Design și caracteristici ale lămpii cu incandescență

Conţinut:

Proiectarea lămpilor cu incandescență
Istoria lămpilor cu incandescență
Pionierii industriei
Cine a inventat becul?
De ce lămpile incandescente se demodează

O lampă incandescentă este un dispozitiv de iluminat electric, al cărui principiu de funcționare se bazează pe încălzirea unui filament din metal refractar la temperaturi ridicate. Efectul termic al curentului este cunoscut de mult timp. În timp, se încălzește atât de mult încât firul începe să strălucească. Și deși în țara noastră astfel de bibelouri poartă numele de Ilici, de fapt, chiar și istoricii avansați nu pot da un răspuns fără ambiguitate cu privire la cine este inventatorul lămpii incandescente.

Proiectarea lămpilor cu incandescență

Înainte de a vă scufunda cu capul în istoria creării lămpilor cu incandescență, să studiem structura dispozitivului:

Partea de lucru a unei lămpi cu incandescență este un filament de wolfram. Rezistența specifică a acestui metal este de trei ori mai mare decât cea a cuprului. Acesta nu este un indicator foarte ridicat. Dar wolfram este ales ca corp de încălzire pentru proprietățile sale refractare, iar secțiunea transversală a filetului este redusă la limită pentru a crește rezistența electrică. Temperatura la care se topește metalul depășește 3000 de grade Celsius.
Becul unei lămpi cu incandescență este fabricat din sticlă și conține de obicei un fel de gaz inert. Acest lucru vă permite să protejați spirala de ardere fără a fi nevoie să creați un vid (care ar duce la o presiune negativă asupra becului și o scădere a rezistenței mecanice a întregii structuri).
Bec cu incandescenta
Spirala lămpii incandescente este susținută de suporturi din molibden și este alimentată de electrozi de nichel. Materialele sunt selectate în funcție de scop. Molibdenul este, de asemenea, foarte refractar, în timp ce nichelul are o temperatură mai scăzută a lichidului, dar are un coeficient scăzut de dilatare termică. Ca urmare, loculcontactul cu spirala nu suferă deformări mecanice mari, ceea ce afectează pozitiv durata de viață a lămpii incandescente.
Electrozii sunt conectați la plăcuțele de contact ale bazei folosind conductori de cupru. Rareori, o lampă incandescentă este prevăzută cu siguranța proprie. Se află și în interiorul plintei.

Istoria lămpilor cu incandescență

Nu toată lumea știe că spiralele nu au fost imediat făcute din wolfram. Înainte de asta, s-a folosit grafit, hârtie și chiar bambus. În general, putem spune că mulți oameni au mers să creeze o lampă cu incandescență.

Spre marele nostru regret, nu putem oferi aici o listă cu 22 de nume de oameni de știință pe care istoricii îi atribuie într-un fel sau altul procesului de dezvoltare a acestei invenții. Și nu ar fi în întregime corect să-i atribuim toate meritele lui Edison. Și astăzi, în ciuda tuturor eforturilor, lămpile cu incandescență sunt departe de a fi perfecte. Depășirea amplitudinii tensiunii cu doar 10% din valoarea nominală reduce durata de viață a dispozitivelor de 4 ori. În același timp, reducerea acestui parametru reduce în mod natural revenirea fluxului luminos: cu 40% cu aceeași modificare relativă a caracteristicilor rețelei de alimentare la o parte mai mică. (Vezi și: lampă LED)

Cât despre pionieri, lucrurile au stat mult mai rău. Joseph Swan (Joseph Swan), în special, nu a putut atinge suficientă rarefiere a aerului în becul lămpii incandescente. Pompele (mercurul) din acea vreme pur și simplu nu permiteau să facă așa ceva. Și firul a ars sub influența oxigenului păstrat în interior.

Scopul lămpilor cu incandescență este să aducă spirala la un grad ridicat de încălzire, atunci când corpul începe să strălucească. Dificultățile au fost agravate de lipsa aliajelor de înaltă rezistență la mijlocul secolului al XIX-lea - rata de conversie a curentului electric în căldură crește puternic odată cu creșterea rezistenței conductoruluimaterial

Astfel, toate eforturile oamenilor de știință pot fi reduse la următoarele direcții:

Alegerea materialului firului. Rezistența ridicată și rezistența la ardere au servit ca criterii în același timp. De exemplu, fibrele de bambus, care sunt izolatoare în sine, au fost acoperite cu un strat subțire de grafit conductor. Datorită suprafeței foarte mici a stratului conductor de cărbune, rezistența a crescut brusc, ceea ce a condus la rezultatele dorite.

