Реферат: История развития электрического освещения. Электрическое освещение реферат

Реферат - История развития электрического освещения

Реферат

з физики на тему:

«История развития электрического освещения»

2005 р.

И, наконец, 12 декабря 1876 года русский инженер Павел Яблочков открыл так называемую "электрическую свечу", в которой две угольные пластинки, разделенные фарфоровой вставкой, служили проводником электричества, накалявшего дугу, и служившую источником света. Лампа Яблочкова нашла широчайшее применение при освещении улиц крупных городов.

Точку в разработке ламп накаливания поставил американский изобретатель Томас Альва Эдиссон. В его лампах использовался тот же принцип, что и у Яблочкова, однако все устройство находилось в вакуумной оболочке, которая предотвращала быстрое окисление дуги, и поэтому лампа Эдиссона могла использоваться достаточно продолжительное время.

Эдиссон начал работать над проблемой электрического освещения ещё в 1877 году. За полтора года он провел более 1200 экспериментов. 21 октября 1879 года он подключил к источнику питания лампу, которая горела два дня. В 1880 году Томас Эдиссон запатентовал свое изобретение. Первое коммерческое использование ламп Эдиссона состоялось в 1880 году на корабле Columbia. АН следующий год фабрика в Нью-Йорке была освещена лампами Эдиссона. Его изобретение стало приносить большие деньги, сделав изобретателя весьма богатым человеком. В то же время Павел Яблочков, не менее одаренный изобретатель, давший человечеству много полезных новинок, умер в бедности в Саратове 31 марта 1894 года.

Источники света всегда будут совершенствоваться во времени, пока человечество живо.

В нижеследующей таблице представлено развитие источников света во времени.

Эти материалы были предоставлены известным специалистом в области светотехники господином Боденхаузеном (Германия), за что мы ему очень благодарны. История развития электрического освещени переживала времена застоя и подъема. Самым долгим был путь от лучины к свече и затем к масляной лампе. Значительный интерес представляет история развития ламп накаливания, совершивших революцию в технике освещения. Несмотря на то что многие изобретения не нашли практического применения, с точки зрения развития технических идей они, несомненно, заслуживают внимания.

В 1873 году А.Н. Лодыгин устроил первое в мире наружное освещение лампами накаливания Одесской улицы в Петербурге. В 1880 году он получил патент на лампу накаливания с металлической нитью.

Совершенно естественно, что развитие и совершенствование источников света определялось:

— повышением энергетической эффективности;

— увеличением срока службы; — улучшением цветовых характеристик излучения (цветовой температуры, индекса цветопередачи и т.д.).

В следующей таблице приведены некоторые характеристики источников излучения. Причем охвачена лишь небольшая группа (общее число типов источников излучения превышает 2 000).

Разработка и производство люминесцентных ламп связано с именем С.И. Вавилова, под руководством которого был разработан люминофор, преобразующий ультрафиолетовое излучение в видимое. В 1951 году за разработку люминесцентных ламп С.И. Вавилов, В.Л. Левшин, В.А. Фабрикант, М.А. Константинов-Шлезингер, Ф.А. Бутаев, В.И. Долгополов были награждены Государственной премией. Кстати, Сергей Иванович Вавилов был также одним из первых, кто положил начало светотехнике в СССР. Он первым в МВТУ прочитал лекции по светотехнике, написал ряд книг по истории света и его физиологическом воздействии на человека.

Необходимо отметить вклад Н.А. Карякина в развитие дуг высокой интенсивности с угольными электродами. Прожекторы с такими источниками света применялись во время Великой Отечественной войны, а также в киносъемках и для кинопроекций. Позже они стали вытесняться ксеноновыми лампами, но их значение в военные годы для СССР трудно переоценить. За работы по угольным дугам высокой интенсивности Н.А. Карякин с сотрудниками были удостоены Государственной премии.

С целью увеличения срока службы разрядных ламп (причина выхода из строя, как правило, была связана с электродами) разработаны безэлектродные люминесцентные лампы. Сюда можно отнести высокочастотные компактные безэлектродные люминесцентные лампы, безэлектродные лампы в форме витка, микроволновые безэлектродные серные лампы.

Одним из новых источников света, которые начали внедряться в практическое освещение (сигнальное, рекламное), являются светодиоды. С 1968 года (первое серийное изготовление) до настоящего времени световая отдача увеличена от 0,2 лм\Вт до 40 лм/Вт.

Сегодня уже выпускаются серийно не только светодиоды монохроматического излучения, но и белого цвета. По прогнозам, в 2005 году световая отдача ряда светодиодов будет заметно превышать 100 лм\Вт. Основные преимущества светодиодов – большая сила света (для некоторых типов несколько тысяч канделл), малые размеры, большой срок службы (десятки тысяч часов), маленькое напряжение питания (единицы вольт).

Совершенно очевидно, что в скором времени светодиоды составят серьезную конкуренцию не только лампам накаливания, но и люминесцентным лампам.

Таблица 1. Развитие источников света во времени

10000 г . до н. э.	Масляные лампы и факелы.
4000 г . до н. э	Горящие камни в Малой Азии.
2500 г . до н. э	Серийное производство глиняных ламп с маслом.
500 г . до н. э	Первые свечи в Греции и Риме.
1780 г .	Водородные лампы с электрическим зажиганием.
1783 г .	Лампа с сурепным маслом и плоским фитилем.
1802 г .	Свечение накаленной проволоки из платины или золота.
1802 г .	Дуга В.В. Петрова между угольными стержнями.
1802 г .	Свечение тлеющего разряда в опытах В.В. Петрова.
1811 г .	Первые газовые лампы.
1816 г .	Первые стеариновые свечи.
1830 г .	Первые парафиновые свечи.
1840 г .	Немецкий физик Грове использует для подогрева нити накала электрический ток.
1844 г .	Старр в Америке делает попытку создать лампу с угольной нитью.
1845 г .	Кинг в Лондоне получает патент «Применение накаленных металлических и угольных проводников для освещения».
1854 г .	Генрих Гобель создает в Америке первую лампу с угольной нитью и освещает ею витрину своего магазина.
1860 г .	Появление первых ртутных разрядных трубок в Англии.
1872 г .	Освещение лампочками А.Н. Лодыгина в Петербурге Одесской улицы, аудиторий Технологического института и других помещений.
1874 г .	П.Н. Яблочков устраивает первую в мире установку для освещения железнодорожного пути электрическим прожектором, установленным на паровозе.
1876 г .	Изобретение П.Н. Яблочковым свечи из двух параллельных угольных стержней.
1877 г .	Макссим в США сделал лампу без колбы из платиновой ленты.
1878 г .	Сван в Англии предложил лампу с угольным стержнем.
1880 г .	Эдисон получает патент на лампу с угольной нитью.
1897 г .	Нернст изобретает лампу с металлической нитью накаливания.
1901 г .	Купер-Хьюит изобретает ртутную лампу низкого давления.
1903 г .	Первая лампа накаливания с танталовой нитью, предложенная Больтеном.
1905 г .	Ауэр предлагает лампу с вольфрамовой спиралью.
1906 г .	Кух изобретает ртутную дуговую лампу высокого давления.
1910 г .	Открытие галогенного цикла.
1913 г .	Газонаполненная лампа Лангье с вольфрамовой спиралью.
1931 г .	Пирани изобретает натриевую лампу низкого давления.
1946 г .	Шульц предлагает ксеноновую лампу.
1946 г .	Ртутная лампа высокого давления с люминофором.
1958 г .	Первые галогенные лампы накаливания.
1960 г .	Первые ртутные лампы высокого давления с йодистыми добавками.
1961 г .	Натриевые лампы высокого давления.
1982 г .	Галогенные лампы накаливания низкого напряжения.
1983 г .	Компактные люминесцентные лампы.

Таблица 2 . Некоторые характеристики источников излучения

Тип источника излучения	Мощность, Вт	Световой поток, лм	Световая отдача, лм\Вт	Срок службы, час.
Вакуумные и газонаполненные лампы накаливания общего назначения	15-1 000	85-19 500	5-19,5	1 000
Галогенные лампы накаливания общего назначения	1 000-2 000	22 000-440 000	22	2 000-3 000
Ртутные разрядные люминесцентные лампы	15-80	600-5 400	40-65	1 000-15 000
Ртутные лампы высокого давления	80-2 000	3 400-120 000	40-60	10 000-15 000
Ртутные лампы сверхвысокого давления	120-1 000	4 200-53 000	35-53	100-800
Металлогалогенные лампы	250-3 500	19 000-350 000	75-100	2 000-10 000
Натриевые лампы низкого давления	85-140	6 000-11 000	70-80	20 000
Натриевые лампы высокого давления	50-1 000	25 000-47 000	100-115	10 000-15 000
Ксеноновые лампы	50-10 000	35 700-2 088 000	18-40	100-800

НЕМНОГО ИСТОРИИ

До 1650 года — времени, когда в Европе пробудился большой интерес к электричеству, — не было известно способа легко получать большие электрические заряды. С ростом числа ученых, заинтересовавшихся исследованиями электричества, можно было ожидать создания все более простых и эффективных способов получения электрических зарядов. В результате огромного количества экспериментов учёными разных стран были сделаны открытия, позволившие создать механические электрические машины, вырабатывающие относительно дешёвую электроэнергию.

В середине X1X века начинается быстрый рост применения электродвигателей и все расширяющееся потребление электроэнергии, чему немало способствовало изобретение П. Н. Яблочковым способа освещения с помощью так называемой «свечи Яблочкова». Ни одно из изобретений в области электротехники не получало столь быстрого и широкого распространения, как свечи Яблочкова. Это был подлинный триумф русского инженера. Павлу Николаевичу Яблочкову принадлежит честь:

· создания самой простой по принципу дуговой лампы – электрической свечи, сразу же получившей широкое практическое применение, заслужившей всеобщее признание и повлекшей за собой прогресс всей электротехники;

· изобретения способов включения произвольного числа электрических свечей в цепь, питаемую одним генератором электрического тока. До изобретения П.Н. Яблочкова этого делать совершенно не умели, каждая дуговая лампа нуждалась в отдельной динамо-машине;

· изобретения трансформатора;

· внедрения в практику переменного тока. До П.Н. Яблочкова применение переменного тока считали не только опасным, но и совершенно неподходящим для практического использования;

· изобретения различного рода других источников света, как, например, каолиновой лампы, линейных светящихся проволок и других;

· создания большого числа электрических машин и аппаратов оригинальной конструкции, в том числе электрической машины без железа;

· изобретения различных гальванических элементов, например, самозаряжающегося аккумулятора, известного под названием автоаккумулятора Яблочкова. В наше время электротехника возвращается к разработке идей П.Н. Яблочкова в этой области.

Для раздельного питания отдельных свечей от генератора переменного тока изобретателем был создан особый прибор — индукционная катушка (трансформатор), позволявший изменять напряжение тока в любом ответвлении цепи в соответствии с числом подключенных свечей.

Именно появление электрического освещения различных систем вызвало к жизни первые электрические станции. Первая такая станция – блок-станция, то есть станция для одного дома, не обеспечивающая передачу энергии на большое расстояние, была создана в 1876 году в Париже для питания электричеством свечей Яблочкова.

А в 1881 году – первая Международная выставка электричества и Международный конгресс электриков, Министр почт и телеграфа Франции, официальный спонсор выставки, в докладе президенту Французской республики писал: «Эта выставка будет вмещать в себя все то, что относится к электричеству: на ней будут демонстрироваться всевозможные аппараты и приборы, служащие для получения, передачи, распределения электрической энергии. Конгресс в Париже соберет наиболее выдающихся ученых-электриков. Представители чудесной науки, только что раскрывшей перед человечеством свои громадные ресурсы и вскружившей ему голову своими беспрестанными эффектами, обсудят все результаты произведенных исследований и новейшие теории, созданные в этой области. Представители других стран, приглашенные во Францию, будут рады воспользоваться этим случаем, чтобы, так сказать, узаконить науку об электричестве и измерить ее глубину».

Действительно, успехи электротехники были тогда частыми и разнообразными. Но до 1881 года электриками разных стран использовались десятки самых различных единиц тока, сопротивления – не было стандарта на электрические единицы. Сопоставить результаты исследователей разных стран было чрезвычайно сложно. Именно в 1881 году на Международном конгрессе электриков, приуроченном к первой Международной выставке электричества, в нашу жизнь вошли столь хорошо известные нам сейчас единые электротехнические единицы.

На заседании конгресса слушатели в штыки встретили сообщение французского физика Марселя Депрэ, высказавшего еретическую мысль о возможности передачи электроэнергии на большие расстояния. Это сообщение котировалось в качестве неплохой шутки, забавной утопии.

А уже через год, на Мюнхенской международной электрической выставке, Марсель Депрэ продемонстрировал буквально наповал пораженным посетителям небольшой водопад, действующий от центробежного насоса, вращаемого электромотором. Но не это главное – электромотор снабжался электроэнергией от линии передачи из другого города – Мисбаха, расположенного в 57 километрах от Мюнхена, где электроэнергия рождалась тоже в водопаде.

Еще в 1879 году Павел Николаевич Яблочков заявил, что передачу энергии надо вести при помощи переменного тока. Спустя несколько лет, 25 августа 1891 года, Доливо-Добровольский на электротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне применил трехфазный переменный ток и продемонстрировал передачу электрической энергии на расстояние 175 километров. Именно трехфазный ток вырабатывают станции и в наши дни. Одновременно с блестящим решением вопроса о передаче электрической энергии на расстояния получила практическое осуществление и идея П.Н. Яблочкова о централизованном производстве энергии на специальных станциях.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Промышленность, транспорт, сельское хозяйство, бытовое потребление (освещение, холодильники, телевизоры). Большая часть электроэнергии превращается в механическую, 1/3 — технические цели (электросварка, плавление, электролиз и т. п.).

Главный способ получения электрической энергии и в наши дни основан на применении вращающихся генераторов – динамо, как их называли раньше. Таким путем получается электроэнергия не только на обычных тепловых электростанциях и гидростанциях, где генераторы приводятся в движение паром или текущей водой, но и на всех действующих атомных электростанциях.

«СВЕЧА ЯБЛОЧКОВА»

В середине XIX века история науки и техники подошла к критическому периоду, когда главные усилия ведущих ученых и изобретателей – электротехников многих стран сосредоточились на одном направлении: создании более удобных источников света. Раньше всего это удалось осуществить в конце 1870-х годов выдающимся русским изобретателям – П.Н. Яблочкову, А.Н. Лодыгину и В.Н. Чигареву.

Русский инженер, один из пионеров мировой электротехники и светотехники Павел Николаевич Яблочков (14 сентября 1847, село Жадовка, Сердобского уезда Саратовской губернии — 19 (31) марта 1894, Саратов) закончил Техническое гальваническое заведение в Петербурге, впоследствии преобразованное в Офицерскую электротехническую школу, выпускавшую военных инженеров-электриков. Техническое гальваническое заведение было первым в Европе военным учебным заведением, ставившим своей задачей развитие и усовершенствование методов практического применения электричества в инженерном деле. Одним из организаторов и руководителей этого учебного заведения являлся крупнейший русский ученый и изобретатель, пионер электротехники Б.С. Якоби. П.Н. Окончив Гальваническое заведение, Яблочков был назначен начальником гальванической команды в 5-й саперный батальон. Однако едва только истек трехлетний срок службы, он уволился в запас, расставшись с армией навсегда. Яблочкову предложили место начальника службы телеграфа на только что вступившей в эксплуатацию Московско-Курская железная дороге. Уже в начале своей службы на железной дороге П.Н. Яблочков сделал свое первое изобретение: создал “чернопишущий телеграфный аппарат”. Подробности этого изобретения до нас не дошли.

Свою изобретательскую деятельность П.Н. Яблочков начал с попытки усовершенствовать наиболее распространенный в то время регулятор Фуко. Весной 1874 года ему представилась возможность практически применить электрическую дугу для освещения.

От Москвы в Крым должен был следовать правительственный поезд. Администрация Московско-Курской дороги в целях безопасности движения задумала осветить этому поезду железнодорожный путь ночью и обратилась к Яблочкову как инженеру, интересующемуся электрическим освещением. Впервые в истории железнодорожного транспорта на паровозе установили прожектор с лучшей по тому времени дуговой лампой с регулятором Фуко. Дуговую лампу нужно было непрерывно регулировать. Электрическая дуга, дающая яркий свет, возникает лишь тогда, когда концы горизонтально расположенных угольных электродов находятся друг от друга на строго определённом расстоянии.

