История создания лампы накаливания

История лампы накаливания

7 класс

Цель

• Изучить историю создания лампы накаливания и её устройство.

введение

Сегодня, пользуясь всеми удобствами электричества и не представляя свою жизнь без интернета, тяжело поверить, что относительно недавно не было не только электрических приборов, но и вообще искусственного света. Изобретение лампы накаливания было практически чудом в глазах людей. Ведь раньше для освещения помещений люди использовали открытый огонь.

• Под лампочкой накаливания подразумевается источник света, излучатель которого изготовлен из тугоплавкого металла (чаще вольфрама) и имеет вид спирали или нити, накаливаемой до температуры в 2500-3000К с помощью электрического тока. Свечение происходит за счет накаливания нити. Стандартная лампа может работать от 5 до 150 часов, а отдача света от нее составляет от 10 до 35 лм/Вт.

Лампы накаливания

устройство лампы накаливания

Этот источник электрического света представляет собой проводник с высокой температурой плавления, который находится в колбе. Из нее предварительно выкачан воздух, вместо него колба заполнена инертным газом. Проходя через лампу, электрический ток испускает поток света.

Этапы создания

• Историю лампочки стоит начать с изобретения химического источника тока — первого гальванического элемента. Его сконструировал итальянский ученый Алессандро Вольта в 1800 году.
• В 1802 году профессор В. В. Петров в Петербурге проводит несколько экспериментов с электрическими батареями и гальваническими элементами. В результате в 1808 году он открыл электрическую дугу: разряд, возникающий между стержнями-электродами, разведенными на определенное расстояние. Петров предположил, что это свечение можно использовать для освещения. Электроды использовались, как металлические, так и угольные. Последние светили ярче, но быстро сгорали. Также необходимо было постоянно сдвигать электроды для поддержания необходимого расстояния. Ученым не удалось создать осветительный прибор, но их труды послужили основой для дальнейших исследований.

• В  1838 году  бельгийскому ученому  Жобару  удалось создать работающий прототип лампы с угольными электродами. Но они быстро сгорали, так как свечение проходило в воздушной среде.
• В   1840 году  член Петербургский Академии наук  Уоррен Деларю  (англичанин по происхождению) сконструировал лампу с платиновой спиралью. Устройство работало довольно продолжительное время и успешно освещало помещение, но из-за дороговизны материалов дальше опытного образца производство не пошло.
• В  1841 году  ирландский ученый  Фредерик де Моллейн  получил первый на осветительный прибор. Устройство состояло из платиновой спирали, помещенной в вакуум.
• В  1844 году  американский патент получает  Джон Старр . Его лампа работала на основе углеродной нити. В связи со смертью ученого исследования прекратились.
• Спустя еще десять лет в  1854 году  ученый из Германии  Генрих Гебель  разработал первый прототип современной лампы: в качестве электродов использовались обугленные палочки бамбука, помещенный в колбу с откачанным воздухом. Ученому удалось создать прибор, которым он освещал собственный магазин. К сожалению, Гебель не смог получить патент на свое устройство. 
• В  1860 году  физик-англичанин  Джозеф Уилсон Суон  представил свой вариант осветительного прибора. Его патентованная лампа работала  в  вакууме с угольным волокном. Из-за сложностей поддержания нужного разрежения технология не получила дальнейшего распространения.

так выгляделА первАЯ лампА

В 1854 году в Америке прошла выставка по электротехнике, на которой Генрих Гебель представил свою лампу. В качестве проводника использовалась бамбуковая нить, а в качестве корпуса — флакон от туалетной воды. В него добавляли ртуть, а затем выливали из емкости для создания вакуумного пространства. Недостаток этой лампочки в ее хрупкости и малом времени работы.

• в  1874 году  российский инженер  Александр Лодыгин  изобретает и получает патент на нитевую лампу. В качестве элемента накаливания он выбирает угольный стержень. Нить накала помещалась в герметичный стеклянный сосуд с откачанным воздухом. Такое решение сразу повысило срок службы лампы до 30 минут и позволило использовать ее вне лабораторных стен.

• Через год ученый  Василий Федорович Дидрихсон  внес важные улучшения в конструкцию Лодыгина: поместил несколько нитей накаливания в одно устройство. При перегорании одного угольного стержня следующий начинал работать автоматически.
• Электротехник  Павел Яблочков  в  1875-1876 годах  совершил открытие, которое привело к изобретению дуговых ламп. К сожалению, срок службы «свечи Яблочкова» был невелик, и постепенно их заменили лампы накаливания.
• Джозеф Уилсон Свон  в  1878 году  запатентовал новую конструкцию лампы с угольным волокном, помещенным в разреженную кислородную атмосферу.
• Американский изобретатель  Томас Эдисон  не остался в стороне от проблемы создания лампы. Путем изучения мирового опыта и собственных многолетних экспериментов в  1879 году  ученый патентует свою лампу.

Томас Эдисон

Работы проводились и на другом конце земли. Американец Томас Эдисон, усовершенствуя лампу Лодыгина, в качестве нитей накаливания пробовал использовать разные металлы. Подбирая материал, Эдисон провел около 1500 испытаний и около 6000 опытов. В 1878 году им была запатентована лампа с платиновой нитью, однако изобретатель из-за той же дороговизны материала вернулся к угольному волокну и в 1879 году запатентовал лампу с 40-часовым сроком службы.

Заслуги Эдисона в развитии систем освещения состоят еще и в том, что он изобрел поворотный выключатель, патрон-цоколь, разработал план центрального энергоснабжения и наладил производство лампочек по $2,5 за штуку, что стало настоящим коммерческим прорывом. 

выводы

• За прошедшие сто с лишним лет конструкция ламп накаливания принципиально не изменилась: герметичная стеклянная колба, заполненная аргоном и вольфрамовая спираль.
• Несмотря на появление новых осветительных приборов (светодиодных, люминесцентных и других), лампа накаливания не сдает своих позиций и широко используется во всем мире. 
• С изобретением столь популярного осветительного прибора связаны многие российские ученые.