kategorier: Udvalgte artikler » Interessante fakta
Antal visninger: 152.426
Kommentarer til artiklen: 3
Hvem opfandt faktisk pæren
Svarene på dette tilsyneladende enkle spørgsmål kan høres forskellige. Amerikanerne vil uden tvivl insistere på, at det var Edison. Briterne vil sige, at dette er deres landsmand Svan. Franskmændene husker muligvis ”russisk lys” af opfinderen Yablochkov, som begyndte at belyse Paris gader og pladser i 1877. En person vil kalde en anden russisk opfinder - Lodygin. Der vil sandsynligvis være andre svar. Så hvem har ret? Ja, det er måske alt. Pærenes historie repræsenterer en hel kæde af opdagelser og opfindelser foretaget af forskellige mennesker på forskellige tidspunkter.
Før jeg fortsætter med kronologien til opfindelsen af pæren, vil jeg gerne bemærke, hvad vi mener med udtrykket "pære". Først og fremmest er det en lyskilde, en enhed, en enhed, hvor konvertering af elektrisk energi til lys forekommer. Men konverteringsmetoderne kan være forskellige. I XIX århundrede blev flere af disse metoder kendt. Derfor dukkede det også op adskillige typer af elektriske lamper: lysbue, glødelampe og gasudladning. En elektrisk lampe er et teknisk system, dvs. helheden af de individuelle elementer, der er nødvendige for at udføre den vigtigste nyttige funktion - belysning.
Historien om elektrisk lampes udseende og udvikling er uadskillelig fra elektroteknikens historie, der begynder med opdagelsen af elektrisk strøm i 1700-tallet. Senere, i det 19. århundrede, fejede en bølge af opdagelser relateret til elektricitet over hele verden. En kædereaktion begyndte som sådan, da den ene opdagelse åbnede vejen for den næste. Elektroteknik fra fysikens gren fremhævede sig som en uafhængig videnskab, hvis udvikling blev udført af en hel galakse af forskere og opfindere: franskmanden Andre-Marie Ampere (franske Andre Marie Ampere), tyskerne Georg Om (tyske Georg Simon Ohm) og Heinrich Rudolf Hertz), briten Michael Faraday (Michael Faraday) og James Maxwell (James Maxwell) og andre.
Det fantastiske 19. århundrede, der lagde grunden til den videnskabelige og teknologiske revolution, der ændrede verden på denne måde, begyndte med opfindelsen galvanisk celle - kemisk strømkilde (voltaisk søjle). Med denne ekstremt vigtige opfindelse fejrede den italienske videnskabsmand A. Volta det nye 1800 år. Og allerede i 1801 formåede professoren ved St. Petersburg Medical and Surgical Academy, Vasily Petrov, at overtale sine overordnede til at købe et daværende kraftigt elektrisk batteri til sit fysiske skab bestående af 4200 par galvaniske celler. I løbet af eksperimenter med dette batteri opdagede Petrov i 1802 en elektrisk lysbue - en lys udladning, der opstår mellem kulstofelektrodestænger bragt til en bestemt afstand. Han foreslog at bruge en lysbue til belysning.
I den praktiske gennemførelse af denne idé opstod der imidlertid en række vanskeligheder. Eksperimenterne viste, at buen brænder lyst og støt kun i en bestemt afstand mellem elektroderne. Og under lysbueforbrænding brænder kulstofelektroder gradvist ud, hvilket øger lysbuen. En reguleringsmekanisme var påkrævet for at opretholde en konstant afstand mellem elektroderne.
Opfindere har foreslået forskellige løsninger. Men de havde alle den ulempe, at det var umuligt at tænde for flere lamper i et kredsløb. Jeg måtte bruge min egen strømkilde til hver lampe. I 1856 løste opfinderen A.I. Shpakovsky dette problem ved at skabe en belysningsinstallation med elleve lysbuer, der er udstyret med originale regulatorer. Denne installation oplyste Den Røde Plads i Moskva under kroningen af Alexander II.
I 1869 anvendte en anden russisk opfinder V. I. Chikolev en differentieringsregulator på en lysbue og brugte den i kraftige marine søgelys. Tilsvarende regulatorer bruges stadig i store flomlysinstallationer.Desværre var alle lysbueforbrændingsregulatorer upålidelige og dyre.