Чуть оно уменьшается или увеличивается, разряд пропадает. Между тем во время разряда угли выгорают, так что зазор между ними всё время растёт. И чтобы применить угли в электрической дуговой лампе, требовалось использовать специальный механизм-регулятор, который бы постоянно, с определённой скоростью подвигал выгорающие стержни навстречу друг другу. Тогда дуга не погаснет. Регулятор был очень сложный, действовал с помощью трех пружин и требовал к себе непрерывного внимания. Хотя опыт удался, но он еще раз убедил Павла Николаевича, что широкого применения такой способ электрического освещения получить никак не может. Стало ясно: нужно упрощать регулятор.

Дуговой разряд в виде так называемой электрической (или вольтовой) дуги был впервые обнаружен в 1802 году русским учёным профессором физики Военно-медико-хирургической академии в Петербурге, а впоследствии академиком Петербургской Академии наук Василием Владимировичем Петровым. Петров следующими словами описывает в одной из изданных им книг свои первые наблюдения над электрической дугой: «Если на стеклянную плитку или на скамеечку со стеклянными ножками будут положены два или три древесных угля… и если металлическими изолированными направлятелями… сообщенными с обоими полюсами огромной батареи, приближать оные один к другому на расстояние от одной до трёх линий, то является между ними весьма яркий белого цвета свет или пламя, от которого оные угли скорее или медлительнее загораются и от которого тёмный покой довольно ясно освещен быть может… ».

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. Первую дуговую лампу с ручным регулированием длины дуги сконструировал в 1844 году французский физик Древесный уголь он заменил палочками из твердого кокса. В 1848 году он впервые применил дуговую лампу для освещения одной из парижских площадей.

Справедливости ради надо сказать, что попытки использования дуговых ламп предпринимались в России и до Яблочкова. Свои дуговые лампы с регуляторами разработали русские изобретатели Шпаковский и Чиколев. Электрические лампы Шпаковского в 1856 уже горели в Москве на Красной площади во время коронации Александра II. Чиколев же использовал мощный свет электрической дуги для работы мощных морских прожекторов. Придуманные этими изобретателями автоматические регуляторы имели отличия, но сходились в одном — были ненадёжны. Лампы горели совсем недолго, а стоили дорого.

Совместно с опытным электротехником Н.Г. Глуховым Яблочков начал заниматься в мастерской усовершенствованием аккумуляторов и динамо-машины, проводил опыты по освещению большой площади огромным прожектором. В мастерской Яблочкову удалось создать электромагнит оригинальной конструкции. Он применил обмотку из медной ленты, поставив ее на ребро по отношению к сердечнику. Это было его первое изобретение.

Наряду с опытами по усовершенствованию электромагнитов и дуговых ламп Яблочков и Глухов большое значение придавали электролизу растворов поваренной соли. Во время одного из многочисленных опытов по электролизу поваренной соли параллельно расположённые угли, погруженные в электролитическую ванну, случайно, коснулись друг друга. Тотчас между ними вспыхнула ослепительно яркая электрическая дуга. Именно в эти минуты зародилась у него мысль о постройке дуговой лампы… без регулятора.

В октябре 1875 года Яблочков отправляется за границу и везет с собой изобретенную им динамо-машину. Осенью 1875 года Павел Николаевич в силу сложившихся обстоятельств оказался в Париже в мастерских физических приборов Бреге. В докладе, прочитанном 17 ноября 1876 года на заседании Французского физического общества, Яблочков сообщал:

Последняя служила и для скрепления углей между собой и для их изоляции, позволяя вольтовой дуге образовываться лишь между верхними концами углей. По мере того как угли сверху обгорали, гипсовая пластинка плавилась и испарялась, так что кончики углей всегда на несколько миллиметров выступали над пластинкой.

Простота устройства свечи, удобство обращения с нею были просто поразительны, особенно по сравнению со сложными регуляторами. Это и обеспечило свече громкий успех и быстрое распространение. 23 марта Павел Николаевич взял на нее французский патент за № 112024, содержащий краткое описание свечи в ее первоначальных формах и изображение этих форм. Этот день стал исторической датой, поворотным пунктам в истории развития электро- и светотехники, звездным часом Яблочкова. «Русский свет» (так называли изобретение Яблочкова) засиял на улицах, площадях, в помещениях многих городов Европы, Америки и даже Азии. «Из Парижа, — писал Яблочков,- электрическое освещение распространилось по всему миру, дойдя до дворца шаха Персидского и до дворца короля Камбоджи»).

15 апреля 1876 года в Лондоне открывалась выставка физических приборов. На ней показывала свою продукцию и французская фирма Бреге. Своим представителем на выставку Бреге направил Яблочкова, который участвовал на выставке и самостоятельно, экспонировав на ней свою свечу. В один из весенних дней изумленный Лондон ахнул, когда изобретатель провел публичную демонстрацию своего детища. На невысоких металлических столбах (постаментах) Яблочков поставил четыре своих свечи, обернутых в асбест и установленных на большом расстоянии друг от друга.

К светильникам подвел по проводам ток от динамо-машины, находившейся в соседнем помещении. Поворотом рукоятки ток был включен в сеть, и тотчас обширное помещение залил очень яркий, чуть голубоватый электрический свет. Многочисленная публика пришла в восторг.

Так Лондон стал местом первого публичного показа нового источника света и первого триумфа русского инженера.

В годы пребывания во Франции Павел Николаевич работал не только над изобретением и усовершенствованием электрической свечи, но и над решением других практических задач. Только за первые полтора года – с марта 1876 по октябрь 1877 – он подарил человечеству ряд других выдающихся изобретений и открытий. П.Н. Яблочков сконструировал первый генератор переменного тока, первым применил переменных ток для промышленных целей, создал трансформатор переменного тока (30 ноября 1876 года, дата получения патента, считается датой рождения первого трансформатора) и впервые использовал статистические конденсаторы в цепи переменного тока. Открытия и изобретения русского инженера, обессмертившие его имя, позволили Яблочкову первому в мире создать систему дробления света, основанную на применении переменного тока, трансформаторов и конденсаторов.

В России первая проба электрического освещения по системе Яблочкова была проведена 11 октября 1878 года, то есть незадолго до приезда изобретателя на Родину. В этот день были освещена казармы Кронштадтского учебного экипажа, площадь у дома, занимаемого командиром Кронштадтского морского порта. Опыты прошли успешно. Спустя две недели, 4 декабря 1878 года, свечи Яблочкова (8 шаров) впервые осветили в Петербурге Большой театр. Когда «внезапно зажгли электрический свет, — писало „Новое время“ в номере от 6 декабря, — по зале мгновенно разлился белый яркий, но не режущий глаз, а мягкий свет, при котором цвета и краски женских лиц и туалетов сохраняли свою естественность, как при дневном свете. Эффект был поразительный».

Вскоре после приезда изобретателя в Петербург была учреждена акционерная компания «Товарищество электрического освещения и изготовления электрических машин и аппаратов П.Н. Яблочков-изобретатель и Ко». Свечи Яблочкова, изготовляемые парижским, а затем петербургским заводом общества, зажглись в Петербурге, Москве и Подмосковье, в Киеве, Нижнем Новгороде, Гельсингфорсе (Таллин), Одессе, Харькове, Николаеве, Брянске, Архангельске, Полтаве, Красноводске и других городах России.

И все же электрическое освещение в России такого широкого распространения, как за границей, не получило. Причин для этого было много: русско-турецкая война, отвлекавшая много средств и внимания, техническая отсталость России, инертность, а подчас и предвзятость городских властей. Не удалось создать и сильную компанию с привлечением крупного капитала, недостаток средств ощущался все время. Немаловажную роль (в который раз) сыграла и неопытность в финансово-коммерческих делах самого главы предприятия. Павел Николаевич часто отлучался по делам в Париж, а в правлении, как писал В.Н. Чиколев в «Воспоминаниях старого электрика», «недобросовестные администраторы нового товарищества стали швырять деньги десятками и сотнями тысяч, благо они давались легко!» Изобретатель был сильно разочарован. Умей он, как Эдисон, пускать свои изобретения в промышленный оборот с расчетом использовать средства для продолжения экспериментов, мир, вероятно, получил бы от П.Н. Яблочкова немало и других полезных изобретений.

1 августа 1881 года в Париже открылась Международная электротехническая выставка, которая показала, что свеча Яблочкова, его система освещения, сыгравшие великую роль в электротехнике, начали терять свое значение. У свечи появился сильный конкурент в лице лампы накаливания, которая могла гореть 800-1000 часов без замены. Ее можно было много раз зажигать, гасить и снова зажигать. К тому же она была и экономичнее свечи.

Яблочков переключился целиком на создание мощного и экономичного химического источника тока. Проводя эксперименты с хлором, Павел Николаевич сжег себе слизистую оболочку легких и с тех пор стал задыхаться. В ряде схем химических источников тока Яблочков впервые предложил для разделения катодного и анодного пространства деревянные сепараторы. Впоследствии такие сепараторы нашли широкое применение в конструкциях свинцовых аккумуляторов.

Возвращение «свечи Яблочкова»

Никто из производителей автомобилей сейчас уже не применяет в качестве головного освещения вакуумные лампы накаливания. Прослужив человечеству несколько десятилетий, они заняли почетное место в технических музеях и лишь изредка встречаются в магазинах запчастей.

На смену пришли галогенные лампы накаливания. Применение галогенов позволило значительно увеличить срок службы нити накаливания и, вследствие этого, изготавливать лампы большей мощности. До сих пор в подавляющем большинстве выпускаемых автомобилей для головного света применяются галогенные лампы накаливания.

Но прогресс не стоит на месте, история делает новый виток и вот уже Вольтова дуга укрощена и, заключенная в стеклянную колбу, свеча Яблочкова вновь привлечена к работе.

Разумеется, электроды, их положение, материалы уже очень далеки от своих предшественников начала XX века, но принцип остался тем же — электрическая дуга в качестве источника света. Принципиально новая газоразрядная лампа представляет собой колбу малого объема из кварцевого стекла с двумя электродами, заполненную хлоридами некоторых металлов и ксеноном (отсюда и название — ксеноновый свет).

Литература:

Малинин Г. Изобретатель «русского света». – Саратов: Приволж.кн.изд-во, 1984.

Колтун М.М. Солнце и человечество М: Наука 1981

Карцев В.П. «Приключения великих уравнений». М.: Знание, 1986.

Дягилев Ф.М. «Из истории физики и жизни ее творцов», М. Просвещение, 1986г.

«Наука и техника», журнал, 10.08.2001 г.

www.ronl.ru

Курсовая работа - История развития электрического освещения

/>/>/>

Реферат

з физики на тему:

«История развития электрического освещения»

2005 р.

И, наконец, 12 декабря 1876 годарусский инженер Павел Яблочков открыл так называемую "электрическуюсвечу", в которой две угольные пластинки, разделенные фарфоровой вставкой,служили проводником электричества, накалявшего дугу, и служившую источникомсвета. Лампа Яблочкова нашла широчайшее применение при освещении улиц крупныхгородов.

Точку в разработке лампнакаливания поставил американский изобретатель Томас Альва Эдиссон. В еголампах использовался тот же принцип, что и у Яблочкова, однако все устройствонаходилось в вакуумной оболочке, которая предотвращала быстрое окисление дуги,и поэтому лампа Эдиссона могла использоваться достаточно продолжительное время.

Эдиссон начал работать надпроблемой электрического освещения ещё в 1877 году. За полторагода он провел более 1200 экспериментов. 21 октября 1879 года он подключил кисточнику питания лампу, которая горела два дня. В 1880 году Томас Эдиссонзапатентовал свое изобретение. Первое коммерческое использование ламп Эдиссонасостоялось в 1880 году на корабле Columbia. АН следующий год фабрика вНью-Йорке была освещена лампами Эдиссона. Его изобретение стало приноситьбольшие деньги, сделав изобретателя весьма богатым человеком. В то же время ПавелЯблочков, не менее одаренный изобретатель, давший человечеству много полезныхновинок, умер в бедности в Саратове 31 марта 1894 года.

Источники света всегда будутсовершенствоваться во времени, пока человечество живо.

В нижеследующей таблицепредставлено развитие источников света во времени.

Эти материалы были предоставленыизвестным специалистом в области светотехники господином Боденхаузеном(Германия), за что мы ему очень благодарны. История развития электрическогоосвещени переживала времена застоя и подъема. Самым долгим был путь от лучины ксвече и затем к масляной лампе. Значительный интерес представляет историяразвития ламп накаливания, совершивших революцию в технике освещения. Несмотряна то что многие изобретения не нашли практического применения, с точки зренияразвития технических идей они, несомненно, заслуживают внимания.

В 1873 году А.Н. Лодыгин устроилпервое в мире наружное освещение лампами накаливания Одесской улицы вПетербурге. В 1880 году он получил патент на лампу накаливания с металлическойнитью.

Совершенно естественно, чторазвитие и совершенствование источников света определялось:

— повышением энергетическойэффективности;

В следующей таблице приведенынекоторые характеристики источников излучения. Причем охвачена лишь небольшаягруппа (общее число типов источников излучения превышает 2 000).

Разработка и производстволюминесцентных ламп связано с именем С.И. Вавилова, под руководством которогобыл разработан люминофор, преобразующий ультрафиолетовое излучение в видимое. В1951 году за разработку люминесцентных ламп С.И. Вавилов, В.Л. Левшин, В.А.Фабрикант, М.А. Константинов-Шлезингер, Ф.А. Бутаев, В.И. Долгополов былинаграждены Государственной премией. Кстати, Сергей Иванович Вавилов был такжеодним из первых, кто положил начало светотехнике в СССР. Он первым в МВТУпрочитал лекции по светотехнике, написал ряд книг по истории света и его физиологическомвоздействии на человека.

Необходимо отметить вклад Н.А.Карякина в развитие дуг высокой интенсивности с угольными электродами.Прожекторы с такими источниками света применялись во время ВеликойОтечественной войны, а также в киносъемках и для кинопроекций. Позже они сталивытесняться ксеноновыми лампами, но их значение в военные годы для СССР труднопереоценить. За работы по угольным дугам высокой интенсивности Н.А. Карякин ссотрудниками были удостоены Государственной премии.

С целью увеличения срока службыразрядных ламп (причина выхода из строя, как правило, была связана сэлектродами) разработаны безэлектродные люминесцентные лампы. Сюда можноотнести высокочастотные компактные безэлектродные люминесцентные лампы,безэлектродные лампы в форме витка, микроволновые безэлектродные серные лампы.

Одним из новых источников света,которые начали внедряться в практическое освещение (сигнальное, рекламное),являются светодиоды. С 1968 года (первое серийное изготовление) до настоящеговремени световая отдача увеличена от 0,2 лм\Вт до 40 лм/Вт.

Сегодня уже выпускаются серийноне только светодиоды монохроматического излучения, но и белого цвета. Попрогнозам, в 2005 году световая отдача ряда светодиодов будет заметно превышать100 лм\Вт. Основные преимущества светодиодов – большая сила света (длянекоторых типов несколько тысяч канделл), малые размеры, большой срок службы(десятки тысяч часов), маленькое напряжение питания (единицы вольт).

Совершенно очевидно, что в скоромвремени светодиоды составят серьезную конкуренцию не только лампам накаливания,но и люминесцентным лампам.

Таблица 1. Развитие источниковсвета во времени

10000 г. до н. э.

Масляные лампы и факелы.

4000 г. до н. э

Горящие камни в Малой Азии.

2500 г. до н. э

Серийное производство глиняных ламп с маслом.

500 г. до н. э

Первые свечи в Греции и Риме.

1780 г.

Водородные лампы с электрическим зажиганием.

1783 г.

Лампа с сурепным маслом и плоским фитилем.

1802 г.

Свечение накаленной проволоки из платины или золота.

1802 г.

Дуга В.В. Петрова между угольными стержнями.

1802 г.

Свечение тлеющего разряда в опытах В.В. Петрова.

1811 г.

Первые газовые лампы.

1816 г.

Первые стеариновые свечи.

1830 г.

Первые парафиновые свечи.

1840 г.

Немецкий физик Грове использует для подогрева нити накала электрический ток.

1844 г.

Старр в Америке делает попытку создать лампу с угольной нитью.

1845 г.

Кинг в Лондоне получает патент «Применение накаленных металлических и угольных проводников для освещения».

1854 г.

Генрих Гобель создает в Америке первую лампу с угольной нитью и освещает ею витрину своего магазина.

1860 г.

Появление первых ртутных разрядных трубок в Англии.

1872 г.

Освещение лампочками А.Н. Лодыгина в Петербурге Одесской улицы, аудиторий Технологического института и других помещений.

1874 г.

