Электр шамының тарихы 1802 жылы Санкт-Петербургте басталды. Дәл сол кезде физика профессоры Василий Владимирович Петров көмірдің екі таяқшасынан электр тогын өткізген болатын. Араларында жалын ұшты. Электр энергиясының бұрын белгісіз қасиеттері - адамдарға жарқын жарық пен жылу беру қабілеті ашылды. Бір қызығы, бұл мүмкіндік ғалымды ең аз қызықтырды. Ол негізінен жалынның температурасына назар аударды, соншалықты жоғары, онда металдар балқиды. 80 жылдан кейін басқа ресейлік ғалым Бенардос бұл қасиетті металдарды дәнекерлеу үшін пайдаланды.
Петровтың ашқан жаңалығы елеусіз қалды. Он жылдан кейін электр доғасын ағылшын Хамфри Дэви қайта ашты. Бірақ электр шамы пайда болғанға дейін әлі 60 жыл болды.
Жарықтандыру үшін электр доғасын пайдалану үшін үш мәселені шешу қажет болды.
Біріншіден, олардың арасында доға жарқыраған көмірдің ұштары оның жалынында тез жанып кетті. Аралары ұзарып, доға сөніп қалды. Сондықтан жалынды бірнеше минут емес, жүздеген сағат бойы ұстап тұрудың жолын табу керек болды, яғни пайдалануға ыңғайлы электр шамын жасау керек болды. Бұл ең қиын болып шықты.
Екіншіден, сенімді және үнемді ток көзі қажет болды. Арзан электр тогын шығаратын машина қажет болды. Сол кездегі гальваникалық аккумуляторлар көлемді болды және оларды жасау үшін көп қымбат мырыш қажет болды.
Ал, ақырында, үшіншіден, бізге «электр энергиясын бөлу» тәсілі қажет болды, басқаша айтқанда, әртүрлі жерлерде орнатылған бірнеше шамдар үшін машина тудыратын токты пайдалану.
Майкл Фарадейдің магнит өрісінде қозғалған кезде оқшауланған сымдағы электр тогының пайда болуының әсерін ашуының арқасында алғашқы электр тогы генераторлары, динамолар салынды.
Электр шамын жасауға негізгі үлесті 1847 жылы туған үш адам қосты. Бұл ресейлік инженерлер Павел Николаевич Яблочков, Александр Николаевич Лодыгин және американдық Томас Альва Эдисон болды.
А.Н.Лодыгин әскери училищені бітірді, бірақ кейін қызметінен кетіп, Санкт-Петербург университетіне оқуға түсті. Онда ол ұшақ жобасында жұмыс істей бастады. Ресейде оның өнертабысын құруға мүмкіндігі болмады, ал 23 жастағы Лодыгин 1870 жылы Францияға кетеді. Содан кейін франко-пруссия соғысы болып, жас өнертапқыш өз ұрпағын әскери қажеттіліктерге бейімдегісі келді. Француз үкіметі оның ұсынысын қабылдап, заманауи тікұшаққа ұқсайтын аппараттың құрылысы басталды. Бірақ Франция соғыста жеңіліп, жұмыс тоқтатылды. Лодыгиннің өзі өнертабыспен жұмыс істеу кезінде түнде жарықтандыру мәселесіне тап болды. Бұл мәселе оны қатты қызықтырды, Ресейге оралғаннан кейін Лодыгин оны шешуге толығымен көшті.
Лодыгин электр доғасымен тәжірибелерді бастады, бірақ олардан өте тез бас тартты, өйткені көміртекті таяқшалардың ыстық ұштары доғаның өзінен де жарқырап тұрғанын көрді. Өнертапқыш доғаның қажеті жоқ деген қорытындыға келді және әртүрлі материалдармен тәжірибелерді бастады, оларды токпен жарқыратады. Түрлі металдардан жасалған сымдармен жүргізілген тәжірибелер ештеңе бермеді - сым бірнеше минутқа ғана жарқ етті, содан кейін жанып кетті. Содан кейін Лодыгин электр доғасын өндіру үшін пайдаланылған көмірге оралды. Бірақ ол қалың көміртекті таяқтарды емес, жұқаларды алды. Көміртекті өзек шыны шардағы екі мыс ұстағыштың арасына қойылып, одан электр тогы өтті. Көмір сарғыш болса да, өте жарқын жарық берді. Көміртекті таяқша жарты сағаттай ұсталды.
Таяқша жанып кетпеу үшін Лодыгин шамға екі штанга салды. Алдымен біреуі ғана жарқырап, тез жанып, шамдағы барлық оттегін сіңіріп алды, содан кейін екіншісі жарқырай бастады. Оттегі өте аз болғандықтан, ол екі сағаттай жарқырап тұрды. Енді шамның ауасын сорып, ішіне сіңіп кетпеу керек болды. Мұны істеу үшін шамның төменгі ұшы май ваннасына батырылды, ол арқылы сымдар ток көзінен шамға өтті. Көп ұзамай бұл әдістен бас тартуға тура келді, жанғаннан кейін көміртекті таяқшаларды өзгертуге болатын шам жасалды. Бірақ ыңғайсыздық ауаны сорып алу қажеттілігінен туындады.
Лодыгин «Lodygin and Company электрлік жарықтандыру серіктестігін» құрды. 1873 жылдың көктемінде, Санкт-Петербургтің шалғай ауданында, Sands, Lodygin жүйесінің қыздыру шамдарының көрсетілімі өтті. Екі көше шамында керосин шамдары электр шамдарына ауыстырылды. Көбісі керосин мен электр жарығымен оқуға болатын қашықтықты салыстыру үшін өздерімен бірге газет алып келді. Кейінірек Лодыгиннің шамдары Флоранның іш киім дүкенінің терезесін жарықтандырды.
1873 жылдың жазында Лодыгин және компания қауымдастығы кеш ұйымдастырды, онда бөлмені жарықтандыру үшін фонарь, темір жолдарға арналған сигнал шамы, су асты шамы және көше шамы көрсетілді. Әрбір шамды басқаларынан бөлек жағуға және сөндіруге болады.
Ғылым академиясы Лодыгинге оның өнертабысы «пайдалы, маңызды және жаңа практикалық қолдануларға» әкелгені үшін Ломоносов атындағы сыйлықты берді.
Оның жұмысының маңыздылығын мойындау Лодыгинді шабыттандырды. Ол шамды жетілдірді, оның шеберханасы оның сорттарын көбірек шығарды. Бірақ Лодыгиннің шамдарын өндіру және сату бойынша «Серіктестік» олар жарықтандырудың ескі әдістерімен бәсекелесетін жаңа шамды жасамас бұрын құрылды. Цех жабылды, «Серіктестік» тарады, Лодыгиннің шамдары біразға дейін ұмытылды. Өнертапқыштың өзі зауытқа механик болып түскен А.
Сонымен қатар, Яблочков өз шамының дизайнын жасады. Курск темір жолында жұмыс істеп жүргенде Павел Николаевич II Александр пойызының локомотивіне жолды жарықтандыру үшін электр шамын орнатуды ұсынды. Ол екі көмір өзегінен тұрды, олардың арасында электр доғасы жарқ етті. Штангалар жанып жатқанда, оларды механикалық реттегіш біріктірді. Ток гальваникалық батареямен қамтамасыз етілді. Жас өнертапқыш екі түнді тепловозда өткізіп, реттегішті үнемі түзетіп отыруға мәжбүр болды.
Яблочков қызметтен кетіп, Мәскеуде физикалық аспаптар шеберханасын ашты. Бірақ шеберхана шығынға ұшырап, ол шетелге, Парижге баруға мәжбүр болды. Онда ол Бреге шеберханасына жұмысқа барып, электр шамын жасау жұмысын қайта бастады. Ол бір мәселемен айналысты: реттегішті қажет етпейтін шамды қалай салу керек. Шешім қарапайым болып шықты: өзекшелерді бір-біріне қарама-қарсы қоюдың орнына, оларды электр тогын өткізбейтін отқа төзімді зат қабатымен бөліп, параллель орналастыру керек болды. Содан кейін көмір біркелкі жанып, тығыздағыш шамдағы балауыз сияқты рөл атқарады. Электродтар арасындағы қабат үшін Яблочков каолинді, фарфордан жасалған ақ сазды таңдады.
Бұл тамаша идея пайда болғаннан кейін бір айдан кейін шам әзірленіп, Яблочков оған патент алды. Бұл 1876 жылы болды. Ол өзінің электр шамын шыны ыдысқа қойды. Оны тұтандыру үшін қарапайым құрылғы пайдаланылды: өзектер жоғарыдан жұқа көміртекті жіппен жалғанған. Шамға ток өткенде, жіп қызып, тез жанып кетті және өзектер арасында доға жарқ етті.
