يومين بلا نوم، أو كيف ظهر المصباح المتوهج. من هو أول من اخترع المصباح المتوهج أول مصباح متوهج في العالم

يعود تاريخ المصابيح المتوهجة إلى القرن التاسع عشر. دعونا نفكر في النقاط الرئيسية المرتبطة بهذا الاختراع الفريد للبشرية.

الخصائص

المصباح المتوهج هو شيء مألوف لدى الكثير من الناس. من الصعب حاليًا تخيل حياة البشرية دون استخدام الضوء الاصطناعي والكهربائي. في الوقت نفسه، نادرًا ما يفكر أحد في شكل المصباح الأول وفي أي فترة تاريخية تم إنشاؤه.

أولا، دعونا نلقي نظرة على تصميم المصباح المتوهج. مصدر الضوء الكهربائي هذا هو موصل ذو نقطة انصهار عالية، وهو موجود في المصباح. تم ضخ الهواء منه مسبقًا، وبدلاً من ذلك، تم ملء الدورق بغاز خامل. يمر التيار الكهربائي عبر المصباح، ويصدر تيارًا من الضوء.

جوهر العملية

ما هو مبدأ عمل المصباح المتوهج؟ إنه يكمن في حقيقة أنه عندما يتدفق التيار الكهربائي عبر جسم الفتيل، يسخن العنصر، ويسخن فتيل التنغستن نفسه. هي التي تنبعث منها الإشعاع الحراري والكهرومغناطيسي وفقًا لقانون بلانك. لإنشاء توهج كامل، من الضروري تسخين خيوط التنغستن إلى عدة مئات من الدرجات. مع انخفاض درجة الحرارة، يصبح الطيف أحمر.

كان للمصابيح المتوهجة الأولى عيوب كثيرة. على سبيل المثال، كان من الصعب تنظيم درجة الحرارة، ونتيجة لذلك تعطلت المصابيح بسرعة.

ميزات تقنية

ما هو تصميم المصباح المتوهج الحديث؟ منذ أن أصبح الأول، فهو يتميز بتصميم بسيط إلى حد ما. العناصر الرئيسية للمصباح هي:

• جسم خيوط
• قارورة؛
• المدخلات الحالية

حاليًا، تم تطوير تعديلات مختلفة، حيث تم إدخال المصهر، وهو رابط، في المصباح. يتم استخدام سبيكة الحديد والنيكل لإنتاج هذا الجزء. يتم لحام الوصلة في ساق الإدخال الحالية لمنع تدمير المصباح الزجاجي عند تسخين فتيل التنغستن.

بالنظر إلى المزايا والعيوب الرئيسية للمصابيح المتوهجة، نلاحظ أنه منذ إدخالها، تم تحديث المصابيح بشكل كبير. على سبيل المثال، بفضل استخدام المصهر، تم تقليل احتمال التدمير السريع للمصباح.

العيب الرئيسي لعناصر الإضاءة هذه هو استهلاكها العالي للطاقة. وهذا هو السبب في أنها تستخدم الآن بشكل أقل تكرارا.

كيف ظهرت مصادر الضوء الاصطناعي؟

يرتبط تاريخ المصابيح المتوهجة بالعديد من المخترعين. قبل الوقت الذي بدأ فيه الفيزيائي الروسي ألكسندر لوديجين العمل على إنشائه، كانت النماذج الأولى للمصابيح المتوهجة قد تم تطويرها بالفعل. وفي عام 1809، قام المخترع الإنجليزي ديلارو بتطوير نموذج مزود بحلقة من البلاتين. يرتبط تاريخ المصابيح المتوهجة أيضًا بالمخترع هاينريش هيبل. في المثال الذي أنشأه الألماني، تم وضع خيط من الخيزران المتفحم في وعاء تم ضخ الهواء منه لأول مرة. قام Goebel بتحديث نموذج المصباح المتوهج الخاص به لمدة خمسة عشر عامًا. تمكن من الحصول على نسخة صالحة للعمل من المصباح المتوهج. حقق Lodygin توهجًا عالي الجودة من قضيب كربون تم وضعه في وعاء زجاجي تم إزالة الهواء منه.

خيار النموذج العملي

ظهرت المصابيح المتوهجة الأولى التي يمكن إنتاجها بكميات كبيرة في إنجلترا في نهاية القرن التاسع عشر. حتى أن جوزيف ويلسون سوان تمكن من الحصول على براءة اختراع لتطويره الخاص.

عند الحديث عن أولئك الذين اخترعوا المصباح المتوهج، من الضروري أيضًا التطرق إلى التجارب التي أجراها توماس إديسون.

حاول استخدام مواد مختلفة كخيوط. كان هذا العالم هو الذي اقترح خيوط البلاتين كخيوط.

كان اختراع المصباح المتوهج بمثابة مرحلة جديدة في مجال الكهرباء. في البداية، عملت مصابيح إديسون لمدة أربعين ساعة فقط، ولكن على الرغم من ذلك، سرعان ما استبدلت إضاءة الغاز.

خلال الفترة التي شارك فيها إديسون في أبحاثه، تمكن ألكسندر لودين في روسيا من إنشاء عدة أنواع مختلفة من المصابيح التي لعبت فيها المعادن المقاومة للحرارة دور الخيوط.

يشير تاريخ المصابيح المتوهجة إلى أن المخترع الروسي هو أول من بدأ في استخدام المعادن المقاومة للحرارة على شكل جسم متوهج.

بالإضافة إلى التنغستن، أجرى Lodygin أيضًا تجارب على الموليبدينوم، ولفه على شكل حلزوني.

تفاصيل تشغيل مصباح Lodygin

تتميز نظائرها الحديثة بتدفق ضوئي ممتاز، فضلاً عن تسليم الألوان عالي الجودة. تصل كفاءتها إلى 15% عند أعلى درجة حرارة للتوهج. تستهلك مصادر الضوء هذه كمية كبيرة من الطاقة الكهربائية لتشغيلها، لذلك لا يستمر تشغيلها أكثر من 1000 ساعة. يتم تعويض هذا من خلال التكلفة المنخفضة للمصابيح، لذلك، على الرغم من تنوع مصادر الإضاءة الاصطناعية المقدمة في السوق الحديثة، إلا أنها لا تزال تعتبر شائعة ومطلوبة بين المشترين.

