Тези для конференції "Світло в сучасному житті"

ЛУЧКО Є. М., ПІДДУБНА Н. М.

Полтавська загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів

№7 ім. Т. Г. Шевченка

Полтавської міської ради Полтавської області

ЛАМПА РОЗЖАРЮВАННЯ: ДЕЛАРЮ – ЖОБАР – ЛОДИГІН – ГЕБЕЛЬ – СВАН  – ЕДІСОН

Сонячне світло відіграє велику роль в житті людини. Однак крім сонячного світла людина широко користується і штучними джерелами, щоб зробити навколишнє середовище більш придатним для роботи і відпочинку. Тисячі різних типів ламп і систем освітлення дають людям світло і створюють нову, більш красиве середовище існування.

Правильно спроектоване і підібране освітлення забезпечує комфорт і настрій, підвищує працездатність, сприяє збереженню здоров'я. Підбір якісного освітлення — це не лише досягнення достатньої освітленості, але і надійність, безпека, економічність.

       До винаходу електричного освітлення люди усвідомлювали необхідність штучного світла і намагалися «розігнати темряву». Яскравість сонячного світла настільки велика, що дуже мало штучних джерел світла можуть з ними змагатися. А вночі доводиться задовольнятися жалюгідним відображенням сонячного світла від місячної поверхні (і то не завжди). Ось і доводиться людству винаходити замінники.

У сучасному освітленні в основному використовують 5 видів штучних джерел світла: лампи розжарювання, галогенні лампи розжарювання, люмінесцентні лампи, газорозрядні лампи та світлодіоди. Перевагою ламп розжарювання є їх звичність, поширеність і дешевизна. Але, на жаль, вони не економічні і сильно нагріваються. Звичайна лампа розжарювання 92 — 94% електроенергії перетворить у тепло і лише 6 — 8% — в світло. Ще одним недоліком таких ламп є те, що спектр їх відрізняється від денного світла переважанням жовтого і червоного випромінювання і повною відсутністю ультрафіолету. Термін служби дуже малий — не більше 1 000 годин. Високий технічний рівень освітлення з цими лампами неможливий. Незважаючи на те, що лампа розжарювання є найбільш поширеним джерелом світла, останнім часом вона поступово поступається місцем лампам інших видів. Останнім часом стали широко використовуватися лампи розжарювання з внутрішнім дзеркальним покриттям, яке підвищує світловіддачу.

Хто ж винахідник такої звичної нам лампи розжарювання?

Сама рання за часом лампа розжарювання побудована англійцем Деларю в 1809 р. У цій лампі розжарюваною є  платинова спіраль, що знаходиться в скляній трубці . Наступний крок зроблено в 1838 р., коли бельгієць Жобар став розжарювати вугільні стрижні  Деларю в розрідженому просторі. Ця лампа була, звичайно, дешевше, але термін її служби був незначним.

Після 1840 р. пропонувалися численні конструкції ламп розжарювання: з тілом розжарення  з платини,  іридію, вугілля або графіту і т.д. У 1854 р. по вулицях Нью -Йорка роз'їжджав німецький емігрант Гебель, на возі якого знаходилися підзорна труба і лампа розжарювання. Остання служила для залучення публіки, які запрошувалися поглянути через підзорну трубу на кільця Сатурна. Чудовим було те, що джерелом світла в лампі Гебеля служило обвуглене  бамбукове волокно. Нитка була поміщена у верхню частину закритої барометрической трубки, тобто в розріджений простір . Мідні провідники підходили до нитки розжарювання  крізь скло. Лампа Гебеля могла горіти протягом декількох годин.

У 1860 р. винахідник Сван (Англія ) вперше застосував для лампи розжарювання обвуглені смужки товстого паперу або брістольського картону, розпалювані у вакуумі. У 1870-1875 рр.. розгорнулися роботи російського відставного офіцера Олександра Миколайовича Лодигина (1847-1923 ) . Він вирішив побудувати літальний апарат важчий за повітря, що приводиться в рух електрикою ( "електролет " ) . Цілком природно, що освітлюватися цей апарат повинен був електрикою. Дугова лампа з різних міркувань не підійшла, і О. М. Лодигін став конструювати лампу розжарювання з тонким вугільним стержнем,  укладеним в скляний  балон.

Прагнучи збільшити час горіння, Лодигін запропонував встановлювати кілька вугільних стержнів, розташованих так, щоб при згорянні одного автоматично включався наступний. Перша публічна демонстрація ламп Лодигіна відбулася а 1870 р., а в 1874 р. отримав російський привілей (авторське свідоцтво) на свою лампу. Потім він запатентував свій винахід в декількох країнах Західної Європи.

Поступово Лодигін О. М.  удосконалив лампи.  Якщо перші лампи працювали  30 - 40 хв., то з часом,  коли він застосував вакуумні колби, термін служби збільшився до декількох сотень годин. За винахід лампи розжарювання О. М. Лодигін був удостоєний премії Ломоносова Петербурзької Академії наук .

Лодигін, як і Яблочков, був поганим підприємцем, організував товариство для  експлуатації свого винаходу, воно захопилося комерційними операціями і розвалилося, Лодигін виїхав у Францію шукати більш вдалого місця для своєї роботи. Він повертався потім до Росії, знову виїжджав. Запропонував в 90 -х роках як тіло розжарення в лампах вольфрамову нитку, і нові лампи Лодигіна демонструвалися на Паризькій виставці 1900 р. У 1916 р. він виїхав до США, де й помер в 1923 р.

