Конструкционные особенности
Поскольку лампа накаливания считается самым первым источников света, то вполне закономерно, что ее конструкция должна быть достаточной простой. Особенно, если сравнивать с нынешними источниками света, которые ее постепенно вытесняют с рынка. В лампе накаливания ведущими элементами считаются:
- колба лампы;
- тело накала;
- токовводы.
Конструкция лампы накаливания
На сегодняшний день разработано несколько вариантов ламп накаливания, но такое строение характерно для самых простых и самых первых моделей. В стандартной лампочке накаливания, кроме вышеописанных элементов имеется предохранитель, который представляет собой звено. Оно состоит из ферроникелевого сплава. Его вваривают в разрыв одного из двух токовводов изделия. Звено размещается в ножке токоввода. Оно нужно для того, чтобы предупредить разрушение стеклянной колбы во время прорыва нити накала. Это связано с тем, что при прорыве вольфрамовой нити создается электрическая дуга. Она может оплавить остатки нити. А ее фрагменты могут повредить колбу из стекла и привести к возникновению возгорания. Предохранитель же разрушает электрическую дугу. Такое ферроникелевое звено размещается в полости, где давление равняется атмосферному. В данной ситуации дуга гаснет. Такое строение и принцип работы обеспечили лампе накаливания широкое распространение по миру, но из-за их высокого энергопотребления и непродолжительному сроку службы, она сегодня стали использоваться гораздо реже. Связано это с тем, что появились более современные и эффективные источники света.
Первое изобретение лампочки: когда и кто изобрел первую лампу в мире
Современный мир невозможно представить без электричества. А ведь сравнительно недавно, каких-то двести лет назад, о нем можно было только мечтать. Освещение домов в темное время суток было доступно лишь состоятельным людям: жизнь простых крестьян и горожан зависела от солнечного света. Изобретение лампочки положило конец этому неравенству. Привычный для нас прибор сконструировали далеко не сразу. Давайте вспомним, какой путь прошли изобретатели, чтобы в домах было всегда светло.
Светильники до появления электрического аналога
Человек искал пути освещения в ночное время с тех самых пор, как стал “человеком разумным”. Если на экваторе световой день достаточно длинный, то в северных широтах зимой он составляет всего 6-7 часов. Человек — не медведь, он не может спать остальные 16-17 часов. Технология освещения жилищ во всем мире в доэлектрическую эпоху была одна: огонь.
Вначале это был просто костер в пещере. Затем, по мере цивилизации и усложнения жизненного уклада, стали появляться прообразы ламп. В огнестойкую емкость заливали подходящий состав и клали фитиль из ткани. В разных странах для этих целей использовали разные жидкости: жиры, растительные и минеральные масла, природный газ. Подобные лампы были пожароопасны и нещадно чадили.
Да и свет от них был весьма тусклым.
В Средние века придумали свечи из пчелиного воска. Чадили они меньше. Использование большого количества свечей позволяло хорошо освещать помещения. Но пожароопасность никуда не ушла — необходимо было вовремя их гасить. Естественно, что использование большого количества свечей было доступно только богатым аристократам или мещанам. Простолюдинам по-прежнему оставалось довольствоваться тусклым светом восковой свечки или керосиновой лампы.
Кто и когда первым в мире изобрел электрическую лампочку
Все изменилось с изобретением электричества. Постепенно изобретатели нашли способ безопасно, ярко и дешево осветить дома всех людей.
В вопросе первенства изобретения лампочки, как и во многих других, отечественная и мировая точка зрения различаются. В России принято считать первооткрывателями Павла Николаевича Яблочкина и Александра Николаевича Лодыгина. Ученые придумали разные типы осветительных приборов. Яблочкин в 1875-1876 годах первым сконструировал дуговую лампу. Однако в дальнейшем ее признали неэффективной. Лодыгин же двумя годами ранее (1874 год) получил первый патент на лампу накаливания.
В мире же считается, что первая лампочка изобретена Томасом Эдисоном. Свой патент американский ученый получил в 1879 году, на пять лет позже Лодыгина. Эдисон после долгих экспериментов сконструировал прибор, горевший почти 40 часов — максимально возможный срок для того времени. Кроме этого, изобретатель добился удешевления производства, чтобы лампочку мог позволить себе каждый человек.
