizirao sam Thomas Edison. Ovo je bio kraj dopisnog spora između velikih izumitelja.
Međutim, poboljšanje žarulje sa žarnom niti nije završilo tu. Od 1909. počele su se koristiti žarulje sa žarnom niti s cik-cak volframovom niti, a 1912-13 pojavile su se žarulje punjene dušikom i inertnim plinovima (Ar, Kr). I konačno, posljednje poboljšanje s početka 20. stoljeća - volframova žarna nit počela se proizvoditi, prvo, u obliku spirale, a zatim u obliku bispirale (spirala namotana iz spirale) i trispirale. . Električna žarulja sa žarnom niti konačno je dobila izgled na koji smo navikli.
Dakle, tko je izumio žarulju? Imena su već imenovana: Petrov, Shpakovsky, Chikolev, Yablochkov, Edison, Devi, King, Gebel, Lodygin, Svan. Činilo bi se dovoljno. Ali ako uzmete “Mali enciklopedijski rječnik Brockhausa i Efrona”, objavljen početkom 20. stoljeća, onda tamo možete pročitati: Žarulje sa žarnom niti su staklena kapa iz koje je ispumpavan zrak, a gdje je ugljik ili postavlja se metalna nit koja se zagrijava električnom strujom. Ugljična nit se proizvodi pougljenjem bambusovih vlakana (Edisonove žarulje), svile i pamučnog papira (Swanove žarulje). Od kasnih 1890-ih. pojavile su se nove žarulje sa žarnom niti: umjesto ugljične niti žari se šipka prešana od tvari otpornih na vatru: oksidi magnezija, torija, cirkonija i itrija (Nernstova žarulja) ili žarna nit od metala osmija (Auerove žarulje) i tantal (Boltonove i Feuerleinove žarulje).
Kao što vidite, pojavila su se nova imena - Nernst, Auer, Bolton, Feyerlein. Ako želite, dubljim pretraživanjem ovaj se popis može dodatno proširiti.
Vjerojatno je besmisleno tražiti definitivan odgovor na pitanje “Tko je izumio žarulju”. Svojom pameću, znanjem, radom i talentom tome su pridonijeli mnogi izumitelji. A to se odnosi samo na tipove žarulja koje su razvijene u početnoj fazi uvođenja električne rasvjete: luk i žarulja sa žarnom niti.
Već na samom početku razvoja žarulja sa žarnom niti uočeno je da imaju nisku učinkovitost, tj. vrlo mali postotak energije iz električne struje pretvara se u svjetlosnu energiju. Stoga se nastavila potraga za drugim metodama pretvaranja električne energije u svjetlost, te su se pokušali koristiti u novim vrstama električnih izvora svjetlosti. Takvi izvori svjetlosti bile su svjetiljke s izbojem u plinu - uređaji u kojima se električna energija pretvara u optičko zračenje kada električna struja prolazi kroz plinove i druge tvari (na primjer, živu).
Prvi pokusi sa žaruljama s izbojem u plinu započeli su gotovo istodobno sa žaruljama sa žarnom niti. Godine 1860. u Engleskoj su se pojavile prve živine žarulje s izbojem. No, sve do početka 20. stoljeća svi su ti pokusi bili malobrojni i ostali su samo pokusi, bez prave praktične primjene.
U prvom desetljeću 20. stoljeća, u razdoblju masovnog uvođenja električne rasvjete pomoću žarulja sa žarnom niti, intenzivirao se rad na žaruljama s izbojem, što je dovelo do niza izuma i otkrića. Godine 1901. Peter Cooper Hewitt izumio je niskotlačnu živinu svjetiljku. Godine 1906. izumljena je visokotlačna živina svjetiljka. 1910. - otkriće ciklusa halogena. Neonsku svjetiljku razvio je francuski fizičar Georges Claude 1911. godine i brzo je našla upotrebu u reklamne svrhe.
U 20-im i 40-im godinama prošlog stoljeća u mnogim zemljama nastavljen je rad na svjetiljkama s izbojem u plinu, što je dovelo do poboljšanja već poznatih vrsta svjetiljki i otkrivanja novih. Razvijene su: niskotlačne natrijeve svjetiljke, fluorescentne svjetiljke, ksenonske svjetiljke i druge. Masovna uporaba počela je 40-ih godina prošlog stoljeća fluorescentne svjetiljke za rasvjetu.