Өнертабыс үлкен жетістік болды. Дүкендер, театрлар, Париж көшелері «Яблочковтың шырақтарымен» жарықтандырылды. Лондонда олар Темза жағалауын және кеме доктарын жарықтандырды. Яблочков Париждегі ең танымал адамдардың бірі болды. Газеттер оның өнертабысын «Орыс жарығы» деп атады.
«Орыс жарығы» Ресейдегі өнертапқыштың отанында ғана сәтті болмады. Француз өнертапқыштары Яблочковқа оның шамдарын барлық елдерге жасау құқығын сатып алуды ұсынды. Келіспес бұрын Яблочков патентін Ресей әскери министрлігіне тегін ұсынған. Жауап болмады. Содан кейін өнертапқыш француздардан миллион франк алуға келісті. Көптеген ресейліктер барған 1878 жылғы Париж көрмесінде Яблочков шамының үлкен табысынан кейін олар Ресейде де оған қызығушылық танытты. Ұлы князьдердің бірі көрмені тамашалап, Яблочковқа оның шамдарын Ресейде шығаруды ұйымдастыруға көмектесуге уәде берді. Үйде жұмыс істеу мүмкіндігі үшін өнертапқыш миллион франк қайтарып, өз шамдарын жасау құқығын сатып алып, Санкт-Петербургке кетті.
Онда «Яблочков және компания» қоғамы құрылды, ол электр аппараттары зауытын және онымен бірге өнертапқышқа арналған зертхананы салды. Электрлік жарықтандыруды кеңінен қолдану үшін Яблочков жоғарыда аталған барлық үш мәселені шешуі керек болды.
Бұл үшін барлық алғышарттар болды. Өнертапқыштар электр тогын тудыратын машиналардың көптеген конструкцияларын ұсынды. Яблочков сонымен қатар өзінің генераторын жасады. Сонымен қатар, ол көптеген шамдарды токпен қоректендірудің жолын тапты, сондықтан оның зауыты тек «шамдарды» ғана емес, сонымен қатар бүкіл электрлік жарықтандыру құрылғысын қабылдады. Яблочков Санкт-Петербургтегі Литеиный көпірін, театр алдындағы алаңды және кейбір зауыттарды жарықтандырды.
Яблочков пен Лодыгин арасында электрлік жарықтандыруды дамыту жолдары туралы ұзақ шығармашылық дау болды. Яблочков доғадан бас тарту Лодыгиннің қателігі деп есептеді және қыздыру шамдары берік және үнемді бола алмайды. Лодыгин, өз кезегінде, қыздыру шамын табанды түрде жақсартты.
Яблочковтың шамының кемшілігі ол берген тым күшті жарық болды - кем дегенде 300 шам. Сонымен бірге оның жылуы соншалықты, кішкентай бөлмеде тыныс алу мүмкін болмады.
Сондықтан Яблочковтың шамдары көшелер мен үлкен үй-жайларды: театрларды, зауыт едендерін, теңіз порттарын жарықтандыру үшін пайдаланылды.
Өз кезегінде, қыздыру шамдары бөлмені айтарлықтай қыздырмады. Оларды кез келген күшпен жасауға болады. Көзқарастардағы айырмашылықтарға қарамастан, Яблочков пен Лодыгин бір-біріне құрметпен қарады, ғылыми қоғамда бірге жұмыс істеді және «Электр» журналын ұйымдастырды. Яблочков зауытында Лодыгиннің шамдары да жасалды, олар сол уақытта оның өнертабысын жетілдірді: көміртекті таяқшалардың орнына ол көміртекті жіптерді қолдана бастады. Жаңа шам шам азырақ ток тұтынды және бірнеше жүз сағатқа созылды.
Шамамен екі жыл бойы Яблочков зауыты тапсырыстармен су астында қалды, Ресейдің көптеген қалаларында электр жарығы пайда болды. Содан тапсырыстар азайып, зауыт азая бастады. Өнертапқыш банкротқа ұшырап, қайтадан Парижге кетуге мәжбүр болды. Сол жерде ол өзі құрған және миллион франк қайтарған қоғамға жұмысқа орналасады.
1881 жылы Парижде өткен көрмеде Яблочковтың шамы электрмен жарықтандырудың ең жақсы тәсілі деп танылды. Бірақ олар азырақ қолданыла бастады, көп ұзамай өнертапқыштың өзі оларға деген қызығушылықты жоғалтты.
Яблочков зауыты жабылғаннан кейін Лодыгин Ресейде өз шамдарының кең өндірісін құра алмады. Алдымен Парижге, сосын Америкаға барды. Ол сол жерде өзі ойлап тапқан шам Эдисонның атымен аталғанын білді. Бірақ ресейлік инженер өзінің басымдығын дәлелдеуге кіріспеді, бірақ өнертабыстарын жақсарту бойынша жұмысты жалғастырды.
Эдисонның электр шамының дамуына қосқан үлесі туралы айта отырып, оның шамын жасамас бұрын Лодыгиннің шамы оның қолында болғанын атап өткен жөн. Электр жарығы газ оттығымен бәсекелесу керек болғандықтан, Эдисон газ өнеркәсібін егжей-тегжейлі зерттеді. Ол орталық электр станциясының жоспарын және үйлер мен зауыттарды электрмен қамтамасыз ету схемасын жасады. Сосын материалдар мен электр энергиясының құнын есептеп, шамның бағасын 40 центтен анықтады. Осыдан кейін Эдисон шыны шарға орналастырылған көміртекті жіппен шаммен жұмыс істей бастады, одан ауа сорылады. Ол басқа өнертапқыштарға қарағанда цилиндрден ауаны сорып алудың жолын тапты. Бірақ ең бастысы, ұзақ қызмет ету мерзімін қамтамасыз ететін көміртекті жіпке арналған материалды табу болды. Ол үшін әлемнің әр түкпірінен алты мыңға жуық өсімдікті сынап көрді. Ақырында ол бамбук түрлерінің біріне қоныстанды.
Осыдан кейін жарнамалар лезде көтерілді. Газеттер Эдисонның үйі, Менло паркі электр шамдарымен жарықтандырылатынын хабарлады. Жеті жүз шамдар көптеген келушілерге керемет әсер қалдырды. Эдисонға қосымша өнертабыстар - генераторлар, кабельдер бойынша көп жұмыс істеуге тура келді. Ол шамның бағасын түсіру үшін де жұмыс істеп, оның құны 22 цент болғанда ғана тоқтаған. Осының бәріне қарамастан, Эдисон патентті шамды ойлап тапқаны үшін емес, тек жақсарту үшін алды, өйткені басымдық Лодыгинде қалды.
Америкадағы Лодыгиннің өзі отқа төзімді металдар жіпімен тәжірибелерге оралды. Ол бүгінгі күнге дейін қолданылып жүрген жіпке ең қолайлы материал – вольфрамды тапты. Вольфрам жіпі ашық ақ жарық шығарады, көміртекті жіпке қарағанда әлдеқайда аз токты қажет етеді және мыңдаған сағатқа созылуы мүмкін.
Доғалық шамдар да ұмыт қалған жоқ. Олар мыңдаған шамдардың жарық көзі қажет болған жерлерде қолданылады: прожекторларда, маяктарда, пленкаларда. Сонымен қатар, олар Яблочков әдісі бойынша емес, ол қабылдамаған схема бойынша - көміртекті өзектерді біріктіретін реттегішпен жасалған.
20 ғасырда қыздыру шамдары бәсекелес болды - газ шамдары немесе флуоресцентті лампалар. Олар газбен толтырылған және қыздырусыз жарық береді. Алдымен түрлі-түсті газ шамдары пайда болды. Металл пластиналар шыны түтікке екі ұшында - электродтарда балқытылған, оған ток берілген. Түтік газ немесе металл буларымен толтырылған. Токтың әсерінен газ жарқырай бастады. Аргон – көк, неон – қызыл, сынап – күлгін, натрий буы – сары. Бұл шамдар жарнамада қолданылған.
Кейінірек шамдар жасалды, олардың жарығы күнге жақындайды. Олардың негізі ультракүлгін сәулелер болып табылады. Олардың артықшылығы қыздыру шамдарымен салыстырғанда аз ток тұтыну болып табылады.
