Сочинение на тему история развития электрического освещения - Помощь в подготовке к экзаменам и поступлению

История развития электрического освещения берет свое начало с 1870 года, когда была изобретена лампа накаливания, дававшая свет с помощью электрического тока. История развития электрического тока началась гораздо раньше, когда опыты известного ученого Вольта завершились созданием щелочной батареи. И самые первые приборы для освещения, которые работали на электрическом токе, были созданы в начале XIX века. Их пытались использовать для освещения улиц, однако они были слишком дорогими и неудобными.

Переворот совершил инженер из России Павел Яблочков, который 12 декабря 1876 года открыл «электрическую свечу», которая с помощью электричества стала удобным источником для освещения. Важную доработку в созданной Яблочковым лампе накаливания изобрел знаменитый американец Томас Эдисон. Он поместил устройство в вакуумную оболочку, которая защитила контакты с электрической дугой от окисления, поэтому его лампа могла давать свет достаточно длительное время. С его помощью история развития электрического освещения получила новый мощный импульс. 21 октября 1879 года он включил первую лампочку, которая смогла гореть два дня.

С легкой руки Томаса Эдисона электрическая лампочка стала коммерческим продуктом и получила широкое распространение уже в начале XX века. В дальнейшем история развития электрического освещения уже стала двигаться вперед благодаря бурной деятельности ученых и изобретателей, так как каждое новое изобретение собой символизировало новый виток развития индустрии освещения.

В 1901 году Купер-Хьюит продемонстрировал ртутную лампу низкого давления.

В 1905 году в мастерской Ауэра была изготовлена первая осветительная лампа с вольфрамовой спиралью.

В 1906 году ученый Кух изобрел ртутную лампу высокого давления.

В 1910 году был сделан важный ключевой прорыв по открытию галогенного цикла.

В 1913 году изобретатель Лангье продемонстрировал публике газонаполненную лампу, получившую впоследствии его имя.

В 1931 году ученый Пирани изготовил натриевую лампу низкого давления.

В 1946 году господин Шульц поражает всех ксеноновой лампой.

В 1958 году появились на свет галогенные лампы накаливания.

В 1962 году был создан первый светодиод с красным спектром излучения.

В 1982 году мир увидел низковольтные галогенные лампы.

В 1983 году были изобретены компактные люминесцентные лампы.

В этих датах история развития электрического освещения показана не только в виде передовых достижений науки, но и в виде изобретений, воплощенных в конечных продуктах массового потребления. В современное время уже хорошо отлажено серийное производство самых различных электрических источников света, в том числе и светодиодов, которые получили окончательное признание в истории. Их преимуществами являются огромный срок службы, высокая сила света, крошечные размеры и практически неисчерпаемый потенциал энергосбережения. Однако пока широким использованием светодиодов может похвастаться только история развития электроники.

Светодиодные технологии в электрическом освещении в ближайшем времени должны окончательно завоевать свое достойное место. Будущее видится в конкуренции за доминирование между светодиодными и люминесцентными источниками света. Люминесцентная лампа, которая сегодня является наиболее востребованным источником света, обязана своему такому положению уважаемому советскому ученому С.И.Вавилову, который дал мощный толчок развитию такого освещения и создал фундамент светотехнической науки. Именно под его руководством был разработан люминофор, который трансформировал ультрафиолетовый спектр излучения в спектр, хорошо видимый человеческому глазу. Неплохое будущее также ожидает и ксеноновую лампу.

Источник

Пример доклада 1

Электрическое освещение жилых и нежилых помещений в настоящее время является привычном. И сложно представить что еще не так давно такое освещение казалось чем-то невероятным.

Рассмотрим с чего начиналось изобретение электрического освещения, какие изобретения дали основу для изобретения электрического освещения. Разберем принципы работы электрических ламп освещения и их виды и дизайн.