П.Н. Яблочков устраивает первую в мире установку для освещения железнодорожного пути электрическим прожектором, установленным на паровозе.

1876 г.

Изобретение П.Н. Яблочковым свечи из двух параллельных угольных стержней.

1877 г.

Макссим в США сделал лампу без колбы из платиновой ленты.

1878 г.

Сван в Англии предложил лампу с угольным стержнем.

1880 г.

Эдисон получает патент на лампу с угольной нитью.

1897 г.

Нернст изобретает лампу с металлической нитью накаливания.

1901 г.

Купер-Хьюит изобретает ртутную лампу низкого давления.

1903 г.

Первая лампа накаливания с танталовой нитью, предложенная Больтеном.

1905 г.

Ауэр предлагает лампу с вольфрамовой спиралью.

1906 г.

Кух изобретает ртутную дуговую лампу высокого давления.

1910 г.

Открытие галогенного цикла.

1913 г.

Газонаполненная лампа Лангье с вольфрамовой спиралью.

1931 г.

Пирани изобретает натриевую лампу низкого давления.

1946 г.

Шульц предлагает ксеноновую лампу.

1946 г.

Ртутная лампа высокого давления с люминофором.

1958 г.

Первые галогенные лампы накаливания.

1960 г.

Первые ртутные лампы высокого давления с йодистыми добавками.

1961 г.

Натриевые лампы высокого давления.

1982 г.

Галогенные лампы накаливания низкого напряжения.

1983 г.

Компактные люминесцентные лампы.

Таблица 2. Некоторые характеристики источниковизлучения

Тип источника излучения

Мощность, Вт

Световой поток, лм

Световая отдача, лм\Вт

Срок службы, час.

Вакуумные и газонаполненные лампы накаливания общего назначения

15-1 000

85-19 500

5-19,5

1 000

Галогенные лампы накаливания общего назначения

1 000-2 000

22 000-440 000

2 000-3 000

Ртутные разрядные люминесцентные лампы

15-80

600-5 400

40-65

1 000-15 000

Ртутные лампы высокого давления

80-2 000

3 400-120 000

40-60

10 000-15 000

Ртутные лампы сверхвысокого давления

120-1 000

4 200-53 000

35-53

100-800

Металлогалогенные лампы

250-3 500

19 000-350 000

75-100

2 000-10 000

Натриевые лампы низкого давления

85-140

6 000-11 000

70-80

20 000

Натриевые лампы высокого давления

50-1 000

25 000-47 000

100-115

10 000-15 000

Ксеноновые лампы

50-10 000

35 700-2 088 000

18-40

100-800

НЕМНОГО ИСТОРИИ

До 1650 года — времени, когда вЕвропе пробудился большой интерес к электричеству, — не было известно способалегко получать большие электрические заряды. С ростом числа ученых,заинтересовавшихся исследованиями электричества, можно было ожидать созданиявсе более простых и эффективных способов получения электрических зарядов. Врезультате огромного количества экспериментов учёными разных стран были сделаныоткрытия, позволившие создать механические электрические машины, вырабатывающиеотносительно дешёвую электроэнергию.

В середине X1X века начинаетсябыстрый рост применения электродвигателей и все расширяющееся потреблениеэлектроэнергии, чему немало способствовало изобретение П. Н. Яблочковым способаосвещения с помощью так называемой «свечи Яблочкова». Ни одно изизобретений в области электротехники не получало столь быстрого и широкогораспространения, как свечи Яблочкова. Это был подлинный триумф русского инженера.Павлу Николаевичу Яблочкову принадлежит честь:

· создания самой простой попринципу дуговой лампы – электрической свечи, сразу же получившей широкоепрактическое применение, заслужившей всеобщее признание и повлекшей за собойпрогресс всей электротехники;

· изобретения способов включенияпроизвольного числа электрических свечей в цепь, питаемую одним генераторомэлектрического тока. До изобретения П.Н. Яблочкова этого делать совершенно неумели, каждая дуговая лампа нуждалась в отдельной динамо-машине;

· изобретения трансформатора;

· внедрения в практикупеременного тока. До П.Н. Яблочкова применение переменного тока считали нетолько опасным, но и совершенно неподходящим для практического использования;

· изобретения различного родадругих источников света, как, например, каолиновой лампы, линейных светящихсяпроволок и других;

· создания большого числаэлектрических машин и аппаратов оригинальной конструкции, в том числеэлектрической машины без железа;

· изобретения различныхгальванических элементов, например, самозаряжающегося аккумулятора, известногопод названием автоаккумулятора Яблочкова. В наше время электротехникавозвращается к разработке идей П.Н. Яблочкова в этой области.

Для раздельного питания отдельныхсвечей от генератора переменного тока изобретателем был создан особый прибор — индукционная катушка (трансформатор), позволявший изменять напряжение тока влюбом ответвлении цепи в соответствии с числом подключенных свечей.

Именно появление электрическогоосвещения различных систем вызвало к жизни первые электрические станции. Перваятакая станция – блок-станция, то есть станция для одного дома, необеспечивающая передачу энергии на большое расстояние, была создана в 1876 годув Париже для питания электричеством свечей Яблочкова.

А в 1881 году – перваяМеждународная выставка электричества и Международный конгресс электриков,Министр почт и телеграфа Франции, официальный спонсор выставки, в докладепрезиденту Французской республики писал: «Эта выставка будет вмещать в себя всето, что относится к электричеству: на ней будут демонстрироваться всевозможныеаппараты и приборы, служащие для получения, передачи, распределенияэлектрической энергии. Конгресс в Париже соберет наиболее выдающихсяученых-электриков. Представители чудесной науки, только что раскрывшей передчеловечеством свои громадные ресурсы и вскружившей ему голову своимибеспрестанными эффектами, обсудят все результаты произведенных исследований иновейшие теории, созданные в этой области. Представители других стран, приглашенныево Францию, будут рады воспользоваться этим случаем, чтобы, так сказать,узаконить науку об электричестве и измерить ее глубину».

Действительно, успехиэлектротехники были тогда частыми и разнообразными. Но до 1881 года электрикамиразных стран использовались десятки самых различных единиц тока, сопротивления– не было стандарта на электрические единицы. Сопоставить результатыисследователей разных стран было чрезвычайно сложно. Именно в 1881 году наМеждународном конгрессе электриков, приуроченном к первой Международнойвыставке электричества, в нашу жизнь вошли столь хорошо известные нам сейчасединые электротехнические единицы.

На заседании конгресса слушателив штыки встретили сообщение французского физика Марселя Депрэ, высказавшегоеретическую мысль о возможности передачи электроэнергии на большие расстояния.Это сообщение котировалось в качестве неплохой шутки, забавной утопии.

А уже через год, на Мюнхенскоймеждународной электрической выставке, Марсель Депрэ продемонстрировал буквальнонаповал пораженным посетителям небольшой водопад, действующий от центробежногонасоса, вращаемого электромотором. Но не это главное – электромотор снабжалсяэлектроэнергией от линии передачи из другого города – Мисбаха, расположенного в 57 километрах от Мюнхена, где электроэнергия рождалась тоже в водопаде.

Еще в 1879 году Павел НиколаевичЯблочков заявил, что передачу энергии надо вести при помощи переменного тока.Спустя несколько лет, 25 августа 1891 года, Доливо-Добровольский наэлектротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне применил трехфазныйпеременный ток и продемонстрировал передачу электрической энергии на расстояние 175 километров. Именно трехфазный ток вырабатывают станции и в наши дни.Одновременно с блестящим решением вопроса о передаче электрической энергии нарасстояния получила практическое осуществление и идея П.Н. Яблочкова оцентрализованном производстве энергии на специальных станциях.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙЭНЕРГИИ

Промышленность, транспорт,сельское хозяйство, бытовое потребление (освещение, холодильники,телевизоры). Большая часть электроэнергии превращается в механическую, 1/3 —технические цели (электросварка, плавление, электролиз и т. п.).

Главный способ полученияэлектрической энергии и в наши дни основан на применении вращающихсягенераторов – динамо, как их называли раньше. Таким путем получаетсяэлектроэнергия не только на обычных тепловых электростанциях и гидростанциях,где генераторы приводятся в движение паром или текущей водой, но и на всехдействующих атомных электростанциях.

«СВЕЧА ЯБЛОЧКОВА»

Русский инженер, один из пионеровмировой электротехники и светотехники Павел Николаевич Яблочков (14 сентября1847, село Жадовка, Сердобского уезда Саратовской губернии — 19 (31) марта1894, Саратов) закончил Техническое гальваническое заведение в Петербурге,впоследствии преобразованное в Офицерскую электротехническую школу, выпускавшуювоенных инженеров-электриков. Техническое гальваническое заведение было первымв Европе военным учебным заведением, ставившим своей задачей развитие иусовершенствование методов практического применения электричества в инженерномделе. Одним из организаторов и руководителей этого учебного заведения являлсякрупнейший русский ученый и изобретатель, пионер электротехники Б.С. Якоби.П.Н. Окончив Гальваническое заведение, Яблочков был назначен начальникомгальванической команды в 5-й саперный батальон. Однако едва только истектрехлетний срок службы, он уволился в запас, расставшись с армией навсегда.Яблочкову предложили место начальника службы телеграфа на только что вступившейв эксплуатацию Московско-Курская железная дороге. Уже в начале своей службы нажелезной дороге П.Н. Яблочков сделал свое первое изобретение: создал“чернопишущий телеграфный аппарат”. Подробности этого изобретения до нас недошли.

Свою изобретательскуюдеятельность П.Н. Яблочков начал с попытки усовершенствовать наиболеераспространенный в то время регулятор Фуко. Весной 1874 года ему представиласьвозможность практически применить электрическую дугу для освещения.

Чуть оно уменьшается илиувеличивается, разряд пропадает. Между тем во время разряда угли выгорают, такчто зазор между ними всё время растёт. И чтобы применить угли в электрическойдуговой лампе, требовалось использовать специальный механизм-регулятор, которыйбы постоянно, с определённой скоростью подвигал выгорающие стержни навстречудруг другу. Тогда дуга не погаснет. Регулятор был очень сложный, действовал спомощью трех пружин и требовал к себе непрерывного внимания. Хотя опыт удался,но он еще раз убедил Павла Николаевича, что широкого применения такой способ электрического освещения получить никак не может. Стало ясно: нужноупрощать регулятор.

Дуговой разряд в виде так называемойэлектрической (или вольтовой) дуги был впервые обнаружен в 1802 году русскимучёным профессором физики Военно-медико-хирургической академии в Петербурге, авпоследствии академиком Петербургской Академии наук Василием ВладимировичемПетровым. Петров следующими словами описывает в одной из изданных им книг своипервые наблюдения над электрической дугой: «Если на стеклянную плитку или наскамеечку со стеклянными ножками будут положены два или три древесных угля… иесли металлическими изолированными направлятелями… сообщенными с обоимиполюсами огромной батареи, приближать оные один к другому на расстояние отодной до трёх линий, то является между ними весьма яркий белого цвета свет илипламя, от которого оные угли скорее или медлительнее загораются и от котороготёмный покой довольно ясно освещен быть может… ».

В 1810 году то же открытие сделаланглийский физик Деви. Оба они получили вольтову дугу, пользуясь большойбатареей элементов, между концами стерженьков из древесного угля. Первуюдуговую лампу с ручным регулированием длины дуги сконструировал в 1844 годуфранцузский физик Древесный уголь он заменил палочками из твердого кокса. В1848 году он впервые применил дуговую лампу для освещения одной из парижскихплощадей.

Справедливости ради надо сказать,что попытки использования дуговых ламп предпринимались в России и до Яблочкова.Свои дуговые лампы с регуляторами разработали русские изобретатели Шпаковский иЧиколев. Электрические лампы Шпаковского в 1856 уже горели в Москве на Краснойплощади во время коронации Александра II. Чиколев же использовал мощный светэлектрической дуги для работы мощных морских прожекторов. Придуманные этимиизобретателями автоматические регуляторы имели отличия, но сходились в одном —были ненадёжны. Лампы горели совсем недолго, а стоили дорого.

Совместно с опытнымэлектротехником Н.Г. Глуховым Яблочков начал заниматься в мастерскойусовершенствованием аккумуляторов и динамо-машины, проводил опыты по освещениюбольшой площади огромным прожектором. В мастерской Яблочкову удалось создатьэлектромагнит оригинальной конструкции. Он применил обмотку из медной ленты,поставив ее на ребро по отношению к сердечнику. Это было его первоеизобретение.

Наряду с опытами поусовершенствованию электромагнитов и дуговых ламп Яблочков и Глухов большоезначение придавали электролизу растворов поваренной соли. Во время одного измногочисленных опытов по электролизу поваренной соли параллельно расположённыеугли, погруженные в электролитическую ванну, случайно, коснулись друг друга.Тотчас между ними вспыхнула ослепительно яркая электрическая дуга. Именно в этиминуты зародилась у него мысль о постройке дуговой лампы… без регулятора.

В октябре 1875 года Яблочковотправляется за границу и везет с собой изобретенную им динамо-машину. Осенью1875 года Павел Николаевич в силу сложившихся обстоятельств оказался в Париже вмастерских физических приборов Бреге. В докладе, прочитанном 17 ноября 1876года на заседании Французского физического общества, Яблочков сообщал:

Последняя служила и дляскрепления углей между собой и для их изоляции, позволяя вольтовой дугеобразовываться лишь между верхними концами углей. По мере того как угли сверхуобгорали, гипсовая пластинка плавилась и испарялась, так что кончики углейвсегда на несколько миллиметров выступали над пластинкой.

Простота устройства свечи,удобство обращения с нею были просто поразительны, особенно по сравнению сосложными регуляторами. Это и обеспечило свече громкий успех и быстроераспространение. 23 марта Павел Николаевич взял на нее французский патент за №112024, содержащий краткое описание свечи в ее первоначальных формах иизображение этих форм. Этот день стал исторической датой, поворотным пунктам вистории развития электро- и светотехники, звездным часом Яблочкова. «Русскийсвет» (так называли изобретение Яблочкова) засиял на улицах, площадях, впомещениях многих городов Европы, Америки и даже Азии. «Из Парижа, — писалЯблочков,- электрическое освещение распространилось по всемумиру, дойдя до дворца шаха Персидского и до дворца короля Камбоджи»).

К светильникам подвел по проводамток от динамо-машины, находившейся в соседнем помещении. Поворотом рукоятки токбыл включен в сеть, и тотчас обширное помещение залил очень яркий, чутьголубоватый электрический свет. Многочисленная публика пришла в восторг.

Так Лондон стал местом первогопубличного показа нового источника света и первого триумфа русского инженера.

В годы пребывания во ФранцииПавел Николаевич работал не только над изобретением и усовершенствованиемэлектрической свечи, но и над решением других практических задач. Только запервые полтора года – с марта 1876 по октябрь 1877 – он подарил человечествуряд других выдающихся изобретений и открытий. П.Н. Яблочков сконструировалпервый генератор переменного тока, первым применил переменных ток дляпромышленных целей, создал трансформатор переменного тока (30 ноября 1876 года,дата получения патента, считается датой рождения первого трансформатора) ивпервые использовал статистические конденсаторы в цепи переменного тока.Открытия и изобретения русского инженера, обессмертившие его имя, позволилиЯблочкову первому в мире создать систему дробления света, основанную наприменении переменного тока, трансформаторов и конденсаторов.

В России первая проба электрическогоосвещения по системе Яблочкова была проведена 11 октября 1878 года, то естьнезадолго до приезда изобретателя на Родину. В этот день были освещена казармыКронштадтского учебного экипажа, площадь у дома, занимаемого командиромКронштадтского морского порта. Опыты прошли успешно. Спустя две недели, 4декабря 1878 года, свечи Яблочкова (8 шаров) впервые осветили в ПетербургеБольшой театр. Когда «внезапно зажгли электрический свет, — писало»Новое время" в номере от 6 декабря, — по зале мгновенно разлилсябелый яркий, но не режущий глаз, а мягкий свет, при котором цвета и краскиженских лиц и туалетов сохраняли свою естественность, как при дневном свете.Эффект был поразительный".

Вскоре после приезда изобретателяв Петербург была учреждена акционерная компания «Товарищество электрическогоосвещения и изготовления электрических машин и аппаратов П.Н. Яблочков-изобретательи Ко». Свечи Яблочкова, изготовляемые парижским, а затем петербургскимзаводом общества, зажглись в Петербурге, Москве и Подмосковье, в Киеве, НижнемНовгороде, Гельсингфорсе (Таллин), Одессе, Харькове, Николаеве, Брянске,Архангельске, Полтаве, Красноводске и других городах России.