Kasnije su izumljene druge vrste električnih svjetiljki: visokotlačne natrijeve; halogen; kompaktni fluorescentni; LED izvori svjetla i drugo. Sada je u svijetu ukupan broj vrsta izvora svjetlosti oko 2000.
Unatoč tako velikom broju vrsta električnih svjetiljki, inventivna misao ne stoji mirno. Već poznati izvori svjetlosti nastavljaju se poboljšavati. Primjer takvog poboljšanja je stvaranje kompaktnih fluorescentnih svjetiljki 1983. godine, koje su postale veličine obične žarulje sa žarnom niti. Za njihovo uključivanje nije potrebna nikakva posebna startna oprema, spajaju se na standardnu utičnicu za žarulje sa žarnom niti, a što je najvažnije, uz istu količinu proizvedene svjetlosti, ove žarulje troše nekoliko puta manje električne energije i traju nekoliko puta duže. Posljednjih godina sve se više koriste takve štedne žarulje, unatoč njihovoj još uvijek većoj cijeni od tradicionalnih žarulja sa žarnom niti.
Međutim, inventivna misao tu ne prestaje. Gotovo istodobno, dvije američke tvrtke Technical Consumer Products (TCP) i O·ZONELite lansirale su fluorescentne štedne žarulje s novim i neočekivanim svojstvima. Prema tvrdnjama ovih proizvođača, njihove žarulje Fresh2 i O·ZONELite (oba naziva su registrirane robne marke) osim što osvjetljavaju prostoriju, uklanjaju neugodne mirise, pročišćavaju zrak te ubijaju bakterije, viruse i gljivice. Nije li to čudo?
Tajna je u tome što su žarulje presvučene titanijevim dioksidom (TiO2) koji, obasjan fluorescentnim svjetlom, izaziva fotokatalitičku reakciju. Tijekom ove reakcije oslobađaju se negativno nabijene čestice zvane elektroni, ostavljajući pozitivno nabijene "rupe" na svom mjestu. Zbog pojave kombinacije pluseva i minusa na površini žarulje, molekule vode sadržane u zraku pretvaraju se u vrlo jake oksidante - hidroksidne radikale (HO), zbog čega ove žarulje imaju tako neobične i izvanredne Svojstva.
Riža. 3. Fluorescentne štedne žarulje s izbojem u plinu Fresh2 i O.ZONELite
Kao što je vidljivo sa slike 3, ove žarulje su čak i izgledom vrlo slične, a karakteristike su im približno iste. Spiralni oblik obje svjetiljke je vrijedan pažnje. Njihovi tvorci su to učinili kako bi povećali svjetlosni učinak, baš kao i njihovi prethodnici - tvorci žarulja sa žarnom niti. Doista, povijest se kreće spiralno.
Možemo zaključiti da plinske žarulje posljednjih godina dobivaju sve veću popularnost čak iu kućanskoj rasvjeti, istiskujući žarulje sa žarnom niti. Troše manje energije, jednako su jednostavni za korištenje i mogu imati niz drugih prekrasnih i korisnih svojstava. Viša cijena, koja još uvijek ograničava širenje ovih svjetiljki, kompenzira se 8-10 puta duljim vijekom trajanja i 3-5 puta većom učinkovitošću. A s masovnijom proizvodnjom, cijena će postupno padati. A ako uzmemo u obzir sve veće energetske i ekološke probleme koji uzrokuju povećanje cijene električne energije i prisiljavaju na uvođenje strogih mjera štednje, postaje jasno da su izgledi za kompaktne fluorescentne svjetiljke najsvjetliji. I u nadolazećim godinama nemaju praktički nikakvu alternativu.
Ali ništa ne stoji. Iako je posljednjih 100 godina u razvoju tehnologije rasvjete prošlo u pobjedničkoj povorci plinske žarulje, pojavile su se druge vrste izvora svjetlosti. Sada se čini da je smjer koji najviše obećava vezan uz korištenje LED izvora svjetlosti, jer imaju još veću učinkovitost od plinskih žarulja.