Бізге жазылыңыз
Қарапайым болып көрінетін бұл сұрақтың жауабын әртүрлі естуге болады. Америкалықтар бұл Эдисон екеніне күмән келтірмейді. Ағылшындар бұл олардың отандасы Сванн екенін айтады. Француздар 1877 жылы Париж көшелері мен алаңдарын жарықтандыруды бастаған «Орыс жарығы» өнертапқышы Яблочковты еске алуы мүмкін. Біреу тағы бір ресейлік өнертапқыш - Лодыгинді атайды. Басқа да жауаптар болуы мүмкін. Сонда кімдікі дұрыс? Иә, мүмкін бәрі. Шамның пайда болу тарихыәртүрлі уақытта әртүрлі адамдар жасаған жаңалықтар мен өнертабыстардың тұтас тізбегі.
Шамның өнертабысының хронологиясына көшпес бұрын, «электр шамы» термині арқылы нені білдіретінімізді атап өткім келеді. Ең алдымен, бұл жарық көзі, құрылғы, электр энергиясы жарық энергиясына айналатын құрылғы. Бірақ түрлендіру әдістері әртүрлі болуы мүмкін. 19 ғасырда бұл әдістердің бірнешеуі белгілі болды. Сондықтан, қазірдің өзінде электр шамдарының бірнеше түрі пайда болды: доғалық, қыздыру және газ разряды. Электр шамы техникалық жүйе болып табылады, яғни. негізгі пайдалы функцияны - жарықтандыруды орындау үшін қажетті жеке элементтердің жиынтығы.
Электр шамының пайда болу және даму тарихы 18 ғасырда электр тоғының ашылуынан басталатын электротехника тарихынан ажырағысыз. Кейінірек, 19 ғасырда электр қуатына қатысты жаңалықтардың толқыны әлемді шарпыды. Бұл бір жаңалық келесіге жол ашқан тізбекті реакция сияқты болды. Физика бөлімінен электротехника дербес ғылым ретінде ерекшеленді, оның дамуында ғалымдар мен өнертапқыштардың тұтас галактикасы жұмыс істеді: француз Андре-Мари Ампер (француз Андре Мари Ампер), немістер Георг Ом (неміс Георг Симон Ом). ) және Генрих Герц (неміс Генрих Рудольф Герц), ағылшындар Майкл Фарадей мен Джеймс Максвелл және т.б.
Әлемді осылай өзгерткен ғылыми-техникалық революцияның негізін қалаған таңғажайып 19 ғасыр химиялық ток көзін (вольталық колонка) ойлап табудан басталды. Осы аса маңызды өнертабыспен итальяндық ғалым А.Вольта жаңа 1800 жылды қарсы алды. Ал қазірдің өзінде 1801 жылы Санкт-Петербург медициналық-хирургиялық академиясының профессоры Василий Петров билікті өздерінің физика кабинеті үшін 4200 жұп гальваникалық элементтерден тұратын сол кездегі ең қуатты электр батареясын сатып алуға көндіре алды. Осы батареямен тәжірибелер жүргізе отырып, Петров 1802 жылы электр доғасын - белгілі бір қашықтықта біріктірілген көміртекті өзектер-электродтар арасында пайда болатын жарқын разрядты ашты. Ол сондай-ақ жарықтандыру үшін доғаны пайдалануды ұсынды.
Алайда бұл идеяны іс жүзінде жүзеге асыруда көптеген қиындықтар туындады. Тәжірибе көрсеткендей, доға электродтар арасындағы белгілі бір қашықтықта ғана жарқын және тұрақты жанып тұрады. Ал доғаның жануы кезінде көміртекті электродтар бірте-бірте жанып, доға аралығын арттырады. Электродтар арасындағы тұрақты қашықтықты сақтау үшін реттеуші механизм қажет болды.
Өнертапқыштар әртүрлі шешімдер ойлап тапты. Бірақ олардың барлығының кемшілігі болды, бұл бір тізбекке бірнеше шамдарды қосу мүмкін емес. Әр шам үшін бөлек қуат көзін пайдалануға тура келді. Бұл мәселені 1856 жылы өнертапқыш А.И.Шпаковский шешті, ол түпнұсқа реттегіштермен жабдықталған он бір доғалық шамдармен жарықтандыру қондырғысын жасады. Бұл қондырғы Александр II-нің таққа отыруы кезінде Мәскеудегі Қызыл алаңды жарықтандырды.
1869 жылы тағы бір ресейлік өнертапқыш В.И.Чиколев доғалық шамға дифференциалды реттегіш қолданып, оны қуатты теңіз прожекторларында қолданды. Мұндай реттегіштер әлі де үлкен проектор қондырғыларында қолданылады. Өкінішке орай, барлық доғалық оттықтар сенімсіз және қымбат болды.
Электр энергиясы бойынша эксперименттерден жаппай электрлік жарықтандыруға көшуде шешуші рөлді ресейлік инженер-электрик Павел Николаевич Яблочков атқарды. Яблочков өз жұмысын Ресейде бастады, 1875 жылы Санкт-Петербургте физикалық аспаптар шеберханасын ұйымдастырды. Сол жылы ол қарапайым және сенімді доғалық шам жасау идеясын ұсынды. Алайда, кәсіпорынның қаржылық күйреуі Яблочковты 1876 жылы Парижге кетуге мәжбүр етті, онда ол әйгілі Breguet сағаттары мен дәлдік аспаптарын өндірушіде доғалық шамда жұмысын жалғастырды.
Мәселе бұрынғыдай болды - реттеуші қажет болды. Идея әдеттегідей күтпеген жерден келді. Іс көмектесті. Осы мәселе туралы қатты ойланып, Яблочков Париждегі шағын дәмханаға тамақ ішуге барды. Даяшы келді. Яблочков өзі туралы ойлауды жалғастыра отырып, оның ыдысты қалай салатынын, қасықты, шанышқыны, пышақты қалай қойғанын механикалық түрде бақылап отырды ... Және кенеттен ... Яблочков кенеттен үстелден тұрып, шығуға кетті. Ол өз студиясына асықты. Шешім табылды! Қарапайым және сенімді! Ол бір-біріне параллель, қатар жатқан ас құралдарына қараған бойда оған келді.
Иә, көміртекті электродтарды шамға осылай орналастыру керек - барлық алдыңғы дизайндағыдай көлденең емес, параллель (!). Сонда екеуі де бірдей күйіп кетеді және олардың арасындағы қашықтық әрқашан тұрақты болады. Және күрделі реттеуіштер қажет емес.
Париждік даяшы оның өнертабыстың тең авторы болғанына тіпті күдіктенбеді. Бірақ кім біледі, егер ол Яблочковтың алдына пышақ пен қасықты соншалықты мұқият қоймаса, өнертапқышқа найзағайдай болжам жетпес еді. Рас, даяшының «нақылы» құнарлы жер тапты. Өйткені, Яблочков өз шешімін кафедегі үстел басында да іздеп, бұйрықты күтіп отырды. Айтпақшы, бұл күрделі техникалық мәселені шешуде ассоциативті ойлауды қолданудың тамаша үлгісі. Екінші жағынан, бұл жағдай техникалық мәселені шешудің мысалы болып табылады, идеалды құрылғы (бұл жағдайда реттеуші) шын мәнінде жоқ нәрсе, бірақ функциялары орындалады.
Әрине, бұл мәселенің толық шешімі емес, тек идея болды - қымбат емес және сенімді шам жасау. Ол жерге жету үшін көп жұмыс қажет болды. Ең алдымен, электродтардың параллель орналасуымен доға тек электродтардың ұштарында ғана емес, сонымен қатар олардың бүкіл ұзындығы бойынша да жануы мүмкін, және, ең алдымен, олардың негізіне - ток өткізетін қысқыштарға дейін аунайды. . Бұл мәселе электродтар арасындағы кеңістікті оқшаулағышпен толтыру арқылы шешілді, ол электродтармен бірге біртіндеп жанып кетті.
Бұл изолятордың құрамы әлі де таңдалуы керек еді, ол үшін сазды (каолин) пайдалану арқылы жасалды. Шамды қалай жағу керек? Содан кейін, жоғарғы жағында, электродтардың арасына жұқа көміртекті секіргіш қойылды, ол қосу сәтінде өртеніп, доғаға өрт қойды. Токтың полярлығымен байланысты электродтардың біркелкі емес жану мәселесі әлі де болды. Өйткені «+» электрод тезірек жанып кетті, оны бастапқыда қалыңдату керек болды. Бұл мәселені шешудің тағы бір тапқыр шешімі айнымалы токты пайдалану болды.