В вопросе первенства изобретения лампы нет однозначного ответа. Множество ученых в разных странах трудились над ней, но далеко не все патентовали свои открытия. Электрическую лампочку однозначно можно назвать коллективным детищем мирового научного сообщества.
История электрической лампочки: этапы открытия
Рассмотрим историю создания осветительного прибора подробнее. Привычная лампа — это один из простых электротехнических приборов. Электротехника оформилась в отдельную науку почти сразу после открытия электричества во второй половине XVIII века. Историю лампочки стоит начать с изобретения химического источника тока — первого гальванического элемента. Его сконструировал итальянский ученый Алессандро Вольта в 1800 году. Почти сразу Санкт-Петербургская Академия закупила для опытов целую электрическую батарею, состоявшую из 420 пар гальванических элементов.
Профессор Василий Петров несколько лет проводил с ней эксперименты. 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. К такому же выводу через два года пришел английский ученый Гэмфри Деви. Электроды использовались, как металлические, так и угольные. Последние светили ярче, но быстро сгорали. Также необходимо было постоянно сдвигать электроды для поддержания необходимого расстояния.
Детство и юность Томаса Эдисона
«Эл», как его часто называли друзья, школу посещал неохотно. Уроки он часто прогуливал и вел себя настолько плохо, что его мать, бывшая учительница, была вынуждена оставить Томаса на домашнем обучении. Несмотря на это Эл полюбил читать и сохранил эту любовь на протяжении всей жизни. Кроме того, уже в раннем возрасте он оборудовал в подвале дома свою первую лабораторию.
Томас был вынужден работать с 12 лет. Он продавал фрукты, закуски и газеты в вагоне поезда. В те времена поезда были самым прогрессивным из всех существующих видов транспорта. Эдисон даже печатал свою собственную газету – «Великий магистральный вестник», которую распространял таким же способом.
В 15 лет Томас Эдисон становится странствующим телеграфистом. Используя азбуку Морзе он отправлял и получал сообщения по телеграфу. В течение последующих семи лет Томас Эдисон много путешествовал и часто работал ночами, чтобы принимать сообщения для поездов и армии Союза во время гражданской войны. В свободное время Эдисон изучал принцип работы телеграфа и через некоторое время решил, что знает способ как его доработать. Наконец, он пришел к пониманию, что хочет сам изобретать подобные вещи.
Кто на самом деле изобрел лампу
Официально изобретателем и первым человеком, зарегистрировавшим патент, считается Томас Эдисон. За всю свою жизнь предприниматель оформил 1093 патента в США и около 3000 в иных странах на различные изделия.
Также он занимался совершенствованием киноаппаратов, телефона и телеграфа, придумал фонограф. Благодаря его идее при телефонном разговоре стало использоваться слово «алло».
Родился изобретатель в 1847 г. в простой семье в штате Огайо, США. Молодой Томас работал телеграфистом. После 1864 г. создал и запатентовал свой первый «электрический баллотировочный аппарат» — прибор, который применяли для быстрого подсчета поданных голосов «да» и «нет».
Томас Алва Эдисон
Характеризуют жизненные достижения Эдисона и разнообразные награды, например, Золотая медаль Конгресса. Это высшее поощрение в США досталось ученому в 1928 г. Были в копилке и другие награды, а также несколько почетных должностей.
Ее внешний вид
Самая первая — опытная — электролампочка представляла собой вытянутую трубку, внутри которой размещались платиновые полоски, на которые подавался ток. Конструкция не сильно изменилась впоследствии: нити закрутились в спирали, трубка приобрела форму груши.
Для сравнения: лампа Лодыгина была выполнена в виде тонкой угольной палочки, которую зажали медные стержни. Все это было помещено в круглый шар из стекла.
Лампа Лодыгина была непохожа на современные
Лампа Эдисона же представляла собой колбу, из который был выкачан воздух. Горел тонкий угольный стержень. Однако изобретатель не остановился на одной лампочке: благодаря его улучшениям (изобретению винтового цоколя, патрона, предохранителей, выключателей и т.д.) увеличилось время работы ламп.
Конструкционные особенности
Конструкции современных ламп отличаются по разным показателям:
- Форме колбы.
