Sähkölamppujen historia alkoi vuonna 1802 Pietarissa. Silloin fysiikan professori Vasily Vladimirovich Petrov kuljetti sähkövirran kahden hiilisauvan läpi. Liekit syttyivät heidän väliinsä. Sähkön aiemmin tuntemattomat ominaisuudet löydettiin - kyky antaa ihmisille kirkasta valoa ja lämpöä. Kummallista kyllä, tämä mahdollisuus kiinnosti tiedemiestä vähiten. Hän kiinnitti huomiota lähinnä liekin lämpötilaan, joka oli niin korkea, että metallit sulavat siinä. 80 vuoden kuluttua toinen venäläinen tiedemies Benardos käytti tätä ominaisuutta metallien hitsaukseen.
Petrovin löytö jäi huomaamatta. Kymmenen vuotta myöhemmin englantilainen Humphrey Davy löysi sähkökaaren uudelleen. Mutta sähkölampun ilmestymiseen oli vielä 60 vuotta.
Sähkökaaren käyttämiseksi valaistukseen oli ratkaistava kolme ongelmaa.
Ensinnäkin hiilen päät, joiden välissä kaari leimahti, paloivat nopeasti liekissään. Niiden välinen etäisyys kasvoi ja kaari sammui. Siksi oli tarpeen löytää tapa säilyttää liekki ei useita minuutteja, vaan satoja tunteja, eli luoda kätevä sähkölamppu. Tämä osoittautui vaikeimmaksi.
Toiseksi tarvittiin luotettava ja taloudellinen virtalähde. Tarvittiin kone, joka pystyi tuottamaan halpaa sähkövirtaa. Tuolloin olemassa olleet galvaaniset akut olivat isoja, ja niiden valmistukseen tarvittiin paljon kallista sinkkiä.
Ja lopuksi, kolmanneksi, tarvittiin tapa "jakaa sähköenergia", toisin sanoen käyttää koneen tuottamaa virtaa useisiin eri paikkoihin asennettuihin lamppuihin.
Michael Faradayn löydön ansiosta sähkövirran esiintyminen eristetyssä johdossa sen liikkuessa magneettikentässä rakennettiin ensimmäiset sähkövirtageneraattorit, dynamot.
Suurin panos sähkölampun luomiseen teki kolme ihmistä, jotka ironisesti syntyivät samassa vuonna 1847. Nämä olivat venäläiset insinöörit Pavel Nikolaevich Yablochkov, Alexander Nikolaevich Lodygin ja amerikkalainen Thomas Alva Edison.
A. N. Lodygin valmistui sotakoulusta, mutta erosi sitten ja astui Pietarin yliopistoon. Siellä hän aloitti työskentelyn lentokoneprojektin parissa. Venäjällä hänellä ei ollut mahdollisuutta rakentaa keksintöään, ja 23-vuotias Lodygin lähtee vuonna 1870 Ranskaan. Sitten käytiin Ranskan ja Preussin sota, ja nuori keksijä halusi mukauttaa jälkeläisensä sotilaallisiin tarpeisiin. Ranskan hallitus hyväksyi hänen ehdotuksensa, ja modernia helikopteria muistuttavan laitteen rakentaminen aloitettiin. Mutta Ranska hävisi sodan ja työ keskeytettiin. Lodygin itse, työskennellessään keksintönsä parissa, kohtasi sen valaistuksen öisin ongelman. Tämä ongelma kiehtoi häntä niin paljon, että palattuaan Venäjälle Lodygin siirtyi kokonaan sen ratkaisemiseen.
Lodygin aloitti kokeita sähkökaarella, mutta hylkäsi ne nopeasti, kun hän näki, että hiilisauvojen kuumat päät loistavat kirkkaammin kuin itse kaari. Keksijä tuli siihen tulokseen, että kaaria ei tarvita, ja aloitti kokeita erilaisilla materiaaleilla hehkuttamalla niitä virralla. Kokeet erilaisista metalleista valmistetuilla langoilla eivät antaneet mitään - lanka hehkui vain muutaman minuutin, sitten paloi. Sitten Lodygin palasi hiileen, jota käytettiin sähkökaaren tuottamiseen. Mutta hän ei ottanut paksuja hiilisauvoja, vaan ohuita. Hiilitanko asetettiin kahden kuparipidikkeen väliin lasipallossa ja sen läpi johdettiin sähkövirtaa. Hiili antoi melko kirkasta valoa, vaikkakin kellertävää. Hiilitanko kesti noin puoli tuntia.
Jotta sauva ei palaisi, Lodygin laittoi kaksi sauvaa lamppuun. Aluksi vain yksi hehkui ja paloi nopeasti, imeen kaiken lampun hapen, minkä jälkeen toinen alkoi hehkua. Koska happea oli jäljellä hyvin vähän, se loisti noin kaksi tuntia. Nyt oli tarpeen pumpata ilma pois polttimosta ja estää sen tihkuminen sisään. Tätä varten lampun alapää upotettiin öljyhauteeseen, jonka läpi johdot kulkivat virtalähteestä lamppuun. Pian tästä menetelmästä jouduttiin luopumaan, valmistettiin hehkulamppu, jossa oli mahdollista vaihtaa hiilisauvat palamisen jälkeen. Mutta haitat johtuivat tarpeesta pumpata ilmaa pois.
Lodygin loi "Electric Lighting Partnership Lodygin and Companyn". Keväällä 1873 Pietarin syrjäisellä alueella Sandsissa esiteltiin Lodygin-järjestelmän hehkulamppuja. Kahdessa katuvalaisimessa kerosiinilamput vaihdettiin sähköisiin. Monet veivät sanomalehtiä mukaansa vertaillakseen etäisyyttä, jolla niitä voi lukea petrolin ja sähkövalon alla. Myöhemmin Lodyginin lamput valaisivat Floranin alusvaateliikkeen ikkunan.
Kesällä 1873 Lodygin and Company -yhdistys järjesti illan, jossa näytettiin lyhty valaisemaan huonetta, rautateiden merkkilyhty, vedenalainen lyhty ja katulyhty. Jokainen lyhty voitiin sytyttää ja sammuttaa erikseen muista.
Tiedeakatemia myönsi Lodyginille Lomonosov-palkinnon siitä, että hänen keksintönsä johtaa "hyödyllisiin, tärkeisiin ja uusiin käytännön sovelluksiin".
Hänen työnsä tärkeyden tunnustaminen inspiroi Lodyginia. Hän paransi hehkulamppuaan, ja hänen työpajansa tuotti yhä enemmän sen lajikkeita. Mutta "kumppanuus" Lodyginin hehkulamppujen valmistukseen ja myyntiin perustettiin ennen kuin he pystyivät valmistamaan uuden hehkulampun, joka kilpailisi vanhojen valaistustapojen kanssa. Työpaja suljettiin, "kumppanuus" hajosi, Lodyginin hehkulamput unohdettiin hetkeksi. A. Keksijä itse tuli tehtaalle mekaanikkona.
Samaan aikaan Yablochkov kehitti oman lamppusuunnittelunsa. Työskennellessään Kurskin rautateillä Pavel Nikolajevitš ehdotti sähkölyhdyn asentamista Aleksanteri II:n junan veturiin radan valaisemiseksi. Se koostui kahdesta hiilisauvasta, joiden välissä välähti sähkökaari. Kun tangot paloivat, ne vedettiin yhteen mekaanisella säätimellä. Virran tuotti galvaaninen akku. Nuoren keksijän täytyi viettää kaksi yötä veturissa korjaaen jatkuvasti säädintä.
Yablochkov jätti palveluksen ja avasi fyysisten instrumenttien työpajan Moskovassa. Mutta työpaja kärsi tappioita, ja hänen täytyi mennä ulkomaille, Pariisiin. Siellä hän meni töihin Breguetin työpajaan ja jatkoi sähkölampun luomista. Häntä vaivaa yksi ongelma: kuinka rakentaa lamppu, joka ei tarvitse säädintä. Ratkaisu osoittautui yksinkertaiseksi: sen sijaan, että tangot olisi asetettu toisiaan vasten, ne oli asetettava rinnakkain, erotettuna tulenkestävän aineen kerroksella, joka ei johda sähkövirtaa. Sitten hiilet palavat tasaisesti ja tiiviste toimii samassa roolissa kuin kynttilän vaha. Elektrodien väliseksi kerrokseksi Yablochkov valitsi kaoliinin, valkoisen saven, josta posliinia valmistetaan.
