З історії створення електричної лампи
Ми бачимо її всюди - у себе вдома і в поїзді, на вулиці і в трамваї, на заводі і в театрі, в шахті і в літаку. Важко перелічити всі випадки застосування цієї лампи. Електричне освітлення стало для нас звичайним. Однак був час - трохи більше ста років тому, - коли про електричному світлі, про «світлі без вогню», мріяли лише вчені. Багато праці витратили вони, щоб створити таку електричну лампу, якою ми її знаємо тепер.
Великий внесок у справу створення «нового світу» внесли наші співвітчизники - росіяни електротехніки минулого століття В. В. Петров, В. Н. Чіколе, П. Н. Яблочков, А. Н. Лодигін та ін.
Розповідь перший
Дуга Петрова
На початку XIX ст. російський фізик і електротехнік Василь Володимирович Петров зробив відкриття, яке дозволило використовувати електричну енергію для освітлення.
У книзі, що вийшла у 1803 р, В. В. Петров так описав своє чудове відкриття:
«Якщо на скляну плитку або на лавочку зі скляними ніжками будуть покладені два або три деревних вугілля і якщо потім металевими ізольованими направітелямі, повідомленими з обома полюсами величезною батареї, наближати оні (т. Е. Вугілля) один до іншого на відстань від однієї до трьох ліній (т. е. приблизно від двох до шести міліметрів), то є між ними досить яскравий білого кольору світло або полум'я, від якого оні вугілля швидше або повільніше загоряються і від якого темний спокій досить ясно освітлений бути може ».
Полум'я мало форму дуги (. Тому явище отримало назву електричної дуги (дуги Петрова).
Вчений зазначає, що жар електричної дуги дуже сильний. У полум'ї дуги «згорають» навіть залізні цвяхи і мідні пластинки. Це й не дивно: тепер ми знаємо, що температура в полум'ї дуги Петрова досягає 3500 ° С.
Що ж є причиною виникнення електричної дуги?
Ви знаєте, що різні речовини по-різному проводять електричний струм, т. Е. Мають різним опором.
Щоб запалити електричну дугу, вугільні стрижні зближують. У момент їхнього зіткнення в ланцюзі починає текти електричний струм. Причому в місці контакту вугілля ток зустрічає опір значно більше, ніж в самих вугіллі. Тому кінці вугілля в місці контакту сильно розігріваються і починають випромінювати світло. Від розігрітих до сказу решт нагрівається і навколишній їх повітря. Крім того, такі вугілля починають виділяти розпечені гази. Тепер, якщо злегка розсунути вугілля, електричний струм, що йде через них, не припиниться: розпечені гази між вугіллям починають проводити струм. Так між розсунутими вугіллям виникає безперервний струм - світиться електрична дуга.
Винаходом В. В. Петрова зацікавилися дуже багато. Справді, адже їм був відкритий зовсім нове джерело світла! Електрична дуга давала небачено яскравий, білий світ. Як заманливо було використовувати її для освітлення!
Проте здійснити цю думку на практиці виявилося не так легко. Справа в тому, що для отримання електричної дуги потрібна велика сила струму, а існуючі в той час джерела електричного струму - батареї гальванічних елементів -Давай, як правило, слабкий струм.
Було й інше ускладнення. При горінні дуги вугільні стрижні поступово згоряють, і відстань між ними збільшується. Нарешті настає момент, коли дуга раптово гасне: електричний струм між вугіллям переривається. Таким чином, щоб отримати постійне горіння дуги, необхідно підтримувати одне і те ж відстань між вугіллям, зрушувати їх у міру згоряння.
Як це робити?
Зрушувати вугілля просто руками незручно і невигідно: для цього у кожної лампи повинен постійно перебувати людина. Потрібно придумати якісь механізми, які автоматично підтримували б необхідну відстань між вугіллям. Винахідники пропонували різні регулятори «дугових електричних ліхтарів» (так були названі нові лампи, в яких світло давала електрична дуга). Проте всі ці регулятори були незручні для практичного застосування, і дугові електричні лампи мало де використовувалися. Тільки в окремих випадках -на маяках, на будь-яких святах або в фізичній лабораторії вченого - можна було побачити лампу нового світла.
