История электрической лампочки началась в 1802 г. в Санкт-Петербурге. Именно тогда профессор физики Василий Владимирович Петров пропустил электрический ток по двум стержням из древесного угля. Между ними дугой перекинулось пламя. Обнаружились не известные ранее свойства электричества - возможность давать людям яркий свет и тепло. Как ни странно, именно эта возможность менее всего заинтересовала ученого. Он в основном обратил внимание на температуру пламени, настолько высокую, что в ней плавятся металлы. Спустя 80 лет это свойство использовал другой русский ученый Бенардос для сварки металлов.
Открытие Петрова осталось незамеченным. Спустя десять лет электрическую дугу вновь открыл англичанин Гемфри Дэви. Но до появления электрической лампы оставалось еще 60 лет.
Для того чтобы использовать электрическую дугу для освещения, было необходимо решить три задачи.
Во-первых, концы угольков, между которыми вспыхивала дуга, быстро сгорали в ее пламени. Расстояние между ними увеличивалось, и дуга гасла. Поэтому необходимо было найти способ поддерживать пламя не несколько минут, а сотни часов, т. е. создать удобный для пользования электрический светильник. Это оказалось самым трудным.
Во-вторых, нужен был надежный и экономичный источник тока. Требовалась машина, вырабатывающая дешевый электрический ток. Существовавшие в то время гальванические батареи были громоздки, и на их изготовление требовалось много дорогого цинка.
И наконец, в-третьих, нужен был способ «дробить электрическую энергию», другими словами, использовать вырабатываемый машиной ток для нескольких светильников, установленных в разных местах.
Благодаря открытию Майклом Фарадеем эффекта возникновения электрического тока в изолированном проводе при его движении в магнитном поле, были построены первые генераторы электрического тока - динамомашины.
Основной вклад в создание электрической лампочки внесли трое людей, по иронии судьбы родившихся в один и тот же 1847 год. Это были русские инженеры Павел Николаевич Яблочков, Александр Николаевич Лодыгин и американец Томас Алва Эдисон.
А. Н. Лодыгин закончил военное училище, но затем подал в отставку и поступил в Петербургский университет. Там он начал работу над проектом летательного аппарата. В России у него не было возможности построить свое изобретение, и 23-летний Лодыгин уезжает в 1870 г. во Францию. Тогда шла франко-прусская война, и молодой изобретатель хотел приспособить свое детище для военных нужд. Французское правительство приняло его предложение, и началась постройка аппарата, напоминавшего современный вертолет. Но Франция проиграла войну, и работы были остановлены. Сам Лодыгин, работая над своим изобретением, столкнулся с проблемой его освещения ночью. Эта проблема настолько его увлекла, что после возвращения в Россию Лодыгин полностью переключился на ее решение.
Лодыгин начал опыты с электрической дугой, но очень быстро от них отказался, так как увидел, что раскаленные концы угольных стержней светят ярче, чем сама дуга. Изобретатель пришел к выводу, что дуга не нужна, и начал опыты с различными материалами, накаляя их током. Эксперименты с проволокой из различных металлов ничего не дали - проволока светились лишь несколько минут, затем перегорала. Тогда Лодыгин вернулся к углю, которым пользовались для получения электрической дуги. Но он брал не толстые угольные стержни, а тонкие. Угольный стерженек помещался между двумя медными держателями в стеклянный шар, по нему пропускался электрический ток. Уголь давал свет довольно яркий, хотя и желтоватый. Угольный стержень выдерживал примерно полчаса.
Для того чтобы стержень не сгорал, Лодыгин поставил в лампу два стержня. Сперва накалялся только один и быстро сгорал, поглощая весь кислород в лампе, после этого начинал светиться второй. Поскольку кислорода оставалось очень мало, он светил примерно два часа. Теперь нужно было выкачать воздух из лампочки и исключить его просачивание внутрь. Для этого нижний конец лампы погружался в масляную ванну, через которую от источника тока к лампе шли провода. Вскоре и от этого способа пришлось отказаться, была сделана лампочка, в которой можно было менять угольные стержни после сгорания. Но неудобства возникали из-за необходимости откачивать воздух.
Лодыгин создал «Товарищество электрического освещения Лодыгин и компания». Весной 1873 г. в отдаленном районе Петербурга Пески состоялась демонстрация ламп накаливания системы Лодыгина. В двух уличных фонарях керосиновые лампы были заменены электрическими. Многие принесли с собой газеты для сравнения расстояния, на котором их можно было читать при керосиновом и электрическом освещении. Позже лампами Лодыгина освещалась витрина бельевого магазина Флорана.
Летом 1873 г. «Товариществом Лодыгин и компания» был организован вечер, где были показаны фонарь для освещения комнаты, сигнальный фонарь для железных дорог, подводный фонарь, уличный фонарь. Каждый фонарь мог зажигаться и гаситься отдельно от остальных.
Академия наук присвоила Лодыгину Ломоносовскую премию за то, что его изобретение приводит к «полезным, важным и новым практическим применениям».
Признание важности его труда вдохновило Лодыгина. Он совершенствовал свою лампочку, а его мастерская выпускала все новые ее разновидности. Но «Товарищество» для изготовления и продажи лампочек Лодыгина было основано прежде, чем удалось сделать новую лампочку, которая бы выдержала конкуренцию со старыми способами освещения. Мастерскую закрыли, «Товарищество» распалось, о лампочках Лодыгина на некоторое время забыли. А. сам изобретатель поступил слесарем на завод.