Prve industrijske LED diode pojavile su se još 60-ih godina 20. stoljeća. Međutim, njihova mala snaga nije dopuštala da se koriste za rasvjetu. Našli su primjenu kao indikatori u raznim elektronički uređaji, posebno u mikrokalkulatorima, satovima i drugim kućanskim i znanstvenim instrumentima.
To bi se nastavilo da se čovječanstvo nije suočilo s problemom očuvanja energije. Pokazalo se da LED diode danas imaju najveći postotak pretvaranja električne energije u svjetlosnu. Bilo je nemoguće ne pokušati koristiti LED diode kao izvore svjetlosti. U početku su našli primjenu u ručnim električnim svjetiljkama. Osim toga, to su bile svjetiljke male snage koje nisu jako svijetlile, ali su bile minijaturne, što ih je omogućilo da ih koristite čak i kao privjeske za ključeve.
Naravno, LED žarulje još uvijek imaju mnogo problema. Mnogi od njih se uspješno rješavaju, tim više što veliki kapital sada ulaže velika sredstva u tom smjeru. I uspjeh je već evidentan - štedne LED svjetiljke već su se pojavile u prodaji.
Književnost
* 1. N.A. Kaptsov, Pavel Nikolajevič Jabločkov 1894.-1944. OGIZ. Državna izdavačka kuća tehničke i teorijske literature. Moskva, Lenjingrad, 1944.
* 2. V. Malov, Kako je pariški konobar pomogao ruskom izumitelju. / Sputnik UT - popularno-znanstveni sažetak / br. 4, 2001. / http://jtdigest.narod.ru/dig4_01/offic.htm
* 3. Ya.I. Khurgin, Da, ne, možda ... - Moskva,: Nauka, 1977, str.208
* 4. Povijest tehnike rasvjete. / 2003-2005 CJSC NPK Daleks / http://www.daleks.ru
* 5. Kompaktne fluorescentne žarulje Fresh2 uklanjaju neugodne mirise dok emitiraju energetski učinkovitu svjetlost./ http://www.fresh2.com/
* 6. Svijetla budućnost kvalitete zraka u zatvorenim prostorima! / http://www.ozonelite.com/index.html
20. prosinca 1879. američki znanstvenik Thomas Edison patentirao električnu žarulju. On se smatra izumiteljem ovog uređaja u SAD-u, iako je zapravo Edison samo poboljšao postojeći razvoj.
AiF.ru odlučio je pratiti kako su najbolji umovi čovječanstva stvorili žarulju sa žarnom niti.
Zašto žarulja ne može imati samo jednog izumitelja?
Činjenica je da su u 19. stoljeću znanstvenici iz različitih zemalja svijeta eksperimentirali s strujom i svi su dobro znali da neki materijali počinju svijetliti kada su izloženi struji. Zadatak ovih istraživača bio je stvoriti rasvjetni uređaj koji bi se mogao koristiti u svakodnevnom životu. Morao je raditi barem nekoliko sati. Znanstvenici su s tim imali velikih problema. Materijali kroz koje je struja prolazila gotovo odmah su se rastopili ili zapalili. Uvidjevši da se izgaranje događa samo u okruženju s kisikom, izumitelji su pokušali staviti plamenik u prozirnu posudu, unutar koje bi bio vakuum ili plin.
Koji su znanstvenici stvorili prve žarulje sa žarnom niti?
Godine 1840. britanski astronom Warren De la Rue stavio zavojnicu platinaste žice u vakuumsku cijev i kroz nju pustio električnu struju. Međutim, visoka cijena i kratak vijek trajanja ovog uređaja učinili su njegovu praktičnu upotrebu nepraktičnom.
Godine 1838. belgijski izumitelj Zhobar dizajnirao ugljičnu žarulju sa žarnom niti koja je gorjela oko pola sata.
50-60-ih godina 19. stoljeća njemački znanstvenik Heinrich Goebel poboljšao žarulju sa žarnom niti stvaranjem vakuuma u žarulji oko žarne niti. Međutim, dizajn uređaja pokazao se previše krhkim, a sama lampa je gorjela samo nekoliko sati.