Лише через 70 років відомий російський електротехнік В. Н. Чи-Колєв побудував зручне і чітко чинне пристосування для автоматичного регулювання вугільних стрижнів дугових ламп. Однак дугові лампи і після цього не набули широкого поширення: лампа з механічним регулятором коштувала дуже дорого.
Розповідь другий
Російський світло
У 1876 р в Лондоні на виставці точних фізичних приладів російський винахідник Павло Миколайович Яблочков демонстрував перед відвідувачами незвичайну електричну свічку. Схожа за формою на звичайну стеаринову свічку, вона горіла сліпуче яскравим світлом. У тому ж році «свічки Яблочкова» з'явилися на вулицях Парижа Вміщені в білі матові кулі, вони давали яскравий приємне світло. У короткий час чудесна свічка завоювала загальне визнання. «Свічками Яблочкова» висвітлювалися кращі готелі, вулиці та парки найбільших міст Європи.
Звиклі до тьмяного світла свічок і гасових ламп, люди минулого століття захоплювалися «свічками Яблочкова». Новий світ називали «російським світом», «північним світлом». Газети західноєвропейських країн писали: «Світло приходить до нас з півночі - з Росії», «Росія - батьківщина світла».
Що ж являє собою «свічка Яблочкова»? По суті, це та ж дугова лампа, але у неї немає ніяких регуляторів. «Моє винахід, - писав Яблочков, - полягає в скоєному видаленні всякого механізму, звичайно зустрічається в електричних лампах ...»
Задачу регулювання вугілля при горінні лампи Яблочков вирішив геніально просто. Він помістив вугілля не проти один одного, а поруч, на такій відстані, щоб між ними при пропущенні струму виникала дуга. Щоб дуга горіла тільки вгорі, у кінців вугільні стрижні були розділені шаром, що не проводить електрику, наприклад шаром глини або гіпсу.
Такий пристрій дугової лампи дійсно нагадує собою звичайну свічку. Для запала «свічки» застосовувалася тонка пластинка з матеріалу, погано проводить електричний струм. Ця платівка з'єднувала один з одним верхні кінці вугілля. При пропущенні електричного струму через «свічку» пластинка згоряла і між кінцями вугілля виникала дуга. По мірі згорання вугілля ізолюючий шар між ними поступово випаровувався. Вугілля ж за час горіння перебували на одному і тому ж відстані один від одного. Їх не потрібно було зрушувати ні вручну, ні за допомогою будь-яких складних пристосувань!
«Електрична свічка Яблочкова», проста і дешева, горіла яскравим рівним світлом.
Знаменитий винахідник невпинно працював над удосконаленням своїх «свічок». Змінюючи хімічний склад ізолюючої маси, Яблочков створював лампи зі світлом різних відтінків. Він з'єднував кілька «свічок» так, що, коли гасла одна, автоматично спалахувала інша. Він конструював самі різні по силі світла лампи.
Але це було не все. Удосконалюючи свій винахід, П. Н. Яблочков намагався позбутися одного істотного недоліку. Справа в тому, що при роботі на постійному струмі один вугілля «свічки» згорає вдвічі швидше, ніж інший. Щоб уникнути нерівномірного згоряння вугілля, Яблочков один зі стрижнів робить більш товстим. Однак це не так зручно і вигідно. Винахідник наполегливо шукає інше рішення задачі. І знаходить його. Він використовує для харчування «свічок" не постійний, а змінний струм. В цьому випадку обидва вугілля згоряють рівномірно. Таким чином, П. Н. Яблочков - перша людина, практично застосувавши-1 ший змінний струм в електротехніці! До його робіт вважалося, | що змінний струм не годиться для широкого практичного 1 застосування.
Крім того, він вирішив задачу так званого «дроблення електричного світла». Яблочков розробив таку схему соеди-1 нання дугових ламп в ланцюг, при якій одне джерело струму міг обслужити вже не одну, а більше число ламп. Це досягалося за допомогою особливих індукційних котушок, що працюють за принципом трансформатора (пристрої, понижуючого і повишаю- I ного напруга електричного струму).