И все же электрическоеосвещение в России такого широкого распространения, как за границей, неполучило. Причин для этого было много: русско-турецкая война, отвлекавшая многосредств и внимания, техническая отсталость России, инертность, а подчас ипредвзятость городских властей. Не удалось создать и сильную компанию спривлечением крупного капитала, недостаток средств ощущался все время.Немаловажную роль (в который раз) сыграла и неопытность вфинансово-коммерческих делах самого главы предприятия. Павел Николаевич частоотлучался по делам в Париж, а в правлении, как писал В.Н. Чиколев в«Воспоминаниях старого электрика», «недобросовестныеадминистраторы нового товарищества стали швырять деньги десятками и сотнямитысяч, благо они давались легко!» Изобретатель был сильно разочарован.Умей он, как Эдисон, пускать свои изобретения в промышленный оборот с расчетомиспользовать средства для продолжения экспериментов, мир, вероятно, получил быот П.Н. Яблочкова немало и других полезных изобретений.

Яблочков переключился целиком насоздание мощного и экономичного химического источника тока. Проводяэксперименты с хлором, Павел Николаевич сжег себе слизистую оболочку легких и стех пор стал задыхаться. В ряде схем химических источников тока Яблочковвпервые предложил для разделения катодного и анодного пространства деревянныесепараторы. Впоследствии такие сепараторы нашли широкое применение вконструкциях свинцовых аккумуляторов.

Возвращение «свечи Яблочкова»

Никто из производителейавтомобилей сейчас уже не применяет в качестве головного освещения вакуумныелампы накаливания. Прослужив человечеству несколько десятилетий, они занялипочетное место в технических музеях и лишь изредка встречаются в магазинахзапчастей.

На смену пришли галогенные лампынакаливания. Применение галогенов позволило значительно увеличить срок службынити накаливания и, вследствие этого, изготавливать лампы большей мощности. Досих пор в подавляющем большинстве выпускаемых автомобилей для головного светаприменяются галогенные лампы накаливания.

Разумеется, электроды, ихположение, материалы уже очень далеки от своих предшественников начала XX века,но принцип остался тем же — электрическая дуга в качестве источника света.Принципиально новая газоразрядная лампа представляет собой колбу малого объемаиз кварцевого стекла с двумя электродами, заполненную хлоридами некоторыхметаллов и ксеноном (отсюда и название — ксеноновый свет).

Литература:

Малинин Г. Изобретатель«русского света». – Саратов: Приволж.кн.изд-во, 1984.

Колтун М.М. Солнце и человечествоМ: Наука 1981

Карцев В.П. «Приключения великихуравнений». М.: Знание, 1986.

Дягилев Ф.М. «Из историифизики и жизни ее творцов», М. Просвещение, 1986г.

«Наука и техника», журнал,10.08.2001 г.

www.ronl.ru

Реферат - История развития электрического освещения

История электрического освещения началась в 1870 году с изобретения лампы накаливания, в которой свет вырабатывался в результате поступления электрического тока. Самые первые осветительные приборы, работающие на электрическом токе появились в начале XIX века, когда было открыто электричество. Эти лампы достаточно неудобными, но, тем не менее, их использовали при освещении улиц. И, наконец, 12 декабря 1876 года русский инженер Павел Яблочков открыл так называемую "электрическую свечу", в которой две угольные пластинки, разделенные фарфоровой вставкой, служили проводником электричества, накалявшего дугу, и служившую источником света. Лампа Яблочкова нашла широчайшее применение при освещении улиц крупных городов. Точку в разработке ламп накаливания поставил американский изобретатель Томас Альва Эдиссон. В его лампах использовался тот же принцип, что и у Яблочкова, однако все устройство находилось в вакуумной оболочке, которая предотвращала быстрое окисление дуги, и поэтому лампа Эдиссона могла использоваться достаточно продолжительное время. Эдиссон начал работать над проблемой электрического освещения ещё в 1877 году. За полтора года он провел более 1200 экспериментов. 21 октября 1879 года он подключил к источнику питания лампу, которая горела два дня. В 1880 году Томас Эдиссон запатентовал свое изобретение. Первое коммерческое использование ламп Эдиссона состоялось в 1880 году на корабле Columbia. АН следующий год фабрика в Нью-Йорке была освещена лампами Эдиссона. Его изобретение стало приносить большие деньги, сделав изобретателя весьма богатым человеком. В то же время Павел Яблочков, не менее одаренный изобретатель, давший человечеству много полезных новинок, умер в бедности в Саратове 31 марта 1894 года.

Источники света всегда будут совершенствоваться во времени, пока человечество живо. В нижеследующей таблице представлено развитие источников света во времени. Эти материалы были предоставлены известным специалистом в области светотехники господином Боденхаузеном (Германия), за что мы ему очень благодарны. История развития электрического освещени переживала времена застоя и подъема. Самым долгим был путь от лучины к свече и затем к масляной лампе. Значительный интерес представляет история развития ламп накаливания, совершивших революцию в технике освещения. Несмотря на то что многие изобретения не нашли практического применения, с точки зрения развития технических идей они, несомненно, заслуживают внимания. В 1873 году А.Н. Лодыгин устроил первое в мире наружное освещение лампами накаливания Одесской улицы в Петербурге. В 1880 году он получил патент на лампу накаливания с металлической нитью. Совершенно естественно, что развитие и совершенствование источников света определялось: - повышением энергетической эффективности; - увеличением срока службы; - улучшением цветовых характеристик излучения (цветовой температуры, индекса цветопередачи и т.д.). В следующей таблице приведены некоторые характеристики источников излучения. Причем охвачена лишь небольшая группа (общее число типов источников излучения превышает 2 000). Разработка и производство люминесцентных ламп связано с именем С.И. Вавилова, под руководством которого был разработан люминофор, преобразующий ультрафиолетовое излучение в видимое. В 1951 году за разработку люминесцентных ламп С.И. Вавилов, В.Л. Левшин, В.А. Фабрикант, М.А. Константинов-Шлезингер, Ф.А. Бутаев, В.И. Долгополов были награждены Государственной премией. Кстати, Сергей Иванович Вавилов был также одним из первых, кто положил начало светотехнике в СССР. Он первым в МВТУ прочитал лекции по светотехнике, написал ряд книг по истории света и его физиологическом воздействии на человека. Необходимо отметить вклад Н.А. Карякина в развитие дуг высокой интенсивности с угольными электродами. Прожекторы с такими источниками света применялись во время Великой Отечественной войны, а также в киносъемках и для кинопроекций. Позже они стали вытесняться ксеноновыми лампами, но их значение в военные годы для СССР трудно переоценить. За работы по угольным дугам высокой интенсивности Н.А. Карякин с сотрудниками были удостоены Государственной премии. С целью увеличения срока службы разрядных ламп (причина выхода из строя, как правило, была связана с электродами) разработаны безэлектродные люминесцентные лампы. Сюда можно отнести высокочастотные компактные безэлектродные люминесцентные лампы, безэлектродные лампы в форме витка, микроволновые безэлектродные серные лампы. Одним из новых источников света, которые начали внедряться в практическое освещение (сигнальное, рекламное), являются светодиоды. С 1968 года (первое серийное изготовление) до настоящего времени световая отдача увеличена от 0,2 лм\Вт до 40 лм/Вт. Сегодня уже выпускаются серийно не только светодиоды монохроматического излучения, но и белого цвета. По прогнозам, в 2005 году световая отдача ряда светодиодов будет заметно превышать 100 лм\Вт. Основные преимущества светодиодов – большая сила света (для некоторых типов несколько тысяч канделл), малые размеры, большой срок службы (десятки тысяч часов), маленькое напряжение питания (единицы вольт). Совершенно очевидно, что в скором времени светодиоды составят серьезную конкуренцию не только лампам накаливания, но и люминесцентным лампам. Таблица 1. Развитие источников света во времени 10000 г. до н. э. Масляные лампы и факелы. 4000 г. до н. э Горящие камни в Малой Азии. 2500 г. до н. э Серийное производство глиняных ламп с маслом. 500 г. до н. э Первые свечи в Греции и Риме. 1780 г. Водородные лампы с электрическим зажиганием. 1783 г. Лампа с сурепным маслом и плоским фитилем. 1802 г. Свечение накаленной проволоки из платины или золота. 1802 г. Дуга В.В. Петрова между угольными стержнями. 1802 г. Свечение тлеющего разряда в опытах В.В. Петрова. 1811 г. Первые газовые лампы. 1816 г. Первые стеариновые свечи. 1830 г. Первые парафиновые свечи. 1840 г. Немецкий физик Грове использует для подогрева нити накала электрический ток. 1844 г. Старр в Америке делает попытку создать лампу с угольной нитью. 1845 г. Кинг в Лондоне получает патент "Применение накаленных металлических и угольных проводников для освещения". 1854 г. Генрих Гобель создает в Америке первую лампу с угольной нитью и освещает ею витрину своего магазина. 1860 г. Появление первых ртутных разрядных трубок в Англии. 1872 г. Освещение лампочками А.Н. Лодыгина в Петербурге Одесской улицы, аудиторий Технологического института и других помещений. 1874 г. П.Н. Яблочков устраивает первую в мире установку для освещения железнодорожного пути электрическим прожектором, установленным на паровозе. 1876 г. Изобретение П.Н. Яблочковым свечи из двух параллельных угольных стержней. 1877 г. Макссим в США сделал лампу без колбы из платиновой ленты. 1878 г. Сван в Англии предложил лампу с угольным стержнем. 1880 г. Эдисон получает патент на лампу с угольной нитью. 1897 г. Нернст изобретает лампу с металлической нитью накаливания. 1901 г. Купер-Хьюит изобретает ртутную лампу низкого давления. 1903 г. Первая лампа накаливания с танталовой нитью, предложенная Больтеном. 1905 г. Ауэр предлагает лампу с вольфрамовой спиралью. 1906 г. Кух изобретает ртутную дуговую лампу высокого давления. 1910 г. Открытие галогенного цикла. 1913 г. Газонаполненная лампа Лангье с вольфрамовой спиралью. 1931 г. Пирани изобретает натриевую лампу низкого давления. 1946 г. Шульц предлагает ксеноновую лампу. 1946 г. Ртутная лампа высокого давления с люминофором. 1958 г. Первые галогенные лампы накаливания. 1960 г. Первые ртутные лампы высокого давления с йодистыми добавками. 1961 г. Натриевые лампы высокого давления. 1982 г. Галогенные лампы накаливания низкого напряжения. 1983 г. Компактные люминесцентные лампы. Таблица 2. Некоторые характеристики источников излучения Тип источника излучения Мощность, Вт Световой поток, лм Световая отдача, лм\Вт Срок службы, час. Вакуумные и газонаполненные лампы накаливания общего назначения 15-1 000 85-19 500 5-19,5 1 000 Галогенные лампы накаливания общего назначения 1 000-2 000 22 000-440 000 22 2 000-3 000 Ртутные разрядные люминесцентные лампы 15-80 600-5 400 40-65 1 000-15 000 Ртутные лампы высокого давления 80-2 000 3 400-120 000 40-60 10 000-15 000 Ртутные лампы сверхвысокого давления 120-1 000 4 200-53 000 35-53 100-800 Металлогалогенные лампы 250-3 500 19 000-350 000 75-100 2 000-10 000 Натриевые лампы низкого давления 85-140 6 000-11 000 70-80 20 000 Натриевые лампы высокого давления 50-1 000 25 000-47 000 100-115 10 000-15 000 Ксеноновые лампы 50-10 000 35 700-2 088 000 18-40 100-800