Доғалық шамның дизайны қарапайым болып шықты: каолиннің оқшаулағыш қабатымен бөлінген және шырағданға ұқсайтын қарапайым тірекке орнатылған екі көміртекті таяқша. Электродтар біркелкі жанып, шам жарқыраған жарық берді және ұзақ уақыт бойы. Мұндай «электр шамды» жасау оңай және арзан болды.
1876 жылы орыс өнертапқышы Лондондағы көрмеде өз өнертабысын ұсынды. Ал бір жылдан кейін іскер француз Денеуруз «Яблочковтың әдістерімен электр жарығын зерттеу қоғамы» акционерлік қоғамын құруға қол жеткізді. Яблочковтың шамдары Париждің ең көп баратын орындарында, көшеде – Опера авенюінде және Опера алаңында, сондай-ақ Лувр дүкенінде пайда болды, күңгірт газ бен сұйық жарық ақ, жұмсақ жарықпен жарқыраған күңгірт шарларды ауыстырды.Триумфаль. шеруі «La lumiere russe» (орыс әлемі) дүние жүзі бойынша. Екі жыл ішінде Яблочковтың шырағы Шығыста Парсы шахы мен Камбоджа королінің сарайларына таралып, бүкіл Ескі әлемді жаулап алды.
Күріш. 1. Павел Николаевич Яблочков және оның шамы.
1876-77 жылдары жарық шамының дизайны үшін де, олардың қуат жүйелері үшін де бірнеше француз патенттері алынды. Өндіріс өнеркәсіптік негізге қойылды. Париждегі шағын зауыт күніне 8 000 шам және айына бірнеше ондаған электр генераторларын шығарды. Алайда, бұл гүлдену көп ұзамай аяқталды. Яблочков шамы бірте-бірте арзанырақ және ұзаққа созылатын қыздыру шамымен ауыстырыла бастады.
Қыздыру шамының өнертапқышы атақты американдық өнертапқыш Томас Альва Эдисон екені жалпы қабылданған. 1879 жылы 21 желтоқсанда «Нью-Йорк геральд» газетінде Т.А.Эдисонның жаңа өнертабысы – «Эдисон жарығы» (Эдисон жарығы) туралы, көміртекті жіпті қыздыру шамы туралы мақала шықты.Бірнеше күннен кейін, 1880 жылы 1 қаңтарда. Менло-паркте (АҚШ) үйлер мен көшелерді электр жарығымен жарықтандыру демонстрациясына 3000 адам қатысып, сол жылдың 27 қаңтарында АҚШ-тың №223898 «Электр шамы» патентін алды (2-суретті қараңыз). Шындығында, бұл патент пен қыздыру шамының тарихы әлдеқайда күрделі және қызықты.
Күріш. 2. Томас А.Эдисонның электр шамына патенті
Электр тогы бар қыздыру өткізгіштерімен алғашқы тәжірибелерді 19 ғасырдың басында ағылшын ғалымы Хамфри Дэви жүргізді. Тогы бар өткізгіштердің қыздыруын, әсіресе жарықтандыру мақсатында қолданудың алғашқы әрекеттерінің бірін 1844 жылы инженер де Молейн жүзеге асырды, ол шыны шардың ішіне орналастырылған платина сымын қыздырды. Бұл эксперименттер қажетті нәтиже бермеді, өйткені. платина сымы тым тез еріп кетті.
1845 жылы Лондонда Кинг платинаны көмір таяқшаларымен ауыстырып, «Жарықтандыру үшін қыздыру металдары мен көміртекті өткізгіштерді қолдану» патентін алды.
1954 жылы Эдисоннан 25 жыл бұрын неміс сағат жасаушысы Генрих Гебель Нью-Йоркте жану уақыты шамамен 200 сағат болатын көміртекті жіптері бар алғашқы практикалық қыздыру шамдарын ұсынды. Жіп ретінде ол вакуумға қойылған қалыңдығы 0,2 мм күйдірілген бамбук жіпін пайдаланды. Колбаның орнына Гебель үнемділік үшін алдымен одеколон бөтелкелерін, кейінірек шыны түтіктерді пайдаланды. Ол сынапты толтырып, құю арқылы шыны колбада вакуум жасады, яғни барометр жасауда қолданылған әдіспен.
Гебель жасалған шамдарды сағат дүкенін жарықтандыру үшін пайдаланды. Қаржылық жағдайын жақсарту үшін ол мүгедектер арбасында Нью-Йоркті аралап, барлығын телескоп арқылы жұлдыздарға қарауға шақырды. Арба, сонымен бірге, оның шамдарымен безендірілген. Осылайша, Гебель жарықты жарнамалық мақсатта пайдаланған алғашқы адам болды. Неміс эмигрант ақшасы мен байланысының жоқтығынан өзінің көміртекті жіптен жасалған шамына патент ала алмады және оның өнертабысы тез ұмытылды.
1872 жылдан бастап Александр Николаевич Лодыгин Санкт-Петербургте электрлік жарықтандыру тәжірибесін бастады. Оның алғашқы шамдарында герметикалық жабылған шыны ыдыста орналасқан массивті мыс шыбықтар арасына жұқа көмір таяқшасы қыстырылды. Сол жылы шамның жетілмегендігіне қарамастан, банкир Козлов Лодыгинмен серіктестікте осы өнертабысты пайдалану үшін қоғам құрды. Ғылым академиясы Лодыгинге 1000 рубль көлеміндегі Ломоносов сыйлығын берді.
1874 жылы Лодыгин салған көміртекті таяқшасы бар қыздыру шамдары Санкт-Петербург адмиралтатын жарықтандыру үшін пайдаланылды. 1875 жылы Кон серіктестіктің басшысы болды, ол В.Ф.Дидрихсон жасаған жақсартылған Лодыгин шамын өз атымен шығарды. Бұл шамда көмірлер вакуумға орналастырылып, жанып кеткен көмір автоматты түрде басқасына ауыстырылды. 1875 жылы Санкт-Петербургтегі Флоренттің зығыр дүкені екі ай бойы осындай үш шаммен жарықтандырылды, сонымен қатар П.Струвенің ұсынысы бойынша Нева арқылы Александр көпірін салу кезінде су астында кессондар жарықтандырылды.
1875 жылы Дидрихсон көмір ұнтағымен жабылған графит тигельдерде ауасыз ағаш цилиндрлерді күйдіру арқылы ағаштан көмір жасай бастады. 1876 жылы Кон қайтыс болғаннан кейін серіктестік бұзылды. Шамды одан әрі жетілдіруді Н.П. Булыгин 1876 ж. Оның шамында көмірдің ұзын бөлігінің ұшы жарқырап тұрды, оның ұшы жанған кезде автоматты түрде алға жылжыды. Шамдардың дизайны қиын және төмен технологиялық болып шықты, сондықтан ол үнемі жетілдіріліп отырса да, арзан емес.
Сол ғасырдың 70-жылдарының аяғында Солтүстік Американың кеме жасау зауыттарының бірінде Ресейге арналған кемелер жасалды, оларды қабылдау уақыты келгенде Ресей флотының лейтенанты А.Н.Хотинский сонда барды. Ол өзімен бірге бірнеше «Лодыгин» қыздыру шамдарын алып кетті. Өнертабыс Францияда, Ресейде, Бельгияда, Австрияда және Ұлыбританияда патенттелген. Ол сол кезде электр жарығы мәселесімен айналысқан Томас Эдисон есімді өнертапқышқа ресейлік шамдарды көрсетті.
Сипатталған жағдай Эдисонның өнертабысына қаншалықты әсер еткенін анықтау қазір қиын. Дегенмен, ақыр соңында, оның жұмысының арқасында қыздыру шамын жақсартуда сапалы секіріс жасалды. Эдисон Лодыгиннің шамына революциялық өзгерістер енгізген жоқ. Оның шамы көміртекті жіпі бар шыны колба болды, одан ауа сорылды, бірақ Лодыгиндікіне қарағанда әлдеқайда мұқият. Бірақ Эдисонның еңбегі, ең алдымен, ол осы шамға арналған супер-жүйені ойлап тауып, жасап, оны өндіріске жіберді, бұл өзіндік құнының айтарлықтай төмендеуіне әкелді. Ол шамға арналған бұрандалы негізді және оған арналған картриджді ойлап тапты, сақтандырғыштарды, ажыратқыштарды және бірінші энергия есептегішін ойлап тапты. Дәл Эдисон шамының көмегімен электрлік жарықтандыру қарапайым адамдардың үйлеріне еніп, шынымен жаппай болды.