Kuukausi tämän loistavan idean ilmestymisen jälkeen lamppu suunniteltiin, ja Yablochkov sai sille patentin. Tämä oli vuonna 1876. Hän asetti sähkökynttilän lasikulhoon. Sen sytyttämiseen käytettiin yksinkertaista laitetta: tangot yhdistettiin ylhäältä ohuella hiililangalla. Kun virta johdettiin lamppuun, hehkulanka kuumeni, palasi nopeasti ja sauvojen välissä välähti kaari.
Keksintö oli valtava menestys. Kaupat, teatterit, Pariisin kadut valaistuivat "Yablochkovin kynttilillä". Lontoossa he valaisivat Thames-penkereitä ja laitureita. Yablochkovista tuli yksi Pariisin suosituimmista ihmisistä. Sanomalehdet kutsuivat hänen keksintöään "venäläiseksi valoksi".
"Russian Light" ei menestynyt vain keksijän kotimaassa Venäjällä. Ranskalaiset keksijät tarjosivat Yablochkoville ostaa häneltä oikeuden valmistaa kynttilöitä kaikille maille. Ennen suostumista Yablochkov tarjosi patenttinsa Venäjän sotilasministeriölle ilmaiseksi. Ei ollut vastausta. Ja sitten keksijä suostui ottamaan miljoona frangia ranskalaisilta. Yablochkov-kynttilän suurenmoisen menestyksen jälkeen Pariisin näyttelyssä 1878, jossa monet venäläiset vierailivat, he kiinnostuivat siitä myös Venäjällä. Yksi näyttelyssä vierailluista suurruhtinaista lupasi Yablochkoville apua lamppujen tuotannon järjestämisessä Venäjällä. Mahdollisuuden työskennellä kotona, keksijä, palautettuaan miljoona frangia, osti kynttilöiden valmistusoikeuden ja lähti Pietariin.
Siellä syntyi Yablochkov and Company -seura, joka rakensi sähkölaitetehtaan ja sen mukana laboratorion keksijälle. Sähkövalaistuksen laajaa käyttöä varten Yablochkovin oli ratkaistava kaikki kolme edellä mainittua ongelmaa.
Tätä varten oli jo kaikki edellytykset. Keksijät ehdottivat monia sähkövirtaa tuottavia koneita. Yablochkov loi myös oman generaattorin. Lisäksi hän löysi tavan syöttää monia lamppuja virralla, joten hänen tehtaansa ei tarjonnut vain "kynttilöitä", vaan otti haltuunsa myös koko sähköisen valaisimen. Yablochkov valaisi Liteiny-sillan Pietarissa, teatterin edessä olevan aukion ja joitakin tehtaita.
Yablochkovin ja Lodyginin välillä käytiin pitkä luova kiista sähkövalaistuksen kehittämistavoista. Yablochkov uskoi, että kaaren hylkääminen oli Lodyginin virhe ja hehkulamput eivät voineet olla kestäviä ja taloudellisia. Lodygin puolestaan paransi itsepäisesti hehkulamppua.
Yablochkovin kynttilän haittana oli hänen antamansa liian voimakas valo - vähintään 300 kynttilää. Samaan aikaan hän säteili niin paljon lämpöä, että pienessä huoneessa oli mahdotonta hengittää.
Siksi Yablochkovin kynttilöitä käytettiin valaisemaan katuja ja suuria tiloja: teattereita, tehdaskerroksia, merisatamia.
Hehkulamput eivät puolestaan lämmittäneet huonetta millään havaittavalla tavalla. Niitä voitiin tehdä millä tahansa vahvuudella. Näkemyseroista huolimatta Yablochkov ja Lodygin kohtelivat toisiaan kunnioittavasti, työskentelivät yhdessä tieteellisessä seurassa ja järjestivät Electricity-lehden. Yablochkovin tehtaalla valmistettiin myös Lodyginin hehkulamppuja, jotka olivat siihen mennessä parantaneet hänen keksintöään: hiilikuituja alettiin käyttää hiilitankojen sijasta. Uusi hehkulamppu kulutti vähemmän virtaa ja kesti useita satoja tunteja.
Noin kahden vuoden ajan Yablochkovin tehdas oli täynnä tilauksia, ja sähkövalaistus ilmestyi moniin Venäjän kaupunkeihin. Sitten tilausten määrä väheni, ja tehdas alkoi laskea. Keksijä meni konkurssiin, joutui lähtemään uudelleen Pariisiin. Siellä hän meni töihin samaan yhdistykseen, jonka hän perusti ja jolle hän palautti miljoona frangia.
Pariisin näyttelyssä vuonna 1881 Yablochkovin kynttilä tunnustettiin parhaaksi sähkövalaistuksen tavaksi. Mutta niitä alettiin käyttää yhä vähemmän, ja pian keksijä itse menetti kiinnostuksensa niihin.
Yablochkovin tehtaan sulkemisen jälkeen Lodygin ei onnistunut perustamaan laajaa lamppujen tuotantoa Venäjälle. Hän meni ensin Pariisiin, sitten Amerikkaan. Hän sai tietää, että siellä hänen keksimänsä hehkulamppu on nimetty Edisonin mukaan. Mutta venäläinen insinööri ei alkanut todistaa prioriteettiaan, vaan jatkoi keksintönsä parantamista.
Puhuttaessa Edisonin panoksesta sähkölamppujen kehittämiseen, on huomattava, että ennen lampun luomista Lodyginin hehkulamppu oli hänen käsissään. Koska sähkövalon oli kilpailtava kaasupolttimen kanssa, Edison tutki kaasuteollisuutta yksityiskohtaisesti. Hän kehitti suunnitelman keskusvoimalaitoksesta ja suunnitelman sähkön toimittamisesta taloille ja tehtaille. Sitten, laskettuaan materiaali- ja sähkökustannukset, hän määritti lampun hinnaksi 40 senttiä. Sen jälkeen Edison aloitti työskentelyn lampun parissa, jossa oli hiilihehkulanka, joka oli sijoitettu lasipalloon, josta ilma pumpattiin pois. Hän löysi tavan pumpata ilmaa ulos sylinteristä paremmin kuin muut keksijät pystyivät. Mutta tärkeintä oli löytää hiilifilamentille materiaali, joka takaa pitkän käyttöiän. Tätä varten hän kokeili noin kuutta tuhatta kasvia ympäri maailmaa. Lopulta hän asettui yhteen bambutyypeistä.
Sen jälkeen mainonta lähti liikkeelle. Sanomalehdet kertoivat, että Edisonin kotitila Menlo Park olisi valaistu sähkölamppuilla. Seitsemänsataa hehkulamppua teki upean vaikutuksen lukuisiin vierailijoihin. Edison joutui työskentelemään kovasti lisäkeksintöjen - generaattoreiden, kaapelien - parissa. Hän pyrki myös alentamaan hehkulampun hintaa ja lopetti vasta, kun se maksoi 22 senttiä. Kaikesta tästä huolimatta Edison ei saanut patentin hehkulampun keksimiselle, vaan vain parannukselle, koska etusija säilyi Lodyginilla.
Lodygin itse palasi Amerikassa kokeilemaan tulenkestäviä metalleja. Hän löysi langalle sopivimman materiaalin, jota käytetään edelleenkin - volframin. Volframifilamentti tuottaa kirkkaan valkoista valoa, vaatii paljon vähemmän virtaa kuin hiilihehkulanka ja voi kestää tuhansia tunteja.
Valokaarilamppuja ei myöskään unohdettu. Niitä käytetään siellä, missä tarvitaan useiden tuhansien kynttilöiden valonlähde: valonheittimissä, majakoissa, filmisarjoissa. Lisäksi niitä ei ole valmistettu Yablochkov-menetelmän mukaan, vaan hänen hylkäämänsä järjestelmän mukaan - säätimellä, joka yhdistää hiilisauvat.
1900-luvulla hehkulampuilla oli kilpailija - kaasulamput tai loistelamput. Ne on täytetty kaasulla ja ne antavat valoa kuumentamatta. Ensin ilmestyi värilliset kaasulamput. Lasiputkeen sulatettiin molemmista päistä metallilevyt - elektrodit, joihin virta syötettiin. Putki oli täytetty kaasulla tai metallihöyryllä. Virran vaikutuksesta kaasu alkoi hehkua. Argon on sinistä, neon on punainen, elohopea on violetti ja natriumhöyry on keltaista. Näitä lamppuja on käytetty mainonnassa.
Myöhemmin luotiin lamppuja, joiden valo lähestyy aurinkoa. Niiden perusta on ultraviolettisäteet. Niiden etuna on pienempi virrankulutus hehkulamppuihin verrattuna.