Prva komercijalna primjena
Stvaranje prvih žarulja sa žarnom niti prikladnih za komercijalnu uporabu povezano je s imenima Alexander Lodygin, Joseph Swan i Thomas Edison. Upravo su oni, neovisno jedan o drugome, postigli stabilan, sjajan i dugotrajan sjaj ugljeničnih žarulja sa žarnom niti u vakuumskim posudama i patentirali svoje izume 1870.: 1874. Lodygin je dobio ruski patent, 1878. Swan je dobio britanski patent, a godinu dana kasnije patentirao je svoj izum u SAD-u i Edison.
Edison je stvorio prvu tvrtku za proizvodnju žarulja sa žarnom niti: koristeći karbonizirana bambusova vlakna, on i tim znanstvenika uspjeli su postići sjaj lampe od više od 1200 sati - to je bio tehnološki napredak tog vremena. Početkom 1880-ih Edison je osnovao zajedničko ulaganje s Labud britanska tvrtka Edison and Swan, koja je postala najveći proizvođač električnih svjetiljki svog vremena.
Poznati izumitelj također je imao prste u izumu punjivih baterija - baterija koje se mogu puniti više puta. Krajem 19. stoljeća nikl-kadmijevu bateriju izumio je Šveđanin Waldemar Jungner, no sve dok nisu dospjele u SAD bile su popularne Edisonove željezo-nikl baterije. Na primjer, instalirani su na električni automobil Detroit Electric.
Moderna žarulja sa žarnom niti
U 1890-ima, Lodygin, koji se preselio u Sjedinjene Države, eksperimentirao je s vatrostalnim materijalima kako bi stvorio žarnu nit. Predložio je korištenje volframa, koji se koristi u modernim žaruljama. Inače, prvu komercijalnu svjetiljku u SAD-u sa spiralom od volframa proizveo je General Electric upravo prema Lodyginovom patentu koji mu je prodan 1906. godine.
Godine 1910 William David Coolidge, koji je radio u General Electricu, izumio je industrijsku metodu za proizvodnju volframove niti, a drugi znanstvenik General Electrica Irving Langmuir koristio inertni plin za punjenje žarulja svjetiljki, što je značajno produžilo njihovo vrijeme rada i povećalo svjetlosni učinak. Ovo su žarulje sa žarnom niti koje koristimo danas.
Povijest žarulja sa žarnom niti seže u devetnaesto stoljeće. Razmotrimo glavne točke povezane s ovim jedinstvenim izumom čovječanstva.
Osobitosti
Žarulja sa žarnom niti je predmet koji je poznat mnogim ljudima. Trenutno je teško zamisliti život čovječanstva bez upotrebe umjetnog i električnog svjetla. Pritom rijetko tko razmišlja o tome kako je izgledala prva svjetiljka iu kojem je povijesnom razdoblju nastala.
Prvo, pogledajmo dizajn žarulje sa žarnom niti. Ovaj električni izvor svjetlosti je vodič s visokim talištem, koji se nalazi u žarulji. Iz nje je prethodno ispumpan zrak, umjesto toga se tikvica puni inertnim plinom. Prolazeći kroz svjetiljku, električna struja emitira svjetlosni tok.
Suština operacije
Koji je princip rada žarulje sa žarnom niti? Leži u činjenici da kada električna struja teče kroz tijelo žarne niti, element se zagrijava, a sama volframova nit se zagrijava. Ona je ta koja emitira toplinsko i elektromagnetsko zračenje prema Planckovom zakonu. Za stvaranje punog sjaja potrebno je zagrijati volframovu nit na nekoliko stotina stupnjeva. Kako se temperatura smanjuje, spektar postaje crven.
Prve žarulje sa žarnom niti imale su mnoge nedostatke. Na primjer, bilo je teško regulirati temperaturu, zbog čega su svjetiljke brzo otkazale.
Tehničke značajke
Kakav je dizajn moderne žarulje sa žarnom niti? Od kada je postala prva ima dovoljno jednostavan dizajn. Glavni elementi svjetiljke su:
- tijelo filamenta;
- pljoska;
- strujni ulazi.
Trenutno su razvijene razne modifikacije, u svjetiljku je uveden osigurač, koji je veza. Za proizvodnju ovog dijela koristi se legura željeza i nikla. Karika je zavarena u strujnu ulaznu nogu kako bi se spriječilo uništavanje staklene žarulje kada se volframova nit zagrijava.