حقائق مثيرة للاهتمام من تاريخ المصباح المتوهج

وفي نهاية القرن التاسع عشر، تمكن ديدريكسون من إجراء تغييرات كبيرة على النموذج الذي اقترحه المخترع الروسي لوديجين. قام بضخ الهواء منه بالكامل واستخدم عدة شعيرات في المصباح مرة واحدة.

جعل هذا التحسن من الممكن استخدام المصباح حتى لو احترقت إحدى الشعرات.

يمتلك المهندس الإنجليزي جوزيف ويلسون سوان براءة اختراع تؤكد ابتكاره لمصباح من ألياف الكربون.

تم وضع الألياف في جو أكسجين مخلخل، مما أدى إلى ضوء أكثر سطوعًا واتساقًا.

وفي النصف الثاني من القرن التاسع عشر، اخترع إديسون، بالإضافة إلى المصباح نفسه، مفتاحًا منزليًا دوارًا.

ظهور المصابيح على نطاق واسع في السوق

ومنذ نهاية القرن التاسع عشر بدأت تظهر المصابيح التي استخدمت فيها أكاسيد الإيتريوم والزركونيوم والثوريوم والمغنيسيوم كخيوط.

في بداية القرن الماضي، حصل الباحثان المجريان ساندور جوست وفرانجو هانامان على براءة اختراع لاستخدام خيوط التنغستن في المصابيح المتوهجة. وفي هذا البلد تم تصنيع النسخ الأولى من هذه المصابيح ودخلت السوق على نطاق واسع.

وفي الولايات المتحدة، خلال نفس الفترة الزمنية، تم بناء وإطلاق مصانع لإنتاج التيتانيوم والتنغستن والكروم من خلال الاختزال الكهروكيميائي.

أدت التكلفة العالية للتنغستن إلى إجراء تعديلات على سرعة إدخال المصابيح المتوهجة في الحياة اليومية.

في عام 1910، طور كوليدج تقنية جديدة لصنع خيوط التنغستن الرقيقة، مما ساعد على تقليل تكلفة إنتاج المصابيح المتوهجة الاصطناعية.

تم حل مشكلة التبخر السريع من قبل العالم الأمريكي إيرفينغ لانجميور. كان هو الذي أدخل في الإنتاج الصناعي ملء القوارير الزجاجية بالغاز الخامل، مما أدى إلى زيادة عمر المصباح وجعلها أرخص.

كفاءة

تقريبًا كل الطاقة التي يتلقاها المصباح تتحول تدريجيًا إلى إشعاع حراري. تصل الكفاءة إلى 15 بالمائة عند درجة حرارة 15 بالمائة.

ومع ارتفاع درجة الحرارة، تزداد الكفاءة، ولكن هذا يؤدي إلى انخفاض كبير في العمر التشغيلي للمصباح.

عند 2700 كلفن، تكون فترة الاستخدام الكامل لمصدر الضوء الاصطناعي 1000 ساعة، وعند 3400 كلفن - عدة ساعات.

من أجل زيادة متانة المصباح المتوهج، يقترح المطورون تقليل جهد الإمداد. بالطبع، في هذه الحالة، ستنخفض الكفاءة أيضًا بحوالي 4-5 مرات. يستخدم المهندسون هذا التأثير في الحالات التي تتطلب إضاءة موثوقة ذات الحد الأدنى من السطوع. على سبيل المثال، هذا مناسب للإضاءة المسائية والليلية لمواقع البناء والسلالم.

للقيام بذلك، قم بتوصيل التيار المتردد للمصباح مع الصمام الثنائي في السلسلة، مما يضمن توفير التيار للمصباح لمدة نصف فترة العرض الحالية بأكملها.

وبالنظر إلى أن سعر المصباح المتوهج التقليدي أقل بكثير من متوسط ​​\u200b\u200bعمر الخدمة، يمكن اعتبار شراء مصادر الإضاءة هذه مشروعا مربحا إلى حد ما.

خاتمة

يرتبط تاريخ ظهور نموذج المصباح الكهربائي الذي اعتدنا عليه بأسماء العديد من العلماء والمخترعين الروس والأجانب. وعلى مدار قرنين من الزمن، خضع مصدر الإضاءة الاصطناعية هذا إلى تحولات وتحديثات كان الغرض منها زيادة العمر التشغيلي للجهاز وتقليل تكلفته.

لوحظ أكبر تآكل في الفتيل في حالة إمداد المصباح بالجهد المفاجئ. لحل هذه المشكلة، بدأ المخترعون في تجهيز المصابيح بمجموعة متنوعة من الأجهزة التي تضمن بداية سلسة.

عندما تكون خيوط التنغستن باردة، فإن مقاومتها تبلغ ضعف مقاومة الألومنيوم فقط. لتجنب ذروة الطاقة، يستخدم المصممون الثرمستورات التي تنخفض مقاومتها مع ارتفاع درجة الحرارة.

تتمتع المصابيح ذات الجهد المنخفض ذات الطاقة المتساوية بعمر خدمة أعلى بكثير وإخراج الضوء، نظرًا لأنها تحتوي على مقطع عرضي أكبر من الجسم المتوهج. في وحدات الإنارة المصممة لمصابيح متعددة، يكون التوصيل المتسلسل لعدة مصابيح ذات جهد منخفض فعالاً. على سبيل المثال، بدلا من ستة مصابيح 60 واط متصلة بالتوازي، يمكنك استخدام ثلاثة فقط.

بالطبع، ظهرت اليوم نماذج مختلفة من المصابيح الكهربائية، والتي تتميز بخصائص أكثر كفاءة بكثير من المصابيح الكهربائية التقليدية التي تم اختراعها خلال زمن Lodygin وEdison.

من المستحيل الإجابة على سؤال من اخترع المصباح الكهربائي. من المؤكد أن سكان الولايات المتحدة سوف يجيبون على أن إديسون والمملكة المتحدة - أن سفان والروس سوف يقومون بتسمية أسماء Lodygin و Yablochkov.

لذلك من الذي اخترع هذا الشيء أولا، دعونا نكتشف أدناه.