Эдисонның жіпке арналған материалды табу мәселесін шешуге деген көзқарасы ерекше назар аударуға лайық. Ол бар болғаны барлық заттар мен материалдарды сұрыптау арқылы ғана өтті (сынау және қателік әдісі). Эдисон кәдімгі көмірмен қапталған тігін жіптерінен тағам мен шайырға дейін құрамында көміртегі бар 6000 заттарды қолданып көрді. Ең жақсысы бамбук болды, одан жапондық пальма желдеткішінің корпусы жасалды. Бұл титаникалық жұмыс шамамен екі жылға созылды.
Атлант мұхитының арғы жағында, Англияда Лодыгин мен Эдисонмен бір уақытта сэр Джозеф Уилсон Свон электр шамында жұмыс істеді. Ол қыздырғыш элемент ретінде күйдірілген мақта жіпті пайдаланды, сонымен қатар колбадан ауаны сорды. Свонн өзінің құрылғысына британдық патентті Эдисоннан шамамен бір жыл бұрын 1878 жылы алды. 1879 жылдан бастап ол ағылшын үйлеріне электр шамдарын орнатуды бастады. 1881 жылы «The Swan Electric Light Company» компаниясын ұйымдастырып, шамдарды коммерциялық өндіруді бастады. Аққу кейінірек Эдисонмен бірігіп, «Edi-Swan» жалғыз бренд атауын коммерцияландыруға кірісті.
Айтылғандардан, өте ерте кезеңде электр қыздыру шамының бірнеше өнертапқыштары болғаны шығады. Олардың барлығында дерлік патент болған. Олардың ең танымалы Эдисонның американдық патентіне келетін болсақ, ол қорғау құқығының мерзімі біткенге дейін сотпен жарамсыз деп танылды. Сот қыздыру шамын Эдисоннан бірнеше ондаған жылдар бұрын Генрих Гебель ойлап тапқанын анықтады.
1890 жылы Лодыгин АҚШ-та отқа төзімді металдардан - октийден, иридийден, родийден, молибденнен және вольфрамнан жасалған металл жіппен шамды патенттеді. Лодыгиннің молибден жіптері бар шамдары 1900 жылы Париж көрмесіне қойылып, үлкен жетістікке жеткені сонша, 1906 жылы американдық «Дженерал Электрик» компаниясы осы патентті одан сатып алды. Ең қызығы, General Electric компаниясын Томас Эдисонның өзі ұйымдастырған. Осымен ұлы өнертапқыштардың хат дауы аяқталды.
Дегенмен, қыздыру шамын жақсарту мұнымен бітпеді. 1909 жылдан бастап ирек вольфрам талшығы бар қыздыру шамдары қолданыла бастады, 1912-13 жылдары азот пен инертті газдармен толтырылған шамдар (Ar, Kr) пайда болды. Ақырында, 20 ғасырдың басындағы соңғы жетілдіру - вольфрам жіпі алдымен спираль түрінде, содан кейін биспираль (спиральдан спираль жарасы) және триспирал түрінде жасала бастады. Электрлік қыздыру шамы ақыры біз көрген пішінге ие болды.
Сонымен, электр шамын кім ойлап тапты? Есімдері қазірдің өзінде аталды: Петров, Шпаковский, Чиколев, Яблочков, Эдисон, Деви, Кинг, Гебель, Лодыгин, Сван. Бұл жеткілікті сияқты. Бірақ егер сіз 20 ғасырдың басында шығарылған «Брокгауз мен Эфронның шағын энциклопедиялық сөздігін» алсаңыз, онда сіз мына жерден оқи аласыз: Қыздыру шамдары - бұл ауа сорылатын шыны қақпақ және көміртегі немесе металл жіп қай жерде. орналастырылған, электр тогы арқылы қыздырылған. Көміртекті жіпті бамбук талшықтарын (Эдисон шамдары), жібекті, мақта қағазын (Аққу шамдары) күйдіру арқылы алады. 1890 жылдардың аяғынан. жаңа қыздыру шамдары пайда болды: көміртекті жіптің орнына отқа төзімді заттардан басылған таяқша қыздыруға ұшырайды: магний оксиді, торий, цирконий және иттрий (Нернст электр шамы) немесе металл осмийдің жіпі (Ауэр шамдары) және тантал (Болтон және Фейерлейн шамдары).
Көріп отырғаныңыздай, жаңа есімдер пайда болды - Нернст, Ауэр, Болтон, Фейерлейн. Қажет болса, тереңірек іздеу жүргізу арқылы бұл тізімді одан әрі толықтыруға болады.
«Электр шамын кім ойлап тапты» деген сұраққа біржақты жауап іздеу бекер шығар. Осыған көптеген өнертапқыштар өздерінің ақыл-ойын, білімін, еңбегі мен талантын жұмсады. Және бұл электрлік жарықтандыруды енгізудің бастапқы кезеңінде жасалған шамдардың түрлеріне ғана қатысты: доғалық және қыздыру.
Тіпті қыздыру шамдарын дамытудың ең басында олардың тиімділігі төмен екендігі байқалды, яғни. электр тогы энергиясының өте аз пайызы жарық энергиясына айналады. Сондықтан электр энергиясын жарық энергиясына айналдырудың басқа жолдарын іздестіру жұмыстары жалғасын тауып, оларды электрлік жарық көздерінің жаңа түрлерінде қолдануға талпыныстар жасалды. Разрядтық шамдар осындай жарық көздеріне айналды - электр тогы газдар мен басқа заттар (мысалы, сынап) арқылы өткен кезде электр энергиясы оптикалық сәулеленуге айналатын құрылғылар.
Газ разрядты шамдармен алғашқы тәжірибелер қыздыру шамдарымен бір мезгілде дерлік басталды. 1860 жылы Англияда алғашқы сынапты разрядты шамдар пайда болды. Алайда, 20 ғасырдың басына дейін бұл эксперименттердің барлығы аз болды және нақты практикалық қолданусыз тәжірибе ретінде ғана қалды.
20-ғасырдың бірінші онжылдығында қыздыру шамдарын қолданатын электрлік жарықтандыруды жаппай енгізу кезеңінде газ разрядты шамдар бойынша жұмыс күшейді, бұл бірқатар өнертабыстар мен жаңалықтарға әкелді. 1901 жылы Питер Купер Хьюитт төмен қысымды сынап шамын ойлап тапты. 1906 жылы жоғары қысымды сынап шамы ойлап табылды. 1910 ж. – галогендік циклдің ашылуы. Неон шамын 1911 жылы француз физигі Жорж Клод жасап, жарнамаға тез жол тапты.
1920-1940 жылдары көптеген елдерде газ разрядты шамдар бойынша жұмыс жалғасты, бұл шамдардың бұрыннан белгілі түрлерінің жетілдірілуіне және жаңаларының ашылуына әкелді. Әзірленді: төмен қысымды натрий шамы, флуоресцентті лампа, ксенон шамы және т.б. 40-жылдары жарықтандыру үшін люминесцентті лампаларды жаппай қолдану басталды.
Кейінірек электр шамдарының басқа түрлері ойлап табылды: жоғары қысымды натрий; галоген; ықшам флуоресцентті; Жарықдиодты жарық көздері және т.б. Қазір әлемде жарық көздерінің жалпы саны 2000-ға жуық.
Электр шамдарының көптеген түрлеріне қарамастан, өнертапқыштық ой тоқтамайды. Қазірдің өзінде белгілі жарық көздері жақсартуды жалғастыруда. Мұндай жақсартудың мысалы ретінде 1983 жылы қарапайым қыздыру шамының өлшеміне айналған ықшам флуоресцентті лампалардың жасалуы мүмкін. Оларды қосу үшін арнайы іске қосу жабдығы талап етілмейді, олар қыздыру шамдары үшін стандартты картриджге қосылады, ең бастысы, өндірілген жарықтың бірдей мөлшерімен бұл шамдар электр энергиясын бірнеше есе аз тұтынады және бірнеше есе ұзағырақ қызмет етеді. Соңғы жылдары мұндай энергияны үнемдейтін шамдар дәстүрлі қыздыру шамдарына қарағанда бұрынғысынша жоғары құнына қарамастан жиі қолданыла бастады.
Дегенмен, өнертапқыштық идея мұнымен бітпейді. Бір уақытта дерлік екі американдық фирма, Technical Consumer Products (TCP) және O·ZONELite, күтпеген жаңа қасиеттері бар флуоресцентті энергияны үнемдейтін шамдарды шығарды. Бұл өндірушілер өздерінің Fresh2 және O·ZONELite шамдары (екеуі де тіркелген сауда белгілері) бөлмені жарықтандырудан басқа жағымсыз иістерді жояды, ауаны тазартады, бактерияларды, вирустарды және саңырауқұлақтарды өлтіреді деп мәлімдейді. Бұл керемет емес пе?