Tilaa meille
Vastaukset tähän näennäisesti yksinkertaiseen kysymykseen voidaan kuulla erilaisia. Amerikkalaiset epäilemättä väittävät, että se oli Edison. Englantilaiset sanovat, että tämä on heidän maanmiehensä Swann. Ranskalaiset saattavat muistaa "venäläisen valon" keksijän Yablochkovin, joka alkoi valaista Pariisin katuja ja aukioita vuonna 1877. Joku nimeää toisen venäläisen keksijän - Lodyginin. Todennäköisesti tulee muita vastauksia. Joten kuka on oikeassa? Kyllä, ehkä kaikki. Hehkulampun historia on kokonainen ketju löytöjä ja keksintöjä, joita eri ihmiset ovat tehneet eri aikoina.
Ennen kuin siirryn hehkulampun keksinnön kronologiaan, haluaisin huomauttaa, mitä tarkoitamme termillä "lamppu". Ensinnäkin se on valonlähde, laite, laite, jossa sähköenergia muunnetaan valoenergiaksi. Mutta muunnosmenetelmät voivat olla erilaisia. 1800-luvulla tunnettiin useita näistä menetelmistä. Siksi jo silloin ilmestyi useita sähkölamppuja: kaari-, hehku- ja kaasupurkauslamppuja. Sähkölamppu on tekninen järjestelmä, ts. joukko yksittäisiä elementtejä, jotka ovat välttämättömiä tärkeimmän hyödyllisen toiminnon - valaistuksen - suorittamiseen.
Sähkölampun ulkonäön ja kehityksen historia on erottamaton sähkötekniikan historiasta, joka alkaa sähkövirran löytämisestä 1700-luvulla. Myöhemmin, 1800-luvulla, sähköön liittyvien löytöjen aalto pyyhkäisi maailman. Se oli kuin ketjureaktio, kun yksi löytö avasi tien seuraavalle. Fysiikan osaston sähkötekniikka erottui itsenäisenä tieteenä, jonka kehittämisessä työskenteli koko galaksi tutkijoita ja keksijöitä: ranskalainen Andre-Marie Ampere (ranskalainen Andre Marie Ampere), saksalaiset Georg Ohm (saksa Georg Simon Ohm). ) ja Heinrich Hertz (saksa Heinrich Rudolf Hertz), englantilaiset Michael Faraday ja James Maxwell ja muut.
Hämmästyttävä 1800-luku, joka loi perustan tieteelliselle ja teknologiselle vallankumoukselle, joka niin muutti maailmaa, alkoi kemiallisen virtalähteen (voltaic kolonnin) keksimisellä. Tällä erittäin tärkeällä keksinnöllä italialainen tiedemies A. Volta kohtasi uuden vuoden 1800. Ja jo vuonna 1801 Pietarin lääketieteellisen ja kirurgisen akatemian professori Vasili Petrov onnistui taivuttelemaan viranomaiset ostamaan fysiikan toimistolleen noiden aikojen tehokkaimman sähköakun, joka koostui 4200 parista galvaanisia kennoja. Suorittamalla kokeita tällä akulla, Petrov vuonna 1802 löysi sähkökaaren - kirkkaan purkaus, joka tapahtuu hiilisauvojen ja elektrodien välillä, jotka on tuotu yhteen tietyllä etäisyydellä. Hän ehdotti myös valokaaren käyttöä valaistukseen.
Tämän idean käytännön toteutuksessa ilmeni kuitenkin monia vaikeuksia. Kokeet ovat osoittaneet, että kaari palaa kirkkaasti ja tasaisesti vain tietyllä etäisyydellä elektrodien välillä. Ja kaaren palamisen aikana hiilielektrodit palavat vähitellen, mikä lisää kaarirakoa. Säädinmekanismia vaadittiin ylläpitämään tasainen etäisyys elektrodien välillä.
Keksijät ovat keksineet erilaisia ratkaisuja. Mutta niillä kaikilla oli se haittapuoli, että oli mahdotonta sisällyttää useita lamppuja yhteen piiriin. Jouduin käyttämään erillistä virtalähdettä jokaiselle lampulle. Tämän ongelman ratkaisi vuonna 1856 keksijä A.I. Shpakovsky, joka loi valaistuslaitteiston, jossa oli yksitoista kaarilamppua, jotka oli varustettu alkuperäisillä säätimillä. Tämä installaatio valaisi Punaisen aukion Moskovassa Aleksanteri II:n kruunajaisten aikana.
Vuonna 1869 toinen venäläinen keksijä, V.I. Chikolev, sovelsi differentiaalisäädintä kaarilamppuun ja käytti sitä tehokkaissa merenvalaisimissa. Tällaisia säätimiä käytetään edelleen suurissa projektoriasennuksissa. Valitettavasti kaikki kaaripolttimet ovat olleet epäluotettavia ja kalliita.
Ratkaiseva rooli siirtymisessä sähkökokeista massasähkövalaistukseen oli venäläisellä sähköinsinööri Pavel Nikolaevich Yablochkovilla. Yablochkov aloitti työnsä Venäjällä järjestämällä fyysisten instrumenttien työpajan vuonna 1875 Pietarissa. Samana vuonna hän keksi idean luoda yksinkertainen ja luotettava kaarilamppu. Yrityksen taloudellinen romahdus pakotti kuitenkin Yablochkovin lähtemään Pariisiin vuonna 1876, missä hän jatkoi työtään kuuluisan Breguet-kellon ja tarkkuusinstrumenttien valmistajan kaarilampun parissa.
Ongelma oli edelleen sama - säädin tarvittiin. Idea tuli kuten aina yllättäen. Tapaus auttoi. Pohdittuaan tätä ongelmaa lujasti Yablochkov meni syömään pieneen pariisilaiseen kahvilaan. Tarjoilija tuli. Yablochkov, jatkaen omansa ajattelua, katsoi mekaanisesti, kuinka hän laittaa astian, laittaa lusikan, haarukan, veitsen ... Ja yhtäkkiä ... Yablochkov nousi äkillisesti pöydästä ja meni uloskäyntiin. Hän kiirehti studioonsa. Ratkaisu löytynyt! Yksinkertainen ja luotettava! Se tuli hänen mieleensä heti, kun hän katsoi vierekkäin, rinnakkain olevia ruokailuvälineitä.
Kyllä, näin hiilielektrodit tulisi sijoittaa lamppuun - ei vaakasuoraan, kuten kaikissa aiemmissa malleissa, vaan rinnakkain (!). Silloin molemmat palavat täsmälleen samalla tavalla, ja niiden välinen etäisyys on aina vakio. Eikä tarvita monimutkaisia säätimiä.
Pariisilainen tarjoilija ei edes epäillyt, että hänestä oli tullut ikään kuin keksinnön toinen kirjoittaja. Mutta kuka tietää, jos hän ei olisi laittanut veistä ja lusikkaa niin huolellisesti Yablochkovin eteen, ehkä keksijälle ei olisi tullut salamannopea arvaus. Totta, tarjoilijan "vihje" löysi hedelmällisen maaperän. Loppujen lopuksi Yablochkov etsi ratkaisuaan jopa kahvilan pöydästä odottaen tilausta. Muuten, tämä on erinomainen esimerkki assosiatiivisen ajattelun käytöstä monimutkaisen teknisen ongelman ratkaisemisessa. Toisaalta tämä tapaus on esimerkki teknisen ongelman ratkaisemisesta, kun ihanteellinen laite (tässä tapauksessa säädin) on jotain, jota ei todellisuudessa ole olemassa, mutta toimintoja suoritetaan.
Tietenkin tämä oli vain idea, eikä täydellinen ratkaisu ongelmaan - edullisen ja luotettavan lampun luominen. Sinne pääseminen vaati paljon työtä. Ensinnäkin elektrodien rinnakkaisella järjestelyllä kaari voi palaa paitsi elektrodien päissä, myös niiden koko pituudelta, ja todennäköisimmin se rullaa alas niiden pohjalle - virtaa kuljettaviin puristimiin. . Tämä ongelma ratkaistiin täyttämällä elektrodien välinen tila eristeellä, joka paloi vähitellen elektrodien mukana.
Tämän eristeen koostumus piti vielä valita, mikä tehtiin käyttämällä savea (kaoliinia) tähän. Kuinka sytytä lamppu? Sitten yläosaan, elektrodien väliin, asetettiin ohut hiilestä valmistettu hyppyjohdin, joka paloi päällekytkennän hetkellä ja sytytti valokaaren tuleen. Ongelmana oli edelleen elektrodien epätasainen palaminen, joka liittyy virran napaisuuteen. Koska "+"-elektrodi paloi nopeammin, se piti aluksi tehdä paksummaksi. Toinen, nerokas ratkaisu tähän ongelmaan oli vaihtovirran käyttö.