Den afgørende rolle i overgangen fra eksperimenter på elektricitet til masseelektrisk belysning blev spillet af den russiske elektriske ingeniør Pavel Nikolayevich Yablochkov [1]. Yablochkov begyndte sit arbejde i Rusland, efter at han i 1875 organiserede i St. Petersburg et værksted med fysiske apparater. Samme år kom han på ideen om at skabe en enkel og pålidelig lysbue. Virksomhedens økonomiske sammenbrud tvang imidlertid Yablochkov til at rejse til Paris i 1876, hvor han fortsatte sit arbejde med en lysbue hos den berømte fabrikant af Breguet ur og præcisionsinstrumenter.
Problemet var det samme - jeg havde brug for en regulator. Ideen kom som altid uventet. Sagen hjalp. Da han tænkte hårdt over dette problem, gik Yablochkov for at spise en bid i en lille parisisk cafe. En tjener kom. Yablochkov fortsatte med at tænke på sin egen, mekanisk overvåget, da han satte skålen, satte en ske, gaffel, kniv ... Og pludselig ... steg Yablochkov skarpt fra bordet og gik til døren. Han skyndte sig til sit værksted. Fundet løsning! Enkel og pålidelig! Det kom til ham, så snart han kiggede på bestik, der lå i nærheden, parallelt med hinanden.
Ja, sådan skal kulstofelektroder placeres i lampen - ikke vandret som i alle tidligere design, men parallelt (!). Så brænder begge ud nøjagtigt det samme, og afstanden mellem dem vil altid være konstant. Og ingen komplicerede regulatorer er nødvendige [2].
Den parisiske tjener mistænkte ikke engang, at han som sådan var blevet en medforfatter til opfindelsen. Men hvem ved, hvis han ikke havde lagt kniven og skeen så omhyggeligt før Yablochkov, var opfinderen måske ikke gået op med opfinderen. Det er sandt, at "tip" på tjeneren fandt frugtbar jord. Når alt kommer til alt ledte Yablochkov efter sin løsning selv ved cafébordet og ventede på ordren. For øvrig er dette et godt eksempel på brugen af associativ tænkning til løsning af et komplekst teknisk problem. På den anden side er denne sag et eksempel på løsning af et teknisk problem, når det ideelle udstyr (i dette tilfælde regulatoren) er det, der faktisk ikke er der, men funktionerne udføres.
Naturligvis var dette kun en idé og ikke en komplet løsning på problemet - oprettelsen af en billig og pålidelig lampe. Det krævede en masse arbejde for at opnå dette. Først og fremmest, med et parallelt arrangement af elektroderne, kan lysbuen ikke kun brænde i enderne af elektroderne, men også langs hele deres længde, og sandsynligvis glider den til deres base - til de strømførende klemmer. Dette problem blev løst ved at fylde rummet mellem elektroderne med en isolator, der gradvist brændte sammen med elektroderne.
Sammensætningen af denne isolator skulle stadig vælges, hvilket blev gjort ved at anvende ler (kaolin) til dette. Hvordan tændes en lampe? Derefter blev der placeret en tynd kuljumper, øverst mellem elektroderne, som brændte i øjeblikket, når der tændtes, og antændelse af lysbuen. Der var stadig problemet med ujævn forbrænding af elektroderne forbundet med polariteten i strømmen. fordi elektroden "+" brændte hurtigere, den skulle oprindeligt gøres tykkere. En anden genial løsning på dette problem var brugen af vekselstrøm.
Bueglampens design viste sig at være enkel: to kulstænger adskilt af et isolerende lag kaolin og monteret på et enkelt stativ, der lignede en lysestage. Elektroderne brændte jævnt, og lampen gav et stærkt lys og i tilstrækkelig lang tid. En sådan "elektrisk stearinlys" var let at fremstille og var billig.
I 1876 præsenterede en russisk opfinder sin opfindelse på London-udstillingen. Og et år senere opnåede den initiativrige franskmand Deneyruz grundlæggelsen af aktieselskabet "The Society for the Study of Electric Lighting by Yablochkov's Methods". Yablochkovs lamper dukkede op på de mest besøgte steder i Paris, på Avenue de l'Oper og på Place de la Opera, såvel som i Louvre-butikken blev dim gas og flydende belysning erstattet af matkugler, der glødede med hvidt, blødt lys. Triumf processionen af "La lumiere russe" (russisk lys) rundt om i verden begyndte.I to år erobrede stearinlyset Yablochkova hele den Gamle Verden og spredte sig i øst til paladserne i den persiske shah og kongen af Cambodja.