- Строению цоколя.
- Газу наполнителю.
- Наличию предохранителя внутри конструкции.
- Материалу тела накала.
- Особенностям, зависящим от назначения.
Производители предлагают на выбор различные по исполнению колбы лампы. Некоторые разновидности показаны на рисунке. Потребитель выбирает подходящую форму, основываясь на допустимой мощности и размера светильников. Для создания направленности потока света внутреннюю часть колбы покрывают слоем алюминия.
Существуют лампы с цоколем и без него.
Классическое резьбовое соединение впервые предложил Соун, творчески развил идею Эдисон – отсюда и буквенная маркировка винтового цоколя Е, по первой букве фамилии изобретателя.
Некоторые модели цоколей представлены на рисунке:
В странах с иным уровнем напряжения в электросетях продают лампы с цоколями, исключающими вкручивание в патроны, предназначенные для других напряжений. Например, в США, где уровень напряжения 110–127 В не удастся вкрутить лампочку для Европы (220–240В).
От состава газа, которым наполняют колбу, зависит светимость и долговечность лампы. Например, галогенный газ способствует разогреванию нити до высоких температур, сохраняя при этом продолжительность службы. Благодаря эффекту появились галогенные лампы, при одинаковой светимости они меньше по размерам и потреблению электроэнергии по сравнению с вакуумными моделями.
Сегодня распространены лампы с наполнением колбы:
- Вакуумные.
- Аргоновые или азотно-аргоновые.
- Ксеноновые.
- Криптоновые.
Плавкий предохранитель защищает колбу от взрыва при сгорании спирали. При обрыве нити, раскаленные капли вольфрама попадали на стенки колбы, она прожигалась, происходил взрыв с разбросом осколков. Предохранителем служит часть подводящего проводника, находящегося в атмосферном воздухе внутри цоколя. Искра, возникающая в вакууме, быстро гасится. В лампе может появляться черный «дымок», но колба остается целой.
Что поменялось с изобретением электрической лампочки?
- Улицы стали лучше освещаться. Масляные, керосиновые и даже газовые фонари уступали электрическим по мощности, и тёмные улицы того времени кишели преступниками. Более яркое электрическое освещение сделало улицы спокойными и безопасными.
- Изменился режим дня. Из-за скудного освещения домов наши предки ложились спать рано, почти с заходом солнца. А вставали, наоборот, на восходе, подстраиваясь под световой день. С появлением электрического освещения это изменилось. Теперь любой мог выстроить свой день, как ему удобно. Нужно поработать ночью? Легко! Хочется выйти вечером на прогулку или в гости? Почему нет! Наш привычный сегодняшний режим дня – прямое влияние электричества.
- Стало безопаснее. Свечи и газовые светильники часто вызывали пожары. Распространение электрического освещения эту проблему заметно снизило.
Развитие кругозора детей 6-13 лет
Хотите узнать больше интересных фактов о выдающихся ученых и их открытиях? Ждем вас и вашего ребенка на нашем онлайн-курсе «Культурный код» для детей 6-13 лет
узнать подробнее
История электрической лампочки
Трудно себе представить, что всего пару сотен лет назад человечество обходилось без такого важного сейчас бытового предмета, как электрическая лампочка. В начале 19 века она только начала путь своего развития, а над ее изобретением трудились десятки ученных со всего мира
Начало преобразования электрической энергии в световую положили опыты двух ученных физиков Василия Петрова и англичанина Гемфри Деви, которые практически одновременно независимо друг от друга наблюдали эффект вольтовой дуги. Оба ученных в своих опытах использовали стержни из древесного угля, которые подключив к большой батарее элементов, получили свет от вольтовой дуги. Правда эффект был недолгим, стержни быстро выгорали и не были пригодны для длительного практического применения.
В XIX веке применялось два вида ламп: лампы накаливания и дуговые. В 1809 году англичанин Деларю изобрел первую лампу накаливания с платиновой нитью. Первую дуговую лампу с возможностью ручной регуляции длины дуги изобрел в 1844 году французский физик Фуко. В 1848 году он, заменив древесный уголь на твердый кокс, полностью осветил одну из площадей французской столицы.