В это же время собственную конструкцию лампы разрабатывал Яблочков. Работая на Курской железной дороге, Павел Николаевич предложил поставить на паровозе поезда Александра II электрический фонарь для освещения пути. Он представлял собой два угольных стержня, между которыми вспыхивала электрическая дуга. По мере сгорания стержней их сближал механический регулятор. Ток давала гальваническая батарея. Молодому изобретателю пришлось две ночи напролет провести на паровозе, беспрестанно подправляя регулятор.
Яблочков ушел со службы и открыл в Москве мастерскую физических приборов. Но мастерская несла убытки, и ему пришлось уехать за границу, в Париж. Там он поступил на работу в мастерскую Бреге и возобновил работу над созданием электрического светильника. Его занимала одна проблема: как построить лампу, не нуждающуюся в регуляторе. Решение оказалось простым: вместо того, чтобы располагать стержни один против другого, их надо было поставить параллельно, разделив прослойкой тугоплавкого вещества, не проводящего электрический ток. Тогда угли будут сгорать равномерно, а прокладка будет играть ту же роль, что и воск в свече. Для прослойки между электродами Яблочков выбрал каолин - белую глину, из которой делают фарфор.
Спустя месяц после появления этой блестящей идеи лампа была сконструирована, и Яблочков получил на нее патент. Это было в 1876 году. Свою электрическую свечу он поместил в стеклянный шар. Для ее зажигания использовалось простое устройство: стержни сверху соединялись тонкой угольной нитью. Когда в лампу пускали ток, нить раскалялась, быстро сгорала и между стержнями вспыхивала дуга.
Изобретение имело огромный успех. Магазины, театры, улицы Парижа были освещены «свечами Яблочкова». В Лондоне ими осветили набережную Темзы и корабельные доки. Яблочков стал одним из самых популярных в Париже людей. Газеты называли его изобретение «русским светом».
«Русский свет» не имел успеха только на родине изобретателя в России. Французские изобретатели предложили Яблочкову купить у него право на изготовление его свечи для всех стран. Прежде чем дать согласие, Яблочков предложил бесплатно свой патент русскому военному министерству. Ответа не последовало. И тогда изобретатель согласился взять миллион франков у французов. После грандиозного успеха свечи Яблочкова на Парижской выставке 1878 г., которую посетило много русских, ею заинтересовались и в России. Один из великих князей, побывав на выставке, обещал Яблочкову помощь в организации производства его ламп в России. Ради возможности работать на родине изобретатель, возвратив миллион франков, выкупил право на производство своих свечей и уехал в Петербург.
Там образовалось общество «Яблочков и компания», которое построило завод электрических аппаратов и при нем лабораторию для изобретателя. Для широкого распространения электрического освещения Яблочкову было необходимо решить все три задачи, о которых было сказано выше.
Для этого уже были все предпосылки. Изобретатели предлагали много конструкций машин, вырабатывавших электрический ток. Свой генератор создал и Яблочков. Кроме того, он нашел способ питать током много ламп, поэтому его завод предлагал не только «свечи», но и брал на себя устройство электрического освещения полностью. Яблочков осветил в Петербурге Литейный мост, площадь перед театром и некоторые заводы.
Между Яблочковым и Лодыгиным долго шел творческий спор о путях развития электрического освещения. Яблочков считал, что отказ от дуги - ошибка Лодыгина и лампочки накаливания не смогут быть прочными и экономичными. Лодыгин, в свою очередь, упорно совершенствовал лампочку накаливания.
Недостатком свечи Яблочкова был слишком сильный свет, который она давала - не менее 300 свечей. При этом она излучала столько тепла, что в небольшой комнате было невозможно дышать.
Поэтому свечами Яблочкова пользовались для освещения улиц и больших помещений: театров, заводских цехов, морских портов.
В свою очередь, лампочки накаливания не нагревали сколь-нибудь заметно помещение. Их можно было делать любой силы. Несмотря на различия во взглядах, Яблочков и Лодыгин относились друг к другу с уважением, вместе работали в научном обществе, организовывали журнал «Электричество». На заводе Яблочкова изготавливали и лампочки Лодыгина, который к тому времени внес усовершенствования в свое изобретение: вместо угольных стержней стал использовать угольные нити. Новая лампочка потребляла меньше тока и служила несколько сот часов.
Около двух лет завод Яблочкова был завален заказами, во многих русских городах появилось электрическое освещение. Затем количество заказов сократилось, и завод начал хиреть. Изобретатель разорился, был вынужден снова уехать в Париж. Там он поступил на работу в то самое общество, которое основал и которому вернул миллион франков.
На парижской выставке 1881 г. свеча Яблочкова была признана лучшим способом электрического освещения. Но их стали использовать все реже, и вскоре сам изобретатель потерял к ним интерес.
После того как закрылся завод Яблочкова, Лодыгину не удалось наладить в России широкое производство своих ламп. Он уехал сначала в Париж, затем в Америку. Он узнал, что там изобретенная им лампочка носит имя Эдисона. Но русский инженер не стал доказывать свой приоритет, а продолжал работу над усовершенствованием своего изобретения.
Говоря о вкладе Эдисоне в развитие электрической лампочки, следует отметить, что перед созданием своей лампочки в его руках побывала лампочка Лодыгина. Поскольку электрический свет должен был выдержать конкуренцию с газовым рожком, Эдисон до тонкостей изучил газовую промышленность. Он разработал план центральной электростанции и схему линий подвода тока домам и фабрикам. Затем, подсчитав стоимость материалов и электроэнергии, определил цену лампы в 40 центов. После этого Эдисон начал работу над лампой с угольной нитью накаливания, помещенной в стеклянный шар, из которого выкачан воздух. Он нашел способ выкачивать воздух из баллона лучше, чем это удавалось другим изобретателям. Но главное было найти материал для угольной нити, который бы обеспечил долгий срок службы. Для этого он перепробовал около шести тысяч растений из разных стран мира. В конце концов он остановился на одном из видов бамбука.