المصابيح الكهربائية وميزات عملها

المصباح الكهربائي هو جهاز إضاءة يتم من خلاله تحويل الطاقة الكهربائية إلى ضوء. ولكن هناك عدة طرق للتحويل، وبناءً على ذلك تأتي المصابيح الكهربائية بالأنواع التالية:

• تفريغ الغاز.
• ساطع؛
• قوس.

بعد أن اكتشف مخترعو القرن الثامن عشر التيار الكهربائي، ظهرت موجة من الاختراعات بأنواعها كانت مرتبطة بشكل لا ينفصممع هذه الظاهرة. عمل العلماء المشهورون التاليون على تطوير التكنولوجيا الكهربائية:

في بداية القرن التاسع عشر، تم اختراع خلية كلفانية تعمل كمصدر كيميائي للتيار. في الوقت نفسه، اكتشف العالم الروسي بيتروف قوسًا كهربائيًا - وهو تفريغ يظهر بين قضبان قطب الكربون التي يتم إحضارها إلى مسافة معينة. مثل هذا القوس تم اقتراح استخدامهللإضاءة. ومع ذلك، بدا من الصعب تنفيذ ذلك عمليًا في ذلك الوقت، نظرًا لأن القوس لا يمكن أن يحترق بشكل ساطع إلا إذا تم الحفاظ على مسافة معينة بين الأقطاب الكهربائية، واحترقت أقطاب الكربون ببطء وزادت فجوة القوس. لذلك، من أجل الحفاظ على مسافة ثابتة بين الأقطاب الكهربائية، كان هناك حاجة إلى منظم خاص.

اقترح المخترعون في ذلك الوقت أفكارهم، لكنها كانت جميعها غير كاملة، حيث لا يمكن توصيل عدة مصابيح بدائرة واحدة في وقت واحد. ولكن هذا ما قرره المخترع شباكوفسكي، الذي اخترع تركيبًا بمصابيح القوس المجهزة بالمنظمين، والتي في منتصف القرن التاسع عشر يمكنها إلقاء الضوء على الساحة الحمراء في موسكو.

يابلوشكوف كأول مخترع للمصباح الكهربائي

في النصف الثاني من القرن التاسع عشر، المخترع بافيل يابلوشكوف بدأت في تطوير مصباح القوس. وهو غير معروف كثيرًا في روسيا، إذ قدم أعماله في فرنسا، حيث عمل في ورشة بريجيت الشهيرة للساعات.

عندما كان يابلوشكوف يعمل على تطوير منظم كهربائي، خطر بباله أن يضعه في مكانه أقطاب الكربون في المصباحليس أفقيا، كما كان من قبل، ولكن بالتوازي. في هذه الحالة، بدأوا في حرق بالتساوي، وتم الحفاظ على المسافة بينهما باستمرار.

لكن الحل ما زال بعيدا عن التنفيذ. مع وضع الأقطاب الكهربائية بشكل متوازي، يمكن أن يحترق القوس ليس فقط عند أطرافه، بل على طوله بالكامل. تم حل هذه المشكلة عن طريق وضع عازل في الفراغ بين الأقطاب الكهربائية، والذي يحترق تدريجياً مع الأقطاب الكهربائية.

تم تصنيع العازل على أساس الكاولين. ولإشعال المصباح الكهربائي، كان هناك جسر كربوني رفيع بين الأقطاب الكهربائية، والذي احترق لحظة التشغيل، وتم إشعال القوس. لكن أيضا كانت هناك مشكلة واحدة- هذا هو الاحتراق غير المتكافئ للأقطاب الكهربائية، والذي يرتبط بقطبية التيار. نظرًا لأن القطب الموجب يحترق بشكل أسرع، كان لا بد من جعله أكثر سمكًا في البداية. واقترح أيضا استخدام التيار المتردد.

كان للمصباح القوسي لأحد مخترعيه الأوائل التصميم التالي:

تم تقديم اختراع يابلوشكوف في لندن في معرض عام 1876. ثم أصبحت المصابيح الكهربائية لهذا المخترع تظهر في شوارع باريس، ثم انتشروا في جميع أنحاء العالم. واستمر هذا حتى قدم مخترعون آخرون لمبة متوهجة أرخص، والتي حلت بسرعة محل اختراع يابلوشكوف.

من أول من اخترع المصباح المتوهج؟

إذن، من هو أول من اخترع جهازًا مثل المصباح المتوهج، والذي لا يزال الكثيرون يستخدمونه حتى يومنا هذا؟

ويعتقد أن المخترع الأول لمثل هذا المصباح هو توماس إديسون. في عام 1879، ظهر مقال في منشور أمريكي كبير أنه هو الذي اخترع المصباح الكهربائي المتوهج، كما تم الحصول على براءة اختراع مقابلة لهذا الاختراع.

لكن هل كان إديسون هو الأول؟ في الواقع، تم إجراء تجارب على الموصلات المتوهجة باستخدام التيار الكهربائي في بداية القرن التاسع عشر على يد العالم ديوي من بريطانيا العظمى. وفي منتصف القرن المهندس مولينبدأ لأول مرة ممارسة الموصلات المتوهجة باستخدام التيار للإضاءة بواسطة سلك بلاتيني متوهج موجود داخل كرة زجاجية. لكن هذه التجربة انتهت بالفشل، حيث ذاب سلك البلاتين بسرعة.

في عام 1845، حصل العالم اللندني كينغ على براءة اختراع لاختراعه طريقة جديدة لاستخدام الكربون المتوهج والموصلات المعدنية للإضاءة، حيث استبدل البلاتين بعصي الكربون.

تم اختراع أول المصابيح المتوهجة العملية ذات خيوط الكربون على يد هاينريش جوبل في ألمانيا قبل 25 عامًا من اختراع إديسون الشهير. وكانت مميزات عملهم كالتالي:

• كان وقت الاحتراق حوالي 200 ساعة.
• كان الخيط مصنوعًا من الخيزران ويبلغ سمكه 0.2، وكان في فراغ؛
• فبدلاً من القوارير، تم استخدام زجاجات العطور أولاً، ثم الأنابيب الزجاجية؛
• تم إنشاء فراغ في دورق زجاجي عن طريق ملء الزئبق وسكبه.