Оның құпиясы мынада, шамдар титан диоксидімен (TiO2) қапталған, ол флуоресцентті сәулемен сәулелендіргенде фотокаталитикалық реакция тудырады. Бұл реакция кезінде теріс зарядталған бөлшектер – электрондар бөлініп, өз орнында оң зарядталған «саңылаулар» қалады. Шамның бетіндегі плюс пен минустың үйлесуі салдарынан ауа құрамындағы су молекулалары өте күшті тотықтырғыштарға – гидроксид (H2O) радикалдарына айналады, сондықтан бұл шамдар ерекше және тамаша қасиеттерге ие.
Күріш. 3. Fresh2 және O.ZONELite газ разрядты флуоресцентті энергия үнемдейтін шамдар
3-суреттен көрініп тұрғандай, бұл шамдар тіпті сыртқы жағынан өте ұқсас және олардың сипаттамалары шамамен бірдей. Екі шамның да спираль пішіні назар аударарлық. Оларды жасаушылар мұны өздерінің алдыңғылары - қыздыру шамдарын жасаушылар сияқты жарық шығаруды арттыру үшін жасады. Шынында да, тарих спиральмен қозғалады.
Соңғы жылдары газ разрядты шамдар тіпті тұрмыстық жарықтандыруда қыздыру шамдарын ауыстырып, көбірек танымал болып келеді деп қорытынды жасауға болады. Олар энергияны аз тұтынады, жұмыс істеу оңай және басқа да тамаша және пайдалы мүмкіндіктердің толық жиынтығына ие болуы мүмкін. Бұл шамдардың таралуын әлі де ұстап тұрған жоғары баға қызмет ету мерзімін 8-10 есе және тиімділікті 3-5 есе өтейді. Ал жаппай өндіріс көбейген сайын баға бірте-бірте төмендейді. Ал электр энергиясының қымбаттауын тудыратын және үнемдеу шараларын енгізуге мәжбүрлейтін үнемі өсіп келе жатқан энергетикалық және экологиялық проблемаларды ескеретін болсақ, ықшам флуоресцентті лампалардың болашағы өте жарқын екені белгілі болады. Ал алдағы жылдарда оларда іс жүзінде балама жоқ.
Бірақ, ешнәрсе бір орында тұрмайды. Жарықтандыру технологиясының дамуындағы соңғы 100 жыл разрядтық шамдардың салтанатты маршымен өткенімен, жарық көздерінің басқа түрлері пайда болды. Ең перспективалы енді жарықдиодты жарық көздерін пайдаланумен байланысты бағыт болып көрінеді, өйткені. олар тіпті газ разрядты шамдарға қарағанда тиімдірек.
Алғашқы өнеркәсіптік жарықдиодтар 1960 жылдары пайда болды. Дегенмен, төмен қуат оларды жарықтандыру үшін пайдалануға мүмкіндік бермеді. Олар әртүрлі электронды құрылғыларда, атап айтқанда, микрокалькуляторларда, сағаттарда және басқа да тұрмыстық және ғылыми аспаптарда индикатор ретінде қолдануды тапты.
Егер адамзат энергияны үнемдеу мәселесіне тап болмаса, бұл жалғаса берер еді. Белгілі болғандай, бүгінгі күні жарықдиодты шамдар электр энергиясын жарық энергиясына айналдырудың ең жоғары пайызына ие. Жарық көзі ретінде жарықдиодты қолдануға тырыспау мүмкін емес еді. Олар бастапқыда қолмен ұсталатын электр шамдарында қолдануды тапты. Сонымен қатар, бұл төмен қуат шамдары болды, олар өте жарқырамайды, бірақ миниатюралық болды, бұл оларды тіпті кілттер ретінде пайдалануға мүмкіндік берді.
Әрине, жарықдиодты шамдармен байланысты проблемалар әлі де көп. Олардың көпшілігі сәтті шешілуде, әсіресе қазір ірі капитал бұл бағытқа қыруар қаржы құйып жатыр. Ал табыс қазірдің өзінде айқын - энергияны үнемдейтін жарықдиодты шамдар сатылымда пайда болды.
Әдебиет
* 1. Н.А.Капцов, Павел Николаевич Яблочков 1894-1944 жж. OGIZ. Мемлекеттік техникалық және теориялық әдебиеттер баспасы. Мәскеу, Ленинград, 1944 ж.
* 2. В.Малов, Париждік даяшы орыс өнертапқышына қалай көмектесті. / Sputnik UT - ғылыми-көпшілік дайджест / №4, 2001 / http://jtdigest.narod.ru/dig4_01/offic.htm
* 3. Я.И. Хургин, Иә, жоқ, мүмкін... – Мәскеу, Наука, 1977, 208 б.
* 4. Жарықтандыру технологиясының тарихы. / 2003-2005 ЖАҚ НПК «Далекс» / http://www.daleks.ru
* 5. Fresh2 ықшам флуоресцентті шамдар энергияны үнемдейтін жарық шығару кезінде иісті кетіреді./ http://www.fresh2.com/
* 6. Ішкі ауа сапасының жарқын болашағы! /http://www.ozonelite.com/index.html
Павел Яблочков және оның өнертабысы
Осыдан тура 140 жыл бұрын, 1876 жылы 23 наурызда орыстың ұлы өнертапқышы Павел Николаевич Яблочков өзінің әйгілі электр шамын патенттеді. Оның ғасыры қысқа болғанына қарамастан, Яблочковтың электр шамы орыс ғылымы үшін серпіліс болды және шетелде кеңінен танымал болған орыс ғалымының алғашқы өнертабысы болды.
Яблочковтың электрлік жарықтандыру технологиясының дамуына қандай үлес қосқанын және оны қысқа уақыт ішінде Еуропадағы ең танымал ғалымдардың бірі еткенін еске түсірейік.
Алғашқы доғалық шамдар
19 ғасырдың бірінші жартысында жасанды жарықтандыру саласында ғасырлар бойы үстемдік еткен шамдар газ шамдарымен ауыстырылды. Олардың күңгірт жарығы зауыттар мен дүкендерді, театрлар мен қонақүйлерді және, әрине, түнгі қалалардың көшелерін нұрландыра бастады. Дегенмен, пайдаланудың салыстырмалы қарапайымдылығымен газ шамдары тым аз жарық шығарды, ал олар үшін арнайы жасалған жарықтандыру газы ешбір арзан болмады.
Электр энергиясының ашылуымен және алғашқы ток көздерінің ойлап табылуымен жарықтандыру технологиясының болашағы дәл осы салада екені белгілі болды. Электрлік жарықтандыруды дамыту бастапқыда екі бағытта жүрді: доғалық шамдарды және қыздыру шамдарын жобалау. Біріншісінің жұмыс істеу принципі әсерге негізделген электр доғасы, электр дәнекерлеуде барлығына жақсы белгілі. Бала кезімізден біздің ата-анамыз бізге оның соқыр отына қарауға тыйым салды, және дәлелді себеппен - электр доғасы өте жарқын жарық көзін жасауға қабілетті.
Доғалық шамдар шамамен 19 ғасырдың ортасында кеңінен қолданыла бастады, сол кезде француз физигі Жан Бернар Фуко көмірден емес, реторлы көмірден электродтарды қолдануды ұсынды, бұл олардың жану уақытын едәуір арттырды.
Бірақ мұндай доғалық шамдар назар аударуды қажет етті - электродтар жанып кеткендіктен, электр доғасы сөніп қалмас үшін олардың арасында тұрақты қашықтықты сақтау қажет болды. Бұл үшін өте айлакер механизмдер қолданылды, атап айтқанда, сол француз өнертапқышы ойлап тапқан Фуко реттегіші. Реттегіш өте күрделі болды: механизмде үш серіппелер бар және үнемі назар аударуды қажет етті. Мұның бәрі доғалық шамдарды пайдалануды өте ыңғайсыз етті. Бұл мәселені шешуді ресейлік өнертапқыш Павел Яблочков өз мойнына алды.
Яблочков іске кіріседі
Саратов қаласының тумасы, бала кезінен өнертапқыштыққа құмар болған Яблочков 1874 жылы Мәскеу-Курск темір жолында телеграф қызметінің бастығы болып жұмысқа орналасады. Осы уақытқа дейін Павел өзінің шығармашылық назарын сол кездегі доғалық шамдарды жақсартуға аударуды шешті.