После этого в ход пошла реклама. Газеты сообщили, что усадьба Эдисона, Менло-парк, будет иллюминирована электрическими лампочками. Семьсот лампочек произвели на многочисленных посетителей ошеломляющее впечатление. Эдисону пришлось много поработать над дополнительными изобретениями - генераторами, кабелями. Он работал также над снижением цены лампочки и остановился лишь, когда она стала стоить 22 цента. Несмотря на все это, Эдисон получил патент не на изобретение лампочки, а лишь на усовершенствование, поскольку приоритет оставался за Лодыгиным.
Сам Лодыгин в Америке вернулся к опытам с нитью из тугоплавких металлов. Он и нашел самый подходящий материал для нити, использующийся до сих пор - вольфрам. Вольфрамовая нить дает яркий белый свет, требует гораздо меньше тока, чем угольная, и может служить тысячи часов.
Не были забыты и дуговые лампы. Их используют там, где необходим источник света во много тысяч свечей: в прожекторах, маяках, на съемочных площадках. Причем изготавливают их не по методу Яблочкова, а по отвергнутой им схеме - с регулятором, сближающим угольные стержни.
В XX веке у лампочек накаливания появился конкурент - газосветные лампы, или лампы дневного света. Они наполнены газом и дают свет, не нагреваясь. Сначала появились цветные газосветные лампы. В стеклянную трубку с обоих концов вплавлялись металлические пластины - электроды, к которым подводился ток. Трубка наполнялась газом или парами металла. Под воздействием тока газ начинал светиться. Аргон дает синий цвет, неон - красный, ртуть - фиолетовый, а пары натрия - желтый. Эти лампы нашли применение в рекламе.
Позже были созданы лампы, свет которых приближается к солнечному. Их основа - ультрафиолетовые лучи. Их преимуществом является меньшее, по сравнению с лампами накаливания, потребление тока.
Пристинский В.Л.
Вера в технический прогресс на закате XIX века была неумолимой - изобретена анестезия, пневматическая шина, паровой двигатель и много чего ещё из того, что сегодня нам кажется простым и привычным. Отдельно хотелось бы остановится на лампе накаливания. В конце января 1880 годаТомас Эдисон получил один из более, чем 1000 своих патентов, но, пожалуй, самый главный - это был патент как раз на лампу накаливания, которая светила тогда более 14 часов, что было очень хорошим стартом.
Активно прослужив людям более 100 лет, делая их жизнь в прямом смысле слова ярче, лампы накаливания постепенно начинают уходить в лету. Так, в конце 2013 года телеканал CNN посвятил некоторое время своего эфира некрологу лампе накаливания - этому послужил запрет на производство и продажу 40- и 60-ватных ламп накаливания в США. В некрологе приводилось высказывание правнука Томаса Эдисона, который заявил, что знаменитый предок был всецело за прогресс, и наверняка он радушно бы воспринял общий переход на более экологичные и долговечные светодиодные осветительные приборы.
Эдисон ли изобрёл?
В конце XIX века идеи великих открытий прямо витали в воздухе и почти одновременно одни и те же революционные продукты изобретали люди разных национальностей на разных концах света. Так теперь и спорят - в каждой стране пальму первенства присваивают соотечественникам или гражданам наиболее дружественных стран.
Для начала надо сказать, что история освещения электричеством началась с дуговой лампы (там свечение происходит за счёт дуги, которая образуется между двух электродов). Эту самую дугу изобрёл в начале XIX века российский учёный Василий Петров, но первую лампочку с таким принципом освещения представил в Британии Гемри Дэфи. Этот прототип мало подходил для освещения маленьких комнат, так как был слишком ярким и весьма пожароопасным, а вот для уличного освещения и освещения аудиторий подходил вполне. Такая лампа была уже значительно дешевле газового освещения, которым пользовались в то время.
Одной из самых известных ламп, которые светятся за счёт угольной дуги стала «свеча Яблочкова». Инженер Павел Яблочков представил её на Всемирной выставке во Франции в 1878 году, там она произвела фурор и немедленно была «взята на вооружение».
Но за 40 лет до Яблочкова такая лампа была уже представлена общественности шотландцем Боумен Линдси, правда, он тогда не стал её совершенствовать и защищать свои права на неё, и изобретение забылось.
Ещё один первопроходец из России - Александр Лодыгин первым догадался откачивать из стеклянной колбы воздух, чтоб угольная нить сгорала медленнее. Свой патент в Российской Империи он получил летом 1874 года.
В этом же году за океаном в Канаде аналогичный патент получили товарищи-изобретатели Генри Вудворд и Мэтью Эванс, но по причине тотальной бедности наукой они заниматься перестали и продали свой патент Томасу Эдисону.
При желании можно набрать ещё с десяток светлых умов из разных частей мира, которые примерно в это же время додумались до лампы накаливания и даже получили на неё патент.
Проблемы со сроком службы
Существует легенда, что лампочки накаливания специально создают таким образом, чтоб срок их службы не превышал 1000 часов. Якобы в 20-30-е годы прошлого столетия представители картеля Phoebus (объединение производителей ламп накаливания) решили специально производить лампы с ограниченным сроком службы, чтобы искусственно создать спрос.