على الرغم من أن جويبل كان من أوائل من اخترعوا المصباح الكهربائي المتوهج، إلا أنه تم نسيانه بسرعة لأنه لم يحصل على براءة اختراع لاختراعه.

Lodygin - مخترع المصباح المحسن

بدأ المخترع ألكسندر لوديجين بإجراء تجاربه على الإضاءة الكهربائية في السبعينيات من القرن التاسع عشر في سانت بطرسبرغ. كانت المصابيح الكهربائية الأولى التي اخترعها مجهزة بقضبان نحاسية كبيرة موجودة في وعاء زجاجي محكم الغلقتم تثبيت عصا فحم رفيعة بينهما. كان المصباح الكهربائي بعيدًا عن الكمال، ولكن تم طرحه في الإنتاج الضخم، ومنحت أكاديمية العلوم جائزة Lodygin لهذا الاختراع.

وبعد ذلك بقليل، قام ديدريكسون بتحسين المصباح الكهربائي. وفيه، تم حفظ الفحم في الفراغ، وسرعان ما تم استبدال الفحم المحترق بآخرين. بدأ استخدامها لإضاءة الشوارع والمحلات التجارية. ثم خضعت لعدة تغييرات أخرى.

في نهاية السبعينيات، تم إحضار عينات من هذه المصابيح الكهربائية المتوهجة إلى الولايات المتحدة من قبل ممثلي البحرية، وقبل ذلك تم تسجيل براءة اختراعها في البلدان التالية، باستثناء روسيا:

• النمسا؛
• بلجيكا؛
• فرنسا؛
• بريطانيا العظمى.

فهل كان إديسون هو الأول؟

وكان المخترع توماس إديسون يعمل في الولايات المتحدة الأمريكية في ذلك الوقت، التعامل مع القضاياالإضاءة الكهربائية. لقد رأى عينات تم إحضارها من روسيا وكان مهتمًا بها جدًا.

كيف اختلف اختراع إديسون عن مصابيح لوديجين:

• مثل اختراع Lodygin، كان مصباح إديسون على شكل قارورة زجاجية بخيط كربون يتم ضخ الهواء منه، ولكن تم التفكير فيه بعناية أكبر؛
• بالإضافة إلى ذلك، تم تجهيز المصباح بقاعدة ومقبس؛
• ظهرت المفاتيح والصمامات.
• ظهر أول عداد للطاقة.

أنهى إديسون اختراع Lodygin وبدأ إنتاج المصابيح الكهربائية، محولاً الإضاءة الكهربائية من الرفاهية إلى ظاهرة جماهيرية.

كما أولى إديسون اهتمامًا وثيقًا لمسألة العثور على مادة للخيوط المتوهجة. لقد مر بكل شيء المواد والمواد الممكنةفي المجموع، جرب حوالي 6 آلاف مادة تحتوي على الكربون: خيوط الخياطة بالفحم والراتنج وحتى المنتجات الغذائية. تبين أن الخيزران هو الخيار الأنسب.

وفي الوقت نفسه، كان جوزيف سوان يعمل على اختراع المصباح الكهربائي في بريطانيا العظمى. تم استخدام خيط قطني متفحم لعنصر الفتيل، وتم ضخ الهواء من الدورق. في الثمانينات من القرن التاسع عشر، أسس سوان شركته الخاصة، وبدأ إنتاج المصابيح الكهربائية. ثم قام هو وإديسون بالدمج بين الإنتاج، وظهرت العلامة التجارية Edi-Swan.

ولوديجين نفسه، الموجود بالفعل في الولايات المتحدة الأمريكية، حيث انتقل من روسيا، حصل على براءة اختراع لمصباح كهربائي بخيط معدني يعتمد على مواد حرارية في التسعينيات:

• التنغستن.
• إيريديوم.
• مثمن؛
• الروديوم.
• الموليبدينوم

تم عرض المصابيح الكهربائية التي اخترعها Lodygin بنجاح في معرض باريس عام 1900، وفي عام 1906 حصلت الشركة الأمريكية جنرال إلكتريك على براءة الاختراع. تم تنظيم هذه الشركة من قبل توماس إديسون.

في هذه المرحلة، لم يتوقف تطوير الاختراع. بالفعل في عام 1909، تم اختراع المصابيح المتوهجة مجهزة خيوط التنغستن، وتقع في نمط متعرج. وبعد سنوات قليلة، تم اختراع المصابيح الكهربائية التي تحتوي على النيتروجين والغازات الخاملة. تم تصنيع خيوط التنغستن في البداية على شكل حلزوني، ثم على شكل حلزوني ثنائي وثلاثي. ونتيجة لذلك، تم الحصول على نوع حديث من المصابيح المتوهجة.

في مرحلة مبكرة، كان للمصباح الكهربائي العديد من المخترعين، وكل واحد منهم تقريبًا كان لديه براءة اختراعلاختراعك. أما براءة الاختراع التي حصل عليها توماس أديسون فقد قضت المحكمة ببطلانها حتى انتهاء مدة حقوق الحماية. وفقا لقرار المحكمة، تم الاعتراف بأن المصباح المتوهج الأول اخترع من قبل هاينريش جوبيل قبل وقت طويل من إديسون.

لا أحد يستطيع الإجابة على من اخترع المصباح الكهربائي أولاً. كل من عمل على هذا ساهم في القضية المشتركة. وهذا ينطبق فقط تلك الأنواع من المصابيحوالتي ظهرت في بداية تطور الإضاءة الكهربائية. وسيكون من المستحيل ببساطة إدراج كل من عمل على تطوير أجهزة الإضاءة الكهربائية في مقال واحد.

السؤال هو من هو أول من اخترع المصباح الكهربائي،ومن الغريب أن هذا الأمر يقلق الناس حتى اليوم. الأمريكيون والمؤيدون للغرب على يقين من أن تي إديسون كان الأول. يثبت الوطنيون الروس أن الأول هو أ.ن. لودين. ولكن كان هناك أيضًا الفرنسي ديلارو، والبلجيكي جوبارد، والإنجليزي د. سوان، الألماني ج.جبل، الروسي P.Ya. يابلوشكوف وغيره من العلماء الذين ساهموا في هذا الاختراع.