Оның хоббиін білген теміржол басшылары жаңадан бастаған өнертапқышқа қызық кәсіп ұсынды. Мәскеуден Қырымға үкіметтік пойыз жүруі керек еді және оның қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін машинистке түнгі жарықтандыруды ұйымдастыру керек болды.
Сол кездегі доғалық шамдардағы реттеу механизмдерінің мысалдарының бірі
Яблочков қуана келісті, өзімен бірге Фуко реттегіші бар доғалық шамды алып, оны локомотивтің алдыңғы жағына бекітіп, Қырымға дейін күн сайын түнде прожектордың жанында кезекшілікте болды. Шамамен сағатына бір жарым рет электродтарды ауыстыруға, сондай-ақ реттегішті үнемі бақылауға тура келді. Жарықтандыру тәжірибесі жалпы алғанда сәтті болғанына қарамастан, бұл әдісті кеңінен қолдануға болмайтыны анық болды. Яблочков шамның жұмысын жеңілдету үшін Фуко реттегішін жақсартуға тырысуды шешті.
тапқыр шешім
1875 жылы Яблочков зертханада ас тұзының электролизі бойынша тәжірибе жүргізіп, екі параллель көміртекті электродтардың арасында кездейсоқ электр доғасының пайда болуына себеп болды. Сол кезде Яблочков доғалық шамның дизайнын реттеуші бұдан былай қажет болмайтындай етіп жақсарту туралы идеяны ойлап тапты.
Яблочков шамы (немесе оны сол кездегідей «Яблочков шамы» деп атайтын) бәрі тапқыр, қарапайым түрде ұйымдастырылған. Ондағы көміртекті электродтар тігінен және бір-біріне параллель орналасқан. Электродтардың ұштары доғаны тұтандыратын жіңішке металл жіппен біріктіріліп, электродтардың арасына оқшаулағыш материалдың жолағы қойылды. Көмір жанған сайын оқшаулағыш материал да жанды.
Яблочковтың шамы осылай көрінді. Қызыл жолақ оқшаулағыш материал болып табылады
Шамның алғашқы үлгілерінде электр қуатын өшіргеннен кейін бір шамға от жағу мүмкін болмады, өйткені екі бұрыннан тұтанған электродтар арасында байланыс болмады. Кейінірек Яблочков оқшаулағыш жолақтарға әртүрлі металдардың ұнтақтарын араластыра бастады, олар доға әлсіреген кезде соңында арнайы жолақ құрады. Бұл жанбаған көмірді қайта пайдалануға мүмкіндік берді.
Өртеніп кеткен электродтар бірден жаңасына ауыстырылды. Мұны шамамен екі сағатта бір рет жасау керек болды - бұл оларға жеткілікті болды. Сондықтан, Яблочковтың шамын шам деп атау қисынды болды - оны балауыз өнімінен гөрі жиі өзгерту керек болды. Бірақ ол жүздеген есе жарқын болды.
Әлемдік тану
Ол 1876 жылы Парижде өзінің өнертабысы Яблочковты құруды аяқтады. Ол қаржылық себептермен Мәскеуден кетуге мәжбүр болды - дарынды өнертапқыш болғандықтан, Яблочков орташа кәсіпкер болды, бұл әдетте банкроттыққа және оның барлық кәсіпорындарының қарыздарына әкелді.
Әлемдік ғылым мен прогрестің орталықтарының бірі Парижде Яблочков өзінің өнертабысы арқылы табысқа тез жетеді. 1876 жылы 23 наурызда академик Луи Брегенің студиясына орналасып, Яблочков патент алды, содан кейін оның істері басқалардың жетекшілігімен жоғары көтеріле бастады.
Сол жылы Лондондағы физикалық аспаптар көрмесінде Яблочковтың өнертабысы үлкен шу шығарды. Барлық негізгі еуропалық тұтынушылар оларға бірден қызығушылық танытады және бірнеше жыл ішінде Лондон, Париж, Берлин, Вена, Рим және басқа да көптеген еуропалық қалалардың көшелерінде Яблочковтың шамы пайда болады. Электр шамдары театрлардағы, дүкендердегі, ауқатты үйлердегі ескірген жарықтандыруды ауыстырады. Олар тіпті үлкен Париж ипподромы мен Колизейдің қирандыларын ерекше атап өтті.
Осылайша Яблочковтың шамы түнде Парижді жарықтандырды
Ол кезде шамдар үлкен көлемде сатылды - Breguet зауыты күніне 8 мың дана өндірді. Яблочковтың кейінгі жетілдірулері де сұранысқа ықпал етті. Осылайша, каолин изоляторына қосылған қоспалардың көмегімен Яблочков шығарылатын жарықтың жұмсақ және жағымды спектріне қол жеткізді.
Лондон да солай
Ресейде Яблочковтың шамдары алғаш рет 1878 жылы Санкт-Петербургте пайда болды. Сол жылы өнертапқыш өз еліне уақытша оралады. Мұнда оны құрметпен қарсы алып, құттықтайды. Қайтарудың мақсаты электрлендіруді жеделдетуге және Ресейде электр шамдарының таралуына ықпал ететін коммерциялық кәсіпорын құру болды.
Дегенмен, өнертапқыштың жоғарыда айтылған шағын кәсіпкерлік таланттары ресейлік шенеуніктерге тән инерция мен бейтараптықпен бірге орасан жоспарлардың алдын алды. Үлкен ақша инъекцияларына қарамастан, Ресейдегі Яблочковтың шамдары Еуропадағыдай таратпады.
Күннің батуы шамы Яблочков
Шын мәнінде, доғалық шамдардың құлдырауы Яблочков өзінің шамын ойлап тапқанға дейін басталды. Көпшілік мұны білмейді, бірақ қыздыру шамына арналған әлемдегі алғашқы патентті ресейлік ғалым да алды - Александр НиколаевичЛодыгин. Және бұл 1874 жылы жасалды.
Яблочков, әрине, Лодыгиннің өнертабыстары туралы өте жақсы білетін. Оның үстіне жанама түрде оның өзі алғашқы қыздыру шамдарын жасауға қатысты. 1875-76 жылдары өзінің шамына арналған оқшаулағыш қалқаны жасау кезінде Яблочков мұндай шамдарда коалинді жіп ретінде пайдалану мүмкіндігін тапты. Бірақ өнертапқыш қыздыру шамдарының болашағы жоқ деп есептеді және өмірінің соңына дейін олардың дизайнымен мақсатты түрде жұмыс істемеді. Яблочковтың бұл істе өрескел қателескені тарихтан белгілі.
1870 жылдардың екінші жартысында американдық өнертапқыш Томас Эдисон өзінің қызмет ету мерзімі 40 сағат болатын көміртекті жіпті қыздыру шамын патенттеді. Көптеген кемшіліктерге қарамастан, ол доғалық шамдарды тез ауыстыра бастайды. 1890 жылдары шам бізге таныс көрініске ие болды - бәрібір Александр Лодыгин алдымен жіп жасау үшін отқа төзімді металдарды, соның ішінде вольфрамды пайдалануды және оларды спиральға айналдыруды ұсынады, содан кейін ол бірінші болып периодтық жіп қызметтерін арттыру үшін шамнан ауаны сорыңыз. Вольфрамның бұралған жіптері бар әлемдегі алғашқы коммерциялық қыздыру шамы дәл Лодыгин патентіне сәйкес шығарылды.
Лодыгиннің шамдарының бірі
Яблочков 1894 жылы 47 жасында кенеттен қайтыс болған электрлік жарықтандырудың бұл революциясын іс жүзінде ұстамады. Ерте өлім өнертапқыш тәжірибелерде көп жұмыс істеген улы хлормен уланудың нәтижесі болды. Өзінің қысқа ғұмырында Яблочков тағы бірнеше пайдалы өнертабыстар жасай алды - әлемдегі алғашқы айнымалы ток генераторы мен трансформаторын, сонымен қатар бүгінгі күнге дейін қолданылып жүрген химиялық батареяларға арналған ағаш сепараторларды.
Яблочков шамы өзінің бастапқы түрінде ұмытылып кеткенімен, сол кездегі барлық доғалық шамдар сияқты, ол бүгінде жаңа сапада - қыздыру шамының орнына жақында кеңінен енгізілген газ разрядтық шамдар түрінде өмір сүруін жалғастыруда. шамдар. Белгілі неон, ксенон немесе сынап шамдары (олар да « деп аталады» күндізгі жарық шамдары”) аты аңызға айналған Яблочковтың шамымен бірдей принципке негізделген жұмыс.