Fig. 1. Pavel Nikolaevich Yablochkov og hans lys.
I årene 1876-77 blev der opnået flere franske patenter, både til design af selve pæren og for deres strømforsyningssystemer. Produktionen blev sat på industriel basis. En lille fabrik i Paris producerede mere end 8.000 lys om dagen og flere dusin elektriske generatorer om måneden. Men snart sluttede al denne velstand. Yablochkova-stearinlyset blev gradvist erstattet af en billigere og mere holdbar glødelampe.
Det menes, at opfinderen af en glødelampe er den berømte amerikanske opfinder Thomas Alva Edison (Thomas Alva Edison). Den 21. december 1879 optrådte en artikel i New York Herald om den nye opfindelse af T.A. Edison - "Edisons lys" (Edisons lys), om en glødelampe med kulstoftråd. Få dage senere, den 1. januar 1880, var 3 tusinde mennesker til stede i Menlo Park (USA) ved en demonstration af elektrisk belysning til huse og gader. Og den 27. januar samme år modtog han amerikansk patent nr. 223898 "Electric-Lamp" (se fig. 2.). Alt dette er sådan. Men i virkeligheden er historien med dette patent og med en glødelampe meget mere kompliceret og interessant.
Fig. 2. Thomas A. Edison patent på en elektrisk lampe
De første eksperimenter med glødende ledere med elektrisk strøm blev udført i begyndelsen af det 19. århundrede af den engelske videnskabsmand Devi (Humphry Davy). Et af de første forsøg på at anvende glødeledere med strøm, specielt med henblik på belysning, blev udført i 1844 af en ingeniør de Moleyn, der glødede en platinatråd placeret inde i en glaskugle. Disse eksperimenter bragte ikke de ønskede resultater, fordi platinatråd smeltede for hurtigt.
I 1845 erstattede King i London platin med spisepinde kul og modtog et patent på brugen af glødende metal- og kulledere til belysning.
I 1954, 25 år før Edison, præsenterede den tyske urmager Heinrich Gebel i New York de første glødelamper med carbonfilamenter, der var egnede til praktisk brug, med en brændetid på cirka 200 timer. Som tråd brugte han en forkullet bambustråd, som var 0,2 mm tyk, anbragt i et vakuum. I stedet for en kolbe, brugte Goebel af økonomiske årsager først flasker med cologne og senere glasrør. Han skabte et vakuum i en glaskolbe ved at fylde og hælde kviksølv, dvs. ved hjælp af metoden, der blev anvendt til fremstilling af barometre.
Goebel brugte de oprettede lamper til belysning af sin urbutik. For at forbedre sin økonomiske situation rejste han rundt i New York i en kørestol og inviterede alle til at se på stjernene gennem et teleskop. Klapvognen var på samme tid dekoreret med dens pærer. Således blev Goebel den første person, der brugte lys til reklameformål. På grund af manglen på penge og forbindelser kunne den tyske emigrant ikke få et patent på sin lampe med kultråd, og hans opfindelse blev hurtigt glemt.
Siden 1872 begyndte Alexander Nikolaevich Lodygin i St. Petersborg eksperimenter med elektrisk belysning. I hans første lamper, mellem de massive kobberstænger, der var placeret i en hermetisk forseglet glaskugle, blev der fastklemt en tynd stenk kul. På trods af lampens ufuldkommenhed samme år grundlagde bankmand Kozlov i partnerskab med Lodygin et samfund til drift af denne opfindelse. Videnskabsakademiet tildelte Lodygin Lomonosov-pris på 1.000 rubler.
Glødepærerne med en kulstang bygget af Lodygin i 1874 blev brugt til at belyse St. Petersborg Admiralitet. I 1875 blev Cohn leder af partnerskabet og frigav under hans navn en forbedret Lodygin-lampe designet af V.F.Didrichson. I denne lampe blev kullerne anbragt i et vakuum, og den brændte glør blev automatisk erstattet af en anden.Tre sådanne lamper blev oplyst i to måneder i 1875 i Florents linnedbutik i Skt. Petersborg, og også efter forslag fra P. Struve blev kaisserne oplyst under vand under opførelsen af Alexander-broen over Neva.