أسلاف المصباح الكهربائي القديم

إن تاريخ دراسة الهياكل القديمة - الأهرامات واللوحات تحت الأرض والكهوف وما إلى ذلك - مليء بالأسئلة والألغاز. أحدها هو "ما هي الإضاءة المستخدمة لطلاء هذه الهياكل في ظل الغياب التام للضوء الطبيعي والسخام من المشاعل المحتملة داخل المبنى؟" لقد ظل هذا السؤال يطارد الباحثين منذ عقود.

توجد على جدران الأهرامات نفسها إجابة يصعب على المؤرخين تصديقها - فقد استخدم القدماء المصابيح، على الأرجح الكهربائية، التي تعمل ببطاريات قوية.

كيف تم اختراع المصباح الكهربائي الحديث

تم إعداد ظهور المصابيح الكهربائية على نطاق واسع من قبل عدد من العلماء والمخترعين. غالبًا ما أجروا أبحاثهم الخاصة، ولكن كان هناك أيضًا من قاموا بتحسين أو تطبيق اختراعات أسلافهم. دعونا نذكر المعالم الرئيسية في إنشاء المصباح الكهربائي:

• في عام 1820، اختبر ديلارو مصباحًا كهربائيًا كان خيوطه عبارة عن سلك من البلاتين. سخن البلاتين وتوهج بشكل مثالي، لكن اختراع الفرنسي ظل نموذجًا أوليًا لم يعد إليه المؤلف أبدًا؛
• شهد عام 1838 أول استخدام لقضيب الكربون على شكل عنصر متوهج. وقد درس البلجيكي جوبارد إمكانيات توهجه؛
• في عام 1854، أجرى جوبل تجارب على الخيزران، حيث استخدمه بدلاً من الخيوط المتوهجة. وهو أيضًا مسؤول عن الاستخدام الأول لوعاء به هواء مفرغ لمصباح. كان جوبل أول من اخترع المصباح الكهربائي، والذي يمكن استخدامه للإضاءة؛
• في عام 1860 د. حصل سوان على براءة اختراع للمصباح الذي يكون فيه العنصر المضيء في الفراغ. كان من المستحيل استخدام هذا الاختراع في التطبيقات الجماعية بسبب صعوبات الحصول على فراغ؛
• تميز عام 1874 بحصول مهندس الأبحاث الروسي أ.ن. لودين. وكان هذا المصباح قادراً على الاشتعال لمدة نصف ساعة وكان يستخدم لإنارة الشوارع. ولذلك يعتبر المهندس الروسي هو من اخترع المصباح الكهربائي الأول في العالم؛
• في عام 1875 ف. ديدريكسون، الموظف أ.ن. قام Lodygina بتحسين مصباحه عن طريق تركيب عدة ألياف كربونية مستقلة عن بعضها البعض، وبالتالي إطالة فترة توهج الجهاز. في هذا المصباح، عندما تحترق شعرة واحدة، تضيء الشعرة التالية على الفور؛
• المهندس الكهربائي الروسي ب.ن. ابتكر يابلوشكوف في 1875-1876 مصباحًا بخيوط الكاولين، والذي لا يتطلب فراغًا للاحتراق طويل المدى. اختلف جهاز يابلوشكوف عن الإصدارات السابقة في الحاجة إلى تسخين الموصل مسبقًا، على سبيل المثال، بلهب عود الثقاب؛
• في عام 1878، تم الحصول على براءة اختراع لمصباح يحتوي على خيوط من ألياف الكربون موضوعة في الأكسجين المخلخل. أعطى المصباح ضوءًا ساطعًا، ولكن لفترة قصيرة جدًا. كان مؤلف الاختراع د.و. بجعة؛
• في عام 1879، تم إصدار براءة اختراع للمصباح مع خيوط البلاتين لشركة T. Edison في الولايات المتحدة الأمريكية؛
• في عام 1880، ابتكر تي إديسون مصباحًا بخيوط كربونية ذات عمر احتراق يصل إلى 40 ساعة. كما أنه يخترع مفتاحًا لسهولة العمل مع الإضاءة. من بين أمور أخرى، كان T. Edison مسؤولاً عن إنشاء قاعدة المصباح الكهربائي ومقبسه؛
• في تسعينيات القرن التاسع عشر أ.ن. يقوم Lodygin بتصميم عدة إصدارات من المصابيح باستخدام معادن حرارية للخيوط. لأول مرة، يقترح لف الخيوط بشكل حلزوني وتوصل إلى استنتاج مفاده أن التنغستن والموليبدينوم هما أفضل الخيارات للخيوط المتوهجة. تم إنتاج المصابيح المتوهجة الأولى بشعيرات التنغستن، والتي تم إنتاجها بكميات كبيرة في أمريكا، بموجب براءة اختراع لمخترع روسي؛
• تم استخدام ملء الدورق بغاز خامل لإطالة عمر خدمة الفتيل وزيادة سطوع الإضاءة لأول مرة بواسطة شركة جنرال إلكتريك في عام 1909 بمبادرة من آي لانجميور.

يتضح من التسلسل الزمني للأحداث أن العديد من العلماء والمخترعين كان لهم يد في اختراع المصباح المتوهج.

الميزة الرئيسية لـ T. Edison هي أنه، بعد أن وجد اتجاهاته في الوقت المناسب، كونه باحثًا ورجل أعمال، حصل على براءة اختراع للأجهزة التي اخترعت من قبله، وقام بتحسينها وبدأ إنتاجها بكميات كبيرة. لذلك لا يمكن اعتباره أول من اخترع المصباح المتوهج. , لكن تي إديسون هو من بدأ الإدخال الصناعي الشامل للمصباح الكهربائي في الحياة اليومية. المخترع الأول للمصباح المتوهج المستخدم للإضاءة كان ولا يزال أ.ن. لودين.