НЕМНОГО ИСТОРИИ До 1650 года - времени, когда в Европе пробудился большой интерес к электричеству, - не было известно способа легко получать большие электрические заряды. С ростом числа ученых, заинтересовавшихся исследованиями электричества, можно было ожидать создания все более простых и эффективных способов получения электрических зарядов. В результате огромного количества экспериментов учёными разных стран были сделаны открытия, позволившие создать механические электрические машины, вырабатывающие относительно дешёвую электроэнергию. В середине X1X века начинается быстрый рост применения электродвигателей и все расширяющееся потребление электроэнергии, чему немало способствовало изобретение П. Н. Яблочковым способа освещения с помощью так называемой "свечи Яблочкова". Ни одно из изобретений в области электротехники не получало столь быстрого и широкого распространения, как свечи Яблочкова. Это был подлинный триумф русского инженера. Павлу Николаевичу Яблочкову принадлежит честь: · создания самой простой по принципу дуговой лампы – электрической свечи, сразу же получившей широкое практическое применение, заслужившей всеобщее признание и повлекшей за собой прогресс всей электротехники; · изобретения способов включения произвольного числа электрических свечей в цепь, питаемую одним генератором электрического тока. До изобретения П.Н. Яблочкова этого делать совершенно не умели, каждая дуговая лампа нуждалась в отдельной динамо-машине; · изобретения трансформатора; · внедрения в практику переменного тока. До П.Н. Яблочкова применение переменного тока считали не только опасным, но и совершенно неподходящим для практического использования; · изобретения различного рода других источников света, как, например, каолиновой лампы, линейных светящихся проволок и других; · создания большого числа электрических машин и аппаратов оригинальной конструкции, в том числе электрической машины без железа; · изобретения различных гальванических элементов, например, самозаряжающегося аккумулятора, известного под названием автоаккумулятора Яблочкова. В наше время электротехника возвращается к разработке идей П.Н. Яблочкова в этой области. Для раздельного питания отдельных свечей от генератора переменного тока изобретателем был создан особый прибор - индукционная катушка (трансформатор), позволявший изменять напряжение тока в любом ответвлении цепи в соответствии с числом подключенных свечей. Именно появление электрического освещения различных систем вызвало к жизни первые электрические станции. Первая такая станция – блок-станция, то есть станция для одного дома, не обеспечивающая передачу энергии на большое расстояние, была создана в 1876 году в Париже для питания электричеством свечей Яблочкова. А в 1881 году – первая Международная выставка электричества и Международный конгресс электриков, Министр почт и телеграфа Франции, официальный спонсор выставки, в докладе президенту Французской республики писал: «Эта выставка будет вмещать в себя все то, что относится к электричеству: на ней будут демонстрироваться всевозможные аппараты и приборы, служащие для получения, передачи, распределения электрической энергии. Конгресс в Париже соберет наиболее выдающихся ученых-электриков. Представители чудесной науки, только что раскрывшей перед человечеством свои громадные ресурсы и вскружившей ему голову своими беспрестанными эффектами, обсудят все результаты произведенных исследований и новейшие теории, созданные в этой области. Представители других стран, приглашенные во Францию, будут рады воспользоваться этим случаем, чтобы, так сказать, узаконить науку об электричестве и измерить ее глубину». Действительно, успехи электротехники были тогда частыми и разнообразными. Но до 1881 года электриками разных стран использовались десятки самых различных единиц тока, сопротивления – не было стандарта на электрические единицы. Сопоставить результаты исследователей разных стран было чрезвычайно сложно. Именно в 1881 году на Международном конгрессе электриков, приуроченном к первой Международной выставке электричества, в нашу жизнь вошли столь хорошо известные нам сейчас единые электротехнические единицы. На заседании конгресса слушатели в штыки встретили сообщение французского физика Марселя Депрэ, высказавшего еретическую мысль о возможности передачи электроэнергии на большие расстояния. Это сообщение котировалось в качестве неплохой шутки, забавной утопии. А уже через год, на Мюнхенской международной электрической выставке, Марсель Депрэ продемонстрировал буквально наповал пораженным посетителям небольшой водопад, действующий от центробежного насоса, вращаемого электромотором. Но не это главное – электромотор снабжался электроэнергией от линии передачи из другого города – Мисбаха, расположенного в 57 километрах от Мюнхена, где электроэнергия рождалась тоже в водопаде. Еще в 1879 году Павел Николаевич Яблочков заявил, что передачу энергии надо вести при помощи переменного тока. Спустя несколько лет, 25 августа 1891 года, Доливо-Добровольский на электротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне применил трехфазный переменный ток и продемонстрировал передачу электрической энергии на расстояние 175 километров. Именно трехфазный ток вырабатывают станции и в наши дни. Одновременно с блестящим решением вопроса о передаче электрической энергии на расстояния получила практическое осуществление и идея П.Н. Яблочкова о централизованном производстве энергии на специальных станциях.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ Промышленность, транспорт, сельское хозяйство, бытовое потребление (освещение, холодильники, телевизоры). Большая часть электроэнергии превращается в механическую, 1/3 — технические цели (электросварка, плавление, электролиз и т. п.). Главный способ получения электрической энергии и в наши дни основан на применении вращающихся генераторов – динамо, как их называли раньше. Таким путем получается электроэнергия не только на обычных тепловых электростанциях и гидростанциях, где генераторы приводятся в движение паром или текущей водой, но и на всех действующих атомных электростанциях. «СВЕЧА ЯБЛОЧКОВА» В середине XIX века история науки и техники подошла к критическому периоду, когда главные усилия ведущих ученых и изобретателей – электротехников многих стран сосредоточились на одном направлении: создании более удобных источников света. Раньше всего это удалось осуществить в конце 1870-х годов выдающимся русским изобретателям – П.Н. Яблочкову, А.Н. Лодыгину и В.Н. Чигареву. Русский инженер, один из пионеров мировой электротехники и светотехники Павел Николаевич Яблочков (14 сентября 1847, село Жадовка, Сердобского уезда Саратовской губернии — 19 (31) марта 1894, Саратов) закончил Техническое гальваническое заведение в Петербурге, впоследствии преобразованное в Офицерскую электротехническую школу, выпускавшую военных инженеров-электриков. Техническое гальваническое заведение было первым в Европе военным учебным заведением, ставившим своей задачей развитие и усовершенствование методов практического применения электричества в инженерном деле. Одним из организаторов и руководителей этого учебного заведения являлся крупнейший русский ученый и изобретатель, пионер электротехники Б.С. Якоби. П.Н. Окончив Гальваническое заведение, Яблочков был назначен начальником гальванической команды в 5-й саперный батальон. Однако едва только истек трехлетний срок службы, он уволился в запас, расставшись с армией навсегда. Яблочкову предложили место начальника службы телеграфа на только что вступившей в эксплуатацию Московско-Курская железная дороге. Уже в начале своей службы на железной дороге П.Н. Яблочков сделал свое первое изобретение: создал “чернопишущий телеграфный аппарат”. Подробности этого изобретения до нас не дошли. Свою изобретательскую деятельность П.Н. Яблочков начал с попытки усовершенствовать наиболее распространенный в то время регулятор Фуко. Весной 1874 года ему представилась возможность практически применить электрическую дугу для освещения. От Москвы в Крым должен был следовать правительственный поезд. Администрация Московско-Курской дороги в целях безопасности движения задумала осветить этому поезду железнодорожный путь ночью и обратилась к Яблочкову как инженеру, интересующемуся электрическим освещением. Впервые в истории железнодорожного транспорта на паровозе установили прожектор с лучшей по тому времени дуговой лампой с регулятором Фуко. Дуговую лампу нужно было непрерывно регулировать. Электрическая дуга, дающая яркий свет, возникает лишь тогда, когда концы горизонтально расположенных угольных электродов находятся друг от друга на строго определённом расстоянии. Чуть оно уменьшается или увеличивается, разряд пропадает. Между тем во время разряда угли выгорают, так что зазор между ними всё время растёт. И чтобы применить угли в электрической дуговой лампе, требовалось использовать специальный механизм-регулятор, который бы постоянно, с определённой скоростью подвигал выгорающие стержни навстречу друг другу. Тогда дуга не погаснет. Регулятор был очень сложный, действовал с помощью трех пружин и требовал к себе непрерывного внимания. Хотя опыт удался, но он еще раз убедил Павла Николаевича, что широкого применения такой способ электрического освещения получить никак не может. Стало ясно: нужно упрощать регулятор. Дуговой разряд в виде так называемой электрической (или вольтовой) дуги был впервые обнаружен в 1802 году русским учёным профессором физики Военно-медико-хирургической академии в Петербурге, а впоследствии академиком Петербургской Академии наук Василием Владимировичем Петровым. Петров следующими словами описывает в одной из изданных им книг свои первые наблюдения над электрической дугой: «Если на стеклянную плитку или на скамеечку со стеклянными ножками будут положены два или три древесных угля... и если металлическими изолированными направлятелями...сообщенными с обоими полюсами огромной батареи, приближать оные один к другому на расстояние от одной до трёх линий, то является между ними весьма яркий белого цвета свет или пламя, от которого оные угли скорее или медлительнее загораются и от которого тёмный покой довольно ясно освещен быть может... ». 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. Первую дуговую лампу с ручным регулированием длины дуги сконструировал в 1844 году французский физик Древесный уголь он заменил палочками из твердого кокса. В 1848 году он впервые применил дуговую лампу для освещения одной из парижских площадей. Справедливости ради надо сказать, что попытки использования дуговых ламп предпринимались в России и до Яблочкова. Свои дуговые лампы с регуляторами разработали русские изобретатели Шпаковский и Чиколев. Электрические лампы Шпаковского в 1856 уже горели в Москве на Красной площади во время коронации Александра II. Чиколев же использовал мощный свет электрической дуги для работы мощных морских прожекторов. Придуманные этими изобретателями автоматические регуляторы имели отличия, но сходились в одном — были ненадёжны. Лампы горели совсем недолго, а стоили дорого. Совместно с опытным электротехником Н.Г. Глуховым Яблочков начал заниматься в мастерской усовершенствованием аккумуляторов и динамо-машины, проводил опыты по освещению большой площади огромным прожектором. В мастерской Яблочкову удалось создать электромагнит оригинальной конструкции. Он применил обмотку из медной ленты, поставив ее на ребро по отношению к сердечнику. Это было его первое изобретение. Наряду с опытами по усовершенствованию электромагнитов и дуговых ламп Яблочков и Глухов большое значение придавали электролизу растворов поваренной соли. Во время одного из многочисленных опытов по электролизу поваренной соли параллельно расположённые угли, погруженные в электролитическую ванну, случайно, коснулись друг друга. Тотчас между ними вспыхнула ослепительно яркая электрическая дуга. Именно в эти минуты зародилась у него мысль о постройке дуговой лампы... без регулятора. В октябре 1875 года Яблочков отправляется за границу и везет с собой изобретенную им динамо-машину. Осенью 1875 года Павел Николаевич в силу сложившихся обстоятельств оказался в Париже в мастерских физических приборов Бреге. В докладе, прочитанном 17 ноября 1876 года на заседании Французского физического общества, Яблочков сообщал:

“Я придумал новую лампу, или электрическую свечу, в высшей степени простой конструкции. Вместо того чтобы помещать угли друг против друга, я их размещаю рядом и разделяю посредством изолирующего вещества. Оба верхних конца углей свободны”. Свеча Яблочкова состояла из двух стержней, изготовленных из плотного роторного угля, расположенных параллельно и разделенных гипсовой пластинкой. Последняя служила и для скрепления углей между собой и для их изоляции, позволяя вольтовой дуге образовываться лишь между верхними концами углей. По мере того как угли сверху обгорали, гипсовая пластинка плавилась и испарялась, так что кончики углей всегда на несколько миллиметров выступали над пластинкой. Простота устройства свечи, удобство обращения с нею были просто поразительны, особенно по сравнению со сложными регуляторами. Это и обеспечило свече громкий успех и быстрое распространение. 23 марта Павел Николаевич взял на нее французский патент за № 112024, содержащий краткое описание свечи в ее первоначальных формах и изображение этих форм. Этот день стал исторической датой, поворотным пунктам в истории развития электро- и светотехники, звездным часом Яблочкова. «Русский свет» (так называли изобретение Яблочкова) засиял на улицах, площадях, в помещениях многих городов Европы, Америки и даже Азии. «Из Парижа, - писал Яблочков,- электрическое освещение распространилось по всему миру, дойдя до дворца шаха Персидского и до дворца короля Камбоджи»). 15 апреля 1876 года в Лондоне открывалась выставка физических приборов. На ней показывала свою продукцию и французская фирма Бреге. Своим представителем на выставку Бреге направил Яблочкова, который участвовал на выставке и самостоятельно, экспонировав на ней свою свечу. В один из весенних дней изумленный Лондон ахнул, когда изобретатель провел публичную демонстрацию своего детища. На невысоких металлических столбах (постаментах) Яблочков поставил четыре своих свечи, обернутых в асбест и установленных на большом расстоянии друг от друга. К светильникам подвел по проводам ток от динамо-машины, находившейся в соседнем помещении. Поворотом рукоятки ток был включен в сеть, и тотчас обширное помещение залил очень яркий, чуть голубоватый электрический свет. Многочисленная публика пришла в восторг. Так Лондон стал местом первого публичного показа нового источника света и первого триумфа русского инженера. В годы пребывания во Франции Павел Николаевич работал не только над изобретением и усовершенствованием электрической свечи, но и над решением других практических задач. Только за первые полтора года – с марта 1876 по октябрь 1877 – он подарил человечеству ряд других выдающихся изобретений и открытий. П.Н. Яблочков сконструировал первый генератор переменного тока, первым применил переменных ток для промышленных целей, создал трансформатор переменного тока (30 ноября 1876 года, дата получения патента, считается датой рождения первого трансформатора) и впервые использовал статистические конденсаторы в цепи переменного тока. Открытия и изобретения русского инженера, обессмертившие его имя, позволили Яблочкову первому в мире создать систему дробления света, основанную на применении переменного тока, трансформаторов и конденсаторов. В России первая проба электрического освещения по системе Яблочкова была проведена 11 октября 1878 года, то есть незадолго до приезда изобретателя на Родину. В этот день были освещена казармы Кронштадтского учебного экипажа, площадь у дома, занимаемого командиром Кронштадтского морского порта. Опыты прошли успешно. Спустя две недели, 4 декабря 1878 года, свечи Яблочкова (8 шаров) впервые осветили в Петербурге Большой театр. Когда "внезапно зажгли электрический свет, - писало "Новое время" в номере от 6 декабря, - по зале мгновенно разлился белый яркий, но не режущий глаз, а мягкий свет, при котором цвета и краски женских лиц и туалетов сохраняли свою естественность, как при дневном свете. Эффект был поразительный". Вскоре после приезда изобретателя в Петербург была учреждена акционерная компания "Товарищество электрического освещения и изготовления электрических машин и аппаратов П.Н. Яблочков-изобретатель и Ко". Свечи Яблочкова, изготовляемые парижским, а затем петербургским заводом общества, зажглись в Петербурге, Москве и Подмосковье, в Киеве, Нижнем Новгороде, Гельсингфорсе (Таллин), Одессе, Харькове, Николаеве, Брянске, Архангельске, Полтаве, Красноводске и других городах России. И все же электрическое освещение в России такого широкого распространения, как за границей, не получило. Причин для этого было много: русско-турецкая война, отвлекавшая много средств и внимания, техническая отсталость России, инертность, а подчас и предвзятость городских властей. Не удалось создать и сильную компанию с привлечением крупного капитала, недостаток средств ощущался все время. Немаловажную роль (в который раз) сыграла и неопытность в финансово-коммерческих делах самого главы предприятия. Павел Николаевич часто отлучался по делам в Париж, а в правлении, как писал В.Н. Чиколев в "Воспоминаниях старого электрика", "недобросовестные администраторы нового товарищества стали швырять деньги десятками и сотнями тысяч, благо они давались легко!" Изобретатель был сильно разочарован. Умей он, как Эдисон, пускать свои изобретения в промышленный оборот с расчетом использовать средства для продолжения экспериментов, мир, вероятно, получил бы от П.Н. Яблочкова немало и других полезных изобретений. 1 августа 1881 года в Париже открылась Международная электротехническая выставка, которая показала, что свеча Яблочкова, его система освещения, сыгравшие великую роль в электротехнике, начали терять свое значение. У свечи появился сильный конкурент в лице лампы накаливания, которая могла гореть 800-1000 часов без замены. Ее можно было много раз зажигать, гасить и снова зажигать. К тому же она была и экономичнее свечи. Яблочков переключился целиком на создание мощного и экономичного химического источника тока. Проводя эксперименты с хлором, Павел Николаевич сжег себе слизистую оболочку легких и с тех пор стал задыхаться. В ряде схем химических источников тока Яблочков впервые предложил для разделения катодного и анодного пространства деревянные сепараторы. Впоследствии такие сепараторы нашли широкое применение в конструкциях свинцовых аккумуляторов. Возвращение «свечи Яблочкова» Никто из производителей автомобилей сейчас уже не применяет в качестве головного освещения вакуумные лампы накаливания. Прослужив человечеству несколько десятилетий, они заняли почетное место в технических музеях и лишь изредка встречаются в магазинах запчастей. На смену пришли галогенные лампы накаливания. Применение галогенов позволило значительно увеличить срок службы нити накаливания и, вследствие этого, изготавливать лампы большей мощности. До сих пор в подавляющем большинстве выпускаемых автомобилей для головного света применяются галогенные лампы накаливания. Но прогресс не стоит на месте, история делает новый виток и вот уже Вольтова дуга укрощена и, заключенная в стеклянную колбу, свеча Яблочкова вновь привлечена к работе. Разумеется, электроды, их положение, материалы уже очень далеки от своих предшественников начала XX века, но принцип остался тем же - электрическая дуга в качестве источника света. Принципиально новая газоразрядная лампа представляет собой колбу малого объема из кварцевого стекла с двумя электродами, заполненную хлоридами некоторых металлов и ксеноном (отсюда и название - ксеноновый свет).

Литература:

Малинин Г. Изобретатель "русского света". – Саратов: Приволж.кн.изд-во, 1984. Колтун М.М. Солнце и человечество М: Наука 1981 Карцев В.П. «Приключения великих уравнений». М.: Знание, 1986. Дягилев Ф.М. "Из истории физики и жизни ее творцов", М. Просвещение, 1986г. «Наука и техника», журнал, 10.08.2001 г.

www.ronl.ru

Реферат - История электрического освещения

РЕФЕРАТ

ПО ФИЗИКЕ

ИСТОРИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО

ОСВЕЩЕНИЯ

УЧЕНИЦЫ 9 «А» КЛАССА

МОУ ПИСКОВСКОЙ СРЕДНЕЙ ШКОЛЫ

ХАРДИКОВОЙ ВИОЛЕТТЫ

РУКОВОДИТЕЛЬ:

БОЖКО Р.П.

2004

ПЛАН

ПЛАН… 1

ВВЕДЕНИЕ… 3

ОПЫТЫ ПЕТРОВА ВАСИЛИЯ ВЛАДИМИРОВИЧА… 4

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ДУГА… 6

ОПЫТЫ ПАВЛА НИКОЛАЕВИЧА ЯБЛОЧКОВА… 7

ОПЫТЫ АЛЕКСАНДРА НИКОЛАЕВИЧА ЛОДЫГИНА… 12

БОРЬБА ИДЕЙ… 17

ОПЫТЫ ТОМАСА ЭДИСОНА (УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЛАМПОЧКИ ЛОДЫГИНА)19

ВОЛЬФРАМОВАЯ НИТЬ… 22

ЛАМПЫ ДНЕВНОГО СВЕТА… 24

РЕШАЮЩАЯ БИТВА… 25

ЭЛЕКТРОННАЯ ЛАМПА… 28

ВОЛОКОННАЯ ОПТИКА… 32

ЗАКЛЮЧЕНИЕ… 35

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ… 36

ВВЕДЕНИЕ

Над темой «История электрического освещения» я работала с восьмого класса. Сначала я взяла сообщение по этой теме, и оно меня так заинтересовало, что я решила работать над темой «История электрического освещения» серьезно. Мне было очень интересно узнать как же менялась лампочка.

Те сведения, которые я узнала по теме «Истории электрического освещения», я расскажу в своей работе.

ОПЫТЫ ПЕТРОВА ВАСИЛИЯ ВЛАДИМИРОВИЧА

С гудением вспыхнуло яркое белое пламя и осветило комнату. Электрическое пламя! Произошло это чудо в Петербурге в 1802 году, а сотворил его профессор физики Василий Владимирович Петров. Пламя перекинулось дугой между двумя стержнями из древесного угля, по которым Петров пустил электрический ток. Обнаружились неизвестные ранее свойства электрического тока – он может дать людям электрический свет и тепло.

Ученый понимал, что сделал важное открытие. Но сначала его не интересовало, что дуга дает свет. Правда, он написал в книге о своих опытах, что вспыхнуло пламя «от которого темный покой довольно ясно освещен быть может». Однако гораздо больше его занимало другое свойство дуги: температура пламени такая высокая, что в ней плавятся металлы. Это действительно было очень важно, и спустя 80 лет русский инженер Николай Николаевич Бенардос изобрел способ сварки металлов с помощью электрической дуги.

Но, прежде всего, изобретателей привлекла головокружительная возможность, на которую Петров обратил мало внимания, создать с помощью электрического тока совершенно новый вид освещения.