I 1875 begyndte Didrichson at fremstille kul af træ ved at carbonisere træcylindere uden luft i grafitdigler, der var dækket af kulpulver. I 1876, efter Kohns død, faldt partnerskabet fra hinanden. Yderligere forbedring af lampen blev foretaget af N.P. Bulygin i 1876. I hans lampe glødede enden af et langt kul, der automatisk rykkede ud, efterhånden brændte. Lampernes design var ikke let og lavteknologisk at fremstille og derfor ikke billigt, selvom det konstant blev forbedret.
I slutningen af 70'erne af det samme århundrede blev skibe bygget til et af de nordamerikanske værfter for Rusland, og da det var tid til at modtage dem, gik løjtnant for den russiske flåde A.N. Khotinsky dit. Han tog flere Lodygin-glødelamper med. Opfindelsen blev allerede patenteret i Frankrig, Rusland, Belgien, Østrig og England. Han viste russiske lamper til en opfinder ved navn Thomas Edison, som på det tidspunkt også arbejdede med problemet med elektrisk belysning.
Nu er det vanskeligt at bestemme, hvor meget den beskrevne omstændighed påvirkede Edisons opfindelse. I sidste ende, takket være hans arbejde, blev der imidlertid gjort et kvantespring i forbedringen af glødelamper. Edison foretog ingen revolutionerende ændringer af Lodygins pære. Hans lampe var en glaskolbe med kultråd, hvorfra luft blev pumpet ud, dog meget mere grundigt end Lodygin's. Men fordelene ved Edison, først og fremmest i det faktum, at han opfandt og skabte et supersystem til denne lampe og satte dets produktion i drift, hvilket førte til en betydelig reduktion i omkostningerne. Han kom med en skruebase til lampen og en patron til den, opfandt sikringer, afbrydere, den første energimåler. Det var med Edisons pære, at den elektriske belysning blev virkelig massiv og kom til almindelige menneskers hjem.
Edisons tilgang til at løse problemet med at finde materiale til en glødetråd fortjener særlig opmærksomhed. Han gennemgik simpelthen udtømmende søgning af alle stoffer og materialer, der var tilgængelige for ham (prøve- og fejlmetode). Edison prøvede 6.000 kulstofholdige stoffer, fra almindelige sytråd til kul og mad og tjære. Den bedste var bambus, hvorfra den japanske palmeventilator blev fremstillet. Dette titaniske arbejde tog omkring to år [3].
På den anden side af Atlanterhavet, i England, omtrent på samme tid som Lodygin og Edison, arbejdede Sir Joseph Wilson Swan på en pære. Som glødelement brugte han karboniseret bomuldstråd og pumpede også luft ud af pæren. Swan modtog et britisk patent på sin enhed i 1878, cirka et år før Edison. Fra 1879 begyndte han at installere elektriske lamper i engelske hjem. Efter at have organiseret firmaet "The Swan Electric Light Company" i 1881 begyndte han den kommercielle produktion af lamper. Senere samarbejdede Swan med Edison for at kommercialisere det enkelte Edi-Swan-mærke.
Det følger af det foregående, at en elektrisk glødelampe på det meget tidlige stadium havde flere opfindere. Næsten alle af dem havde patenter. Hvad angår den mest berømte af dem, Edisons amerikanske patent, blev den erklæret ugyldig af retten indtil udløbet af beskyttelsesrettighederne. Retten erkendte, at glødelampen blev opfundet af Heinrich Goebel flere årtier før Edison.
I 1890 patenterede Lodygin i USA en lampe med en metaltråd lavet af ildfaste metaller - osmium, iridium, rhodium, molybdæn og wolfram. Lodygins lamper med molybdæntråd blev udstillet på Paris-udstillingen i 1900 og var så succesrige, at det amerikanske firma General Electric i 1906 købte dette patent af ham.Det mest interessante er, at firmaet "General Electric" blev arrangeret af Thomas Edison selv. Korrespondance-tvisten mellem de store opfindere var forbi.