اخترع توماس إديسون المصباح الكهربائي في عام 1879، أليس كذلك؟ يعرف الكثير من الناس هذا الأمر ويعلمونه بهذه الطريقة في المدرسة. ومع ذلك، وراء هذا العنصر المهم والمطلوب بشدة يوجد أكثر من مجرد اسم منشئه، السيد إديسون. بدأ تاريخ المصباح الكهربائي في الواقع قبل 70 عامًا تقريبًا. في عام 1806، أظهر همفري ديفي، وهو رجل إنجليزي، مصباحًا كهربائيًا قويًا للمجتمع الملكي. أنتج مصباح ديفي الإضاءة عن طريق خلق شرارات كهربائية تسبب العمى بين قضيبين من الكربون. كان هذا الجهاز، المعروف باسم "المصباح القوسي"، غير عملي للاستخدام على نطاق واسع. كان الضوء، كما لو كان من شعلة لحام، شديد السطوع بحيث لا يمكن استخدامه في مناطق المعيشة والعمل. يتطلب الجهاز أيضًا مصدرًا ضخمًا للطاقة وبطارية، وهو ما استهلكه نموذج ديفي بسرعة.

ومع مرور الوقت، تم اختراع المولدات الكهربائية التي يمكنها تشغيل الأقواس الكهربائية. وقد وجد هذا تطبيقه حيث كان مصدر الضوء الساطع ضروريًا ببساطة: في المنارات والمؤسسات العامة. في وقت لاحق، تم استخدام مصابيح القوس في الحرب، لأن الكشافات القوية يمكنها تتبع طائرات العدو. يمكنك اليوم رؤية إضاءات مماثلة بالقرب من دور السينما أو عند افتتاح متاجر جديدة.

1. من مخترع المصباح الكهربائي المتوهج؟

أراد مخترعو القرن التاسع عشر إيجاد طريقة لاستخدام المصباح في المنزل وفي العمل. كانت هناك حاجة إلى طريقة جديدة تمامًا لإنشاء الضوء الكهربائي. تُعرف هذه الطريقة لتوليد الضوء باسم "التوهج".

لقد عرف العلماء أنه إذا أخذت مواد معينة ومرر من خلالها ما يكفي من الكهرباء، فإنها ستسخن. عند درجة حرارة تسخين معينة يبدأون في التوهج. كانت مشكلة هذه الطريقة أنه إذا تم استخدامها لفترة طويلة، فقد تشتعل المادة أو تذوب. إذا تم جعل المصباح المتوهج أكثر عملية، فسيتم حل هاتين المشكلتين.

أدرك المخترعون أن الطريقة الوحيدة لمنع الحريق هي منعهم من ملامسة الأكسجين. الأكسجين عنصر ضروري في عملية الاحتراق. وبما أن الأكسجين موجود في الغلاف الجوي، فإن الطريقة الوحيدة لتجنب الحريق هي وضع الموقد في وعاء زجاجي، أو "مصباح". وهذا يعني الحد من الاتصال بالهواء. في عام 1841، سجل المخترع البريطاني فريدريك ديمولين براءة اختراع لمصباح يستخدم هذه التقنية مع خيوط البلاتين والكربون. حصل الأمريكي جون ستار أيضًا على براءة اختراع في عام 1845 لمصباح يستخدم فراغًا مع موقد كربون. قام العديد من الآخرين، بما في ذلك الكيميائي الإنجليزي جوزيف سوان، بتحسين أنواع مختلفة من المصابيح الفراغية ذات الشعلات وحصلوا على براءة اختراع من مواد مختلفة وأشكال مختلفة. ومع ذلك، لم يكن لأي منها تطبيق عملي للاستخدام اليومي. على سبيل المثال، كان مصباح سوان يستخدم ورق الكربون الذي يتفتت بسرعة بعد احتراقه.

2. من اخترع المصباح الكهربائي إديسون أو يابلوشكوف؟

كان من الواضح أن المصابيح المتوهجة ستحقق نجاحًا ماليًا كبيرًا إذا تم تحسينها. ولذلك، واصل العديد من المخترعين العمل لإيجاد حل. دخل المخترع الشاب والجريء توماس إديسون السباق في عام 1878 لإنشاء مصباح أفضل. كان إديسون معروفًا بالفعل في العالم بإنشاء جهاز إرسال هاتفي وفونوغراف. وفي أكتوبر من نفس العام، وبعد أن عمل في المشروع لعدة أشهر، أعلن في الصحف: "لقد قمت بحل مشكلة الضوء الكهربائي!" وكان هذا التصريح السريع كافيا لخفض أسهم شركات الغاز التي كانت مصابيحها تزود الإنارة آنذاك.

وكما تبين فيما بعد، فإن تصريح إديسون كان سابق لأوانه. لم يكن لديه سوى فكرة عن كيفية حل مشاكل المصابيح الكهربائية المتوهجة. اعتقد إديسون أنه سيحل المشكلة عن طريق بناء مفتاح حساس لدرجة الحرارة في المصباح والذي ينطفئ عندما ترتفع درجة الحرارة للغاية. لقد كانت فكرة جيدة، لكنها للأسف لم تنجح. للحفاظ على المصباح باردًا بدرجة كافية، تم تشغيل المفاتيح بسرعة كبيرة جدًا. أدى ذلك إلى وميض مستمر، مما جعل المصابيح غير صالحة للاستخدام (يتم استخدام نفس المبدأ الآن في أضواء عيد الميلاد).

وسرعان ما أصبح واضحًا لكل من عمل في مختبر إديسون أن هناك حاجة إلى نهج مختلف. يقرر إديسون تعيين الفيزيائي الشاب فرانسيس أبتون من جامعة برينستون للعمل في المشروع. حتى هذه اللحظة، كان طاقم مختبر إديسون يجرب فكرة تلو الأخرى. وتحت قيادة أبتون، بدأوا أيضًا في الاهتمام ببراءات الاختراع والتطورات الحالية لتجنب أخطاء مماثلة. بدأ الفريق أيضًا في إجراء بحث أساسي حول خصائص المواد التي كانوا يعملون بها.

كانت إحدى نتائج اختبار خواص المواد هي إدراك أن أي خيط يتمتع بمقاومة كهربائية عالية. جميع المواد لديها قدر من "الاحتكاك" عندما تمر الكهرباء من خلالها. المواد ذات المقاومة العالية تسخن بسهولة أكبر. لم يكن على إديسون سوى اختبار المواد عالية المقاومة للعثور على ما كان يبحث عنه.