Uzimajući u obzir glavne prednosti i nedostatke žarulja sa žarnom niti, napominjemo da su svjetiljke od njihovog uvođenja značajno modernizirane. Na primjer, zahvaljujući upotrebi osigurača, smanjena je vjerojatnost brzog uništenja svjetiljke.
Glavni nedostatak takvih rasvjetnih elemenata je velika potrošnja energije. Zbog toga se sada koriste mnogo rjeđe.
Kako su se pojavili umjetni izvori svjetlosti?
Povijest žarulja sa žarnom niti povezana je s mnogim izumiteljima. Prije vremena kada je ruski fizičar Alexander Lodygin počeo raditi na njegovom stvaranju, prvi modeli žarulja sa žarnom niti već su bili razvijeni. Godine 1809. engleski izumitelj Delarue razvio je model koji je bio opremljen platinastom spiralom. Povijest žarulja sa žarnom niti povezana je i s izumiteljem Heinrichom Hebelom. U primjeru koji je stvorio Nijemac, pougljenjena bambusova nit stavljena je u posudu iz koje je prvo ispumpan zrak. Goebel već petnaest godina modernizira svoj model žarulje sa žarnom niti. Uspio je dobiti radnu verziju žarulje sa žarnom niti. Lodygin je visokokvalitetni sjaj postigao karbonskom šipkom smještenom u staklenu posudu iz koje je uklonjen zrak.
Praktična opcija modela
Prve žarulje sa žarnom niti koje su se mogle proizvoditi u velikim količinama pojavile su se u Engleskoj krajem devetnaestog stoljeća. Joseph Wilson Swan je čak uspio dobiti patent za vlastiti razvoj.
Govoreći o onima koji su izumili žarulju sa žarnom niti, također je potrebno zadržati se na eksperimentima koje je proveo Thomas Edison.
Pokušao je koristiti razne materijale kao filamente. Upravo je ovaj znanstvenik predložio platinastu nit kao nit.
Ovaj izum žarulje sa žarnom niti označio je novu etapu u području električne energije. U početku su Edisonove svjetiljke radile samo četrdeset sati, no unatoč tome brzo su zamijenile plinsku rasvjetu.
U razdoblju dok se Edison bavio svojim istraživanjem, u Rusiji je Alexander Lodygin uspio stvoriti nekoliko različitih tipova svjetiljki u kojima su vatrostalni metali igrali ulogu niti.
Povijest žarulja sa žarnom niti pokazuje da je ruski izumitelj prvi počeo koristiti vatrostalne metale u obliku tijela sa žarnom niti.
Osim s volframom, Lodygin je također provodio eksperimente s molibdenom, uvijajući ga u obliku spirale.
Specifičnosti rada Lodyginove svjetiljke
Moderne analoge karakterizira izvrstan svjetlosni tok, kao i visokokvalitetni prikaz boja. Njihov koeficijent korisna radnja iznosi 15% na najveća vrijednost temperature sjaja. Takvi izvori svjetlosti troše značajnu količinu električne energije za svoj rad, tako da njihov rad ne traje više od 1000 sati. To je više nego kompenzirano niskom cijenom svjetiljki, pa se, unatoč raznolikosti izvora umjetne rasvjete predstavljenih na modernom tržištu, još uvijek smatraju popularnim i traženim među kupcima.
Zanimljive činjenice iz povijesti žarulje sa žarnom niti
Krajem devetnaestog stoljeća Didrichson je uspio značajno promijeniti model koji je predložio ruski izumitelj Lodygin. Potpuno je ispumpao zrak iz nje i upotrijebio nekoliko dlaka u svjetiljci odjednom.
Ovo poboljšanje omogućilo je korištenje svjetiljke čak i ako je jedna dlaka izgorjela.
Engleski inženjer Joseph Wilson Swan posjeduje patent koji potvrđuje njegovu kreaciju svjetiljke od karbonskih vlakana.
Vlakno je bilo smješteno u atmosferi rijetkog kisika, što je rezultiralo svjetlijim i ujednačenijim svjetlom.
U drugoj polovici devetnaestog stoljeća Edison je, osim same svjetiljke, izumio i rotirajući prekidač za kućanstvo.
Velika pojava svjetiljki na tržištu
Od kraja devetnaestog stoljeća počele su se pojavljivati svjetiljke u kojima su kao niti korišteni oksidi itrija, cirkonija, torija i magnezija.
Početkom prošlog stoljeća mađarski istraživači Sandor Just i Franjo Hanaman dobili su patent za korištenje volframove niti u žaruljama sa žarnom niti. U ovoj su zemlji proizvedene prve kopije takvih svjetiljki koje su ušle na tržište velikih razmjera.
U Sjedinjenim Državama, tijekom istog vremenskog razdoblja, izgrađena su i pokrenuta postrojenja za proizvodnju titana, volframa i kroma putem elektrokemijske redukcije.
Visoka cijena volframa prilagodila je brzinu uvođenja žarulja sa žarnom niti u svakodnevni život.
Godine 1910. Coolidge je razvio nova tehnologija proizvodnju tankih volframovih niti, što je pomoglo u smanjenju troškova proizvodnje umjetnih žarulja sa žarnom niti.
Problem njegovog brzog isparavanja riješio je američki znanstvenik Irving Langmuir. Upravo je on u industrijsku proizvodnju uveo punjenje staklenih boca inertnim plinom, što je produžilo vijek trajanja svjetiljke i učinilo ih jeftinijima.
Učinkovitost
Gotovo sva energija koju primi svjetiljka postupno se pretvara u toplinsko zračenje. Učinkovitost doseže 15 posto pri temperaturi od 15 posto.
Kako se temperatura povećava, učinkovitost se povećava, ali to uzrokuje značajno smanjenje radnog vijeka žarulje.
Na 2700 K, razdoblje pune upotrebe umjetnog izvora svjetlosti je 1000 sati, a na 3400 K - nekoliko sati.
Kako bi se povećala trajnost žarulje sa žarnom niti, programeri predlažu smanjenje napona napajanja. Naravno, u ovom slučaju učinkovitost će se također smanjiti za oko 4-5 puta. Inženjeri koriste ovaj efekt u slučajevima kada je potrebna pouzdana rasvjeta minimalne svjetline. Na primjer, ovo je relevantno za večernje i noćno osvjetljenje gradilišta i stubišta.
Da biste to učinili, spojite izmjeničnu struju svjetiljke s diodom u seriju, što jamči opskrbu strujom svjetiljke tijekom polovice cijelog razdoblja opskrbe strujom.
Uzimajući u obzir da je cijena konvencionalne žarulje sa žarnom niti znatno manja od prosječnog vijeka trajanja, kupnja takvih izvora rasvjete može se smatrati prilično isplativim pothvatom.
Zaključak
Povijest pojavljivanja modela električne svjetiljke na koju smo navikli povezana je s imenima mnogih ruskih i stranih znanstvenika i izumitelja. Tijekom dva stoljeća ovaj umjetni izvor rasvjete bio je podložan transformacijama i modernizacijama, čija je svrha bila produžiti radni vijek uređaja i smanjiti njegovu cijenu.
Najveće trošenje žarne niti opaža se u slučaju iznenadnog napajanja žarulje naponom. Kako bi riješili ovaj problem, izumitelji su počeli opremati svjetiljke raznim uređajima koji osiguravaju njihovo glatko pokretanje.
Kada je hladna, volframova nit ima otpornost koja je samo dvostruko veća od otpornosti aluminija. Kako bi se izbjegle vršne snage, dizajneri koriste termistore čiji otpor opada kako temperatura raste.
Niskonaponske žarulje jednake snage imaju mnogo veći životni vijek i svjetlosni učinak, budući da imaju veći presjek žarnog tijela. U rasvjetnim tijelima projektiranim za više žarulja učinkovita je serijska veza nekoliko svjetiljki nižeg napona. Na primjer, umjesto šest lampi od 60 W spojenih paralelno, možete koristiti samo tri.
Naravno, ovih dana ima razni modeli električne žarulje, koje imaju mnogo učinkovitije karakteristike od konvencionalnih žarulja izumljenih u vrijeme Lodygina i Edisona.