Рис. 1. Олександр Миколайович Лодигін та його лампа         

Найбільше популярності, почестей і слави у зв'язку з електричною лампою випало на долю Томаса Алва Едісона.  Але Едісон не винайшли лампу. Він зробив щось більше: Едісон розробив у всіх деталях систему електричного освітлення і систему централізованого  електропостачання.

 Рис.2. Лампа Едісона

У 1879 р. Едісон зацікавився проблемою електричного освітлення . Виходець з досить забезпеченої сім'ї голландських емігрантів , майбутній великий винахідник не отримав навіть початкової офіційної освіти : через кілька місяців занять у школі він був визнаний обмеженим і нездатним учнем. Подальшою освітою він зобов'язаний своїй матері, педагогу за професією, і самостійним  заняттям .

З 12 -річного віку він, як свого часу Фарадей, став самостійно заробляти, продаючи газети і журнали. Деякий час по тому він став телеграфістом . До 1879 він був уже відомий як винахідник автоматичного лічильника голосів, як автор удосконалення в області багаторазової телеграфії і в конструкції телефонного апарату Белла, як винахідник фонографа .

Є досить переконливі відомості про те, що Едісон добре знав винаходи своїх попередників у галузі електричного освітлення розжарюванням , в тому числі і роботи О.М. Лодигина . Він перебував також під враженням успіхів «електричної свічки»  Яблочкова .  Втім, сам Едісон любив повторювати, що завжди, коли він хотів зробити щось нове, він ретельно вивчав все, що було зроблено з даного предмету до нього,  до цього часу Едісон мав уже прекрасну лабораторію в Менло- Парку (США ) і здатних помічників.

Його емісари роз'їхалися по всьому світу в пошуках найбільш відповідного рослинного волокнистого матеріалу для виготовлення вугільних ниток. Едісон відразу поставив перед собою два завдання : лампа повинна створювати помірну освітленість; кожна лампа повинна горіти абсолютно незалежно від інших. Так він дійшов висновку про необхідність мати нитку високого опору, що дозволить включати лампи паралельно (а не послідовно , як до цього робили з будь-якими електричними лампами ) .

12 квітня 1879Едісон отримав перший патент на лампу з платиновою спіраллю високого опору, а потім - на лампи з вугільними нитками (27 січня 1980 р.). Едісон розробив систему відкачування балонів, технологію кріплення вводів та вугільної нитки. 1 січня 1880 Едісон влаштував публічну демонстрацію в Менло- Парку .

Для того щоб система освітлення стала комерційною, Едісон мав придумати безліч пристроїв і елементів: цоколь і патрон, поворотний вимикач, плавкі запобіжники, ізольовані проводи, що кріпляться на роликах, лічильник електричної енергії і, та нарешті, побудував в 1882 р. в Нью -Йорку на Пірльстріт першу центральну електростанцію .

Едісон перетворив електричну енергію в товар,  що може продаватися всім бажаючим,  а електричну установку - в систему централізованого електропостачання . У 1889 р. на Міжнародній виставці в Парижі вшановували двох найзнаменитіших інженерів століття - Ейфеля і Едісона. У кафе на Ейфелевій вежі було дано урочистий обід, на якому 71 -річний композитор Шарль Гуно виконав спеціально написану урочисту кантату (власноруч написаний екземпляр її він підніс дружині і дочці Едісона ) .

Уже в 80 - ті роки починається швидкий розвиток електричного освітлення, все більш розширюється масове виробництво ламп розжарювання,  що викликало подальший розвиток електромашинобудівної промисловості, електроприладобудування, електроізоляційної техніки і вдосконалення способів виробництва і розподілу електричної енергії.

Відповіді на це, здавалося б, просте питання можна почути різні. Американці, безсумнівно, будуть наполягати, що це був Едісон. Англійці скажуть, що це їх співвітчизник Сван. Французи, можливо, згадають " російська світло" винахідника Яблочкова, який почав освітлювати вулиці та площі Парижа в 1877 році. Хтось назве ще одного російського винахідника - Лодигина . Ймовірно, будуть і інші відповіді. Так хто ж правий? Та мабуть, всі. Історія електричної лампочки представляє собою цілий ланцюг відкриттів і винаходів , зроблених різними людьми в різний час.

     Але сьогодні світ намагається попрощатися з геніальним винаходом – замінити лампи розжарювання на альтернативні енергозберігаючі лампи. До того ж вимоги до штучного освітлення у нас незрівнянно вищі – ми бажаємо за його допомогою не просто бачити оточуючий простір, але й одержувати естетичну насолоду – від світлових симфоній святково розцвічених вулиць, світлохудожніх, яскравих реклам, декоративних фонарів, казкових пейзажів ландшафтного освітлення, розкоші монументального підсвічування. Штучне освітлення розсуває границі свого початкового призначення. Воно впливає на емоції людей, їх самопочуття, тонус, не тільки дає можливості відчути красу оточуючого світа, але й додає за допомогою сучасних світлових технологій нові фарби. Тому в сьогоднішньому повсякденному житті велику роль відіграє світлотехніка як область науки і техніки, предмет якої - дослідження принципів і розробка способів генерування, просторового перерозподілу, вимірювання характеристик оптичного випромінювання (світла) і перетворення енергії світла в інші види енергії.

Використані джерела:

1. Спасский Б. И. Физика в ее развитии: Пособие для учащихся. – М.: Просвещение, 1979. – 208 с., ил.