بدأ المخترع في التفكير ليس فقط في الضوء الكهربائي بشكل فردي، ولكن أيضًا في النظام الكهربائي بأكمله. ما الحجم الذي يجب أن يكون عليه المولد لإضاءة منطقة قريبة؟ ما الجهد اللازم لإضاءة المنزل؟

بحلول أكتوبر 1879، بدأ فريق إديسون في رؤية النتائج الأولى. وفي اليوم الثاني والعشرين، احترق خيط رفيع من الكربون لمدة 13 ساعة من التجربة. تم تحقيق الوقت الأطول من خلال خلق فراغ أفضل داخل المصباح (نقص الأكسجين داخل المصباح أدى إلى إبطاء عملية الاحتراق). تم اختبار المواد العضوية المعتمدة على الكربون وتبين أن الخيزران الياباني هو الأفضل. بحلول نهاية عام 1880، كانت ألياف الخيزران المتفحمة قد احترقت لمدة 600 ساعة تقريبًا. لقد أثبتت الخيوط أنها أفضل شكل لزيادة المقاومة الكهربائية للمواد.

يتمتع الخيزران المتفحم بمقاومة عالية ويتناسب بشكل جيد مع تصميم النظام الكهربائي بأكمله. في عام 1882، تأسست شركة إديسون للإضاءة الكهربائية وكانت محطاتها تقع في شارع بيرل، لتوفير الضوء لمدينة نيويورك. في عام 1883، كان متجر ميسي هو أول متجر قام بتركيب مصابيح متوهجة جديدة.

3. إديسون ضد سوان.

وفي الوقت نفسه، في إنجلترا، واصل جوزيف سوان العمل على المصابيح الكهربائية بعد أن رأى أن المضخات الجديدة توفر فراغًا أفضل. ابتكر سوان مصباحًا كان جيدًا للتوضيح ولكنه غير عملي للاستخدام الفعلي. استخدم سوان قضيبًا سميكًا من الكربون يترك السخام داخل المصباح. كما أن مقاومة القضيب المنخفضة تعني أن المصباح كان يستخدم قدرًا كبيرًا من الطاقة. بعد رؤية نجاح مصابيح إديسون، استخدم سوان هذه التطورات لإنشاء مصابيحه الخاصة. بعد تأسيس شركته في إنجلترا، رفع إديسون دعوى قضائية ضد سوان بتهمة انتهاك حقوق الطبع والنشر. وفي نهاية المطاف، قرر المخترعان التوقف عن الجدال وتوحيد الجهود. أسسوا شركة Edison-Swan United، التي أصبحت واحدة من أكبر الشركات المصنعة للمصابيح الكهربائية في العالم.

إذن إديسون اخترع المصباح الكهربائي؟ ليس حقيقيًا. وقد اخترع المصباح المتوهج قبله. ومع ذلك، فقد ابتكر أول مصباح عملي مع نظام كهربائي، وهو إنجازه العظيم.

ويرتبط اسم إديسون أيضًا باختراع جهاز إرسال الهاتف، والفونوغراف، وجهاز النسخ. ولا يزال مصباحه المتوهج يستخدم حتى اليوم. وهذا يوضح مدى روعة عمل إديسون وفريقه. بعد كل شيء، أحضروا هذا الاختراع من المختبر إلى المنزل.

في تواصل مع

من اخترع المصباح الكهربائي؟ الإجابة على هذا السؤال ليست دقيقة تماما. تم اختراع المصباح الكهربائي من قبل العديد من الأشخاص، حيث عبر أشخاص مختلفون عن أفكارهم، أو وصفوا فرضيات، أو نشروا حسابات، أو رسموا رسومات، أو وضعوا أفكارًا موضع التنفيذ.

المصابيح قبل ظهور التناظرية الكهربائية

ظهرت الإضاءة في العالم بمجرد بدء استخدام النار. ثم بدأت في التطور عندما بدأت الطاقة في الظهور.

تمت إضاءة المصابيح الكهربائية الأولى باستخدام وسائل مثل:

• أي زيت نباتي
• زيت؛
• الشمع؛
• الدهون الحيوانية
• الغاز الطبيعي وما إلى ذلك.

استخدمت الاختراعات الأولى للمصابيح الدهون في الإضاءة. تم وضع فتيل من القماش في وعاء به دهون. سمح الدهن للنار بالإضاءة لفترة طويلة. وكان ما خرج يشبه الشمعة في وعاء. وتقدم تاريخ المصباح الكهربائي عندما بدأ استخراج الزيت، وحينها ظهر مصباح الكيروسين. لقد أصبحت مطلوبة جدًا في فترة قصيرة من الزمن. وجاء اختراع المصباح الكهربائي في وقت بدأت فيه الكهرباء تنتشر بسرعة، أولا في المناطق الحضرية، ثم في الزوايا البعيدة.

مراحل الافتتاح

يعتمد اختراع المصابيح الكهربائية على طريقة توهج الموصلات عندما يمر تيار كهربائي من خلالها. لقد كان معروفًا قبل وقت طويل من إنشاء المصباح الكهربائي. لكن المشكلة الرئيسية للإضاءة الفعالة وطويلة الأمد وبأسعار معقولة من الشبكة الكهربائية كانت البحث عن مادة يمكن استخدامها لصنع ملف متوهج. في ذلك الوقت، عندما كانت الكهرباء حقيقة واقعة بالفعل، ولم تكن المصابيح المتوهجة الحديثة قد اخترعت بعد، لم يستخدم العلماء سوى أنواع قليلة من المواد، بما في ذلك الفحم والبلاتين والتنغستن. تعتبر المادتان الأخيرتان نادرتين ومكلفتين. كان الفحم مادة يسهل الوصول إليها.

ابتداءً من القرن التاسع عشر، حدثت أحداث ساهمت في إنشاء أول مصباح كهربائي. في عام 1820، ابتكر العالم الفرنسي ديلارو مصباحًا كهربائيًا بسلك من البلاتين. تم تسخين السلك وتوهجه، لكنه كان مجرد نموذج أولي. ولكن بعد 18 عامًا، أظهر الباحث البلجيكي جوبارت مصباحًا متوهجًا من الكربون. في عام 1854، استخدم العالم الألماني هاينريش جوبل الخيزران كمصدر للإضاءة.