Cu toate acestea, baza de lemn a luat foc rapid. Prin urmare, încercările de a crea un vid complet pot fi considerate a doua direcție. Oxigenul este cunoscut încă de la sfârșitul secolului al XVIII-lea, iar oamenii de știință au demonstrat rapid că acest element este implicat în ardere. În 1781, Henry Cavendish a determinat compoziția aerului și, când au început lucrările la lămpile cu incandescență, era clar că atmosfera pământului avea un efect dăunător asupra corpurilor încălzite la temperaturi ridicate.

Era foarte important să transmită toate tensiunile firului. În conformitate cu aceasta, s-a lucrat la părțile detașabile și de contact ale circuitului. Este clar că un strat subțire de cărbune are o rezistență ridicată, dar cum să aduci electricitate acolo? Este greu de crezut acum, dar metalele prețioase precum platina, care au o conductivitate relativ mare, au fost utilizate pe scară largă pentru a obține rezultate acceptabile. Numai în acest fel a fost posibil să se evite încălzirea circuitului extern și a contactelor, în timp ce firul s-a ascuțit în mare măsură.

Priza filetată a lui Edison, care este încă în uz astăzi, poate fi notată separat. Aceasta este o idee foarte bună care a stat la baza înlocuirii rapide a becurilor. Alte metode de creare a unui contact, cum ar fi lipirea, practic nu sunt potrivite în acest caz. Ca să nu mai vorbim că o astfel de conexiune se poate rupe sub influența temperaturii ridicate.

Lampa Edison

Suflanții de sticlă din secolul al XIX-lea atinseseră deja anumite înălțimi, așa că becurile erau deosebitenu au fost probleme. Chiar și Otto von Gerike, în timp ce proiecta un generator de electricitate statică, a recomandat umplerea unui balon sferic cu sulf. Și când materialul se întărește, sticla ar trebui să fie spartă. Acest lucru a dus la un glonț perfect, care a colectat o sarcină pe o tijă de oțel care trecea prin centrul întregii structuri în timpul frecării.

Pionierii industriei

Puteți citi din multe surse că ideea de a folosi electricitatea în scopul iluminatului a fost implementată pentru prima dată de Sir Humphrey Davy. La scurt timp după crearea polului voltaic, el a experimentat cu metale. Am ales platina din cauza punctului său de topire ridicat - toate celelalte materiale s-au oxidat rapid în aer. Adică pur și simplu au ars. Sursa de lumină nu a fost strălucitoare nici în prima aproximare, dar a oferit baza pentru alte sute de experimente, arătând exact ce trebuie făcut pentru a obține rezultatul final: a ilumina ceva cu electricitate.

Acest lucru s-a întâmplat în 1802, când omul de știință a împlinit 24 de ani, iar puțin mai târziu, în 1806, Humphrey Davy a prezentat publicului un dispozitiv de iluminat cu descărcare complet funcțional, în designul căruia două tije de cărbune au jucat un rol principal. Durata scurtă de viață a unei lumini atât de strălucitoare pe cerul științei, care a dat lumii o idee despre clor, iod și o serie de metale alcaline, ar trebui atribuită experimentelor constante. Ce merită, cel puțin, experimente privind inhalarea de monoxid de carbon sau lucrul cu oxid de azot (o substanță otrăvitoare puternică)? Am adus un omagiu unor astfel de fapte strălucitoare, dar același lucru a scurtat viața omului de știință la 50 de ani.

Corpuri de iluminat Devi

Iar faptul că Humphrey a abandonat un întreg deceniu de cercetare în domeniul dispozitivelor de iluminat poate fi pus pe seama veșnicei sale ocupații - nu degeaba Davy este încă numit părintele electrolizei - precum și nevoilor urgente. TragedieAnul 1812 la Felling Colliery a lăsat o impresie profundă în inimile multora. Sir Humphrey Davy a fost unul dintre cei care au dezvoltat o sursă sigură de lumină pentru mineri. Este clar că electricitatea nu era potrivită pentru aceste scopuri din simplul motiv că nu existau surse puternice și fiabile de energie. Și pentru a preveni explozia gazului de mină din când în când, s-au folosit o varietate de măsuri, cum ar fi o grilă de difuzor metalic, care împiedică răspândirea flăcărilor.

Sir Humphrey Davy era cu mult înaintea timpului său. În urmă cu aproximativ 70 de ani.Și abia la sfârșitul secolului al XIX-lea au început să apară într-o avalanșă noi structuri, una după alta, menite să salveze omenirea din întunericul etern, grație folosirii electricității. Davy a fost unul dintre primii care au remarcat dependența rezistenței materialelor de temperatură, ceea ce i-a permis lui Georg Ohm să derive puțin mai târziu faimoasa sa lege pentru secțiunea unui cerc. Și o jumătate de secol mai târziu, această descoperire a devenit baza creării de către Carl Wilhelm Siemens a primului termometru electronic. (Vezi și: Lampă cu economie de energie)

Pe 6 octombrie 1835, James Bowman Lindsay a demonstrat un bec cu incandescență înconjurat de un bec de sticlă pentru protecție împotriva atmosferei. După cum a exprimat însuși inventatorul, a fost posibil să se citească o carte în întuneric la o distanță de un metru și jumătate de o astfel de sursă. James Bowman, astfel, conform surselor general acceptate, este autorul ideii de a proteja filamentul cu un bec de sticlă. Dar este așa?

James Bowman Lindsay

Tindem să susținem că aici istoria mondială a devenit puțin confuză. De fapt, prima schiță a unui astfel de dispozitiv datează din 1820. Dar atribuit lui Warren de la Rue dintr-un anumit motiv. Cine avea... 5 ani pe atunci. Cineva a observat această prostie și a schimbat data... în 1840. Ei bine, o profesoară de grădiniță nu poatepentru a face o asemenea invenție grozavă. Mai mult, a uitat cumva în grabă demonstrațiile lui James Bowman. Și totul este că multe dintre cărțile istorice (dacă nu ne înșelim, una dintre ele din 1961 de Lewis) au interpretat-o în acest fel, nu se mai știe de unde a venit tabloul. Aparent, autorul s-a înșelat, deoarece o altă sursă, Joseph Stoer, născut în 1986, îi atribuie această invenție lui August Arthur de la Riva (născut în 1801). Ceea ce se corelează mult mai bine cu realitatea și demonstrația lui James Bowman cincisprezece ani mai târziu.

Acest lucru a trecut neobservat în domeniul chirilic, dar în sursele engleze problema este interpretată astfel: numele de la Roux și de la Rive sunt în mod clar confundate și se pot referi la cel puțin patru persoane. Fizicienii Warren de la Rue și August Arthur de la Rive au fost deja menționați, iar primul din 1820 era încă la grădiniță, la figurat vorbind. În plus, în istorie pot apărea și părinții bărbaților menționați și anume: Thomas de la Rue (1793 - 1866) și Charles Gaspard de la Rive (1770 - 1834). Un domn (sau doamnă) necunoscut a efectuat un întreg studiu pe site-ul său, unde a dovedit în mod convingător că referirea la numele de familie de la Roux este insuportabilă și s-a referit la un întreg munte de literatură științifică de la începutul secolului XX și sfârșitul lui. secolul al XIX-lea.

În cele din urmă, aceeași persoană necunoscută a încercat să revizuiască toate brevetele lui Warren de la Rue și au fost în total nouă dintre ele. Și niciunul dintre ele nu a fost în vreun fel legat de lămpile incandescente ale designului descris. Însă August Arthur de la Rive, care a început să publice lucrări științifice în 1822, cu greu poate fi bănuit că a inventat becul de sticlă. Deși a vizitat și Anglia – locul de naștere al becului cu incandescență – și a studiat, printre altele, electricitatea. Toată lumea poate scrie autorului articolului pe site-ul în limba engleză prin [email protected]. După cum scrie el însuși, va accepta cu plăcere orice informație despre această problemă.

Cine a inventat becul?

Se știe cu încredere că în 1879, Edison a brevetat (brevetul SUA 223898) primul său bec cu incandescență. Și noi, descendenții, știm cu siguranță despre acest eveniment. În ceea ce privește publicațiile anterioare, paternitatea lor, dimpotrivă, este îndoielnică. Încă nu suntem siguri cine a dat lumii motorul de colecție, iar Sir Humphrey Davy a refuzat să obțină un brevet pentru lanterna sa de mină de siguranță, făcând astfel publică invenția sa. Dar uneori astfel de pretenții, după cum vedem, creează o confuzie considerabilă. Și acum nu putem spune cu siguranță cine a fost primul care s-a gândit să plaseze un filament într-un bec de sticlă, asigurând astfel eficiența întregii structuri, care este folosită peste tot până astăzi. Pentru motorul colector, apropo, nimeni nu primește deduceri din fiecare unitate de producție.

De ce lămpile incandescente se demodează

Lămpile cu incandescență folosesc principiul secundar al producției de lumină. În primul rând, firul este încălzit la o temperatură ridicată. Eficiența unor astfel de dispozitive este destul de scăzută, ceea ce înseamnă că cea mai mare parte a energiei este irosită. Normele moderne impun țara să economisească energie. De aceea, becurile cu descărcare și LED sunt la modă acum. Dar asta nu înseamnă că Sir Humphrey Davy, de la Rue, de la Reeve, Edison și mulți, mulți alții care au contribuit la scoaterea umanității din întuneric, vor fi și ei uitați.