Valokaarilampun suunnittelu osoittautui yksinkertaiseksi: kaksi hiilitankoa, jotka erotettiin eristävällä kaoliinikerroksella ja kiinnitettiin yksinkertaiseen kynttilänjalkaa muistuttavaan jalustaan. Elektrodit palavat tasaisesti ja lamppu antoi kirkasta valoa ja melko pitkään. Tällainen "sähkökynttilä" oli helppo tehdä ja halpa.
Vuonna 1876 venäläinen keksijä esitteli keksintönsä Lontoon näyttelyssä. Ja vuotta myöhemmin yritteliäs ranskalainen Deneuruz perusti osakeyhtiön "Yhdyskunta sähkövalaistuksen tutkimiseksi Yablochkovin menetelmillä". Yablochkovin lamput ilmestyivät Pariisin vierailluimpiin paikkoihin, kadulle - Avenue de l'Operalle ja Oopperaaukiolle, sekä Louvren myymälään, himmeä kaasu- ja nestevalaistus korvasi himmeät pallot, jotka hehkuivat valkoisella, pehmeällä valolla. kulkue "La lumiere russe" (venäläinen maailma) ympäri maailmaa. Kahdessa vuodessa Yablochkovin kynttilä valloitti koko vanhan maailman levittäen idässä persialaisen shaahin ja Kambodžan kuninkaan palatseihin.
Riisi. 1. Pavel Nikolaevich Yablochkov ja hänen kynttilänsä.
Vuosina 1876-77 saatiin useita ranskalaisia patentteja sekä itse hehkulampun suunnittelulle että niiden sähköjärjestelmille. Tuotanto asetettiin teolliselle pohjalle. Pieni tehdas Pariisissa tuotti yli 8 000 kynttilää päivässä ja useita kymmeniä sähkögeneraattoreita kuukaudessa. Tämä vauraus kuitenkin loppui pian. Yablochkov-kynttilä alkoi vähitellen korvata halvemmalla ja kestävämmällä hehkulampulla.
On yleisesti hyväksyttyä, että hehkulampun keksijä on kuuluisa amerikkalainen keksijä Thomas Alva Edison. 21. joulukuuta 1879 New York Herald -sanomalehdessä ilmestyi artikkeli T.A. Edisonin uudesta keksinnöstä - "Edison's light" (Edison light), hiililangalla varustetusta hehkulampusta. Muutamaa päivää myöhemmin, 1. tammikuuta 1880, 3 000 ihmistä osallistui talojen ja katujen sähkövalaistuksen esittelyyn Menlo Parkissa (USA), ja saman vuoden tammikuun 27. päivänä he saivat US-patentin nro 223898 "Electric-Lamp" (katso kuva 2). Todellisuus, tämän patentin ja hehkulampun tarina on paljon monimutkaisempi ja mielenkiintoisempi.
Riisi. 2. Thomas A. Edisonin patentti sähkölampulle
Englantilainen tiedemies Humphry Davy suoritti ensimmäiset kokeet sähkövirran lämmitysjohtimilla 1800-luvun alussa. Insinööri de Moleyn teki vuonna 1844 yhden ensimmäisistä yrityksistä soveltaa johtimien hehkua virralla erityisesti valaistukseen, ja hän lämmitti lasipallon sisään sijoitettua platinalankaa. Nämä kokeet eivät tuottaneet toivottuja tuloksia, koska. platinalanka sulai liian nopeasti.
Vuonna 1845 Lontoossa King korvasi platinan hiilipuikoilla ja sai patentin "Hehkumetalli- ja hiilijohtimien käytölle valaistukseen".
Vuonna 1954, 25 vuotta ennen Edisonia, saksalainen kelloseppä Heinrich Goebel esitteli New Yorkissa ensimmäiset käytännölliset hiililangalliset hehkulamput, joiden paloaika oli noin 200 tuntia. Langana hän käytti hiiltynyttä bambulankaa, jonka paksuus oli 0,2 mm ja joka oli sijoitettu tyhjiöön. Kolvin sijasta Goebel käytti taloudellisuussyistä ensin Kölnin pulloja ja myöhemmin lasiputkia. Hän loi tyhjiön lasipulloon täyttämällä ja kaatamalla elohopeaa eli käyttämällä barometrien valmistuksessa käytettyä menetelmää.
Goebel käytti luotuja lamppuja valaisemaan kellokauppansa. Taloudellisen tilanteensa parantamiseksi hän matkusti ympäri New Yorkia pyörätuolissa ja kutsui kaikkia katsomaan tähtiä kaukoputken läpi. Samaan aikaan vaunut koristeltiin hänen hehkulampuilla. Näin Goebelista tuli ensimmäinen henkilö, joka käytti valoa mainontatarkoituksiin. Saksalainen emigrantti ei rahan ja yhteyksien puutteen vuoksi saanut patenttia hiilihehkulampulleen ja hänen keksintönsä unohdettiin nopeasti.
Vuodesta 1872 lähtien Aleksanteri Nikolajevitš Lodygin aloitti sähkövalaistuksen kokeita Pietarissa. Hänen ensimmäisissä lampuissaan ohut hiilitikku asetettiin massiivisten kuparitankojen väliin ilmatiiviisti suljetussa lasikulhossa. Huolimatta lampun epätäydellisyydestä samana vuonna, pankkiiri Kozlov perusti yhteistyössä Lodyginin kanssa seuran hyödyntämään tätä keksintöä. Tiedeakatemia myönsi Lodyginille 1000 ruplan Lomonosov-palkinnon.
Lodyginin vuonna 1874 rakentamia hiilitankoisia hehkulamppuja käytettiin Pietarin amiraliteetin valaistukseen. Vuonna 1875 Kohnista tuli kumppanuuden johtaja, joka julkaisi omalla nimellään parannetun Lodygin-valaisimen, jonka suunnitteli V.F. Didrikhson. Tässä lampussa hiilet asetettiin tyhjiöön ja palanut hiili korvattiin automaattisesti toisella. Vuonna 1875 Pietarin Florentin liinavaatekauppa valaistiin kolmella tällaisella lampulla kahdeksi kuukaudeksi, ja myös P. Struven ehdotuksesta kesoneja valaistiin veden alla Aleksanterin sillan rakentamisen yhteydessä Nevan yli.
Vuonna 1875 Didrichson alkoi valmistaa hiiltä puusta hiiltämällä puusylintereitä ilman ilmaa hiilijauheella päällystetyissä grafiittiupokaissa. Vuonna 1876, Cohnin kuoleman jälkeen, kumppanuus hajosi. Lampun lisäparannuksia teki N.P. Bulygin vuonna 1876. Hänen lampussaan hehkui pitkän hiilen pää, joka eteni automaattisesti sen pään palaessa. Lamppujen suunnittelu osoittautui vaikeaksi ja matalan teknologian valmistettaviksi, eikä siksi halvaksi, vaikka sitä parannettiin jatkuvasti.
Saman vuosisadan 70-luvun lopulla Venäjälle rakennettiin aluksia yhdellä Pohjois-Amerikan telakalla, ja kun oli aika vastaanottaa ne, Venäjän laivaston luutnantti A. N. Khotinsky meni sinne. Hän otti mukanaan useita Lodygin-hehkulamppuja. Keksintö on jo patentoitu Ranskassa, Venäjällä, Belgiassa, Itävallassa ja Isossa-Britanniassa. Hän näytti venäläisiä lamppuja keksijälle nimeltä Thomas Edison, joka tuolloin myös työskenteli sähkövalaistuksen ongelman parissa.
Nyt on vaikea määrittää, kuinka paljon kuvattu seikka vaikutti Edisonin keksintöön. Lopulta hänen työnsä ansiosta tehtiin kuitenkin laadullinen harppaus hehkulampun parantamisessa. Edison ei tehnyt vallankumouksellisia muutoksia Lodyginin hehkulamppuun. Hänen lamppunsa oli lasipullo hiililangalla, josta ilma pumpattiin pois, kuitenkin paljon perusteellisemmin kuin Lodyginin. Mutta Edisonin ansio on ennen kaikkea se, että hän keksi ja loi superjärjestelmän tälle lampulle ja käynnisti sen tuotannon, mikä johti kustannusten voimakkaaseen laskuun. Hän keksi ruuvipohjan lampulle ja patruunan sitä varten, keksi sulakkeet, kytkimet ja ensimmäisen energiamittarin. Edison-lampun myötä sähkövalaistus tuli todella massiiviseksi tavallisten ihmisten koteihin.