Так просто теперь нажать кнопку выключателя – и комната озарится электрическим светом, или включить рубильник – и вмиг вспыхнут тысячи фонарей, освещающих улицы города. Чтобы создать эту простоту нужны были десятилетия напряженного труда, сотни изобретений, жаркие споры, удачи и разочарования …

80 лет прошло со дня открытия Петрова до появления первой годной для пользования электрической лампы. Почему же понадобилось так много времени? Ведь было уже известно, что дуга освещает «темный покой довольно ясно». Казалось, это как раз такой случай, когда научное изобретение можно сразу использовать в технике. Но это только казалось. Сначала открытие Петрова прошло незамеченным, книгу его забыли и через 10 лет электрическую дугу второй раз открыл английский физик Генфри Деви. Даже повторное открытие, о котором уже узнал весь мир, не помогло.

Чтобы использовать электрическую дугу для освещения, нужно было решить три задачи.

Концы угольников, между которыми вспыхивала дуга, быстро сгорали в ее пламени. Расстояние между угольными стержнями увеличивалось – и дуга гасла. Нужно было найти способ поддерживать пламя не на две-три минуты, а сотни часов – иначе говоря, создать удобный для использования электрический светильник: это была первая задача, она оказалась самой трудной.

Кроме того, надо было найти надежный и экономичный источник света. Гальванические батареи, которыми пользовались в начале XX века, были громоздки, и ток обходился дорого, потому что расходовалось много цинка. Нужно было изобрести машину, которая вырабатывала бы дешевый электрический ток.

И, наконец, нужно было найти способ «дробить» электрическую энергию, то есть использовать ток, который дает вырабатывающая его машина для нескольких светильников, установленных в различных местах.

Путь к созданию машины, вырабатывающей ток, проложило открытие великого английского физика Майкла Фарадея: если вращать магнит вокруг изолированного провода или провод вокруг магнита, то в этом проводе возникнет электрический ток. И тут оказалось нетрудным сделать технический вывод из открытия – создать машину, вырабатывающую электрический ток вращением магнита вокруг изолированного провода. Скоро после открытия Фарадея (оно сделано в 1831 году) были построены первые такие машины – генераторы (тогда их называли динамо-машинами).

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ДУГА

Дуговой разряд является формой разряда при большой плотности тока и сравнительно небольшом напряжении между электродами, порядка нескольких десятков вольт. Основной причиной дугового разряда является термоэлектрическая эмиссия раскаленного катода. Электроны ускоряются электрическим полем и производят ударную ионизацию молекул газа, уменьшается электрическое сопротивление газового промежутка, и его проводимость сильно возрастает. Между электродами возникает столб ярко светящегося газа (электрическая дуга). При атмосферном давлении температура катода достигает 3000С. Бомбардировка анода электронами создает в нем углубление – кратер дуги с температурой около 40000С при атмосферном давлении. Температура газа в канале электрической дуги 5000-60000С. Дуговой разряд как мощный источник света используется в прожекторах, проекционной и киноаппаратуре.

ОПЫТЫ ПАВЛА НИКОЛАЕВИЧА ЯБЛОЧКОВА

Павел Николаевич Яблочков (1847-1894 гг.)

Однажды молодой инженер Павел Николаевич Яблочков (1847-1894 гг.), служивший на Курской железной дороге сделал своему начальнику неожиданное предложение: на паровозе поезда, на котором император Александр II должен был отправиться в Крым, поставить электрический фонарь для освещения пути. Фонарь представлял собой два угольных стержня, между которыми вспыхивала электрическая дуга. Механический регулятор сближал угольные стержни по мере того, как сгорали их концы. Ток давала гальваническая батарея.

Предложение Яблочкова было принято. Фонарь хорошо освещал путь, но молодой инженер не рад был, что связался с этим делом. Две ночи напролет пришлось провести ему на паровозе, не смыкая глаз и беспрерывно направлять регулятор.

Дуговой фонарь не был тогда, в начале 70-х годов, совершенной невидалью. Еще в 1856 году изобретатель Александр Шпаковский устроил в Петербурге иллюминацию с «электрическим солнцем». Пробовали дуговое освещение и в России, и во Франции, но все это были только опыты. И не только потому, что гальванические батареи – неудобный источник электрического тока. Сами угольные лампы, в сущности, никуда не годились.

Яблочкову пришлось сидеть ночи у фонаря, поставленного на паровозе, так как не существовало надежного регулятора, хотя над созданием его бились многие изобретатели. Равномерное механическое сближение углей не получалось – свет то ярко вспыхивал, то угасал.

Яблочкова давно уже потянуло к изобретательной работе. Особенно увлекало его все, что было связано с использованием электрического тока. После путешествия с фонарем на паровозе, он стал напряженно думать, как создать надежную дуговую лампу.

Ушел Яблочков со службы и чтобы совместить изобретательскую работу с заработком, открыл в Москве мастерскую физических приборов. Но талантливый изобретатель оказался очень плохим дельцом – мастерская давала одни только убытки. Яблочков так запутался в денежных делах, что решил все бросить и уехать за границу. Думал он добраться до Америки, но денег хватило только доехать до Парижа. Так он и остался.

Не с пустыми руками приехал Яблочков в Париж. Он привез одна из первых своих изобретений – новый тип электромагнита.

Была в Париже старинная и знаменитая мастерская часов, телеграфных аппаратов и физических приборов Бреге.

В эту мастерскую Яблочков поступил на службу. Владелец мастерской его электромагнитом не заинтересовался, но понял, что имеет дело с талантливым инженером. Он дал Яблочкову заработок и возможность трудиться над новыми изобретениями. Тут Яблочков и возобновил работу над созданием электрического светильника. Он еще раз просмотрел все придуманные изобретателями регуляторы, и окончательно решил, что они никуда не годятся.

Тогда Яблочков по-новому поставил задачу – построить такую лампу, которая не нуждалась бы в регуляторе. Как над регуляторами не мудри, все же нужен при нем механик, иначе яркость света все время будет меняться. А это, конечно, бессмыслица – при каждой лампе держать механика!

Упорно, днем и ночью, думал Яблочков, как обойтись без регулятора. И так случилось, что идея пришла внезапно, задача была решена в одно мгновение.

И каким же простым оказалось решение! Могло показаться удивительным, что никому раньше оно не пришло в голову. Чтобы вспыхнула электрическая дуга, угольные стержни располагали один против другого. Регулятор был нужен для сближения стержней, по мере того, как сгорали их концы. Но ведь можно поставить угли параллельно, разделив их прослойкой тугоплавкого вещества, которое не проводит тока. Ни один против другого, а рядом. Тогда угли будут сгорать равномерно. Прокладка между ними сыграет примерно ту же роль, что и стеарин в свече, и никакие механизмы, никакие регуляторы не нужны.

Вот и весь секрет изобретения, которое скоро весь мир узнал под именем «свечи Яблочкова».

Для прослойки между электродами Яблочков выбрал каолин – белую глину, из которой делают фарфор. Дело в том, что он уже прежде, незадолго до изобретения свечи, делал опыты с каолином и другими сортами глины – пробовал помещать огнеупорные материалы в электрическую дугу, чтобы поддерживать с их помощью расстояние между угольными стержнями. Опыт не получился, но, вероятно, именно он родил мысль о параллельном расположении стержней с каолиновой прокладкой между ними.

Уже через месяц после того, как изобретателя осенила эта блестящая идея, лампа была сконструирована, и Яблочков получил на нее патент! Это было в 1876 году! Свою электрическую свечу Яблочков поместил в стеклянный шар, и для зажигания ее придумал простое устройство: стержни сверху соединялись тонкой угольной нитью. Когда в лампу пускали ток, нить раскалялась, быстро сгорали, и между стержнями вспыхнула дуга.

Изобретение имело огромный успех. Магазины, театры, одна из лучших улиц Парижа были освещены свечами Яблочкова. В Лондоне они осветили набережную Темзы и доки, в которых ремонтировались корабли. Яблочков стал одним из самых популярных людей в Париже, и газеты называли его изобретение «русским светом».

Успеха в первые годы «русский свет» не имел только на родине изобретателя – в России. Яблочкова это очень огорчало. Французские капиталисты предложили Яблочкову купить у него право на изготовление свечи для всех стран. Прежде чем дать согласие Яблочков предложил свой патент бесплатно русскому военному министерству. Ему даже не ответили на письмо. И только тогда согласился изобретатель взять 1000000 франков. Несмотря на оскорбительное молчание русского министерства, Яблочков все же мечтал, чтобы его изобретение принесло пользу родине.

Нужен был грандиозный успех свечи Яблочкова на Парижской выставке 1878 года, которую посетило много русских, чтобы свечой, наконец, заинтересовались на родине изобретателя. Один из великих князей, побывав на Парижской выставке, обещал Яблочкову помочь организовать производство его ламп в России. Но ведь право на производство ламп уже было продано французским промышленникам. И вот, ради возможности работать на родине, Яблочков возвращает полученные 1000000 франков, покупает право на производство своих свечей и уезжает в Петербург.

Сперва все шло отлично. В Петербурге образовалось общество «Яблочков – изобретатель и кампания». Общество построили завод электрических аппаратов и при нем лабораторию для изобретателя.

Много предстояло сделать Яблочкову. Ведь для того чтобы электрическое освещение широко распространилось, одних ламп не доставало. Необходимо было решить все три задачи.

Техника была уже подготовлена к тому, чтобы справиться с ними. В разных странах изобретатели предлагали то один, то другой тип машин, вырабатывающих электрический ток. Искали какой лучше, какой экономнее. Создал свой генератор и Яблочков.

Кроме того, он нашел способ «дробить свет» как тогда говорили, — питать током от одной машины много ламп. Поэтому завод Яблочкова мог предлагать не только «свечи», но брать на себя устройство электрического освещения полностью.

Об электростанциях, которые снабжали бы током целый город или часть города, тогда еще рано было думать. Ставили небольшой генератор, и он давал ток для Никольских ламп, расположенный недалеко одна от другой.

Яблочков осветил в Петербурге Литейный мост через Неву, площадь перед театром, даже некоторые заводы, на одном из них устроил соревнования, которое теперь нам кажется забавным, а тогда было вполне серьезным: сравнивали, чем лучше освещать завод – электричеством или лампами, в которых горел куриный жир.

Оказалось, что освещение жировыми лампами обходилось немного дешевле, но свечи Яблочкова освещали заводской цех гораздо лучше. Пять электрических фонарей заменяли сто двадцать пять жировых ламп, и это решило исход соревнования – Яблочков его выиграл.

Но не долгим было счастье. Года два завод Яблочкова был завален заказами, во многих русских городах появилось электрическое освещение. И затем на завод стало поступать все меньше и меньше заказов на генераторы и свечи. Яблочков разорился и должен был снова уехать в Париж. Там он поступил на службу инженером в то самое общество, которое основал и которому отдал 1000000 франков.

Тяжким была судьба изобретения. Он рано умер, но все же на десять дет пережил громкую славу своей свечи. Еще один триумф достался ему на Парижской выставке 1881 года, когда свеча Яблочкова была признана лучшим способом электрического освещения. Но это был последний взлет. Все меньше пользовались свечами Яблочкова, а скоро изобретатель сам потерял к ним интерес. Последние десять лет жизни он изобрел различные электрические машины, работал талантливо, интересно. Многие идеи позже были осуществлены, но в то время они не имели успеха. Последние деньги ушли на опыты. Нищим, больным вернулся Яблочков на родину и почти забытым миром, умер в бедном номере саратовской гостиницы.

А так недавно еще его имя гремело, и свеча Яблочкова победно шествовала по столицам Европы!

Почему же так быстро погасла свеча? Еще не осенила Яблочкова великолепная мысль о параллельном расположении углей, еще только думал он, как можно было бы улучшить регуляторы, а не изобретенной пока электрической свече уже была приготовлена скорая гибель.

Шла невидимая, но очень напряженная борьба двух идей. Ее исход должен был решить, по какому пути будет развиваться электрическое освещение.

ОПЫТЫ АЛЕКСАНДРА НИКОЛАЕВИЧА ЛОДЫГИНА

Александра Николаевича Лодыгина (1847-1923)

Александр Николаевич Лодыгин – ровесник Яблочкова. Для дворянина того времени путь его был совершенно необычен.

Родители отдали Лодыгина в военное училище. Но едва окончил он курс и получил первый офицерский чин, как подал в отставку. И – можно вообразить себе удивление знакомых – поступил простым рабочим на Тульский оружейный завод. Через некоторое время он стал слесарем, а потом поехал в Петербург – учиться в университете.

Был у Лодыгина с детства такой замысел- изобрести летательный аппарат. Вероятно, это и заставило его оказаться от военной службы, приобрести навыки рабочего и начать серьезное учение..

Лодыгин слушал лекции в университете и работал над чертежами летательного аппарата. Но у Лодыгина не было средств превратить свою мечту в реальность.

Дальше пошло по поговорке: «не было бы счастья, да несчастье помогло». Вышло так, что работая над геликоптером Лодыгин изобрел … электрическую лампочку.

Разрабатывая проект летательного аппарата Лодыгин задумался, как его освещать ночью. Конечно, свечи и керосиновая лампа не годились. Сперва изобретателю показалось, что будет не слишком сложно устроить электрическое освещение. Но когда он занялся этим вопросом всерьез, то увидел, что трудностей масса. Тут надо было решить интереснейшие задачи! И они так увлекли Лодыгина, что он, кажется, не очень сильно переживал неудачу.

Рисунок 1

Лампочка Лодыгина

а и а1 – вводы, b – угольный стерженек

Вероятно, его ждало более глубокое разочарование, если бы геликоптер построили. Ведь вертолет, появившись на пол века позже самолета, а создание его было трудной задачей даже для техники XX века. Электромотор вряд ли мог приводить в движение летательный аппарат дольше нескольких минут. Ведь единственный способ питать током электромотор в воздухе – поставить на летательном аппарате аккумуляторы. А такой емкий и при том легкий аккумулятор в то время создать не было возможности. Может быть, когда началась постройка его аппарата на заводе в Крезе, изобретатель догадывался о грозящей ему неудаче.

Так или иначе, он вернулся в Петербург, всецело поглощенный мыслью об электрической лампочке, а не о геликоптере.

Как и Яблочков, Лодыгин начал опыты с электрической дугой. Но очень быстро от них отказался. И вот почему: Лодыгин сделал важное наблюдение – свет раскаленных концов угольных стержней, между которыми образуется дуга, гораздо ярче, чем свет ее пламени.

Но если так, то зачем нужна дуга? Лучше просто накаливать током. Что? Металл? Уголь? Это надо определить опытами. Во всяком случае источником освещения должно быть не пламя дуги, а какой-нибудь материал, накаленный током.

Мысль не была новой – она и прежде приходила в голову изобретателям. Отлично знали, что раскаленная током проволока из металла, выдерживающего высокую температуру – например, платины, — светится. Было даже выдано в разных странах несколько патентов на электрические светильники. Но все они оказались непрактичными.

Даже платиновая проволока сгорала через несколько минут. Опыты забросили, ни одной годной лампочки накаливания создать не удалось. И вдруг…

Как-то весенним вечером 1873 года много народу шло на одну глухую Петербургскую улицу. Газеты сообщали, что в этот день там будут пробовать электрическое освещение. Очевидец этого опыта – он был тогда еще мальчиком – рассказывал потом: «Мне стоило большого труда уговорить отца отправиться со мной на Пески… Мы были не одни. Вместе с нами шло много народу с той же целью – увидеть электрический свет. Вскоре их темноты мы попади в какую-то улицу с ярким освещением, в двух уличных фонарях керосиновые лампы были заменены лампами накаливания, изливавшими яркий белый свет. Масса народу любовалась этим освещением, этим огнем с неба. Многие принесли с собой газеты и сравнивали расстояние, на котором можно было читать при керосиновом освещении и при электрическом. А что творилось через несколько месяцев у бельевого магазина Флорана на одной из лучших улиц Петербурга. Толпы собирались у витрины, освещенной электрическими лампочками»

Летом 1873 года инженеры, ученые получили приглашение.

Разосланы были билеты «Товариществом электрического освещения Лодыгина и компания».

На вечере показывали: фонарь для освещения комнаты; сигнальный фонарь для железных дорог; подводный фонарь; уличный фонарь.

«Каждый фонарь может быть зажжен и погашен отдельно» — отмечалось в приглашении.

Это было за три года до изобретения Яблочкова. Свеча Яблочкова появилась в 1876 году, а лампочка накаливания Лодыгина – в 1873 году.

Удивительная энергия молодого изобретателя. Немногим больше года прошло с возвращения Лодыгина из Парижа, а он уже успел провести множество опытов, продумать и сконструировать свои первые лампочки, даже организовать «Товарищество электрического освещения» для их производства и продажи.

