Першим по справжньому масовим споживачемелектричної енергії з’явилася система електричного освітлення. Електрична лампа і на нинішній деньзалишається найпоширенішимелектротехнічним пристроєм.
Протягом першої половини XIX ст. пануюче положення займало газове освітлення, що мало істотні переваги перед лампами з рідким пальним: централізація постачання установок світильним газом, порівняльна дешевизна пального, простота газових пальників і простота обслуговування.
Але вміру розвиту виробництва, зростання міст, будівництвавеликихвиробничих будівель, готелів, магазинів, видовищних приміщеньвоно все менш задовольняло вимогам практики, оскільки було небезпечним в пожежному відношенні, шкідливе для здоров’я, а сила світла окремого пальника була мала.Особливо недоліки газового освітлення стали позначатися на великихпідприємствах з великим числом робітників, зайнятих на виробництві по 12–14 годин на добу, викликаючи різке зниження продуктивності праці. Тому сповна своєчасними, такими, що відповідали соціальному замовленнюсуспільства, були спроби створитиелектричні джерела світла, що незабаром рішуче виставиливсі інші джерела.
Розвиток електричного освітлення відбувався двома напрямками: конструювання дугових ламп і ламп розжарювання.
Цілком природно почати історію електричного освітлення із згадки про досліди В.В. Петрова 1802 року, якими було встановлено, що за допомогою електричної дуги «темний спокій може бути досить ясно освітленим». Того ж 1802 року Деві в Англії демонстрував напруження провідника струмом.
Електрична або «вольтова» дуга була в буквальному розумінні яскравим проявом електричного струму, і в першій половині XIX століття вона часто демонструвалася в лабораторіях і на лекціях про електрику. Принциповими недоліками дугового джерела є: відкрите полум'я (і звідси – пожежна небезпека), величезна сила світла і необхідність регулювання дугового проміжку у міру згорання вугілля.
У 1844 р. французький фізик Жан Бернар Фуко (1819–1868 рр.), ім'ям якого названий відкритий ним вихровий струм, замінив електроди з дерев’яного вугілля електродами з вугілля реторти, що збільшило тривалість горіння лампи. Регулювання залишалося ще ручним. Такі лампи могли отримати вживання лише в тих випадках, коли було потрібне нетривале за часом, але інтенсивне освітлення, наприклад, при підсвічуванні скла мікроскопа, при пристроях сигналізації в маяках або театральних ефектах.
Легко собі уявити захоплення (а можливо – й переляк) глядацького залу, коли в Паризькому оперному театрі 1847 року в ході спектаклю (а давали оперу Мейєрбера «Пророк») схід сонця імітувався за допомогою дугової лампи!
Подальша історія дугового електричного освітлення пов'язана з винаходами різних механічних і електромагнітних регулювальників. Ідея диференціального регулювальника Чикольова, що отримала широке вживання в прожекторобудуванні, була використана іншими конструкторами, зокрема німецьким фабрикантом 3. Шуккертом. Великосерійний випуск дугових ламп з диференціальним регулювальником почали виробляти в кінці 70-х років ХІХ століття заводи Сіменса (з якими об'єдналися заводи Шуккерта), і така лампа стала продаватися під найменуванням «дугова лампа Сіменса».
З 80-х років ХІХ століття диференціальні дугові лампи стали єдиним типом дугових джерел світла, які застосовувалися для освітлення вулиць, площ, гаваней, а також для освітлення великих приміщень виробничого або суспільного призначення, вони стали звичайними джерелами світла в прожекторній і світлопроекційній техніці.
Особливе місце серед дугових джерел світла займала «електрична свічка» Павла Миколайовича Яблочкова (1847–1894 рр.). Винахід, про який піде мова, не привів до масового і стійкого вживання саме цього джерела світла, але воно заслуговує на особливу оцінку і окрему розповідь, оскільки саме «електрична свічка» з'явилася тим детонатором, який викликав бурхливе зростання електротехнічної промисловості.