Edisonin lähestymistapa materiaalin löytämiseen filamentille ansaitsee erityistä huomiota. Hän yksinkertaisesti meni lajittelemalla kaikki saatavilla olevat aineet ja materiaalit (yritys ja erehdys -menetelmä). Edison kokeili 6 000 hiiltä sisältävää ainetta tavallisesta puuhiilellä päällystetystä ompelulangasta ruokaan ja hartsiin. Paras oli bambu, josta japanilaisen palmuvihkimen kotelo tehtiin. Tämä titaaninen työ kesti noin kaksi vuotta.
Atlantin valtameren toisella puolella, Englannissa, suunnilleen samaan aikaan kuin Lodygin ja Edison, Sir Joseph Wilson Swan työskenteli sähkölamppujen parissa. Hän käytti hiiltynyttä puuvillalankaa lämmityselementtinä ja myös pumppasi ilmaa pullosta. Swann sai brittiläisen patentin laitteelleen vuonna 1878, noin vuosi ennen Edisonia. Vuodesta 1879 lähtien hän alkoi asentaa sähkölamppuja englantilaisiin koteihin. Vuonna 1881 perustettu yritys "The Swan Electric Light Company" aloitti lamppujen kaupallisen tuotannon. Swan teki myöhemmin yhteistyötä Edisonin kanssa kaupallistaakseen yhden tuotemerkin "Edi-Swan".
Siitä, mitä on sanottu, seuraa, että sähköhehkulampulla oli hyvin varhaisessa vaiheessa useita keksijöitä. Lähes kaikilla heistä oli patentteja. Mitä tulee tunnetuimpaan niistä, Edisonin amerikkalaiseen patenttiin, tuomioistuin julisti sen mitättömäksi ennen suojaoikeuksien päättymistä. Tuomioistuin totesi, että Heinrich Goebel oli keksinyt hehkulampun useita vuosikymmeniä ennen Edisonia.
Vuonna 1890 Lodygin patentoi Yhdysvalloissa lampun, jonka metallilanka oli valmistettu tulenkestävästä metallista - oktiumista, iridiumista, rodiumista, molybdeenistä ja volframista. Lodyginin molybdeenifilamentilla varustetut lamput esiteltiin Pariisin näyttelyssä vuonna 1900, ja ne olivat niin suuri menestys, että vuonna 1906 amerikkalainen yritys "General Electric" osti tämän patentin häneltä. Mielenkiintoisin asia on, että General Electric -yhtiön organisoi Thomas Edison itse. Tästä suurten keksijöiden kirjekiista oli ohi.
Hehkulampun parantaminen ei kuitenkaan päättynyt tähän. Vuodesta 1909 lähtien alettiin käyttää hehkulamppuja, joissa oli siksak-volframifilamentti, ja vuosina 1912-1913 ilmestyi typellä ja inertillä kaasulla (Ar, Kr) täytetyt lamput. Ja lopuksi 1900-luvun alun viimeinen parannus - volframifilamenttia alettiin valmistaa ensin spiraalin muodossa ja sitten bispiraalin (spiraalista kierretty spiraali) ja trispiraalin muodossa. Sähköhehkulamppu on vihdoin saanut muodon, jonka olemme tottuneet näkemään.
Joten kuka keksi sähkölampun? Nimet on jo nimetty: Petrov, Shpakovsky, Chikolev, Yablochkov, Edison, Devi, King, Gebel, Lodygin, Swan. Näyttäisi riittävän. Mutta jos otat 1900-luvun alussa julkaistun "Pienen Brockhausin ja Efronin tietosanakirjan", niin voit lukea sieltä: Hehkulamput ovat lasikansi, josta ilma pumpataan ulos ja jossa on hiili- tai metallilanka. sijoitettu, lämmitetty sähkövirralla. Hiililankaa saadaan hiiltämällä bambukuituja (Edison-sipulit), silkkiä, puuvillapaperia (Swan bulbs). 1890-luvun lopulta. uudet hehkulamput ilmestyivät: hiililangan sijasta palonkestävistä aineista puristettu sauva hehkutetaan: magnesiumoksidi, torium, zirkonium ja yttrium (Nernst-lamppu) tai metallisen osmiumin filamentti (Auer-lamput) ja tantaali (Bolton ja Feuerlein hehkulamput).
Kuten näet, uusia nimiä ilmestyi - Nernst, Auer, Bolton, Feuerlein. Haluttaessa tätä luetteloa voidaan täydentää tekemällä perusteellisempi haku.
On luultavasti turhaa etsiä yksiselitteistä vastausta kysymykseen "Kuka keksi sähkölampun". Monet keksijät ovat käyttäneet tähän mielensä, tietonsa, työvoimansa ja kykynsä. Ja tämä koskee vain sellaisia hehkulamppuja, jotka kehitettiin sähkövalaistuksen käyttöönoton alkuvaiheessa: kaari ja hehkulamppu.
Jo hehkulamppujen kehityksen alussa havaittiin, että niillä on alhainen hyötysuhde, ts. hyvin pieni osa sähkövirran energiasta muuttuu valoenergiaksi. Tästä syystä muiden sähköenergian muuntamiseen valoenergiaksi etsimistä jatkettiin ja niitä yritettiin käyttää uudentyyppisissä sähkövalonlähteissä. Purkauslampuista tuli sellaisia valonlähteitä - laitteita, joissa sähköenergia muunnetaan optiseksi säteilyksi, kun sähkövirta kulkee kaasujen ja muiden aineiden (esimerkiksi elohopean) läpi.
Ensimmäiset kokeet kaasupurkauslampuilla alkoivat lähes samanaikaisesti hehkulamppujen kanssa. Vuonna 1860 ensimmäiset elohopeapurkauslamput ilmestyivät Englantiin. Kuitenkin 1900-luvun alkuun asti kaikki nämä kokeet olivat vähäisiä ja jäivät vain kokeiksi ilman todellista käytännön sovellusta.
1900-luvun ensimmäisellä vuosikymmenellä, hehkulamppuja käyttävän sähkövalaistuksen massakäyttöönoton aikana, kaasupurkauslamppujen työskentely tehostettiin, mikä johti useisiin keksintöihin ja löytöihin. Vuonna 1901 Peter Cooper Hewitt keksi matalapaineisen elohopealampun. Vuonna 1906 keksittiin korkeapaineinen elohopealamppu. 1910 - halogeenisyklin löytö. Ranskalainen fyysikko Georges Claude kehitti neonlampun vuonna 1911, ja se löysi nopeasti tiensä mainontaan.
1920- ja 1940-luvuilla kaasupurkauslamppujen kehittäminen jatkui monissa maissa, mikä johti jo tunnettujen lampputyyppien parantamiseen ja uusien löytämiseen. Kehitettiin: matalapaineinen natriumlamppu, loistelamppu, ksenonlamppu ja muut. 40-luvulla loistelamppujen massakäyttö valaistukseen alkoi.
Myöhemmin keksittiin muun tyyppisiä sähkölamppuja: korkeapaineinen natrium; halogeeni; kompakti fluoresoiva; LED-valonlähteet ja muut. Nyt maailmassa valonlähteiden tyyppien kokonaismäärä on noin 2000.
Huolimatta niin valtavasta määrästä erilaisia sähkölamppuja, kekseliäs ajatus ei pysy paikallaan. Jo tunnetut valonlähteet kehittyvät jatkuvasti. Esimerkki tällaisesta parannuksesta on vuonna 1983 luotu pienloistelamppu, josta tuli tavallisen hehkulampun koko. Niiden sytyttämiseen ei tarvita erityisiä käynnistyslaitteita, ne on kytketty hehkulamppujen vakiopatruunaan, ja mikä tärkeintä, samalla valomäärällä nämä lamput kuluttavat useita kertoja vähemmän sähköä ja kestävät useita kertoja pidempään. Viime vuosina tällaisia energiansäästölamppuja on käytetty yhä enemmän, vaikka ne ovat edelleen kalliimpia kuin perinteiset hehkulamput.
Kekseliäs idea ei kuitenkaan lopu tähän. Melkein samanaikaisesti kaksi amerikkalaista yritystä, Technical Consumer Products (TCP) ja O·ZONELite, toivat markkinoille loistelamppuja, joilla on odottamattomia uusia ominaisuuksia. Nämä valmistajat väittävät, että heidän Fresh2- ja O·ZONELite-lamput (molemmat rekisteröidyt tavaramerkit) poistavat huoneen valaistuksen lisäksi myös epämiellyttäviä hajuja, puhdistavat ilmaa, tappavat bakteereja, viruksia ja sieniä. Eikö se ole ihme?