Трудно представить себе, что эта огромная, сложная работа была проделана за такой короткий срок.

Чем же она была так сложна? Начал Лодыгин с электрической дуги, после он отказался от этой идеи и стал накаливать электрическим током металлические проволоки. Так же, как и у его предшественников, проволоки светились всего несколько минут и перегорали, даже платиновые. Да и дорога платина – она ведь намного дороже золота.

Тогда Лодыгин вернулся к углю, которым пользовались для электрической дуги. Но он брал не толстые угольные стержни, как для дуги, а тонкие. Помещал он угольный стержень между двумя медными держателями в стеклянный шар, пропускал по стержню ток, и уголь давал свет! Довольно яркий хотя и желтоватый. Угольный стерженек выдерживал дольше металлической нити – примерно полчаса.

Огромная работа была проделана, но еще большая была впереди. Кто же станет покупать лампочки, которые светят – полчаса! Но Лодыгин уже знал, каким путем идти дальше, как лампочку совершенствовать.

Для горения нужны воздух, а для свечения накаленного оком угля воздух вреден, ведь сгорает то через полчаса стержень именно из-за присутствия кислорода, который содержится в воздухе. Не будет кислорода – не будет сгорать уголек.

Поставил Лодыгин в лампу два стержня и устроил так, что сперва накалялся только один. Этот уголек очень быстро сгорал, но зато он поглощал весь кислород в лампе. А когда первый стержень перегорал, то накалялся и начинал светить второй. Кислорода в лампе уже оставалось мало, и потому стержень светился дольше – часа два. Большое достижение, но недостаточное. Все-таки стержень перегорал. Почему? Немного кислорода в лампочке все-таки оставалось, а главное – между нижней металлической правой лампы и стеклом просачивался воздух.

Новая задача тогда встала перед Лодыгиным: добиться того, чтобы в лампочке почти совсем не было воздуха. Выкачать большую часть насосом нетрудно. Сложнее было так изготовлять лампочки, чтобы воздух в них не просачивался снаружи.

Простыми средствами этого достигнуть не удалось, и Лодыгин создан не очень удобную для пользования лампочку. Ее нижний конец погружался в масляную ванну: провода из лампы через масляную ванну к источнику тока.

От этого способа Ладыгин вскоре отказался и построил вместе с одним механиком лампочку, в которой можно было менять угольные стержни, когда они перегорали лампочка развинчивалась. Но этот опыт был неудобен, потому что после замены стержня надо было откачивать насосом воздух.

Хотя до полной удачи было еще далеко, опыта Лодыгина были признаны такими важными, что Академия Наук присудила ему очень почетную награду – Ломоносовскую премию. Премия была дана за то, что изобретения Лодыгина приводят «к полезным, важным и новым практическим применениям».

Признание учеными важности его труда очень воодушевило Лодыгина. Он упорно совершенствовал лампочки, его мастерская выпускала все новые и новые ее разновидности. С большим успехом устроил он подводное освещение для постройки Литейного моста через Неву. Через несколько лет этот мост был построен, он освещался свечами Яблочкова.

Очень много общих черт в работе и в судьбе этих двух изобретателей. Лодыгин был также практичен, не приспособлен к ведению денежных дел, как и Яблочков, и «Товарищество» для изготовления и продажи лампочек Лодыгина было основано прежде, чем удалось сделать достаточно надежную лампочку, которая могла бы победить в борьбе со старыми методами освещения.

Мастерскую пришлось закрыть. «Товарищество» распалось и на некоторое время о лампочках Лодыгина забыли. А лауреату Ломоносовской премии пришлось, чтобы не голодать, поступить слесарем на завод.

БОРЬБА ИДЕЙ

Когда Лодыгин перестал выпускать лампочки, Яблочков изобрел свою свечу. Знал ли он об опытах Лодыгина, знал ли, что можно обойтись без дуги, чтобы создать электрическое освещение?

Знал, отлично знал. Но в том то дело. Что между двумя изобретениями шел горячий, долгий творческий спор – не столько словами, сколько делами. Яблочков считал, что отказ от дуги – ошибка Лодыгина, что никогда лампочки накаливания не смогут быть прочными и экономичными. Больше того, может быть, именно опыты Лодыгина, заставили Яблочкова заняться изобретением другого способа электрического освещения: он был уверен, что путь Лодыгина не приведет к успеху.

Яблочков писал: «Лодыгин направил свои работы на произведение света одним накаливанием углей без вольтовой дуги … Все исследования по тому вопросу все более и более приводили к отрицательным результатам, показывая, что при громадных затратах током посредством способа накаливания, получается лишь самый ничтожный свет … Так как трудно расставаться с иллюзиями и еще труднее с заблуждениями, то встречается еще масса поклонников и искателей разрешения вопроса этим способом … Электрическое освещение с помощью накаливания углей не представляет шансов на успех в будущем, что показали и многочисленные опыты, приведшие к отрицательным результатам и теоретические соображения».

Знал ли Лодыгин, что Яблочков считает его работы заблуждением и иллюзией? Да, знал. Он знал и то, что авторитетнейший специалист России по электротехнике Владимир Николаевич Чичиков того же мнения, что и Яблочков.

Но Лодыгин, несмотря на победное шествие свечи Яблочкова, не смотря на то, что большинство понимающей людей считали, что Яблочков окончательно решил вопрос об электрическом освещении, верил в свой путь: он упорно совершенствовал лампочку накаливания.

И был прав. Яблочков писал, что лампочка накаливания дает ничтожный свет. Но как раз недостатком свечи Яблочкова было то, что она давала слишком яркий свет – не меньше трехсот свечей. И при этом излучала столько тепла, что в небольшой комнате невозможно было сидеть. Поэтому свечами Яблочкова и пользовались главным образом для освещения улиц и очень больших помещений – театров, заводских цехов, морских портов.

А лампочки накаливания не нагревали помещение и, главное, можно было делать их любой силы. Лампочки Лодыгина давали свет силой от одной восьмой свечи до ста пятидесяти свечей. Самыми распространенными были лампы и шестнадцать свечей.

Борьба технических идей, как мы знаем, нередко превращалась в борьбу за деньги, в бесконечные процессы, в старание получить патент раньше соперника, устроить шумную рекламу, объявить конкурента шарлатаном …

Ничего подобного не было в борьбе между Яблочковым и Лодыгиным. Каждый из них считал, что другой заблуждается, но относились они друг к другу с уважением, работали вместе в научном обществе, вместе организовали первый русский журнал «Электричество», редактором которого был противник Лодыгина – Чикалев, а Лодыгин и Яблочков были ближайшими сотрудниками журнала.

Это была благородная борьба. Когда Яблочков вернулся в Петербург и построил завод для производства своих электрических приборов, он на этом же заводе по просьбе Лодыгина изготовлял и его лампочки. В преимуществе дуговых ламп Яблочков был совершенно убежден, но, выпуская лампочки Лодыгина, как бы предоставлял потребителям решать вопрос самим – чье изобретение лучше.

Редки в истории изобретений подобные случаи. С коммерческой точки зрения это была полнейшая нелепость – помогать конкуренту. Но Яблочков и Лодыгин были не коммерсантами, хотя по необходимости им и приходилось заниматься коммерческими делами, чтобы осуществить свои изобретения.

Спор у них был не о том, кто больше заработает на изобретении, а о том, кто больше сделает для человечества.

Лодыгин к тому времени, когда его лампочку стал изготовлять завод Яблочкова внес в нее важные усовершенствования: он перешел от угольных стержней к угольной нити. Новая лампочка потребляла меньше тока и дольше служила – уже несколько сот часов. Но разорился Яблочков, закрылся его завод и лампочки Лодыгина больше не изготовлялись.

ОПЫТЫ ТОМАСА ЭДИСОНА (УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЛАМПОЧКИ ЛОДЫГИНА)

В 1877 году лейтенант флота Хотинский, отправляясь в служебную командировку в Америку, захватил с собой несколько Лодыгинских лампочек. Хотинский показал эти лампочки известному американскому изобретателю Томасу Эдисону. Эдисон быстро оценил все достоинства нового способа освещения и принялся усовершенствовать русскую электрическую лампочку. Наиболее существенное изменение, которое предприимчивый американец внес в устройство лампочки, состояло в том, что он заменил короткий и толстый угольный стерженек в лампочке Лодыгина длинным и тонким, то есть сделал лампочку с угольной нитью.

Пользуясь широкой рекламой, Эдисон беззастенчиво попытался выдать изобретение Лодыгина за свое собственное. В Америке, где не знали о «русских лампочках» Эдисону это удалось. В Европе необоснованные претензии Эдисона встретили решительный отпор. Патентные бюро всех государств отказали Эдисону в выдаче привилегий «на изобретение», предложив ему ограничиться привилегий «на совершенствование».

Французский электротехнический журнал, высмеивая притязания американцев, писал: «Почему бы не сказать уже, что и солнечный свет изобрели в Америке».

Эдисон продолжал малоуспешные опыты с угольными нитями и никак не мог понять, что с ними происходит. Его лампочки выходили из строя чрезвычайно быстро и необыкновенно странным образом. Угольная нить почему-то перегорала как раз в том месте, где она соединялась с проволокой, ведущей к положительному полюсу батареи или динамо-машины. Даже на глаз было отчетливо видно, что анодный конец нити нагрет сильнее и светит ярче, чем катодный.

Значит, нить недоброкачественна, решил Эдисон, один ее конец тоньше и поэтому он перегорает быстрее. Была сделана идеально ровная нить, но и она перегорела в том же самом месте. Тогда Эдисон стал менять местами проводники, ведущие к лампочке от динамической машины. Он присоединял к положительному проводнику то один конец нити лампочки, то другой, и во всех случаях раскалялся и сильнее светил именно тот конец, который вел к положительному полюсу.

Причина гибели лампочек заключалась не в качестве нити, а именно в разнице между плюсом и минусом. После нескольких лет бесполезных исканий, Эдисон пришел к выводу, что отрицательные электрические заряды могут как бы «испаряться» или «улетучиваться» из раскаленной нити электрической лампочки. На эту же мысль наводили и опыты с катодными трубками, в которых раскаленный катод усиливал излучение.

Эдисон поместил внутри лампочки возле нити металлическую пластинку и вывел наружу проволочку, прикрепленную в этой пластинке.

Между проводником, подводящим в лампочку ток и проволочкой, припаянной к металлической пластинке, Эдисон включил чувствительный гальванометр. Когда лампочку зажгли – гальванометр отметил присутствие тока. Это доказывало, что электрические заряды действительно «улетучиваются» или «испаряются» с раскаленной нити и перелетают на металлическую пластинку. По цепи, состоящей из накаленной нити, металлической пластинки и сильно разреженного пространства между нитью и пластинкой, проходил электрической ток.

Так на опыте было доказано существование термоэлектрического эффекта или термоэлектрической эмиссии.

Однако до конца Эдисона в этом явлении не разобрался, и загадка преждевременной гибели лампочек раскрылась только 14 лет спустя, когда «Электронная теория» разъяснила, что именно происходит в раскаленной нити лампочки.

Причина гибели лампочек

По раскаленной нити электрической лампочки движутся электроны. Нить тонка. Путь для электронов затруднен: пробираясь между атомами, электронам приходится преодолевать большое сопротивление. Электроны энергично расталкивают атомы. Колебания атомов достигают большого размаха и силы, иначе говоря, температура волоска поднимается.

Электроны наружных оболочек атомов, под градом непрерывных и сильных толчков, мечутся с орбиты на орбиту. При каждом прыжке «вниз» они испускают световые лучи. Все порции света, выброшенные отдельными атомами, сливаются в сплошной световой поток. Волосок лампочки ярко светится.

При высокой температуре скорость электронов очень значительна, и многие электроны вылетают из нити. Однако нить, потеряв часть электроном, заряжается положительно и притягивает электроны обратно. Часть электронов возвращается в нить, но на их место вылетают новые. Вокруг нити вьется облачко электронов.

Нить присоединена к источнику тока. Приложенная к ее концам разность потенциалов распределена вдоль всей нити, причем наиболее положительным оказывается, естественно, конец, соединенный с плюсом источника тока. Это место сильнее всего притягивает электроны, и значительная часть электронов возвращается в нить именно здесь. Положительный конец нити подвергается сильной электронной бомбардировке. Сталкиваясь с атомами материала нити, эти электроны отдают им свою энергию и увеличивают размах колебания атомов, то есть еще более повышают температуру.

Положительный конец нити перекаливается, материал нити в этом месте начинает испаряться, нить «перегорает».

С переводом освещения на переменный ток этот недостаток устранился. Переменный ток одинаково разогревает оба конца нити, так как ее каждый конец поочередно бывает и плюсом и минусом. Лампочки, питаемые переменным током, служат дольше.

ВОЛЬФРАМОВАЯ НИТЬ

Прошло несколько лет, и лампочки накаливания совершенно вытеснили свечу Яблочкова. Они были удобнее, так как могли давать и сильный, и слабый свет, тока потребляли меньше, не нагревали помещение и служили дольше дуговых ламп.

Лодыгину самому не удалось наладить в России широкое производство своих ламп. Он уехал в Париж, потом в Америку. Лодыгин увидел в Америке, что изобретенная им лампочка носит имя Эдисона, которые ее совершенствовал, но не стал заниматься доказательствами своего приоритета, а принялся работать дальше.

У лампочек с угольной нитью, даже после всех усовершенствований Эдисона, осталось два недостатка: они давали желтоватый свет и расходовали тока хотя и меньше, чем дуговые лампы, но все же довольно много.

Лодыгин вернулся к тому, с чего начинал свою работу, — к опытам с нитью из тугоплавких металлов. Занимались этим и другие изобретатели – только не Эдисон. Он был ведь изобретателем и в то же время крупным коммерсантом. Наладив массовый выпуск угольных лампочек, Эдисон нисколько не был заинтересован в том, чтобы заменять их какими-нибудь другими: пришлось бы останавливать производство, ставить новое оборудование. Это ему было не выгодно.

Но остановить прогресс техники нельзя, хотя владельцам заводов иногда удается его задержать на некоторое время, если новые изобретения смогут принести им убытки.

Среди всех изобретателей, искавших хорошей замены для угольной нити, а их было не мало, блестящего успеха добился снова Лодыгин. Он нашел самый подходящий металл для нити – вольфрам. Нить из вольфрама дает яркий белый свет, требует гораздо меньше тока, чем угольная и может служить тысячи часов, так как вольфрам – самый тугоплавкий металл. Вот уже более семи десятилетий мы пользуется лампочками с вольфрамовой нитью.

Так, Лодыгин, дав Эдисону основу для создания лучшей по тем временам угольной лампочки накаливания, одержал над ним творческую победу – создал вольфрамовую лампочку, которая совершенно вытеснила угольные.

А что же дуговые лампы – он них вовсе забыли? Нет, их стали использовать для прожекторов, маяков, киносъемок – там, где нужен источник света во много тысяч свечей. Но вот что интересно: дуговые лампы изготовлялись не по методу Яблочкова, а тем способом, который Яблочков забраковал, — в регулятором, сближающий угольные стержни.

Яблочков был прав для своего времени – на том уровне техники нельзя было создать надежный регулятор. А в век точнейших приборов это совсем не трудно. И, оказалось, что дуговые лампы с регулятором удобнее и выгоднее свечей Яблочкова.

Но в то время, когда шел спор между лампочкой накаливания и свечой Яблочкова, тогда произошла еще одна битва изобретений, которая носила совсем не тот характер, что борьба идей Яблочкова и Лодыгина: это была битва коммерческая, денежная. И произошла она между защитником электрического освещения и газового.

ЛАМПЫ ДНЕВНОГО СВЕТА

Газовые лампы, лампы дневного света, лампы холодного света. В этих трех названиях отражены основные свойства новых ламп: они наполнены газом, свет дают не нагреваясь (как в природе светлячки), и по составу лучей свет их ближе к солнечному, чем у лампочек накаливания, в которых слишком много желтых лучей.

Сперва появились цветные газосветные лампы. Они не годились для обычного освещения, но оказались очень удобными для световых реклам. В стеклянную трубку с обоих концов вплавлялись металлические пластинки (электроды), к которым подводился ток. А наполнялась трубка газом. Под воздействием тока газ начинал светиться. Цвет свечения зависел от того, каким газом наполнялась трубка. Аргон дает синий цвет, неон – красный. Иногда в трубке светятся пары металла, а не газ. Ртуть дает цвет фиолетовый, а пары натрия — желтый. Увидев световую рекламу, вы по ее цвету можете определить, чем наполнены трубки.