В 1875 году Павел Николаевич Яблочков создал конструкцию дуговой лампы с расположенными параллельно угольными электродами, разделив их изолирующим слоем пластины из гипса. В 1877 году с их помощью было впервые организовано уличное освещение на парижской улице. Изобретение имело огромный успех. Свечи Яблочкова, которые часто называли «русский свет», стали использовать для освещения улиц во многих крупных городах мира.
В 1874 году инженер из России Александр Лодыгин представил «нитевую лампу», в которой в качестве проводника использовал угольный стержень, помещенный в вакуумный сосуд. В 1890 году Лодыгин заменил угольный стержень проволокой из вольфрама, что позволило ему повысить температуру накаливания до 3385 градусов. В 1906 году он продал патент на свое изобретение американской компании General Electric.
Огромный прорыв в создании совершенной лампочки совершил американский ученный Томас Эдисон, детально изучив опыты своих предшественников его целью было найти наилучший материал нити для получения долгого яркого немигающего света. С 1878 года он провел более 12 тысяч опытов, опробовал около 6000 материалов, прежде чем остановился на нити из обугленных бамбуковых волокон. Средняя продолжительность горения лампочки составила 800-1000 часов. Заслуга Эдисона не только в том, что он «изобрел» лампочку с продолжительным сроком службы, но и в создании других полезных изобретений необходимых для ее полноценного функционирования цоколя, предохранителя, выключателя.
Почти тридцать лет лампочки Эдисона бесперебойно служили людям, но будущее было уже за более современными лампочками с использованием металлической нити.
Кто первый изобрел лампочку
С 1870-х годов начинается серьёзная работа над изобретением электрической лампочки. Многие видные учёные и изобретатели посвятили годы и десятилетия своей жизни работе над этим проектом. Лодыгин, Яблочков и Эдисон — эти три изобретателя параллельно работали над конструкцией ламп накаливания, так что до сих пор продолжаются споры о том, кто же из них может считаться первым в мире изобретателем электрической лампы накаливания.
Лампа Лодыгина А. Н.
Свои опыты по изобретению лампы накаливания начал в 1870 году после выхода в отставку. При этом изобретатель одновременно работал над несколькими проектами: созданием электролёта, водолазного аппарата и лампочки.
В 1871-1874 годах он проводил опыты по поиску наиболее подходящего материала для спирали накаливания. Изначально попытавшись использовать железную проволоку и потерпев неудачу, изобретатель принялся экспериментировать с помещённым в стеклянную ёмкость угольным стержнем.
В 1874 году Лодыгин получил патент на изобретённую им лампу накаливания, причём не только российский, но и международный, запатентовав своё изобретение во многих европейских странах и даже в Индии и Австралии.
В 1884 году по политическим мотивам изобретатель покинул Россию. Последующие 23 года он работал то во Франции, то в США. Он и в эмиграции продолжал разрабатывать новые проекты ламп накаливания, запатентовав те из них, где в качестве материала для спирали используются тугоплавкие металлы. В 1906 году эти патенты Лодыгин продал в США «Дженерал электрик компани». В ходе своих исследований изобретатель пришёл к выводу о том, что лучшие материалы для нитей спирали накаливания — это вольфрам и молибден. И выпускаемые в США первые лампы накаливания делались по его проекту и именно с вольфрамовой нитью.
Лампа Яблочкова П. Н.
В 1875 году, оказавшись в Париже, занялся изобретением дуговой лампы без регулятора. Яблочков ещё и раньше, живя в Москве, начинал работу над этим проектом, однако потерпел неудачу. Столица Франции стала тем городом, где он сумел добиться выдающихся результатов.
К началу весны 1876 года изобретатель закончил работу над проектом конструкции электрической свечи, а 23 марта того же года получил на неё патент во Франции. Этот день стал знаменательным не только в судьбе самого П. Н. Яблочкова, но и поворотным моментом для дальнейшего развития электро- и светотехники.
Свеча Яблочкова была проще и дешевле в эксплуатации, чем угольная лампа Лодыгина. К тому же у неё не было ни пружин, ни каких-либо механизмов. Она имела вид двух стержней, зажатых в двух отдельных клеммах подсвечника, которые разделяла перегородка из каолина, изолирующая их друг от друга. На верхних концах зажигали дуговой заряд, после чего пламя дуги медленно жгло уголь и испаряло изолирующий материал, одновременно с этим испуская яркое свечение.
В апреле 1876 года изобретатель продемонстрировал свою свечу на выставке электрических приборов в Лондоне. Многочисленная публика была в восторге от залившего помещение яркого голубовато-белого электрического света.
Правдивая история создания лампы накаливания в хронологическом порядке
| 1840год. Британский химик и астроном Уоррен де ла Рю (Warren de la Rue), между прочим с 1864 года член-корреспондент Петербургской Академии Наук, размещает кусок платиновой проволоки в вакуумной трубке и пропускает через нее электрической ток, тем самым создав первую электрическую лампочку, по трудоемкости исполнения и стоимости больше напоминавшую некое произведение искусства. Больше известен за работы по исследованию Луны, один из кратеров которой назван в его честь. | |
| 1854 год. Германский часовщик Генрих Гебель (Heinrich Göbel) на выставке в Нью-Йорке представляет первую электрическую вакуумную лампу накаливания, пригодную для применения, сначала использую в качестве нити накаливания обугленную бамбуковую нить, а в качестве колб флаконы от духов. Должного внимания в те годы лампа Гебеля также не нашла. В 75 лет получил признание, как изобретатель первой пригодной для применения лампы накаливания с угольной нитью. | |
| 1860 год. Английский физик и химик Джозеф Уилсон Суон (Joseph Wilson Swan), по-русски Лебедь получил патент на вакуумную лампу накаливания, однако трудности в получении вакуума привели к тому, что лампочка Лебедя светила недолго. На этом работу не закончил и в 1878 году получил новый патент. В 1879 году в домах Англии стали делать электрическое освещение. | |
| 1874 год. 11 июля инженер-электрик Лодыгин Александр Николаевич получает патент на нитевую лампу, используя в качестве нити накаливания угольный стержень, помещенный в вакуум. Именно Лодыгин первым предложил применять в лампах вольфрамовые нити, закрученные в спираль. В 1906 году в США построил и пустил в ход завод по элетрохимическому получению вольфрама, хрома и др. металлов. Не сойдясь во взглядах с большевиками в 1917 году покинул страну и в марте 1923 года умер в Бруклине. | |
| 1875 год. Русский электротехник, механик Одесского телеграфа Василий Федорович Дидрихсон усовершенствовал лампу Лодыгина, откачав из нее воздух и применяя несколько волосков нити накаливания. Лампа Дидрихсона уже имела некоторый успех, она была применена для освещения большого бельевого магазина на Б. Морской (ныне Герцена), так же очень помогла при строительстве Литейного моста во время подводных работ при ремонте осевшего кессона. | |
| 1876 год. Русский электротехник, военный инженер и изобретатель Павел Николаевич Яблочков открыл, что каолин (белая глина) электропроводен при высокой температуре. После чего он создал лампу, где «нить накала» была изготовлена из каолина. Особенностью данной лампы было то, что она не требовала вакуума, и «нить накала» не перегорала на открытом воздухе. Ни одно из изобретений в области электротехники не получало столь быстрого и широкого распространения, как свечи Яблочкова. Это был подлинный триумф русского инженера. Свечи Яблочкова появились в продаже и начали расходиться в громадном количестве, так, к примеру, французское предприятие Бреге ежедневно выпускало свыше 8 тысяч свечей. Каждая свеча стоила около 20 копеек и горела 1,5 часа. Проживая в Париже был посвящен в члены масонской ложи «Труд и Верные Друзья Истины» (Travail et Vrais Amis Fidèles). Умер в России в 46 лет. | |
| . Американский изобретатель и предприниматель (Thomas Alva Edison) в ходе исследовательских работ, установив решающее значение вакуума при изготовлении ламп, закончил разработку лампы накаливания с угольной нитью, ставшей одним из крупнейших изобретений XIX века. Величайшая заслуга Эдисона именно в создании практически осуществимой, широко распространившейся системы электрического освещения с прочной нитью накала, с высоким и устойчивым вакуумом и с возможностью одновременного использования множества ламп, а не в разработке идеи. Одновременно Эдисон изобрёл бытовой поворотный выключатель. Эдисон является автором многочисленных важнейших изобретений: в течение жизни Эдисона Бюро патентов в США выдало ему 1093 патента, важнейшие из которых — это патенты на изобретение фонографа, угольного микрофона, кинетоскопа (оптический прибор для показа движущихся картинок). Так же известен тем, что приняв на работу молодого сербского инженера Николу Теслу не смог воспользоваться его гениальными идеями. Умер в 1931 году в возрасте 84 лет. | |
| Правдивая история создания лампы накаливания в картинках |
Кто первым в мире и когда придумал и изобрел?
С древних времен люди искали способы освещения в ночное время. Например, в Древнем Египте и Средиземноморье использовались аналоги керосиновой лампы. Для этого в особые глиняные сосуды вставлялся фитиль из хлопчатобумажной ткани и наливалось оливковое масло.
Жители побережья Каспийского моря использовали похожее устройство, только вместо масла в сосуд наливали нефть. В Средние века глиняные светильники сменили свечи из пчелиного воска и сала.
Но во все времена ученые и изобретатели искали возможность создать долговечный и безопасный осветительный прибор.
После того как человечество узнало об электричестве, исследования вышли на качественно новый уровень.
За изобретение первых электрических ламп, подходящих для коммерческого использования, мы должны благодарить трех ученых из разных стран. Независимо друг от друга они проводили свои эксперименты и в итоге добились результата, перевернувшего мир.
В 1874 г. выдающийся ученый Александр Николаевич Лодыгин запатентовал свою лампу накаливания в России.
В 1878 г. Джозеф Уилсон Суон подал заявку на британский патент.
В 1879 г. американский патент получил изобретатель Томас Эдисон.
Именно Эдисон создал первую промышленную компанию по производству ламп накаливания. Большой заслугой стало то, что он сумел добиться длительной продолжительности работы – более 1200 часов – благодаря использованию карбонизированного бамбукового волокна.
В начале 80-х годов XIX века Эдисон и Суон организовали в Британии совместную компанию. Она так и называлась «Эдисон и Суон». В то время она стала самым крупным производителем электрических ламп.
В 90-е годы Александр Лодыгин переехал в Америку, где и предложил использовать вольфрамовую или молибденовую спираль. Это был очередной технологический прорыв. Лодыгин продал свой патент компании General Electric, которая начала производить электрические лампы с вольфрамовой нитью.
А уже в 1920 году один из работников компании Уильям Дэвид Кулидж рассказал миру, как можно производить вольфрамовую нить в промышленных масштабах. В том же году другой ученый из General Electric по имени Ирвинг Ленгмюр предложил наполнять колбу лампочки инертным газом.
Именно это значительно повысило период работы лампы накаливания, а также увеличило светоотдачу.
Этими устройствами человечество пользуется по сей день.
Усовершенствование механизма
Основное направление было давно известно. Стержень из определенного материала находится в вакууме и подключается к электрическому току. Оставалось выбрать правильный материал для электрода, для длительного свечения.
В 1878 году Эдисон заинтересовался поиском удачного решения для лампочек. Изобретатель действовал методом практических проб: карбонизируовал массу растений, подставлял различные материалы в качестве нити накала. После 6 тысяч опытов ему удается сделать лампу из углей бамбука, которая работает 40 часов. Лампочка Эдисона начинает производиться массово, вытесняя на рынке остальные лампы. В 1890 году инженер Лодыгин регистрирует использование стержня из вольфрама, а позже продает патент компании General Electric.
Основные выводы
Как видите, над изобретением первой лампы накаливания работали ученые, а также изобретатели из России, Германии, Англии, Бельгии, Франции и США. Все они повлияли на создание современной электролампы, которая сделала нашу жизнь светлее. Однако настоящим «отцом» лампы с нитью накала считается Лодыгин, несмотря на то, что официально авторство принадлежит Эдисону. Без сомнений, это устройство придумали задолго до того, как американец получил на него права. Однако главная заслуга Эдисона в том, что он исправил некоторые недочеты предыдущих изобретателей, и представил миру готовую к использованию лампочку вместе электрической системой.
Предыдущая
Освещение в квартиреЧто такое люмен и световой поток
Следующая
Освещение в квартиреКак подключить две лампочки или два светильника к одному выключателю