Forbedringen af glødelampen sluttede imidlertid ikke der. Siden 1909 begyndte man at bruge glødelamper med et zigzagmonteret wolframglødetråd, og i 1912-13 syntes lamper fyldt med nitrogen og inerte gasser (Ar, Kr). Og endelig, den sidste forbedring i begyndelsen af det 20. århundrede - wolframtråd begyndte at være lavet, først i form af en spiral, og derefter i form af en bispiral (spiralsår fra en spiral) og tri-spiral. Den elektriske glødelampe fik omsider den form, vi var vant til at se.
Så hvem opfandt pæren? Navnene er allerede navngivet: Petrov, Shpakovsky, Chikolev, Yablochkov, Edison, Devi, King, Gebel, Lodygin, Svan. Det ser ud til at være nok. Men hvis vi tager "Brockhaus og Efron Small Encyclopedic Dictionary", der blev offentliggjort i begyndelsen af det 20. århundrede, kan du læse: Glødepærer repræsenterer en glaskappe, hvorfra luft pumpes ud, og hvor kulstof eller metaltråd opvarmet med elektrisk strøm er placeret. Trækul fås ved forkulling af bambusfibre (Edison-pærer), silke, bomuldspapir (svanepærer). Siden slutningen af 1890'erne nye glødepærer dukkede op: i stedet for et kulstoftråd underkastes en stang, der er presset fra brandsikre stoffer, glødelampe: magnesia, thorium, zirkonium og yttrium (en Nernst-pære) eller en tråd af metal-osmium (Auer-pærer) og tantal (Bolton og Feuerlein-pærer).
Tilsyneladende dukkede nye navne op - Nernst, Auer, Bolton, Feuerlane. Hvis du ønsker det, efter at have udført en mere dybtgående søgning, kan denne liste stadig genopfyldes.
Det er sandsynligvis meningsløst at se efter et klart svar på spørgsmålet “Hvem opfandt pæren”. Mange opfindere sætter deres mening, viden, arbejde og talent i det. Og dette gælder kun de typer pærer, der blev udviklet i det indledende trin i introduktionen af elektrisk belysning: lysbue og glødelampe.
Selv i begyndelsen af udviklingen af glødelamper blev det bemærket, at de har lav effektivitet, dvs. en meget lille procentdel af den elektriske strøm strømmer til lysenergi. Derfor fortsatte søgningen efter andre måder at konvertere elektrisk energi til lys, og der blev forsøgt at bruge dem i nye typer elektriske lyskilder. Sådanne lyskilder var gasudladningslamper - enheder, hvor elektrisk energi omdannes til optisk stråling, når elektrisk strøm passerer gennem gasser og andre stoffer (for eksempel kviksølv).
De første eksperimenter med gasudladningslamper begyndte næsten samtidig med glødelamper. I 1860 dukkede de første kviksølvudladningslamper op i England. Indtil begyndelsen af det 20. århundrede var alle disse eksperimenter imidlertid få og forblev kun eksperimenter uden reel praktisk anvendelse.
I det første årti af det 20. århundrede, i perioden med masseindførelse af elektrisk belysning ved hjælp af glødelamper, blev arbejdet med gasudladningslamper intensiveret, hvilket førte til en række opfindelser og opdagelser. I 1901 opfandt Peter Cooper Hewitt en kviksølvlampe med lavt tryk. I 1906 blev en højtrykskviksølvlampe opfundet. 1910 - åbning af halogencyklus. Neonlampen blev udviklet af den franske fysiker Georges Claude i 1911 og fandt hurtigt anvendelse i reklamer.
I 20'erne og 40'erne fortsatte arbejdet med afladelamper i mange lande, hvilket førte til forbedring af allerede kendte typer lamper og til opdagelsen af nye. Udviklet: natriumlamper med lavt tryk, lysstofrør, xenonlampe og andre. I 40'erne begyndte den massive brug af lysstofrør til belysning.
Senere blev andre typer elektriske lamaer opfundet: natrium ved højt tryk; halogen; kompakt selvlysende; LED-lyskilder og andre. Nu i verden er det samlede antal typer lyskilder ca. 2000 [4].