П.М. Яблочков був військовим інженером, випускником Головного інженерного училища в Петербурзі. Бажаючи присвятити себе повністю дослідженням проблем електротехніки, Яблочков проводив експерименти в створеній ним в Москві майстерні. Восени 1875 року П.М. Яблочков проводив дослід електролізу кухонної солі. Два вугільні електроди були розташовані паралельно, і одного дня, коли електроди на мить торкнулися один одного в нижніх своїх частинах, між ними виникла електрична дуга. Яблочков разом зі своїм помічником як заворожені спостерігали крізь товсте скло скляної судини яскраве в буквальному розумінні слова явище і «дали вугіллю горіти до кінця, а судині тріснути». Побачивши тривале горіння дуги між паралельними стержнями, винахідник вигукнув, звертаючись до свого колеги: «Дивися, і регулювальника жодного не потрібно!». Винахід був важливим, але геніально простим: аби позбавитися від дорогих регулювальників потрібно просто обернути вугілля із зустрічного положення в паралельне. Необхідно було декілька днів, аби технічно допрацювати винахід. Але П.М. Яблочков все життя був поганим підприємцем; його московська майстерня потерпіла фінансовий крах і йому загрожувала боргова в'язниця. Рятуючи свій винахід, він терміново переїхав до Парижа.
У Парижі Яблочков познайомив зі своєю ідеєю відомого вченого і власника заводу по виробництву точних приладів Бреге, і вже 23 березня 1876 року він отримав патент на те, що стало знаменитою «електричною свічкою». Одна електрична свічка могла горіти близько 2 годин; при установці декількох свічок в спеціальному ліхтарі, обладнаному перемикачем для включення чергової свічки можна було забезпечити безперебійне освітлення протягом довшого часу. Винахід електричної свічки сприяв впровадженню в практику змінного струму.
П.М.Яблочков став дуже відомою людиною, на знак визнання його робіт з'явився вираз «російське світло». Того ж 1876 року він організував компанію з виробництва систем освітлення, в якій був технічним керівником. Першою операцією компанії було освітлення універсального магазина «Лувр» в Парижі, потім іподрому і, мабуть, найефектніше – освітлення вулиці Опери. Винахідник тепер став багатою людиною. Його винахід здійснював тріумфальний хід по всьому світу.
Для впровадження своєї системи в Петербурзі Яблочков виїхав з Парижа, сплативши компанії всі заощадження за право експлуатації своїх винаходів в Росії. Але діяльність нової компанії виявилася неуспішною, та і час тріумфу електричної свічки швидко кінчився, з'явилися зручніші лампи розжарювання. Яблочков пережив великі втрати, що супроводилися моральними переживаннями, і помер у себе на батьківщині, в Саратові, у віці всього 47 років, залишивши сім'ю без засобів для існування.
Подальший прогрес електричного освітлення був пов'язаний з винаходом лампи розжарювання, яка виявилася зручнішим джерелом освітлення, що має кращі економічні і світлові показники.
Найпершу лампу розжарювання – ще із платиновою спіраллю – створив 1809 року англієць Деларю. Нитка з дорогоцінного металу коштувала надзвичайно дорого, і бельгієць Жобар зробив в 1838 році набагато дешеву вугільну лампу розжарювання. Але така лампа світила недовго: вугільний стержень швидко руйнувався від атмосферного повітря в колбі.
Розвиваючи ідею про світимість розпеченого провідника, німець Генріх Гебель створив в 1854 році першу вакуумну лампу. Обвуглену бамбукову нитку він помістив у посудину, з якої було заздалегідь викачане повітря – це в рази збільшило час світіння. Але вугільний провідник не був ідеальним джерелом світлаі його не можна було б використати в настільних лампах.
Творець найпопулярнішого у світі освітлювального пристрою – російський інженер, винахідник Олександр Миколайович Лодигін. Він в якості волосків розжарення використовував вольфрамові нитки, хоча теж починав з дослідів з вугільним стержнем. Вольфрамова нитка за відсутності повітря різко збільшила термін служби лампочок. А незабаром винахідник запропонував заповнювати балон інертним газом – це ще більше продовжило лампам життя. За свій винахід Лодигін одержав від Петербурзької академії наук почесну Ломоносівську премію. Незабаром він запатентував свій винахід не тільки в Росії, але й майже у всіх країнах Європи: Австро-Угорщині, Іспанії, Португалії, Італії, Бельгії, Франції, Великобританії, Швеції, Саксонії. І навіть в Індії й Австралії! А за участь у Віденській електротехнічній виставці винахідник одержав орден Станіслава III-го ступеня – найрідкісніший випадок для російського інженера!
Зрозумівши, що виробництво ламп обіцяє велику вигоду, О.М. Лодигін засновує компанію «Російське товариство електричного освітлення Лодигін і К°» і 1906 року продає патент на вольфрамову нитку американській компанії General Electric. Однак вольфрам у ті часи коштував дорого, і цей патент знайшов досить обмежене застосування.