Сейчас в мире разворачивается крупномасштабная компания против ламп накаливания. Вопросами перехода на альтернативные источники света (в основном на светодиоды) занимаются правительства США, почти всех стран Южной Америки, почти всех стран Европы, Китая, ЮАР, Индии и ряда других стран. Что же касается России, то наше правительство также пытается поспевать за передовыми странами, так к 2020 году Минэнерго запланировало замену всех уличных осветительных приборов на светодиодные. Также у нас уже запрещён оборот 100-ватных лампочек, и обсуждается запрет об обороте 40- и 60-ватных.
Важно заметить, что недаром страны озаботились этим вопросом - светодиодные лампы служат несколько десятков тысяч светочасов, и потребляют они около 10% от потребляемого лампой накаливания электричества при том же самом уровне освещения.
Живая легенда
Сегодня, когда лампочке накаливания активно сочиняются некрологи, в США в небольшом городе Ливермор в Калифорнии на пожарной части до сих пор горит лампа, впервые вкрученная в 1901 году! Тогда ещё Эдисон жил. За более чем миллион часов горения долгожительница несколько раз переезжала и к 2018 году пережила всех, кто её вкручивал, 20 президентов США, 2 Мировые войны и три веб-камеры, которые поочерёдно были установлены, чтоб все желающие смогли наблюдать за тем, как работает столетняя лампа.
Изучавшие этот феномен люди пришли к выводу, что для того, чтобы лампа горела так долго, нужна особенно толстая и прочная нить накаливания. Также эту лампочки очень редко выключали - это положительным образом сказывается на сроке жизни ламп накаливания.
Представитель сайта, который занимается онлайн-трансляцией этого чуда света заявил, что, по его мнению, лампа проработает ещё пару столетий, а потом люди вкрутят другую, запасную лампочку, которая является её ровесницей, и надо полагать, её тоже хватит на пару сотен лет.
Есть будущее у лампы накаливания?
Как бы ни было прекрасно то, что лампочка может гореть непрерывно на протяжении 117 лет, лампы накаливания всё равно сильно проигрывают светодиодам по КПД и сроку жизни.
Правда, учёные не так давно опубликовали статью, где рассказывалось о том, как им удалось в разы увеличить эффективность лампы накаливания. Тепло, которое каждая лампочка отдаёт во внешнюю среду перенаправлялось с помощью фотонных кристаллов внутрь.
Таким образом, в теории КПД можно увеличить с 2% до 40%, что уже будет сопоставимо с энергосберегающими конкурентами. При этом учёные подчёркивают, что просто хотели поэкспериментировать, а не ставили перед собой цель модернизации лампы накаливания.
Сложно представить себе, как раньше люди существовали без электрической лампы. Когда по техническим причинам отключается электричество, все вокруг замирают в ожидании. Появляется такое ощущение, что замедляется пульс планеты. Попробуем проследить эволюцию этого прибора, без которого сейчас просто не обойтись.
Немного истории
Кто изобрел первую лампочку накаливания? Ответить конкретно и без сомнений на этот вопрос очень трудно. Все это потому, что не один конкретный человек принимал участие в изобретении. В разное время и на разных этапах развития электрической лампы, многие люди вложили свой труд и знания, чтобы она получилась такой, какую мы ее видим и знаем сейчас.
На первый взгляд лампа может показаться простой, но на самом деле это довольно сложная технология. Еще в древнем Египте и у народа Средиземноморья для освещения жилищ использовались масла , которые заливались в специальные сосуды с фитилями из хлопчатобумажных ниток. На берегу Каспийского моря вместо масел применяли нефть. Уже в то время люди придумывали различные технологии, помогающие видеть в темное время суток.
Совершенно точно известно, что лампа накаливания была изобретена в XIX столетии. На протяжении всего этого времени многие люди пытались изобретать и изменять к лучшему «электрическую свечу».
В изобретении электрической лампочки принимало активное участие несколько человек, а именно:
- Яблочков Павел Николаевич;
- Жерар;
- Деларю;
- Генрих Гёбель;
- Лодыгин Александр Николаевич;
- Томас Эдисон;
- Вильям Девид Кулидж.
Этапы развития изобретения
Первую лампу накаливания, которая очень напоминала настоящую, изобрел Яблочков Павел Николаевич. Всю свою жизнь он посвятил электротехнике. Изобретать новшества в этой сфере и внедрять все это в жизнь, было основным его занятием. Первая электрическая свеча – это тоже его изобретение. Благодаря его свечам появилась возможность освещать ночные города
. Первые электрические свечи появились на улицах Санкт-Петербурга. Стоила такая свеча недорого и хватало ее на полтора часа. После сгорания ее нужно было заменить новой. Ответственной работой занимались городские дворники. Позже, чтобы облегчить их труд были изобретены фонари с автоматической сменой свечи.
Бельгийцу Жерару в 1838 году удалось изобрести электрическую лампу, в которой источником света служил угольный стержень, к нему подводился электрический ток.
Через два года после этого, житель Англии с французскими корнями Деларю, придумал вместо угля использовать для накаливания платиновую нить. Эти два варианта считались огромным толчком в изобретении электрической лампы накаливания, но на практике именно в то время их применение сопровождалось многими неудобствами. Угольная лампа накаливания была неудобна и быстро сгорала , а электрическая лампа с использованием платиновой нитки отличалась своей дороговизной. Поэтому многие продолжали искать другие альтернативные варианты, изобретали и внедряли в жизнь все новые и новые источники света. Всем хотелось, чтобы лампа накаливания горела как можно дольше, но многих постигали неудачи в работе над изобретением.