På trods af et så stort antal typer elektriske lamper, står opfindelsestankerne ikke stille. Allerede kendte lyskilder forbedres fortsat. Et eksempel på en sådan forbedring er oprettelsen i 1983 af kompakte lysstofrør, der blev størrelsen på en almindelig glødelampe. De kræver ikke specielt startudstyr for at tænde dem, de er tilsluttet en standardpatron til glødelamper, og vigtigst af alt, med den samme mængde lys, der genereres, forbruger disse lamper flere gange mindre elektricitet og holder flere gange længere. I de senere år anvendes sådanne energibesparende pærer i stigende grad på trods af deres stadig større omkostninger end traditionelle glødepærer.
Imidlertid stopper opfindsom tanke ikke der. Næsten samtidig lancerede to amerikanske firmaer Technical Consumer Products (TCP) og O · ZONELite lysstofrør, der sparer lyspærer med uventede nye egenskaber. I henhold til disse producenter fjerner deres Fresh2 [5] og O · ZONELite [6] pærer (begge navne er registrerede varemærker) ud over at tænde rummet også ubehagelige lugte, rense luften, dræbe bakterier, vira og svampe. Er det ikke et mirakel?
Hemmeligheden er, at pærerne er belagt med titandioxid (TiO2), som når de udsættes for lysstofrør giver en fotokatalytisk reaktion. I løbet af denne reaktion frigøres negativt ladede partikler - elektroner - og positivt ladede "huller" forbliver på deres sted. På grund af udseendet af en kombination af plusser og minus på pæreoverfladen, forvandles vandmolekylerne i luften til meget stærke oxidationsmidler - hydroxidradikaler (HO), hvorfor disse pærer har så usædvanlige og vidunderlige egenskaber.
Fig. 3. Fresh2 og O • ZONELite lysafgivende lysstofrørsparende lamper
Som det ses af figur 3, er disse pærer endda meget ens i udseende, og deres egenskaber er omtrent de samme. Begge lampers spiralform er bemærkelsesværdig. Deres skabere gjorde dette for at øge lyseffekten, ligesom deres forgængere - skaberne af glødelamper. Faktisk bevæger historien sig i en spiral.
Det kan konkluderes, at gasudladningslamper i de senere år vinder mere og mere popularitet, selv i husholdningsbelysning, hvorved glødelamper forskydes. De bruger mindre energi, er også lette at betjene og kan stadig have en række vidunderlige og nyttige egenskaber. Den højere pris, som stadig begrænser distributionen af disse lamper, modregnes med 8-10 gange levetiden og 3-5 gange effektiviteten. Og med mere masseproduktion vil prisen gradvist falde. Og hvis vi tager højde for de stadigt stigende energi- og miljøproblemer, der medfører en stigning i prisen på elektricitet og tvinger hårde foranstaltninger til at blive truffet, vil det blive klart, at udsigterne for kompakte lysstofrør er mest lyse. Og i de kommende år har de næsten intet alternativ.
Men intet står stille. Selvom de sidste 100 år i udviklingen af belysningsteknologi er gået under den sejrrige march med gasudladningslamper, har andre typer lyskilder også vist sig. Den mest lovende retning synes nu at være brugen af LED-lyskilder som de har endnu større effektivitet end afladelamper.
De første industrielle LED'er optrådte i 60'erne af XX århundrede. Den lille strøm tillader imidlertid ikke, at de kunne bruges til belysning. De har fundet anvendelse som indikatorer i forskellige elektroniske enheder, især mikroberegninger, ure og andre husholdnings- og videnskabelige enheder.
Dette ville have fortsat, hvis menneskeheden ikke havde stødt på problemet med energibesparelse. Det viste sig, at LED'er til dato har den højeste procentvise konvertering af elektrisk energi til lysenergi. Det var umuligt ikke at forsøge at bruge LED'er som lyskilder. De fandt oprindeligt anvendelse i manuelle elektriske lommelygter. Derudover var dette små lommelygter, der ikke skinnede meget, men var miniature, hvilket gjorde det muligt for dem at blive brugt selv som pyntegjenstander.
Selvfølgelig har LED-pærer mange flere problemer. Mange af dem løses med succes, især da stor kapital investerer en masse penge i denne retning. Og succes er allerede tydelig - energibesparende LED-lamper er allerede vist på salg.
Se også på elektrohomepro.com
: