Система электрического освещения впервые по-настоящему стала потребителем электрической энергии в массовом масштабе. С момента изобретения и начала массового применения систем электрического освещения человечество стало нуждаться в больших объемах электрической энергии. Ведь до сих пор электрическая лампочка — это самое распространённое электротехническое устройство. Как же развивалась история электрического освещения? Приятно осознавать, что начало этому положили русские исследователи XIX века.
Электрическая дуга В.В. Петрова
Осенью 1802 года В.В.Петров, профессор физики, первый в мире электрохимик и электротехник, проводил опыты при помощи построенной им батареи гальванических элементов. Во время исследования сопротивления угля он взял два угольных стержня, соединив их разными зарядами. Один взял с положительным плюсом, а другой с положительным минусом батареи. Затем приблизил угли один к другому. Сблизившись, концы углей разогрелись так, что начали светиться. Немного отодвинув их друг от друга, учёный увидел яркое изогнутое пламя. Так была открыта электрическая дуга. Оказалось, что сведенные на определённом расстоянии угольные стержни-электроды дают яркий разряд в форме электрической дуги. Так появились первые осветительные приборы на электрическом токе.
Русские учёные В.Чиколев и А.Шпаковский также проводили исследования в этом направлении.
Но, к сожалению, открытие Петрова было забыто. Учёные-иностранцы, служившие тогда в русской Академии наук, не способствовали продвижению изучения данного явления. Дело ещё и в том, что труды свои он писал на русском языке. Будь они на латыни, их бы знал весь мир. А через 8 лет, в 1810 году, учёный из Англии Генфри Дэви получил снова электрическую дугу, и его признали первооткрывателем. Он назвал её «вольтовой» дугой.
«Свеча Яблочкова»
Продолжил работу над созданием электрического светильника П.Н.Яблочков. Однажды, поработав с дуговым фонарём, молодой инженер понял, что его сложно регулировать. При таком фонаре постоянно должен находиться механик, чтобы поддерживать неустойчивое напряжение. Угольные лампы не были практичными.
Тогда Яблочков поставил перед собой такую задачу: построить лампу, которую не надо регулировать. И, представьте, это ему удалось! Мало того, задачу регулировки углей в дуговой лампе он решил гениально просто, поставив угольные стержни не друг против друга, а параллельно. При этом разделил их прослойкой тугоплавкого вещества, что не проводит ток. Казалось, всё просто, но это был настоящий прорыв в науке. Именно 70-е годы XIX века считают по-настоящему началом электрического освещения.
Весь мир узнал об этом изобретении, получившем название «Электрическая свеча Яблочкова». В 1876 году в Лондоне русский изобретатель демонстрировал необыкновенную электрическую свечу. По форме она была похожа на обычную стеариновую, но горела ярчайшим светом. Дешёвая и простая, с ярким ровным светом «свеча Яблочкова» завоевала мир. В 1880 году «русский свет» использовался во многих городах мира, а также в Москве, Петербурге, Полтаве, Нижнем Новгороде.
В дальнейшем совершенствуя своё изобретение П.Н.Яблочков использовал не постоянный, а переменный ток. Он стал первым человеком, применившим практически переменный ток в электротехнике.
Лампа Лодыгина
Работа по развитию электрического освещения продолжалась. Уже было известно, что, проходя по проводнику, ток нагревает его. Именно это свойство электрического тока использовали изобретатели новых электрических ламп. Это были лампы накаливания.
Русский электротехник А.Н.Лодыгин первым создаёт удобную конструкцию электрической лампы. Она выглядела так: две медные проволочки, которые соединены с источником тока, впаяны в небольшой стеклянный шар. Между ними закреплён тонкий угольный стерженёк. Он раскалялся и светился ярко благодаря большому сопротивлению току, когда тот пропускался через медные проволочки. Чтобы стерженёк быстро не сгорал из стеклянного шара откачивался воздух. Интересно то, что изначально Лодыгин, воплощая мечту детства, работал над геликоптером. Решая проблему, как освещать его ночью, изобретатель увлёкся созданием лампы накаливания. Геликоптера не получилось, но зато работа по лампе накаливания оказалась успешной. Академия наук присудила А.Н.Лодыгину почётную награду — Ломоносовскую премию. Это вдохновило учёного на новые исследования. Он показал, что такие лампы можно применять в разных условиях: на фонарях в шахтах, в сигнальных железнодорожных фонарях, на подводных лодках. Так, фонарь Лодыгина был применён, когда строили подводные части моста через Неву.
В 1890 году учёный выступил с предложением изготовлять лампы накаливания с металлическими нитями, при этом используя тугоплавкие металлы (вольфрам, осмий, молибден, палладий, иридий). В 1900 году на Всемирной выставке демонстрировались лампы накаливания Лодыгина с металлической нитью. После 1910 года нашли практическое применение лампы с вольфрамовой нитью, когда был открыт способ протяжки таких нитей.
Изготавливая лампы, следили, чтобы воздух был полностью удалён из баллона лампы. Для этого его заполняли газом, который не действовал на раскалённую нить (аргоном или азотом).
Лампа Томаса Эдисона
Лампочки Лодыгина служили мало, быстро сгорали. Необходимо было проделать множество опытов, чтобы получить прочную нить накаливания. Но денег у русского ученого не было. И тут появляется Томас Эдисон, знаменитый американский изобретатель. К нему попала лапочка Лодыгина от одного русского офицера, который привез её в Америку. Эдисону сразу стало понятно, что изобретение Лодыгина — самый лучший способ освещения. Он взялся совершенствовать лампу Лодыгина. В отличие от русских изобретателей Эдисон был хорошим коммерсантом, видел выгоду в разработке идеи. Кроме того, у него было много денег и помощников. Набравшись терпения, он с помощниками провёл более 6000 опытов для того, чтобы найти прочный материал для угольных нитей. Используя достижения в области электрического освещения, он увеличил разрежение в баллоне, применил в качестве нити накаливания бамбуковые обугленные волокна. Позже бамбуковое волокно было заменено вольфрамовой нитью (это усовершенствование уже в лампу Эдисона внёс тот же Лодыгин). С тех пор во всём мире для электрических ламп нити делаются из вольфрама (его температура плавления по шкале Цельсия 3380 градусов.
Томас Эдисон создал патрон к лампе, выключатель. Кстати, этими приспособлениями мы пользуемся до сих пор. Он решил проблему дробления энергии, построил генератор (динамо-машину). Благодаря этому стало возможным питать электрическим током несколько независимых друг от друга лампочек. Также он изобрёл счётчик электроэнергии. Это позволяло у каждого потребителя на дому определять количество используемой энергии.
Это далеко не все изобретения Томаса Эдисона, которые позволили широко использовать электрическое освещение. Эдисона не случайно называют отцом современного электрического освещения.
Лампы дневного света
Развитие электрического освещения продолжалось. Используя уже накопленные знания, учёные совершенствовали лампочки для освещения. Так появились лампы дневного света. Они дают свет не нагреваясь. Сначала были цветные газосветные лампы. Для обычного освещения они не подходили, но для световых реклам оказались удобными. В стеклянную трубочку с двух сторон вставлялись металлические пластинки, электроды, а к ним подводился ток. Цвет свечения зависел от газа, которым наполнялась трубка. Например, неон давал красный цвет, а аргон — синий. В трубке мог светится не газ, а пары металла. Пары натрия давали жёлтый цвет, а ртути — фиолетовый.
Можно по цвету световой рекламы определить, чем заполнены трубки.
Затем появились лампы с ультрафиолетовыми лучами. Советский учёный С.И.Вавилов в своей лаборатории изобрёл светящийся порошок. Этим порошком полупрозрачной, тонкой плёнкой изнутри покрываются стенки стеклянной трубки с электродами. Плёнка начинает светится под воздействием тока. В этом свете намного больше ультрафиолетовых лучей, чем у лампочек накаливания, хотя желтых лучей меньше. Поэтому её свет считается ближе к дневному. И ещё, лампы дневного света имеют преимущество, они потребляют меньше тока, а это значит, что освещение стоит дешевле.
Наша современность
Электрическое освещение продолжает совершенствоваться. На смену лампе накаливания Лодыгина приходят другие, современные лампы. Сегодня для освещения жилых помещений и других объектов используются галогенные лампы накаливания, энергосберегающие флуоресцентные лампы.
Лампочки прогрессируют, появляются новинки. Учёные продолжают работу. Например, китайцы заменили вольфрамовую нить углеродными нанотрубками. Исследования показывают, что нанолампочка в чём-то лучше. У «стеклянных осветителей» появляются неожиданные возможности. Это и устранение неприятных запахов, и способность к борьбе с грибками, бактериями. Отдельные разработчики говорят о лампочке, которая освежает воздух. Электрическое освещение продолжает развиваться. Это бесспорно!
Источник: http://lifeandlight.ru