История изобретений

1809 Англичанин Деларуэ строит первую лампу накаливания (с платиновой нитью накала).
В 1838 году бельгиец Йобар изобрел лампу накаливания на древесном угле.
В 1854 году немецкий Генрих Гебель разработал первую «современную» лампу: обугленную бамбуковую нить накаливания в эвакуированном сосуде. В течение следующих 5 лет он разработал то, что многие называют первой практичной лампой.
В 1860 году английский химик и физик Джозеф Вильсон Свон продемонстрировал первые результаты и получил патент, но трудности с получением вакуума привели к тому, что лампа Свона работала лишь ненадолго и неэффективно.
11 июля 1874 г. русский инженер Александр Николаевич Лодыгин получил патент № 1619 на лампу накаливания. В качестве нити накала он использовал углеродный стержень, помещенный в эвакуированный сосуд.
1875 В.Ф. Дидрихсон усовершенствовал лампу Lodygin, выкачав из нее воздух и поместив в нее несколько волосков (если один из них перегорит, то следующий включится автоматически).
В 1876 году Павел Николаевич Яблочков разработал один из вариантов электроуглеродной дуговой лампы, названный «Яблочковской свечой». Преимущество этой конструкции заключалось в том, что не требовался механизм для поддержания расстояния между электродами, чтобы дуга горела. Электродов хватило примерно на 2 часа.

Английский изобретатель Джозеф Уилсон Свон в 1878 году получил британский патент на лампу из углеродного волокна. Его лампы содержали волокно в разбавленной кислородной атмосфере, что давало очень яркий свет.

Во второй половине 1870-х годов американский изобретатель Томас Эдисон провел исследования, в которых опробовал различные металлы в качестве нитей. В 1879 году он запатентовал лампу с использованием платиновой проволоки. В 1880 году он возвращается к углеродной нити накала и создает лампу, которая длится 40 часов. В то же время Эдисон изобрел бытовой поворотный переключатель. Несмотря на столь короткий срок службы, его лампы вытеснили газовое освещение, которое использовалось до этого времени.

В 1890-х годах А.Н. Лодыгин изобрел несколько типов ламп с нитями из тугоплавких металлов.

Лодыгин предложил использовать вольфрамовые и молибденовые нити накаливания в лампах (такие используются во всех современных лампах) и скручивание нити накаливания в виде спирали. Он предпринял первые попытки удаления воздуха из ламп накаливания, что спасло нить накаливания от окисления и многократно увеличило срок ее службы. Впоследствии была изготовлена первая американская коммерческая лампа с вольфрамовой нитью накаливания под патентом Лоджина. Он также производил газонаполненные лампы (с углеродной нитью накала и азотным наполнением).

С конца 1890-х годов появились лампы с нитью нити магния, тория, циркония и оксида иттрия (лампа Нернста) или нитью металлического осмия (лампа Ауэра) и тантала (лампы Болтона и Фейерлейна).

Принцип работы

Лампа накаливания — это электрический источник света, в котором нить накаливания (огнеупорный проводник), содержащаяся в прозрачной емкости, заполненной вакуумом или инертным газом, нагревается до высокой температуры пропуском электрического тока, тем самым излучая широкий спектральный диапазон, в том числе и видимый свет. Используемый в настоящее время материал накаливания представляет собой в основном спираль из сплавов на основе вольфрама.

Лампа накаливания использует эффект нагревания проводника (нити накаливания) при прохождении через него электрического тока. После включения тока температура вольфрамовой нити резко повышается. Нить накала лампы накаливания излучает электромагнитное излучение в соответствии с законом Планка. Функция Planck имеет максимум, положение которого на шкале длин волн зависит от температуры. Этот максимум смещается в сторону более коротких длин волн с увеличением температуры (закон Вена о смещении). Для получения видимого излучения температура должна быть порядка нескольких тысяч градусов. Чем ниже температура, тем меньше пропорция видимого света и чем «краснее» излучение. Часть электрической энергии, поглощаемой лампой накаливания, преобразуется в излучение, а часть выбрасывается в процессе теплопроводности и конвекции.

Лишь небольшая часть излучения находится в видимом световом диапазоне, большая часть поступает от инфракрасного излучения. Для повышения эффективности ламп накаливания и получения «белого» света необходимо повысить температуру нити накаливания, которая, в свою очередь, ограничена материальными свойствами нити накаливания — температурой плавления. В современных лампах накаливания используются материалы с самой высокой температурой плавления — вольфрам (3410°C) и, очень редко, осмий (3045°C).

При практически достижимой температуре 2300-2900°C не выделяется ни белый, ни дневной свет. По этой причине лампы накаливания излучают свет, который кажется более «желто-красным», чем дневной свет. Так называемая цветовая температура используется для характеристики качества света.