من هو مؤلف المصباح الكهربائي؟

إذا كنت مهتمًا بالإجابة على السؤال - من اخترع المصباح، فمن الضروري أن تأخذ في الاعتبار أنه كانت هناك سلسلة كاملة من التلاعبات المتعاقبة عندما تم التقاط أفكار أسلافك باستمرار وتطويرها لاحقًا. يابلوشكوف هو أول مخترع روسي اخترع المصباح الكهربائي الأول، كما اخترع الشمعة الكهربائية، والتي بفضلها بدأوا فيما بعد في إضاءة شوارع وساحات المدينة. يمكن أن تضيء لمدة 1.5 ساعة.

بعد ذلك، تم اختراع المصابيح التي تحتوي على استبدال الشموع تلقائيًا. لم يخلق Yablochkov شموعًا مريحة جدًا. على الرغم من أنهم قاموا بعملهم بشكل جيد للغاية.

يرتبط تاريخ الاختراع باسم مهندس مشهور من روسيا مثل ألكسندر نيكولايفيتش لوديجين. وفي عام 1872، حقق حلم الجميع بمصدر ضوء متواصل. بدأ تاريخ إنشاء المصباح المتوهج في هذه المرحلة في اكتساب الاستخدام العملي بسرعة. احترق لمدة 30 دقيقة تقريبًا. تم تركيبها لأول مرة في شوارع العاصمة الشمالية في عام 1873. وفي نفس العام، حصل مخترع المصباح الكهربائي على براءة اختراع. بإمكاننا أن نستنتج. ظهر المصباح المتوهج الأول بفضل اختراعات هذا العالم.

ابتداءً من عام 1890، بدأ لودين في تجربة استخدام مختلف المعادن المقاومة للحرارة في الخيوط. وفي نهاية المطاف، كان قادرا على استخدام التنغستن لأول مرة هنا. بالإضافة إلى ذلك، بناءً على اقتراحه، بدأوا لأول مرة في ضخ الهواء من المصابيح وملئها بالغاز.

في عام 1878، ساعد جوزيف سوان في ريادة النسخة الحديثة من المصباح الكهربائي. وهي تتألف من لمبة زجاجية مع خيوط الكربون. لا يُعرف سوى القليل عن مبتكر مصابيح حيرام مكسيم. لقد صنعوا مدفعًا رشاشًا يسمى "مكسيم". بالإضافة إلى ذلك، فهو مبتكر النموذج الأصلي المعتمد على مواد مثل الفحم والبنزين.

توماس إديسون وإيليتش

إذا أخذنا في الاعتبار الترتيب الزمني للأحداث، فإن المصباح الكهربائي تم إنشاؤه بواسطة Lodygin. لكن يابلوشكوف كان مؤسس سلسلة من الأفكار التي أصبحت سببًا في ظهور مصدر الإضاءة الذي يحظى بشعبية كبيرة اليوم. كان هؤلاء المخترعون الروس والتطورات اللاحقة للباحثين من بريطانيا العظمى وأمريكا هم الذين تمكنوا من استخدام أول مصباح كهربائي على نطاق واسع واتضح أنه جهاز عادي ينتج الضوء. لكن عندما تتطور الفكرة، هناك من ولدها، ومن حصل على براءة الاختراع. لكن اختراع المصباح القوسي ليس معروفًا جيدًا.

في عام 1879، تم عرض مصباح إديسون الكهربائي مع خيوط البلاتين لأول مرة. وبعد عام، حصل على براءة اختراع أخرى لنموذج بخيط كربوني يعمل لمدة 40 ساعة. بالإضافة إلى ذلك، قدم مساهمة معينة في تصنيع المصباح المتوهج، وإنشاء القاعدة والمقبس والمفتاح.

أي أن توماس إديسون حصل على براءة اختراع للمصباح الكهربائي المتوهج كاختراع خاص به بعد عام، حيث تم استخدام نموذج مكسيم، وبعد 6 سنوات تقريبًا بعد العرض العام لمصباح لوديجين. كان لبراءة اختراع T. Edison نتائجها الخاصة: عندما تعاون مع جوزيف سوان، أسس شركة تنتج النموذج الأول للمصابيح الكهربائية المتوهجة. T. Edison، جنبا إلى جنب مع H. Maxim، عندما تنافسوا ضد بعضهم البعض، كانوا في الإجراءات البيروقراطية فيما بينهم.

كان T. Edison أكثر سهولة في الوصول إليه. لم يحصل H. Maxim على براءة اختراع واحدة في هذا الصراع، كما تعرض لخسائر مالية ضخمة، ولهذا السبب غادر البلاد وذهب إلى أوروبا. كل شيء واضح مع مصباح إديسون.

ولكن من هو مؤسس المصباح الكهربائي لإيليتش؟ بالنسبة للجيل الحالي، الجواب غامض. كان هذا الاسم معروفا فقط على أراضي الاتحاد السوفيتي، وكان هذا المصطلح في مفردات الروس. مصابيح إيليتش الكهربائية هي اسم ليس مجرد جهاز إضاءة، بل سلسلة كاملة من الظواهر. في عام 1921، سادت أزمة اقتصادية عميقة في روسيا، والتي اندلعت نتيجة للحرب الأهلية المعروفة. وفي هذا الوقت، اعتمدت لجنة الدولة لكهربة الاتحاد الروسي خطة GOELRO. لقد كانت خطة لتنمية الاقتصاد تقوم على إنشاء قاعدة للطاقة. في هذا الوقت، بدأوا في كهربة البلاد على نطاق واسع. وسرعان ما بدأت المصابيح الكهربائية تظهر في القرى التي تستخدم فيها مصابيح الشعاع أو الكيروسين بشكل رئيسي.

لقد عبر لينين عن فكرة هذه الخطة. ولهذا السبب، بدأت تسمية المصابيح المتوهجة باسمه. بدأت هذه النماذج في التسخين بسرعة كبيرة. تُعرف مصابيح إديسون الكهربائية اليوم لأنه تمكن من تسجيل براءة اختراعه في الوقت المناسب. في بلدنا، بدأت المصابيح الكهربائية ذات القضبان المتوهجة مرتبطة باسم لينين، لأنه كان أول من زود روسيا بالكهرباء الاقتصادية.