Бірде мен достарыма қарапайым болып көрінетін сұрақ қойдым: электр шамын кім ойлап тапты? Ал мен түрлі жауаптар алдым. Біреу американдық Эдисонды атады, біреу - біздің отандасымыз Александр Лодыгин, ал біреу тағы бір ресейлік өнертапқыш Павел Яблочковтың есімін еске алды. Сонда кімдікі дұрыс? Иә, бәрі дұрыс. Өйткені, шамның тарихы - бұл әртүрлі адамдар әртүрлі уақытта ашқан жаңалықтардың тұтас тізбегі. Мұнда Эдисон және Лодыгин және оның пионерлерінің бірі болып саналатын Яблочков айтарлықтай үлес қосты. Сонымен қатар, 1802 жылы электр доғасының құбылысын - белгілі бір қашықтықта біріктірілген көміртекті таяқшалар-электродтар арасында пайда болатын жарқын разрядты байқаған көрнекті орыс физигі Василий Петровты міндетті түрде есте сақтау керек. Бұл көрнекті өнертабысқа үлес қосқан В.Чиколев пен А.Шпаковскийдің есімдерін де еске түсіру керек...
Дегенмен, біз Павел Николаевич Яблочковқа толығырақ тоқталамыз. Өйткені, ең қызықты және тағылымды «өнертапқыштық» оқиғалардың бірі онымен байланысты.
Кішкентай Париж дәмханасында әп-сәтте үстел басында пайда болған даяшы қарапайым тапсырысты алып, ас үйге кіріп жоқ болып кетті. Келуші күткен бойда қалтасынан қойын дәптерін шығарып, үстел үстіне қойды да, қолына қарындаш алды. Бір беті күрделі сызбалармен жабылған. Білмейтіндер оларда ештеңені түсінбес еді - жұқа доғалармен жұптасып біріктірілген көптеген таяқшалар. Сонымен қатар, сағаттағы сияқты шағын берілістері бар кейбір механизмдердің сызбаларының эскиздері. Ал сызбаларға жақын түсініктемелер париждік үшін жұмбақ болып қалатын еді, өйткені олар шет тілінде жасалған. Кафеге келген адам өзінің қайда екенін ұмытып, жазбаларды еңкейтіп, терең ойға шомды.
Бұл 1876 жылы, біздің тарихымыздың кейіпкері Павел Яблочков жиырма тоғыз жаста болған кезде болды. Санкт-Петербург әскери училищесінде оқығаннан кейін ол физикаға, әсіресе оның аз зерттелген саласы - электр энергиясына қызығушылық танытты. Ол бұған дейін жаңадан салынған Мәскеу-Курск темір жолының телеграф кеңсесінің бастығы қызметін атқарған. Бірақ бұл кәсіп көп уақытты алды, ал Яблочков оны өмірдегі басты нәрсе деп санайтын нәрсеге - электр доғалық шамының сенімді дизайнын жасауға арнау үшін тастап кетті.
Тағдыр оны Парижге әкелді, өйткені оның туған жерінде, Ресейде жасаған эксперименттеріне ешкім қызығушылық танытпады. Мұнда француз фирмаларының бірі өнертапқышқа шеберхана берді. Бір айдан бері Яблочков бір жерде өте жақын болып көрінген шешіммен күресіп жатыр, бірақ бәрі сырғып кетті.
Василий Петровтың эксперименттері жарқын жарық беретін электр доғасының көлденең орналасқан көміртекті электродтардың ұштары бір-бірінен қатаң анықталған қашықтықта болған кезде ғана пайда болатынын көрсетті. Аздап азаяды немесе жоғарылайды, разряд жоғалады. Бұл кезде ағызу кезінде көмірлер жанып кетеді, сондықтан олардың арасындағы алшақтық үнемі өседі. Ал электр доға шамында көмірді пайдалану үшін жанғыш өзекшелерді бір-біріне қарай үнемі, белгілі бір жылдамдықпен жылжытатын арнайы реттегіш механизмді ойлап табу керек болды. Сонда доға өшпейді.
Әділдік үшін, мұндай әрекеттер Яблочковқа дейін де жасалғанын айту керек. Ресейлік өнертапқыштар Шпаковский мен Чиколев доғалық шамдарды реттегіштермен әзірледі. 1856 жылы Шпаковскийдің электр шамдары Мәскеуде II Александрдың тәж киюі кезінде Қызыл алаңда жанып тұрған. Чиколев, керісінше, қуатты теңіз прожекторларын басқару үшін электр доғасының қуатты жарығын пайдаланды. Бұл өнертапқыштар ойлап тапқан автоматты реттегіштерде айырмашылықтар болды, бірақ олар бір нәрсеге жақындады - олар сенімсіз болды. Шамдар ұзақ уақыт жанбады, бірақ олар қымбат болды.
Басқа механизм қажет болғаны анық - қарапайым және қиындықсыз. Онымен бір ай бойы күрескен Павел Яблочков болды, ол тек ол туралы ойлады - шеберханасында да, Париж көшелерін кезіп жүргенде де, тіпті мұнда, кафеде де.
Шпаковскийдің шамында қолданылған сағат механизмі біркелкі жанып жатқан көмірдің барлық «қыздарын» болжай алмады. Тағы бір нәрсе керек. Бірақ не?
Даяшы лотокпен келді, Яблочков үстелден блокнотты алып тастады. Өзі туралы ойлауды жалғастыра отырып, оның ыдысты қалай салатынын, қасықты, шанышқыны, пышақты қалай қоятынын механикалық түрде бақылап отырды ...
Және кенеттен... Яблочков кенет үстелден тұрып, таң қалған даяшының бұршағын естімей, шығуға кетті. Ол өз студиясына асықты. Міне, ақыры, шешім! Ең қарапайым және мүлдем сенімді! Табылды! Ол бір-біріне параллель, қатар жатқан ас құралдарына қараған бойда оған келді.
Иә, көміртекті электродтарды шамға осылай орналастыру керек - барлық алдыңғы дизайндағыдай көлденең емес, параллельді түрде! Сонда екеуі де бірдей күйіп кетеді және олардың арасындағы қашықтық әрқашан тұрақты болады. Мұнда ақылды реттеушілер қажет емес!
Келесі жылы Яблочковтың «электр шамы» Париждегі Лувр әмбебап дүкенін жарқыратып жіберді. Оның дизайны бұрынғылардың барлығынан мүлдем өзгеше болды: екі көміртекті таяқша каолиннің оқшаулағыш қабатымен бөлінген. Олар шырағданға ұқсайтын қарапайым тірекке бекітілді. Электродтар біркелкі жанып, шам жарқыраған жарық берді және ұзақ уақыт бойы. Мұндай «электр шамын» жасау оңай болды және арзан болды. Оның бүкіл әлем бойынша жеңісті маршты бастауы таңқаларлық емес. Бір жылдан кейін ресейлік өнертапқыштың шамдары Лондондағы, содан кейін Берлиндегі Темза жағалауларында жанды. Көп ұзамай Яблочков Ресейге оралды, оның «шамы» Петербургті жақты...
Әрине, бір кездері бейтаныс қонаққа таңғалған даяшы өзінің өнертабыстың тең авторы болып кеткеніне де күдіктенбеді. Бірақ кім біледі, егер ол Яблочковтың алдына пышақ пен қасықты соншалықты мұқият қоймаса, өнертапқышқа найзағайдай болжам жетпес еді. Рас, даяшының «нақылы» құнарлы жерді тапты. Өйткені, Яблочков өз шешімін тіпті осы жерден, кафе үстелінің басынан іздеп, бұйрықты күтіп отырды. Егер бұл болмаса, келушіге сауатты дастарханнан басқа ештеңе байқамас еді.
Уақыт өте келе, «Яблочков шамы» үнемді және ыңғайлы қыздыру шамдарымен ауыстырылды, оларда электрмен қыздырылған жіңішке жіп жарқын жарық береді. Бұл жаңалық Александр Николаевич Лодыгиннің есімімен байланысты. Ол шыны конустан ауаны сорып алуды ойлап тапты, ол көмірдің жіңішке жіпін металлмен - молибден немесе вольфраммен ауыстыру идеясына ие болды. Эдисон, керісінше, шам ұстағышын ойлап тапты және ауаны шамдан вакуумға дерлік айдауға мүмкіндік беретін тамаша сорғы ойлап тапты.
Ал «Яблочковтың шырағы» қазір оның жасалу тарихы қызықты мұражай экспонатына айналды. Бұл үлкен жаңалықтарға тек дайын ақыл-ойлар ғана баратынын еске салады.