Salaisuus on, että hehkulamput on päällystetty titaanidioksidilla (TiO2), joka fluoresoivalla valolla säteilytettynä aiheuttaa fotokatalyyttisen reaktion. Tämän reaktion aikana negatiivisesti varautuneita hiukkasia - elektroneja - vapautuu, ja positiivisesti varautuneet "reiät" jäävät paikoilleen. Lampun pinnalla olevien plussien ja miinusten yhdistelmän ansiosta ilman sisältämät vesimolekyylit muuttuvat erittäin vahvoiksi hapettimiksi - hydroksidi (HO) radikaaleiksi, minkä vuoksi näillä lampuilla on niin epätavallisia ja upeita ominaisuuksia.
Riisi. 3. Energiansäästölamput Fresh2 ja O.ZONELite kaasupurkausloistelamput
Kuten kuvasta 3 voidaan nähdä, nämä sipulit ovat jopa ulkoisesti hyvin samankaltaisia ja niiden ominaisuudet ovat suunnilleen samat. Molempien lamppujen spiraalimuoto on huomionarvoinen. Niiden luojat tekivät tämän lisätäkseen valotehoa, aivan kuten heidän edeltäjänsä - hehkulamppujen luojat. Historia tosiaan liikkuu kierteessä.
Voidaan päätellä, että kaasupurkauslamput ovat viime vuosina saavuttaneet yhä enemmän suosiota jopa kotitalouksien valaistuksessa, korvaamalla hehkulamput. Ne kuluttavat vähemmän energiaa, ovat yhtä helppokäyttöisiä, ja niissä voi olla monia muita hienoja ja hyödyllisiä ominaisuuksia. Korkeampaa hintaa, joka edelleen hidastaa näiden lamppujen leviämistä, kompensoi 8-10-kertainen käyttöikä ja 3-5-kertainen hyötysuhde. Ja massatuotannon lisääntyessä hinta laskee vähitellen. Ja jos otetaan huomioon jatkuvasti kasvavat energia- ja ympäristöongelmat, jotka nostavat sähkön hintaa ja pakottavat säästötoimiin, käy selväksi, että pienloistelamppujen näkymät ovat erittäin valoisat. Ja tulevina vuosina heillä ei käytännössä ole vaihtoehtoa.
Mikään ei kuitenkaan pysy paikallaan. Vaikka viimeiset 100 vuotta valaistustekniikan kehityksessä ovat kuluneet purkauslamppujen voittomarssin alla, muun tyyppisiä valonlähteitä on ilmestynyt. Lupaavimmalta näyttää nyt olevan LED-valonlähteiden käyttöön liittyvä suunta, koska. ne ovat jopa tehokkaampia kuin kaasupurkauslamput.
Ensimmäiset teolliset LEDit ilmestyivät 1960-luvulla. Pieni teho ei kuitenkaan sallinut niiden käyttöä valaistukseen. Niitä on käytetty indikaattoreina erilaisissa elektronisissa laitteissa, erityisesti mikrolaskimissa, kelloissa ja muissa kotitalous- ja tiedeinstrumenteissa.
Tämä olisi jatkunut, jos ihmiskunta ei olisi kohdannut energiansäästöongelmaa. Kävi ilmi, että nykyään LEDillä on suurin prosenttiosuus sähköenergian muuntamisesta valoenergiaksi. Oli mahdotonta olla yrittämättä käyttää LEDejä valonlähteinä. He löysivät alun perin sovelluksen kädessä pidettäviin sähköisiin taskulamppuihin. Lisäksi nämä olivat pienitehoisia taskulamppuja, jotka eivät loistaneet kovin paljon, mutta olivat miniatyyriä, mikä mahdollisti niiden käytön jopa avaimenperänä.
Tietysti LED-lamppujen kanssa on edelleen monia ongelmia. Monet niistä ratkaistaan onnistuneesti, varsinkin kun nyt suuri pääoma sijoittaa paljon rahaa tähän suuntaan. Ja menestys on jo ilmeinen - energiaa säästävät LED-lamput ovat jo ilmestyneet myyntiin.
Kirjallisuus
* 1. N.A. Kaptsov, Pavel Nikolaevich Yablochkov 1894-1944. OGIZ. Valtion teknisen ja teoreettisen kirjallisuuden kustantamo. Moskova, Leningrad, 1944.
* 2. V. Malov, Kuinka pariisilainen tarjoilija auttoi venäläistä keksijää. / Sputnik UT - populaaritieteellinen tiivistelmä / №4, 2001 / http://jtdigest.narod.ru/dig4_01/offic.htm
* 3. Ya.I. Khurgin, Kyllä, ei, ehkä ... - Moskova, Nauka, 1977, s. 208
* 4. Valaistustekniikan historia. / 2003-2005 CJSC NPK "Daleks" / http://www.daleks.ru
* 5. Fresh2-pienloistelamput poistavat hajun ja lähettävät samalla energiatehokasta valoa./ http://www.fresh2.com/
* 6. Sisäilmanlaadun valoisa tulevaisuus! /http://www.ozonelite.com/index.html
Pavel Yablochkov ja hänen keksintönsä
Täsmälleen 140 vuotta sitten, 23. maaliskuuta 1876, suuri venäläinen keksijä Pavel Nikolajevitš Yablochkov patentoi kuuluisan sähkölamppunsa. Huolimatta siitä, että hänen vuosisata osoittautui lyhytikäiseksi, Yablochkovin hehkulampusta tuli läpimurto venäläiselle tieteelle ja venäläisen tiedemiehen ensimmäinen keksintö, joka tuli laajalti tunnetuksi ulkomailla.
Muistetaanpa, minkä panoksen Yablochkov antoi sähkövalaistustekniikan kehitykseen ja mikä teki hänestä lyhyen aikaa yhden Euroopan suosituimmista tutkijoista.
Ensimmäiset kaarilamput
1800-luvun alkupuolella keinovalaistuksen alalla vuosisatoja hallinneet kynttilät korvattiin kaasulampuilla. Niiden himmeä valo alkoi valaista tehtaita ja kauppoja, teattereita ja hotelleja ja tietysti yökaupunkien katuja. Suhteellisen helppokäyttöisyydellä kaasulamppujen valoteho oli kuitenkin liian pieni, eikä niitä varten erityisesti valmistettu valaistuskaasu ollut mitenkään halpaa.
Sähkön keksimisen ja ensimmäisten virtalähteiden keksimisen myötä kävi selväksi, että valaistustekniikan tulevaisuus on juuri tällä alueella. Sähkövalaistuksen kehitys suuntautui aluksi kahteen suuntaan: kaarilamppujen ja hehkulamppujen suunnitteluun. Edellisen toimintaperiaate perustui vaikutukseen sähkökaari, joka on kaikkien sähköhitsaajien tuttu. Lapsuudesta lähtien vanhempamme kielsivät meitä katsomasta sen sokaisevaa tulta, ja hyvästä syystä - sähkökaari pystyy tuottamaan erittäin kirkkaan valonlähteen.
Valokaarilamppuja alettiin käyttää laajalti 1800-luvun puolivälissä, kun ranskalainen fyysikko Jean Bernard Foucault ehdotti elektrodien käyttöä ei hiilestä, vaan retorttihiilestä, mikä pidensi merkittävästi niiden palamisaikaa.
Mutta tällaiset kaarilamput vaativat huomiota - kun elektrodit paloivat, niiden välillä oli tarpeen säilyttää jatkuva etäisyys, jotta sähkökaari ei sammuisi. Tätä varten käytettiin erittäin ovelia mekanismeja, erityisesti saman ranskalaisen keksijän keksimää Foucault-säädintä. Säädin oli erittäin monimutkainen: mekanismi sisälsi kolme jousta ja vaati jatkuvaa huomiota. Kaikki tämä teki kaarilampuista erittäin epämukavia käyttää. Venäläinen keksijä Pavel Yablochkov sitoutui ratkaisemaan tämän ongelman.
Yablochkov ryhtyy töihin
Saratovista kotoisin oleva Yablochkov, joka osoitti lapsuudesta asti innokasta keksintöä, sai vuonna 1874 työpaikan Moskovan-Kursk-rautatien lennätinpalvelun päällikkönä. Tähän mennessä Pavel päätti lopulta keskittää luovan huomionsa silloisten kaarilamppujen parantamiseen.
Rautatieviranomaiset, jotka tiesivät hänen harrastuksestaan, tarjosivat aloittelevalle keksijälle mielenkiintoista liiketoimintaa. Moskovasta Krimille oli määrä kulkea hallitusjuna, jonka turvallisuuden takaamiseksi ajateltiin järjestää yövalaistus kuljettajalle.
Yksi esimerkkeistä tuon ajan kaarilamppujen säätömekanismeista
Yablochkov suostui mielellään, otti mukaansa Foucault-säätimellä varustetun kaarilampun ja kiinnitti sen veturin etuosaan päivystää joka ilta valonheittimen lähellä aina Krimiin asti. Noin puolentoista tunnin välein hänen piti vaihtaa elektrodit sekä valvoa jatkuvasti säädintä. Huolimatta siitä, että valaistuskokemus oli yleisesti onnistunut, oli selvää, että tätä menetelmää ei voitu käyttää laajalti. Yablochkov päätti yrittää parantaa Foucault-säädintä yksinkertaistaakseen lampun toimintaa.
nerokas ratkaisu
Vuonna 1875 Yablochkov, joka suoritti laboratoriossa kokeen ruokasuolan elektrolyysistä, aiheutti vahingossa sähkökaaren kahden rinnakkaisen hiilielektrodin väliin. Sillä hetkellä Yablochkov keksi idean parantaa kaarilampun suunnittelua siten, että säädintä ei enää tarvita ollenkaan.
Yablochkov-lamppu (tai, kuten siihen aikaan oli tapana kutsua, "Yablochkov-kynttilä") järjestettiin, kuten kaikki nerokas, yksinkertaisesti. Siinä olevat hiilielektrodit sijaitsivat pystysuorassa ja yhdensuuntaisessa toistensa kanssa. Elektrodien päät yhdistettiin ohuella metallilangalla, joka sytytti kaaren, ja elektrodien väliin asetettiin eristysnauha. Hiilen palaessa myös eristemateriaali.
Tältä Yablochkovin kynttilä näytti. Punainen raita on eristysmateriaali
Lampun ensimmäisissä malleissa sähkökatkon jälkeen ei ollut mahdollista sytyttää samaa kynttilää, koska kahden jo syttyneen elektrodin välillä ei ollut yhteyttä. Myöhemmin Yablochkov alkoi sekoittaa eri metallien jauheita eristysnauhoihin, jotka kaaren vaimentuessa muodostivat päähän erityisen nauhan. Tämä mahdollisti palamattomien hiilen uudelleenkäytön.
Palaneet elektrodit vaihdettiin välittömästi uusiin. Tämä piti tehdä noin kerran kahdessa tunnissa - se riitti heille. Siksi oli loogisempaa kutsua Yablochkovin hehkulamppua kynttiläksi - se oli vaihdettava jopa useammin kuin vahatuote. Mutta se oli satoja kertoja kirkkaampi.
Maailmanlaajuinen tunnustus
Hän sai päätökseen keksintönsä Yablochkovin luomisen vuonna 1876 jo Pariisissa. Hänen täytyi lähteä Moskovasta taloudellisista syistä - lahjakkaana keksijänä Yablochkov oli keskinkertainen yrittäjä, mikä pääsääntöisesti johti kaikkien hänen yritystensä konkurssiin ja velkaan.
Pariisissa, yhdessä maailman tieteen ja edistyksen keskuksista, Yablochkov saavuttaa nopeasti menestystä keksinnöllään. Asuttuaan akateemikko Louis Breguetin studiossa 23. maaliskuuta 1876 Yablochkov sai patentin, jonka jälkeen hänen asiansa alkoivat muiden ohjauksessa mennä ylämäkeen.
Samana vuonna Yablochkovin keksintö teki loisteen fyysisten instrumenttien näyttelyssä Lontoossa. Kaikki suuret eurooppalaiset kuluttajat kiinnostuvat niistä välittömästi, ja parin vuoden sisällä Yablochkovin kynttilä ilmestyy Lontoon, Pariisin, Berliinin, Wienin, Rooman ja monien muiden eurooppalaisten kaupunkien kaduille. Sähkökynttilät korvaavat vanhentuneen valaistuksen teattereissa, kaupoissa ja varakkaiden kodeissa. He onnistuivat korostamaan jopa valtavan pariisilaisen hippodromin ja Colosseumin rauniot.
Joten Yablochkovin kynttilä valaisi Pariisin yöllä
Kynttilöitä myytiin valtavia määriä noihin aikoihin - Breguetin tehdas tuotti 8 tuhatta kappaletta päivittäin. Myös Yablochkovin myöhemmät parannukset vaikuttivat kysyntään. Joten kaoliinieristeeseen lisättyjen epäpuhtauksien avulla Yablochkov saavutti pehmeämmän ja miellyttävämmän säteilevän valon spektrin.
Samoin Lontoossa
Venäjällä Yablochkovin kynttilät ilmestyivät ensimmäisen kerran vuonna 1878 Pietarissa. Samana vuonna keksijä palaa tilapäisesti kotimaahansa. Täällä hänet kohtaavat myrskyisät kunnianosoitukset ja onnittelut. Palautuksen tarkoituksena oli luoda kaupallinen yritys, joka nopeuttaisi sähköistystä ja edistäisi sähkölamppujen leviämistä Venäjällä.
Kuitenkin jo mainitut keksijän niukat yrittäjyyskyvyt yhdistettynä venäläisille virkamiehille perinteiseen inertiaan ja ennakkoluuloisuuteen estivät suurenmoiset suunnitelmat. Suurista käteisruiskeista huolimatta Yablochkovin kynttilät Venäjällä eivät saaneet sellaista jakelua kuin Euroopassa.
Auringonlaskun kynttilä Yablochkov
Itse asiassa kaarilamppujen lasku alkoi jo ennen kuin Yablochkov keksi kynttilän. Monet eivät tiedä tätä, mutta maailman ensimmäisen patentin hehkulampulle sai myös venäläinen tiedemies - Aleksanteri Nikolajevitš Lodygin. Ja tämä tehtiin vuonna 1874.
Yablochkov tiesi tietysti erittäin hyvin Lodyginin keksinnöistä. Lisäksi hän itse osallistui epäsuorasti ensimmäisten hehkulamppujen kehittämiseen. Vuosina 1875-76 työskennellessään kynttilän eristävän väliseinän parissa Yablochkov havaitsi mahdollisuuden käyttää koaliinia kierteenä tällaisissa lampuissa. Mutta keksijä katsoi, että hehkulampuilla ei ollut tulevaisuutta, ja hänen päiviensä loppuun asti hän ei tarkoituksella työskennellyt niiden suunnittelun parissa. Historia on osoittanut, että Yablochkov erehtyi tässä pahasti.
1870-luvun jälkipuoliskolla amerikkalainen keksijä Thomas Edison patentoi hehkulamppunsa, jonka käyttöikä oli 40 tuntia. Monista puutteista huolimatta se alkaa nopeasti vaihtaa kaarilamppuja. Ja jo 1890-luvulla hehkulamppu saa meille tutun muodon - kaikki sama Alexander Lodygin ehdottaa ensin tulenkestäviä metalleja, mukaan lukien volframia, langan tekemiseen ja niiden kiertämistä spiraaliksi, ja sitten hän on ensimmäinen, joka pumppaa ilmaa pois pullosta lisätäksesi ajanjakson lankapalveluita. Maailman ensimmäinen kaupallinen hehkulamppu, jossa on kierretty volframifilamentti, valmistettiin juuri Lodyginin patentin mukaisesti.
Yksi Lodyginin lampuista
Yablochkov ei käytännössä tajunnut tätä sähkövalaistuksen vallankumousta, koska hän kuoli äkillisesti vuonna 1894, 47-vuotiaana. Varhainen kuolema johtui myrkyllisestä kloorista, jonka kanssa keksijä työskenteli paljon kokeissa. Lyhyen elämänsä aikana Yablochkov onnistui luomaan useita hyödyllisiä keksintöjä - maailman ensimmäisen vaihtovirtageneraattorin ja muuntajan sekä kemiallisten akkujen puiset erottimet, joita käytetään edelleen.
Ja vaikka Yablochkov-kynttilä alkuperäisessä muodossaan on vaipunut unohduksiin, kuten kaikki tuon ajan kaarilamput, se on edelleen olemassa uudessa laadussa tänään - kaasupurkauslamppujen muodossa, jotka on äskettäin otettu laajalti käyttöön hehkulamppujen sijaan. lamput. Tunnetut neon-, ksenon- tai elohopealamput (joita kutsutaan myös " päivänvalon lamput”) toimivat samalla periaatteella kuin legendaarinen Yablochkov-kynttilä.
Kerran esitin ystävilleni näennäisen yksinkertaisen kysymyksen: kuka keksi sähkölampun? Ja sain erilaisia vastauksia. Joku nimesi amerikkalaisen Edisonin, joku - maanmiehensä Alexander Lodyginin, ja joku muisti toisen venäläisen keksijän - Pavel Yablochkovin - nimen. Joten kuka on oikeassa? Kyllä, kaikki ovat oikeassa. Loppujen lopuksi hehkulampun historia on kokonainen ketju löytöjä, joita eri ihmiset ovat tehneet eri aikoina. Ja Edison antoi täällä merkittävän panoksen, Lodygin ja Yablochkov, jota oikeutetusti pidetään yhtenä sen pioneereista. Ja lisäksi meidän on ehdottomasti muistettava erinomainen venäläinen fyysikko Vasily Petrov, joka jo vuonna 1802 havaitsi sähkökaaren ilmiön - kirkkaan purkauksen, joka tapahtuu hiilisauvojen ja elektrodien välillä, jotka on tuotu yhteen tietyllä etäisyydellä. On syytä muistaa myös V. Chikolev ja A. Shpakovski, jotka myös osallistuivat tähän upeaan keksintöön...
Pysymme kuitenkin yksityiskohtaisemmin Pavel Nikolaevich Yablochkovissa. Loppujen lopuksi yksi uteliaimmista ja opettavaimmista "kekseliäisistä" tarinoista liittyy häneen.
Pienen pariisilaisen kahvilan pöytään ilmestynyt tarjoilija otti mutkattoman tilauksen ja katosi keittiöön. Odottaessaan vierailija otti hajamielisesti taskustaan muistikirjan, pani sen pöydälle ja otti kynän. Yksi sivuista oli peitetty monimutkaisilla piirustuksilla. Asiattomat eivät olisi ymmärtäneet niistä mitään - paljon jonkinlaisia tikkuja, jotka on yhdistetty pareittain ohuilla kaarilla. Lisäksi luonnoksia joistakin mekanismeista pienillä vaihteilla, kuten kellossa. Ja piirustusten viereiset selitykset olisivat jääneet pariisilaiselle sitäkin salaperäisemmiksi, koska ne oli tehty vieraalla kielellä. Kahvilan vierailija kumartui muistiinpanojen yli, unohtaen missä hän oli, ja ajatteli syvästi.
Tämä tapahtui vuonna 1876, kun tarinamme sankari Pavel Yablochkov oli tuskin kaksikymmentäyhdeksän vuotta vanha. Opintojensa takana Pietarin sotakoulussa, jossa hän kiinnostui fysiikasta ja erityisesti sen alueesta - sähköstä - niin vähän tutkittua. Hän oli jo onnistunut toimimaan juuri rakennetun Moskovan-Kursk-rautatien lennätintoimiston päällikkönä. Mutta tämä ammatti vei paljon aikaa, ja Yablochkov jätti hänet omistautuakseen sille, mitä hän piti elämän tärkeimpänä - sähkökaarilampun luotettavan suunnittelun kehittämiseen.
Kohtalo toi hänet Pariisiin, koska kukaan ei osoittanut suurta kiinnostusta hänen kokeisiinsa kotimaassaan, Venäjällä. Täällä yksi ranskalaisista yrityksistä tarjosi keksijälle työpajan. Ja nyt kuukauden ajan Yablochkov on kamppaillut ratkaisun kanssa, joka näytti jonnekin hyvin läheltä, mutta kaikki oli luisumassa.
Vasily Petrovin kokeet osoittivat, että kirkasta valoa antava sähkökaari syntyy vain, kun vaakasuoraan sijoitettujen hiilielektrodien päät ovat tiukasti määritellyllä etäisyydellä toisistaan. Hieman se vähenee tai lisääntyy, vuoto katoaa. Samaan aikaan hiilet palavat tyhjennyksen aikana, joten niiden välinen rako kasvaa koko ajan. Ja hiilen käyttämiseksi sähkökaarilampussa oli tarpeen keksiä erityinen säädinmekanismi, joka jatkuvasti, tietyllä nopeudella, liikuttaisi palavia sauvoja toisiaan kohti. Silloin kaari ei sammu.
Rehellisesti sanottuna on sanottava, että tällaisia yrityksiä tehtiin jo ennen Yablochkovia. Venäläiset keksijät Shpakovsky ja Chikolev kehittivät kaarilamppunsa säätimillä. Shpakovskin sähkölamput vuonna 1856 paloivat jo Moskovassa Punaisella torilla Aleksanteri II:n kruunajaisten aikaan. Chikolev puolestaan käytti voimakasta sähkökaaren valoa ohjaamaan tehokkaita merenvalonheittimiä. Näiden keksijöiden keksimissä automaattisissa säätimissä oli eroja, mutta ne yhtyivät yhteen asiaan - ne olivat epäluotettavia. Lamput eivät palaneet kauan, mutta ne olivat kalliita.
On selvää, että vaadittiin erilainen mekanismi - yksinkertainen ja ongelmaton. Pavel Yablochkov taisteli hänestä kuukauden ajan, hän ajatteli vain häntä - sekä työpajassaan että vaeltaessaan Pariisin kaduilla ja jopa täällä, kahvilassa.
Shpakovskin hehkulampussa käytetty kellomekanismi ei voinut ennakoida kaikkia epätasaisesti palavan hiilen "oikkuja". Jotain muuta tarvitaan. Mutta mitä?
Tarjoilija tuli tarjottimen kanssa, Yablochkov poisti muistilehtiön pöydältä. Ja jatkaen oman ajatteluaan, katseli mekaanisesti, kuinka hän laittaa astian, kuinka hän laskee lusikan, haarukan, veitsen ...
Ja yhtäkkiä ... Yablochkov nousi äkillisesti pöydästä ja meni uloskäynnille kuulematta hämmästyneen tarjoilijan rakeita. Hän kiirehti studioonsa. Tässä se on vihdoinkin ratkaisu! Yksinkertaisin ja ehdottoman luotettava! Löytyi! Se tuli hänen mieleensä heti, kun hän katsoi vierekkäin, rinnakkain olevia ruokailuvälineitä.
Kyllä, näin hiilielektrodit tulisi sijoittaa lamppuun - ei vaakasuoraan, kuten kaikissa aiemmissa malleissa, vaan rinnakkain! Silloin molemmat palavat täsmälleen samalla tavalla, ja niiden välinen etäisyys on aina vakio. Eikä tässä tarvita älykkäitä säätimiä!
Seuraavana vuonna Yablochkovin "sähkökynttilä" valaisi kirkkaasti Louvren tavaratalon Pariisissa. Sen muotoilu oli täysin erilainen kuin kaikki aiemmat: kaksi hiilisauvaa erotettiin eristävällä kaoliinikerroksella. Ne kiinnitettiin yksinkertaiseen telineeseen, joka muistutti kynttilänjalkaa. Elektrodit palavat tasaisesti ja lamppu antoi kirkasta valoa ja melko pitkään. Sellaisen "sähkökynttilä" oli helppo tehdä ja se oli halpaa. Ei ole yllättävää, että hän aloitti voittoisen marssin ympäri maailmaa. Vuotta myöhemmin venäläisen keksijän sipulit sytytettiin Thames-penkereillä Lontoossa, sitten Berliinissä. Pian Yablochkov palasi Venäjälle, ja hänen "kynttilänsä" sytytti Pietarin...
Tarjoilija, joka oli kerran yllättynyt oudosta vierailijasta, ei tietenkään edes epäillyt, että hänestä oli tullut ikään kuin keksinnön toinen kirjoittaja. Mutta kuka tietää, jos hän ei olisi laittanut veistä ja lusikkaa niin huolellisesti Yablochkovin eteen, ehkä keksijälle ei olisi tullut salamannopea arvaus. Totta, tarjoilijan "vinkki" löysi, kuten he sanovat, hedelmällisen maaperän. Loppujen lopuksi Yablochkov etsi ratkaisuaan jopa täällä, kahvilan pöydässä, odottaen tilausta. Ilman tätä kävijä ei olisi huomannut muuta kuin asiantuntevan kattauksen.
Ajan myötä "Yablochkov-kynttilä" korvattiin taloudellisemmilla ja kätevämmillä hehkulampuilla, joissa sähköllä lämmitetty ohut lanka antaa kirkkaan valon. Tämä innovaatio liittyy Alexander Nikolaevich Lodyginin nimeen. Hän arvasi pumppaavan ilmaa lasikartiosta, ja hänellä oli idea korvata ohut hiililanka metallilla - molybdeenistä tai volframista. Edison puolestaan keksi polttimonpitimen ja täydellisen pumpun, joka mahdollisti ilman pumppaamisen polttimosta lähes tyhjiöön.
Ja "Yablochkovin kynttilästä" on nyt tullut museonäyttely, jolla on mielenkiintoinen luomishistoria. Se muistuttaa meitä siitä, että suurissa löytöissä vierailee vain valmistautunut mieli.