В 1854 году немецкому ученому Генриху Гёбелю приходит идея, что лампа накаливания будет дольше гореть в вакуумном пространстве. Время горения электрической лампы удалось продлить на несколько часов. Еще несколько лет учеными было потрачено на то, чтобы обеспечить в лампе полный вакуум.
И только в 1874 году нашему соотечественнику Лодыгину Александру Николаевичу удалось придумать и создать идеальную электрическую лампу, которая горела постоянно. Его детище прошло все тесты. Именно тогда была изобретена настоящая современная лампа. Лодыгина, поэтому и считают первооткрывателем, поскольку его лампочка могла уже гореть почти на протяжении получаса
. После выкачивания из нее воздуха она продолжала снова работать. В 1983 году впервые улицы Петербурга были освещены лампочками Лодыгина. Александр Николаевич происходил из знатного российского рода, несмотря на бедность своей семьи. Его предок был общим предком с Романовыми – Андрей Кобыла.
В Америке узнали об этих опытах и изобретениях Александра Николаевича, благодаря морскому офицеру Н. Хотинскому. Российская империя заказывала в Америке крейсеры. Во время одного из визитов морского офицера в Америку он посетил лабораторию Томаса Эдисона и передал ему из рук в руки изобретения Яблочкова и Лодыгина. Томас Эдисон стал пытаться усовершенствовать уже, казалось бы, совершенную лампу накаливания. В 1879 году ему удалось это сделать. Вместо угольного стержня Томас попытался применить буковую нить и достиг желаемого результата. Лампочка стала гореть намного дольше.
К этому результату Томас шел не один день. Более 6000 попыток с угольными нитками ему пришлось преодолеть. Он всегда добивался того, чего хотел и нашел искомое. Его электрические лампочки могли гореть по сто часов. В ноябре Томас запатентовал якобы свое изобретение, что возмутило Яблочкова, он выступил с обвинением в адрес американца.
Это изобретение было не единственной заслугой Томаса Эдисона. Он также создал бытовой поворотный выключатель, без которого уже трудно себе представить процесс работы электрической лампочки, цоколь и патрон. Его имя связано с изобретением телефонного передатчика, мимеографа и фонографа. Он первый открыл масштабное производство лампочек, что помогло многим людям ощутить всю прелесть электричества. На протяжении последующих десяти лет многие ученые пытались усовершенствовать электрическую лампочку
, но ее изобретателем считался Томас Эдисон.
Александр Николаевич Лодыгин продолжал, независимо от своего коллеги и конкурента из Америки, создавать и модернизировать свое детище. Он искал универсальную и долгоиграющую нить накаливания. Ему удалось достичь неплохих успехов с использованием вольфрамовой и молибденовой нитями накаливания. Производить лампы из этих материалов было дорого по тем временам, поэтому изобретение оказалось неэффективным и затратным делом. В 1910 году американскому исследователю Вильяму Девиду Кулиджу удалось упростить создание вольфрамовой нити , это стало дешевле и дало возможность массово выпускать недорогие электрические лампочки накаливания.
Да будет свет!
В итоге получилась современная лампочка накаливания, которая состоит из нескольких важных элементов.
- Колба.
- Полости колбы (вакуумная или наполненная газом).
- Тело накала.
- Электроды (токовый ввод).
- Крючки для поддержания тела накала.
- Ножки лампы.
- Внешнее звено токоотвода, предохранителя.
- Корпус цоколя.
- Изолятор цоколя (стекла).
- Контакт донышка цоколя.
Заключение
Таким образом, к созданию «лампочки Ильича» сам Ленин не имел ни малейшего отношения. Над этим чудесным изобретением, которому наконец-то удалось рассеять тьму, почти одновременно трудилось несколько человек. Каждый из них внес свою немалую лепту в создание настоящей электрической лампочки. Если отвечать на вопрос, кто изобрел лампу, стоит обязательно вспомнить всех этих людей. Своим кропотливым трудом они помогли перенести изобретение из лабораторий в наши жилища и в корне изменить жизнь людей к лучшему. Все вместе и каждый в отдельности достоин нашего внимания, уважения и благодарности.
Трудно представить современному человеку, что всего сто с небольшим лет назад электрические лампочки в нашем быту делало свои первые шаги.
Список изобретателей большинства современных устройств, как правило, ограничивается одной-двумя персонами (часто бывает так, что два талантливых изобретателя приходят к воплощению одной и той же идеи с небольшим временным отрывом друг от друга). Но существуют и весьма интересные исключения из этого правила. Например, лампа накаливания. Поверить в то, что простую лампочку изобрел не один, не два и даже не три, а тринадцать ученых, довольно сложно. Но это на самом деле так. И причина тому проста: дело в том, что первую запатентованную лампу накаливания, и ту лампу, которой мы пользуемся в наши дни, разделяют ровно 100 лет постоянных усовершенствований, которые проводились самыми разными изобретателями из разных стран мира.
И каждый из них сделал свой вклад в историю изобретения простой бытовой лампочки. А значит однозначно ответить на вопрос: кто изобрел лампочку, увы, не получится.
Начало превращение электрической энергии в световую положили опыты ученого Василия Петрова, наблюдавшего явление вольтовой дуги в 1803году. В 1810 году то же открытие сделал английский физик Деви. Оба они получили вольтову дугу, пользуясь большой батареей элементов, между концами стерженьков из древесного угля.