Таким чином, П. Н. Яблочкова вперше був застосований в електротехніці і принцип трансформації електричної енергії.
До 1880 «російський світ» висвітлював багато міст світу.
Цікаво знати
У стародавніх архівах збереглися записи, що свідчать про те, що імператора Нерона, який страждав на ревматизм, придворні лікарі лікували електрованни. Для цього в дерев'яну діжку з водою поміщали риб, здатних випускати електричні розряди. Перебуваючи в такій ванні, імператор протягом запропонованого лікарями часу піддавався дії електричних розрядів і полів. Лікування проходило успішно.
Вперше поза лабораторією і класної кімнати електрична дуга була застосована в 1845 р в Паризькій опері, щоб відтворити ефект висхідного сонця. Успіх був повний!
У минулому столітті в Швейцарії була винайдена «електрична нянька». Винахідник запропонував в дитячому ліжечку під простирадло підкладати дві тонкі металеві сітки, ізольовані один від одного сухий прокладкою і сполучені з низьковольтним джерелом струму і дзвінком. Як тільки прокладка намокала, електричний ланцюг замикалася і починав дзвеніти дзвоник, сповіщаючи мати про те, що потрібно змінити пелюшки.
У Таїланді при будівництві ліній електропередач перед електриками несподівано виникли дві проблеми. Перша - як оберегти лінії високої напруги від мавп, які, наслідуючи монтерам, легко влазять на опорні стовпи і, граючи проводами, виробляють короткі замикання. Друга - як убезпечити лінії від слонів, вивертають опори.
Юним технікам, ймовірно, добре знайомі лампочки для кишенькових ліхтарів. Вони менше освітлювальних за розмірами і розраховані на напругу 3,5 В. Лампи, застосовувані в пристроях, що піддаються трясці (в автомобілях, кіноапаратах), не мають гвинтової нарізки на цоколях. Цоколь цих ламп забезпечений штиковим затвором. Їх вставляють у спеціальний патрон з пружиною і вирізами для штифтів і повертають (.
Крім цих ламп, наша промисловість випускає й інші. Такі, як лампи-гіганти, що застосовуються для морських маяків. Деякі з них мають висоту більше метра, масу понад 7 кг, а потужність 50 000 Вт Існують і лампи-малютки масою 0,02 г і потужністю 0,4 Вт Такі лампи використовують в медицині.
Сучасна лампа розжарювання - дуже зручний, безпечний і дешевий джерело світла. Але в ній лише 7% енергії перетворюється в енергію видимого світла. Майбутнє належить зовсім іншим лампам - лампам денного світла (про їх пристрій і роботу ви дізнаєтеся в старших класах), які більш економічні і дають світло, більш схожий на денній.
Цікаво знати
У стародавніх архівах збереглися записи, що свідчать про те, що імператора Нерона( римський імператор, п'ятий і останній з династії Юліїв-Клавдіїв.), який страждав на ревматизм, придворні лікарі лікували електрованни. Для цього в дерев'яну діжку з водою поміщали риб, здатних випускати електричні розряди. Перебуваючи в такій ванні, імператор протягом запропонованого лікарями часу піддавався дії електричних розрядів і полів. Лікування проходило успішно.
Вперше поза лабораторією і класної кімнати електрична дуга була застосована в 1845 р в Паризькій опері, щоб відтворити ефект висхідного сонця. Успіх був повний!
У минулому столітті в Швейцарії була винайдена «електрична нянька». Винахідник запропонував в дитячому ліжечку під простирадло підкладати дві тонкі металеві сітки, ізольовані один від одного сухий прокладкою і сполучені з низьковольтним джерелом струму і дзвінком. Як тільки прокладка намокала, електричний ланцюг замикалася і починав дзвеніти дзвоник, сповіщаючи мати про те, що потрібно змінити пелюшки.
«Багдадська батарея». Візьміть звичайний лимон, застроміть в нього оцинкований цвях (це буде «мінус») і мідну монету («плюс»). Така «батарейка» здатна видати приблизно 1 вольт. Чотирьох лимонів достатньо, щоб запалити маленький світлодіод.