Позже цветных были созданы лампы, свет которых приближается к солнечному. Основа их – невидимые ультрафиолетовые лучи. Эти лучи глаз не воспринимает, но именно под их воздействием наша кожа покрывается загаром.

Советский физик Сергей Иванович Вавилов заставил невидимые лучи обогатить видимый свет и тем приблизил его к солнечному. С каждым годом все больше учреждений и магазинов зажигает по вечерам свет новых ламп. Они освещают подземные шахты, появляются в цехах заводов, в наших комнатах.

В лаборатории Вавилова был изобретен светящийся порошок. Тонкой, полупрозрачной пленкой из этого порошка покрываются изнутри стенки стеклянной трубки с электродами. Под воздействием тока пленка начинает светиться. В свете, который она дает не только гораздо больше ультрафиолетовых лучей, чем дают лампочки накаливания, но и желтых лучей меньше. И именно поэтому ее свет ближе к дневному. У ламп дневного света есть и еще одно важное преимущество: им нужно гораздо меньше тока, чем лампочкам накаливания. Значит, освещение стоит дешевле.

РЕШАЮЩАЯ БИТВА

Перелистывая московские газеты того времени, можно найти заметку: «Комиссия по электрическому освещению кругом Храма Христа Спасителя и Большого Каменного моста несколько ночей сряду производила опыты … и, наконец, в ночь на 3 февраля нашла его неудобным о чем и составила протокол».

Почему это могло произойти? Кто мог решить, что тусклые керосиновые и газовые фонари удобнее электрических? Те, кому это было выгодно. А выгодно это было газовым заводам и торговцам, у которых город покупал керосин. Они забеспокоились, узнав об оптах с электрическим освещением, поговорили с кем надо, может быть сами попали в комиссию – и добились своего. Московские улицы остались без электрического освещения.

Так было не только в России. Английский парламент создал специальную комиссию, чтобы разобрать жалобы на электрическое освещение. «Что касается оттенков электрического света, — отмечал протокол заседания комиссии. – то английские леди весьма им недовольны: они находят, что он придает мертвенность лицам». Жаловались и торговцы рыбы. Они говорили, что при электричестве цвет выставленной для продажи рыбы отпугивает покупателей.

Газовые компании мобилизовали не только английских леди и торговцев рыбы. Широко распространялась брошюра, посвященная сравнению электрического освещения с газовым. Автор ее, пользуясь подтасованными цифрами и отзывами, убеждал читателей, что электрическое освещение дорого, ненадежно и вредно для глаз.

Однако и некоторые совершенно добросовестные люди не верили в будущее электрического освещения. Самое поразительное – это выступление одного известного французского инженера, специалиста по электричеству. Он писал: «Для жилых помещений газовое освещение является самым приятным, удобным и дешевым. Электрическое освещение, возможно, найдет применение для отдельных больших комнат и в парадным квартирах, но это будет таким редким исключением, что излишне обращать на него внимание. Несмотря на конкуренцию, которая возникает в отдельных случаях между газовым и электрическим освещением, газовая промышленность в своем развитии никогда не потерпит ущерба от электрического освещения. Никогда электрический свет не нанесет ущерба газу, масляным лампам и свечам».

Французский инженер писал свою статью, когда пользовались только одним видом электрического освещения – свечами Яблочкова. Они действительно были неудобны для освещения комнат, а сила света слишком велика, и дуга гудела, и помещение нагревалось. Но, ведь казалось бы, инженер, работающий в области электричества. Мог бы догадаться, что освещение будет усовершенствовано, что лампы Яблочкова – только первый шаг.

Сражение между газовым и электрическим освещением шло не только в статьях, брошюрах и речах. Шла битва изобретений.

Как только свечи Яблочкова начали завоевывать европейские столицы, владельцы газовых заводов стали спешно совершенствовать газовое освещение.

И тут на помощь им пришел талантливы немецкий изобретатель Ахэр фон Вельсбах. Он предложил владельцам газовых заводов новую горелку. Это был сетчатый колпачок из марли, пропитанный металлическим солями. В момент зажигания марля сгорает, а соли образуют твердый остов. Этот остов уже не горит, а накаляется газом до бела и ярко светит. Получилась газовая лампочка накаливания! Сила света газовых горелок увеличилась в несколько раз, а газа потребляли они в шесть раз меньше, чем прежние горелки. Освещение обходилось гораздо дешевле электрического.

Теперь разорение уже грозило газовым заводам, а фабрикам электрических лампочек.

С лихорадочной быстротой бросились защитники электричества искать способы удешевления и улучшения лампочек. Вот тогда и начались попытки заменить угольные нити в лампочках металлическими, которые потребляли бы меньше тока и устраняли желтизну света.

И прежде чем Лодыгин решил эту задачу окончательно, предложив лампочки с вольфрамовой нитью, против горелки Ахэра выступил сам Ахэр!

Талантливый изобретатель вовсе не был ярым защитником газового освещения. Когда он работал над своей горелкой, его интересовали не прибыли газовых заводов, а трудная техническая задача. Справившись с ней, Ахэр занялся улучшением электрических лампочек. И нашел довольно удачное решение – лампочки с нитью из металла осмия. Сразу наладили их изготовление, так как они потребляли втрое меньше тока, чем угольные.

Электрическое освещение подешевело, и газовым заводам опять пришлось плохо. Их владельцы снова ищут новых изобретений. Появляется выключатель, с помощью которого можно зажигать газовые горелки без спичек, как электрические лампочки. И газ все еще немного дешевле электричества.

Но вот изобретена вольфрамовая лампочка. И так же как в свое время улучшенная Эдисоном угольная лампочка накаливания Лодыгина погубила электрическую свечу Яблочкова, так теперь вольфрамовая лампочка Лодыгина покончила с газовым освещением – оно уже стало дороже электрического.

ЭЛЕКТРОННАЯ ЛАМПА

Первые электронные лампы, или радиолампы, как их иногда называют, были очень похожи на электрические лампы накаливания. Они имели прозрачные стеклянные баллоны такой же формы, а их нити накала ярко светились.

Еще в конце прошлого века известный американский изобретатель Т. А. Эдисон обнаружил, что раскаленная нить обычной лампы испускает, «выбрасывает» большое количество свободных электронов. Это явление, получившее название термоэлектронной эмиссии, широко используется во всех электронных лампах.

Любая электронная лампа представляет собой металлический, стеклянный или керамический баллон, внутри которого укреплены электроды (смотри рисунок 2). В баллоне создается сильное разрежение воздуха (вакуум), которое необходимо для того, чтобы газы не мешали движению электронов в лампе и чтобы электроды служили дольше. Катод — отрицательный электрод — является источником электронов. В одних лампах роль катода выполняет нить накала, в других нить служит миниатюрной электроплиткой, нагревающей трубчатый катод. Анод — положительный электрод — обычно имеет форму цилиндра или коробки без двух стенок, он окружает катод.

Все названия электронных ламп связаны с числом электродов: диод имеет два электрода, триод — три, тетрод — четыре, пентод — пять и т. д.

До наших дней остался неизменным принцип действия первой электронной лампы — диода, изобретенного англичанином Флемингом в 1904 г. Основные элементы этой простейшей лампы — катод и анод. Из раскаленного катода вылетают электроны и образуют вокруг него электронное «облако». Если катод соединить с «минусом» источника питания, а на анод подать «плюс», внутри диода возникает ток (анод начнет притягивать к себе электроны из «облака»). Если же на анод подать «минус», а на катод — «плюс», ток в цепи диода прекратится. Таким образом, в двух электродной лампе — диоде ток может идти только в одном направлении — от катода к аноду, т. е. диод обладает односторонней проводимостью тока.

Рисунок 2

Конструкция мощной электронной лампы

Электронная лампа — диод

Электронная лампа — триод

Диод использовали для выпрямления переменного тока (см. Электрический ток). В 1906 г. американский инженер Ли де Форест предложил ввести между анодом и катодом лампы диода еще один электрод — сетку. Появилась новая лампа — триод, неизмеримо расширившая область использования электронных ламп.

Работа триода, как и всякой электронной лампы, основана на существовании потока электронов между катодом и анодом. Сетка — третий электрод — имеет вид проволочной спирали. Она находится ближе к катоду, чем к аноду. Если на сетку подать небольшое отрицательное напряжение, она будет отталкивать часть электронов, летящих от катода к аноду, и сила анодного тока уменьшится. При большом отрицательном напряжении сетка становится непреодолимым барьером для электронов. Они задерживаются в пространстве между катодом и сеткой, несмотря на то, что к катоду приложен «минус», а к аноду — «плюс» источника питания. При положительном напряжении на сетке она будет усиливать анодный ток. Таким образом, подавая различное напряжение на сетку, можно управлять силой анодного тока лампы. Даже незначительные изменения напряжения между сеткой и катодом приведут к значительному изменению силы анодного тока, а, следовательно, и к изменению напряжения на нагрузке (например, резисторе), включенной в цепь анода. Если на сетку подать переменное напряжение, то за счет энергии источника питания лампа усилит это напряжение. Происходит это потому, что при переменном напряжении между сеткой и катодом постоянный ток в нагрузке лампы изменяется в такт с этим напряжением, причем в значительно большей степени, чем изменяется напряжение на сетке. Если этот ток пропустить через фильтр верхних частот (см. Фильтр электрический), то на его выходе потечет переменный ток с большей амплитудой колебаний, а на нагрузке появится большее переменное напряжение.

В дальнейшем конструкции электронных ламп развивались очень быстро — появились лампы, содержащие не одну, а несколько сеток: тетроды (лампы с двумя сетками) и пентоды (лампы с тремя сетками). Они позволили получить большее усиление сигналов.

Триоды, тетроды и пентоды — универсальные электронные лампы. Их применяют для усиления напряжения переменного и постоянного токов, для работы в качестве детекторов и в качестве генераторов электрических колебаний.

Широкое распространение получили комбинированные лампы, в баллонах которых имеются по две или даже по три электронные лампы. Это, например, диод-пентод, двойной триод, триод-пентод. Они могут, в частности, работать в качестве детектора (диод) и одновременно усиливать напряжение (пентод).

Электронные лампы для аппаратуры малой мощности (радиоприемников, телевизоров и т.д.) имеют небольшие размеры. Существуют даже сверхминиатюрные лампы, диаметр которых не превышает толщины карандаша. Полную противоположность миниатюрным лампам представляют лампы, применяемые в мощных усилителях радиоузлов или радиопередатчиках. Эти электронные лампы могут генерировать высокочастотные колебания мощностью в сотни киловатт и достигать значительных размеров. Из-за огромного количества выделяющегося тепла приходится применять воздушное и водяное охлаждение этих ламп.

ВОЛОКОННАЯ ОПТИКА

Волоконная оптика, раздел оптики, в котором рассматривается передача света и изображения по световодам и волноводам оптического диапазона, в частности, по многожильным световодам и пучкам гибких волокон.

Волоконная оптика возникла в 50-х годах XX века.

В волоконно-оптических деталях световые сигналы передаются с одной поверхности (торца световода) на другую (выходную) как совокупность элементов изображения, каждый из которых передается по своей световедущей жиле (рисунок 3).

Рисунок 3

Поэлементная передача изображения волоконной деталью

1- изображение, поданное на входной вогнутый торец, 2 – светопроводящая жила, 3 – изолирующая прослойка, 4 – мозаичное изображение, переданное на выходной торец

В волоконных деталях обычно применяют стеклянное волокно, световедущая жила которого (сердцевина) окружена стеклом-оболочкой из другого стекла с меньшим показателем преломления. Вследствие этого на поверхности раздела сердцевины и оболочки лучи, падающие под соответствующими углами, претерпевают полное внутреннее отражение и распространяются по световедущей жиле. Несмотря на множество таких отражений, потери в световодах обусловлены главным образом поглощением света в массе стекла жилы. При изготовлении световодов из особо чистых материалов удается снизить ослабление светового сигнала до нескольких десятков и даже единиц (дБ/км). Диаметр световедущих жил в деталях различных назначений лежит в области от нескольких микрон до нескольких см. Распространение света по световодам, диаметр которых велик по сравнению с длиной волны, происходит по законам геометрической оптики; по более тонким волокнам (порядка длины волны) распространяются лишь отдельные типы волн или их совокупности, что рассматривается в рамках волновой оптики.

Для передачи изображения в волоконной оптике применяются жесткие многожильные световоды и жгуты с регулярной укладкой волокон. Качество передачи изображения определяется диаметром световедущих жил, их общим числом и совершенством изготовления. Любые дефекты световодов портят изображение. Обычно разрешающая способность волоконных жгутов составляет 10-15 линий/мм, а в жестких многожильных световодах и спеченных из них деталях- до 100 линий/мм.

Изображение на входной торец жгута проецируется с помощью объектива. Выходной торец рассматривается через окуляр. Для увеличения или уменьшения действительного изображения применяются фоконы – пучки волокон с плавно увеличивающимся или уменьшающимся диаметром. Они концентрируют на выходном узком торце световой поток, падающий на широкий торец. При этом на выходе возрастают освещенность и наклон лучей. Повышение концентрации световой энергии возможно до тех пор, пока числовая апертура конуса лучей на выходе не достигнет числовой апертуры световода (ее обычная величина 0,4-1). Это ограничивает соотношение входного и выходного радиусов фокона, которое фактически не превосходит пяти.

Широкое распространение получили также пластины, вырезанные поперек из плотно спеченных волокон. Они служат фронтальными стеклами кинескопов и переносят изображение на их внешнюю поверхность, что позволяет контактно его фотографировать. При этом до пленки доходит основная часть света, излучаемого люминофором, и освещенность на иней создается в десятки раз большая, чем при съемке фотоаппаратом с объективом.

Световоды и другие волокно-оптические детали применяются в технике, медицине и во многих других отраслях научных исследований. Жесткие прямые или заранее изогнутые одножильные световоды и жгуты из волокон диаметром 15-50 мм применяются в медицинских приборах для освещения внутренних полостей носоглотки, желудка, бронхов и т.д. В таких приборах свет от электрической лампы собирается конденсором на входном торце световода ли жгута и по нему подается в освещаемую полость. Использование жгута с регулярной укладкой стеклянных волокон (гибкий эндоскоп) позволяет видеть изображение стенок внутренних полостей, диагностировать заболевания и с помощью гибких инструментов выполнять простейшие хирургические операции без вскрытия полости. Световоды с заданным переплетением применяют в скоростной киносъемке для регистрации треков заданных частиц, как преобразователи сканирования в фототелеграфии и телевизионной измерительной технике, как преобразователи кода и как шифровальные устройства. Созданы активные (лазерные) волокна, работающие как квантовые усилители и квантовые генераторы света, предназначенные для быстродействующих вычислительных машин и выполнения функций логических элементов, ячеек памяти и др. Особо прозрачные тонкие волоконные световоды с затуханием в несколько дБ/км применяются как кабели телефонной и телевизионной связи, как в пределах объекта (здание, корабль и т.д.), так и на расстоянии от него в десятки километров. Волоконная связь отличается помехозащищенностью, малым весом линий передачи, позволяет сэкономить дорогостоящую медь и обеспечивает развязку электрических цепей.

Волоконные детали изготовляются из особо чистых материалов. Из расплавов подходящих марок стекла вытягиваются световод и волокно. Предложен новый оптический материал – кристалловолокно, выращиваемое из расплава. Световодами в кристалловолокне являются нитевидные кристаллы, а прослойками – добавки, вводимые в расплав.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изучая историю электрического освещения я узнала много интересного об опытах Петрова В.В., Яблочкова, Лодыгина, Эдисона, как между ними происходили споры, чья лампочка лучше для освещения?

Я узнала об электрической дуге, вольфрамовой нити, лампах дневного света, электронных лампах, о волоконной оптике.

Но еще я хотела бы побольше узнать о современных лампах. Я думаю, что буду работать над этой темой в дальнейшем.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Александр Ивич. Приключения изобретений

2. Зубков Б.В., Чунаков С.В. Энциклопедический словарь юного техника

3. Ивановский М. Покоренный электрон. Издательство УК ВЛКСМ «Молодая гвардия», 1952

4. Ишков М.Н. От Махин до роботов

5. Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики

6. Прохоров А.М. Большая советская энциклопедия

7. Яворский Б.М., Селезнев Ю.А. Справочное руководство по физике.

www.ronl.ru

Реферат: История развития электрического освещения. Электрическое освещение реферат

Реферат - История развития электрического освещения

Курсовая работа - История развития электрического освещения

Реферат - История развития электрического освещения

Реферат - История электрического освещения

Рисунок 2

Конструкция мощной электронной лампы

Рисунок 3

Смотрите также