И тот, и другой писали, что вольтова дуга может использоваться в целях освещения. Но прежде надо было найти более подходящий материал для электродов, поскольку стержни из древесного угля сгорали за несколько минут и были малопригодны для практического использования.
В XIX веке получили распространение два типа электрических ламп: лампы накаливания и дуговые. Дуговые лампочки появились немного раньше. Свечение их основано на таком интересном явлении, как вольтова дуга. Если взять две проволоки, подключить их к достаточно сильному источнику тока, соединить, а затем раздвинуть на расстояние нескольких миллиметров, то между концами проводников образуется нечто вроде пламени с ярким светом. Явление будет красивее и ярче, если вместо металлических проводов взять два заостренных угольных стержня.
Англичанин Деларю, создал в 1809 году первую лампочку накаливания с платиновой нитью. Первую дуговую лампу с ручным регулированием длины дуги сконструировал в 1844 году французский физик Фуко. Древесный уголь он заменил палочками из твердого кокса. В 1848 году он впервые применил дуговую лампу для освещения одной из парижских площадей.
В 1875 году Павел Николаевич Яблочков предложил надежное и простое решение для дуговых ламп. Он расположил угольные электроды параллельно, разделив их изолирующим слоем. Изобретение имело колоссальный успех. В 1877 году с их помощью было впервые устроено уличное электричество на Avenue de L`Opera в Париже. Всемирная выставка, открывшаяся в следующем году, дала возможность многим электротехникам познакомиться с этим замечательным изобретением. Под названием «русский свет» свечи Яблочкова использовались позже для уличного освещения во многих городах мира.
В 1874 году инженер Александр Лодыгин запатентовал «нитевую лампу». В качестве нити накала использовался угольный стержень, помещенный опять таки в сосуд с вакуумом. В 1890 году Лодыгин придумал заменить угольную нить проволокой из тугоплавкого вольфрама, имевшей температуру накала 3385 градусов. В 1906 г. Лодыгин продаёт патент на вольфрамовую нить компании General Electric. Из-за высокой стоимости вольфрама изобретение находит ограниченное применение.
Первые случаи применения электричества в Украине для нужд освещения известны с 70-х годов позапрошлого века.
В 1878 г. инженер А.П. Бородин оборудовал токарный цех киевских железнодорожных мастерских четырьмя электрическими дуговыми фонарями. Каждый фонарь имел свою электромагнитную машину Грамма. Фонари были расположены в два ряда в шахматном порядке. Угли рассчитаны на 3 часа работы.
В 1886 г. было установлено электрическое освещение в парке «Шато-де-Флер» в Киеве. В 1996 году в этом же городе начала действовать первая электрическая станция общего пользования.
Настоящий переворот в создании лампочки совершили опыты американского изобретателя Эдисона. Прежде чем приступить к опытам он изучил весь опыт газгольдерных компаний в освещении городов и помещений. Он разработал на бумаге подробные схемы електростанции и коммуникационных линий к домам и фабрикам. Подсчитал себестоимиость всех материалов и вычислил, что цена лампочки для потребителя не должна превышать 40 центов.
С 1878 года он проводит более 12 тыс. опытов в своей лаборатории. Подсчитано, что его помощники опробовали не менее 6000 различных веществ и соединений, при этом на опыты было израсходовано свыше 100 тысяч долларов.
Сначала Эдисон заменил ломкий уголек более прочным, приготовленным из угля, потом стал делать опыты с различными металлами и, наконец, остановился на нити из обугленных бамбуковых волокон. В 1879 году в присутствии трех тысяч человек Эдисон публично демонстрировал свои электрические лампочки, осветив ими свой дом, лабораторию и несколько прилегающих улиц.
Это была первая лампочка с продолжительным сроком службы, пригодная для массового производства.
Заслуга Эдисона не в том, что «изобрел» лампочку, а в том что он дал начало промышленному производству ламп и ее составлющих: кабелей, двухфазных генераторов (изобретены Эдисоном), электросчетчиков. Патрон и цоколь, а также многие другие элементы электрического освещения, сохранившиеся без изменений до наших дней — выключатели, предохранители, электрические счетчики и многое другое — были также изобретены Эдисоном.
В бизнесе, после окончания работы над изобретениями, он оставался из принципа: обещал довести продажную цену до 40 центов. Продал свою компанию «Эдисон Дженерал Электрик компани» когда цена лампы достигла 22 цента.
Плата за электроэнергию взимались за 1 ч горения лампы фонаря. Цена не препятствовала 
увеличению числа потребителей. Домовладельцы городов охотно проводили электрическое освещение.
Средняя долговечность лампочки Эдисона составляла 800-1000 часов непрерывного горения. Почти тридцать лет лампочки изготавливались способом который разработан Эдисоном, но будущее было за лампочками с металлической нитью.
Начало ХХ-го века – это первые попытки поставить производство лампочек с вольфрамовыми нитями накаливания «на поток», наладить их массовое производство. Увы, это стало возможным лишь в 1906-м году благодаря усилиям Александра Лодыгина и Вильяма Кулиджа, усердно трудившихся над доступными методами получения вольфрамовой нити. В 1910 г. Вильям Кулидж изобретает улучшенный метод производства вольфрамовой нити. Впоследствии вольфрамовая нить вытесняет все другие виды нитей.
Последним этапом усовершенствования лампочки стало использование благородных инертных газов (в частности аргоном) для заполнения полости лампы. Благодаря этому нововведению, предложенному Ирвингом Ленгмюром, современные лампочки не только ярки, но и долговечны.