Черговий прорив наступив 1910 року, коли Вільям Девід Кулідж винайшов дешевий метод виробництва вольфрамової нитки. Цей метал легко витіснив всі інші види ниток розжарювання. О.М. Лодигін, побувавши на Заході, повернувся в Росію, почав викладати в Електротехнічному інституті й працювати в будівельному управлінні Петербурзької залізниці. Він задумав безпрецедентний у Росії проект електрифікації країни. Перша світова війна й революція 1917 року завадили його починанням. Лодигін емігрує в США. У березні 1923 року він помер у Нью-Йорку.
Світова популярність тим часом дістається американцю Томасу Едісону, хоча, по суті, він не винайшов лампочку, а лише вдосконалив чужі розробки. Всупереч поширеній думці, навіть патрон для лампочок придумав не Едісон, а його співробітник Стеріжер, а розетка й вилка – це знову ж заслуга Лодигіна.
Однак в Едісона був приголомшливий талант застосовувати й комбінувати винаходи. Електричну лампочку спочатку зустріли не добре. На спеціально побудованому полігоні, у центрі якого розташовувалася лабораторія Едісона, він продемонстрував сотні палаючих електричних лампочок, енергія до яких підводилася від центральної динамо-машини підземними кабелями. Після цього показу лампочка, створена генієм інженера Лодигіна і його попередників, завоювала світ. З тих пір вона обросла безліччю легенд і цікавих фактів. Наприклад, відповідно до статистики, електролампа скоротила сон людини на 2-3 години: до її винаходу люди спали по 10 годин на добу. День народження лампи розжарювання припадає на 24 липня 1874 року. Прилад швидко скорив увесь світ, і сьогоднішнє життя неможливо представити без звичайної лампочки.
Якщо мова заходить про тривалість служіння ламп сучасного типу, звичайно, згадують «Столітню лампу» – вона горить у США, в одному з пожежних відділень каліфорнійського міста Лівермор з 1901 року і являє собою 4-ватний світильник ручної роботи.
До речі, не дуже давно в Росії було вирішено через два роки взагалі відмовитися від виробництва ламп розжарювання потужністю більше 100 ватів. А виходить, винаходу Олександра Лодигіна жити й жити.
Крім електричних ламп, наша промисловість випускає інші. Такими є: лампи-гіганти, застосовувані для морських маяків. Деякі заввишки більші за метр, масою понад 7 кг, а потужність 50 000 Вт. Є й лампи-малютки масою 0,02 кг і потужністю 0,4 Вт. Такі лампи використовують в медицині.
Сучасна лампа розжарювання–дуже зручне, безпечне і дешеве джерело світла. Однак у ній лише 7% енергії перетворюється на енергію видимого світла. Майбутнє належить зовсім іншим лампам – лампам денного світла, що більш економічніі даютьсвітло, більш схоже на денне.
Отже, підсумовуючи, можемо зазначити, що в електричної лампочки немає одного-єдиного творця. Історія появи світної «груші» являє собою цілий ланцюг відкриттів і винаходів, зроблених різними людьми в різний час. Але сучасна лампа розжарювання – це втілення саме ідей Лодигіна.
Незважаючи на вік, властивості сучасних ламп розжарювання залишаються поки багато в чому поза конкуренцією: «трубки» денного світла «холодніші» і до того ж відчутно мерехтять. А потужність ламп розжарювання дозволяє використовувати їх не тільки як джерела світла, але й тепла, наприклад, в інкубаторах.
Список використаної літератури
- Інтернет сайт: http://bukvar.su/fizika/page,4,62397-Elektricheskie-yavleniya.html
- Велика радянська енциклопедія
- Інтернет сайт: http://istoriz.ru/elektricheskaya-lampochka-istoriya-izobreteniya.html
- Інтернет сайт: http://allref.com.ua/uk/skachaty/istoriya_rozvitku_elektrichnoyi_lampi
- В.В. Петров «Вісті про гальвані-вольтовські досліди» 1803р.
- Історія електротехніки в датах. 1600 - 1850 рр
Статтю підготувала студентка ІІІ курсу спеціальності Математика Огняник Валентина Володимирівна у межах звіту про вивчення курсу «Історія науки і техніки» (викладач – професор Р.Я. Ріжняк).