Сейчас современная наука делает такое простое и такое незаменимое изобретение как лампочка еще проще и эффек тивнее, но имена тех, кто трудился над ее созданием в прошлом, уже записаны золотыми буквами в историю мировой науки.
Безопасно осветить свое жилище человечество пытается с тех пор, как получило огонь в свои руки. Изначально это были костры в пещере, потом – факелы и другие пожароопасные предметы. С развитием человечества и технологий, изменялись и совершенствовались способы освещения.
Не будем проводить глубокие экскурсы в историю, и выяснять всю эволюцию осветительных приборов: на эту тему можно написать не одну книгу. Мы возьмем к рассмотрению один из самых, пожалуй, интересных вопросов – кто и когда изобрел или придумал современную электрическую лампочку накаливания.
Немного истории
На этот вопрос, заданный в разных странах, можно получить абсолютно различный ответ. Американцы с присущей им самоуверенностью будут доказывать, что это изобретатель первой лампы накаливания – их земляк Эдисон, получивший патент на свое изобретение в 1880 году. Французы назовут русского ученого Яблочкова: при помощи его изобретения начали освещать площади и театры столицы этой страны. Возможно, кто-то вспомнит Лодыгина – изобретателя из Петербурга, лампами которого в 1873 году начали освещать улицы города. Скорей всего, будут и другие ответы: все зависит от осведомленности человека в этом вопросе.
Что самое удивительное, в этом случае все будут правы. Как такое возможно?
С изобретением электричества (открытием электрического тока), научные открытия последовали одни за другими. Причем делали их совершенно разные ученые и изобретатели, в совершенно разных странах. Постепенно электротехника выделилась в отдельную науку (изначально все это относилось к физическим явлениям).
Началом разработок и поисков решений для изобретения именно электрической лампочки стало получение русским академиком Петровым в 1802 году электрической дуги от мощнейшей на то время электрической батареи. В свою очередь, создание этой батареи стало возможно благодаря изобретению итальянцем Вольтом химического источника энергии – гальванического элемента. Таким образом, одно изобретение порождало другие открытия, которые, в свою очередь, давали начало новым идеям и опытам.
К середине 19 века многие ученые и изобретатели проводили эксперименты по получению устойчивого и долговечного свечения. Разнообразие идей привело к тому, что выделилось три направления разработок. Отдельные ученые пытались усовершенствовать дуговую электрическую лампу, другие бились над лампой накаливания, третьи – работали с газоразрядными источниками.
Все же самой перспективной в плане освещения считалась электрическая дуга: именно на этом направлении велось большинство исследований и проводилось различных опытов. Однако все исследователи столкнулись с одинаковой проблемой: между электродами яркая, и устойчивая дуга образуется при определенном расстоянии между ними. Большинство опытов проводилось при помощи угольных электродов, которые достаточно быстро прогорали и дуговое расстояние постоянно менялось.
Требовался автоматический регулятор. Предлагались различные варианты, но у всех был один недостаток: на каждую электрическую лампу накаливания необходим был отдельный источник питания. Большой прорыв в этом направлении в 1856 году совершил изобретатель Шпаковский: ему удалось собрать установку из 11 дуговых ламп, которые работали в одной цепи от единственного источника питания.
Через 13 лет, в 1869 году Чиколев придумал и успешно опробовал дифференциальный регулятор для дуговых ламп. Это изобретение (в усовершенствованном виде) с успехом применяется в мощных установках и сегодня. Пример – в морских прожекторах и на маяках.
Прорыв Яблочкова
В середине второй половины 19 века в лавине технических прорывов, новых изобретений наступило относительное затишье. Изобретатели и электротехники по-прежнему не могли решить главную проблему: неравномерность сгорания угольных электродов. Также не был найден эффективный и компактный регулятор. Но, стоит отметить, были и определенные достижения: электроды помещались в стеклянную колбу, что давало им определенную защиту от механического и атмосферного воздействия.
Как это часто бывает с великими изобретениями, помог случай. Находясь в крайней степени задумчивости над решением этой проблемы, Яблочков сделал заказ официанту и задумчиво смотрел, как тот расставляет тарелки и столовые приборы. Каково же было удивление официанта, когда солидный господин внезапно вскочил и, бормоча что-то под нос, выбежал из кафе. Возможно, он так и не узнал, что поневоле стал соавтором революционного решения, которое сдвинуло с мертвой точки изобретение эффективной лампочки.
Дело в том, что до этого времени все исследователи размещали электроды в колбе горизонтально, что приводило к неравномерности образования дуги между ними. При взгляде на параллельно лежащие столовые принадлежности, Яблочкова осенило: именно так нужно размещать электроды. В этом случае расстояние между ними будет одинаковым: потребность в регуляторах просто отпадает сама собой.
Конечно, до окончательного решения проблемы было еще очень далеко, но было совершено главное: был получен новый толчок изобретательской мысли и сломлен барьер многолетнего топтания на месте.
- Прежде всего, электротехники столкнулись с новой проблемой: параллельно расположенные стержни начали гореть по всей длине: дуга все время скатывалась к токоподводящим клеммам. Проблему удалось решить только после размещения между электродами изоляционной прокладки. После многочисленных опытов в этом качестве лучшей был признан каолин: он равномерно плавился с электродами;
- Следующая проблема, с которой столкнулась команда Яблочкова, являлся вопрос, как зажечь электроды? Решением стала угольная перемычка, располагаемая сверху лампы, которая при подаче тока сгорала, создавая дугу;
- Проблему неодинакового истончения электродов решили созданием положительного стержня более толстым по сравнению с отрицательным. Полностью решить этот вопрос смогло лишь использование переменного тока.
В 1876 году представленная на выставке, которая проводилась в английской столице, свеча Яблочкова имела достаточно простую конструкцию: два вертикально расположенных электрода давали яркий и мягко-матовый свет. Через год после выставки создается акционерное общество, занимающееся вопросом изучения электроосвещения, на основе исследований и достижений Яблочкова.
Также за эти два года были получены необходимые патенты, чтобы во Франции началось производство свечей Яблочкова, которые в Европе получили название «русский свет». Также был налажен выпуск электрических генераторов, которые и питали первую серийно выпускавшуюся лампочку.
Лампы накаливания
Практически параллельно с этим продвигались изобретения и исследования с лампами накаливания. Всемирную известность получил Эдисон: считается, что именно он придумал первую лампу, работающую по принципу нити накаливания. Все это одновременно так, и немного не соответствует действительности. Как и в предыдущем случае, работы велись разными учеными, в различных уголках земного шара. Каждое новое открытие и достижение продвигало на шаг вперед всех изобретателей.
Эксперименты с электротоком начались сразу после его открытия. Уже в начале 19 века проводились опыты с накаливанием различных проводников. Целью применения данной методики для освещения задался в 1844 году изобретатель де-Молейн. Для накаливания он использовал платиновую проволоку, которую размещал внутри стеклянной колбы. Однако такая проволока быстро расплавлялась. В 1845 году английский ученый Кинг предложил заменить платину угольными стержнями.
Первую лампочку, подходящую для освещения и работающую около 200 часов, на всеобщее обозрение представил Г. Гебель. Для накаливания электротоком в вакуумную лампу устанавливалась бамбуковая нить. Вы, наверное, спросите, как в то время удалось получить вакуум? На самом деле все просто. Гебель использовал принцип, используемый для барометров: наливал в колбу ртуть, а после выливания в ней образуется вакуум. Но из-за отсутствия денег на патент, об этом вполне удачном эксперименте вскоре забыли.
После этого в Петербурге свои опыты в сфере электрического освещения начал великий ученый А.Лодыгин. Опыты начались в 1872 году, и завершились настоящим успехом: лампы, сконструированные Лодыгиным, начали применяться во многих сферах, а Петербургская Академия наук даже присудила автору премию – 1 тыс. рублей.
В 1875 В. Дидрихсон усовершенствовал лампу Лодыгина: откачал из колбы, где размещалась угольная нить воздух, а также придумал механизм для автоматической замены перегоревшей нити. В этом же году Дидрихсон изобрел абсолютно новый и уникальный на то время способ изготовления угольков для лампы: вакуумное обугливание с применением графита. Однако вскоре умер председатель товарищества, которое финансировало все изыскания, поэтому опыты и дальнейшее усовершенствование лампы прекратились.
В 1876 году идею подхватил и начал развивать Н. Булыгин. Он изобрел самовыдвигающийся механизм, который по мере прогорания угольных стержней, постепенно выдвигал их в вакуумную колбу для продолжения процесса свечения. Технология была сложной, поэтому дорогой в производстве.
К концу 19 века взятая за основу лампа Лодыгина была известна в России, Великобритании, Франции, Бельгии и других странах. В это же время в Америке над созданием устойчивого освещения от электричества занимался Т. Эдисон. В 1878 году в Северную Америку по служебным делам приехал Хотинский, у которого с собой имелось несколько ламп, привезенные из России. Сейчас уже точно неизвестно, была ли встреча Хотинского и Эдисона случайной, или нет, но они встретились, и Эдисон имел возможность изучить разработку Лодыгина.
После этого Эдисон усовершенствовал лампу: методом проб и ошибок подобрал наиболее подходящий материал для нити накаливания. Этим материалом, по мнению этого изобретателя, стала бамбуковая нить. В 1880 году Эдисон получил патент на свое изобретение и поставил его на потоковое производство. Кроме этого, именно он придумал аналог современного винтового цоколя, а также разработал и внедрил патрон к лампе. Так что первую электрическую лампу, производимую в промышленных масштабах, действительно, изобрел Томас Эдисон.
Примерно в это же время в Англии над аналогичным изобретением работал Дж. Сван. В качестве нити накаливания он использовал хлопковую нить, которая светилась в колбе с вакуумом. После получения патента в 1878 году, лампы Свана стали устанавливаться в домах Лондона. Развитие производства побудило английского изобретателя создать большую компанию по производству ламп накаливания. Позднее оба первых производителя объединили свои усилия и создали общую компанию по производству ламп накаливания.
Дальнейшее развитие
Естественно, на этом развитие и усовершенствование ламп накаливания не остановилось: они еще были довольно неэффективными. То есть, обладали низким КПД и служили очень непродолжительно. Попытки усовершенствовать свои изобретения предпринимали все разработчики и изобретатели.
Например, Лодыгин нашел решение и стал применять сплавы различных тугоплавких металлов в качестве нити накаливания. Он использовал вольфрам, иридий, молибден и другие металлы. В 1890 году он запатентовал такую нить накаливания, а на Парижской выставке 1900 года представил усовершенствованные светильники широкой публике.
Интересным фактом всей истории заочного противостояния и соревнования двух изобретателей – Лодыгина и Эдисона, является покупка патента у Лодыгина на его изобретение американской компанией General Electric. Интересен не сам факт покупки, а то, что учредитель этой компании – Томас Эдисон. Таким образом, можно сказать, что Эдисон монополизировал не только производство ламп накаливания, но всю славу от ее изобретения.