При нормальном воздухе при таких температурах вольфрам сразу же превращается в оксид. По этой причине вольфрамовая нить защищена стеклянной колбой, заполненной нейтральным газом (обычно аргоном).

Первые лампы накаливания были изготовлены с использованием ламп накаливания вакуумного типа. Однако вольфрам быстро испаряется в вакууме и при высоких температурах, делая нити тоньше и затемняя стеклянную колбу при размещении на ней. Позже лампочки стали заполняться химически нейтральными газами. Вакуумные лампы накаливания теперь используются только для ламп небольшой мощности.

Дизайн и конструкции ламп

Конструкции ламп накаливания очень разнообразны и зависят от назначения. Однако общими чертами являются нить накала, лампочка и провода блока питания. В зависимости от типа лампы могут использоваться различные цоколи, а также могут изготавливаться лампы с разными цоколями, дополнительными внешними лампами и другими дополнительными конструктивными особенностями.

Лампы общего назначения оснащены предохранителем, членом ферроникелевого сплава, сваренного в конце одного из силовых проводов и расположенного снаружи лампы накаливания, как правило, в штоке. Предохранитель предназначен для предотвращения разрушения лампы в случае разрыва нити накаливания во время работы лампы. Причина этого заключается в том, что зона разлома создает дугу, которая может расплавить остатки нити накаливания, а расплавленные капли металла могут разрушить стекло лампы и вызвать пожар. Плавкий предохранитель сконструирован таким образом, что при воспламенении дуги ток электрической дуги значительно превышает номинальный ток лампы. Ферроникелевый элемент расположен в полости, где давление равняется атмосферному, поэтому дуга легко гасится.

Заключение

Почти вся энергия, поступающая в лампу, преобразуется в излучение. Потери, связанные с теплопроводностью и конвекцией, невелики. Однако только небольшой диапазон длин волн этого излучения виден человеческому глазу. Основная часть излучения находится в невидимом инфракрасном диапазоне и воспринимается как тепло. Эффективность ламп накаливания достигает максимума 15% при 3400K.

При практически достижимых температурах 2700K эффективность составляет 5%. С повышением температуры повышается эффективность лампы накаливания, но значительно сокращается срок ее службы. При температуре нити накала 2700K срок службы лампы составляет около 1000 часов, при 3400K — всего несколько часов. При повышении напряжения на 20% яркость увеличивается в два раза. При этом срок службы сокращается на 95%. Снижение напряжения в два раза (например, при последовательном подключении) снижает эффективность, но увеличивает срок службы примерно в тысячу раз.

Этот эффект часто используется для обеспечения надежного резервного освещения без особых требований к яркости, например, на лестничных клетках. Ограниченный срок службы лампы накаливания определяется в меньшей степени испарением нити накаливания во время работы, чем неровностями в нити накаливания. Неравномерное испарение материала нити накала создает разреженные участки повышенного электрического сопротивления, что, в свою очередь, вызывает еще больший нагрев и испарение материала в этих участках. Если одно из этих сужений настолько тонкое, что материал нити накаливания плавится или полностью испаряется в этот момент, то то ток прерывается и лампа выходит из строя.

Пример доклада 2

Вплоть до XIX века, когда широкое распространение начало получать освещение электрическое, человечество использовало практически одно горение как источник света. На этом пути были перепробованы различные варианты топлива и исполнения светильников: в разное время и в разных ситуациях люди пользовались лучинами, керосиновыми и масляными лампами, свечами, газовыми фонарями. Встречались и экзотические решения. Например, индейцы использовали для освещения своих хижин высушенную рыбу-свечу с пропущенным через неё фитилём – обилие в ней жира прекрасно поддерживает горение. Собственно, поэтому эта небольшая рыбка и получила в народе такое название (по-научному же она это эвлахон или тихоокеанский талеихт).

С приходом эпохи электричества ситуация начала меняться. Первыми электрическими лампами, вопреки расхожему мнению, стали вовсе не лампы накаливания, а угольные дуговые источники света. В таком приборе источником света выступала электрическая дуга, образовывавшаяся между двумя угольными электродами. В конце XIX века такие лампы получили широкое распространение в качестве источников уличного освещения.

Электрическая дуга появляется, когда вещество между двумя электродами под воздействием мощного электрического поля ионизируется и переходит в состояние плазмы. Но, как и в случае с горением, отдельные ионы стремятся вернуться в устойчивое энергетическое состояние, вследствие чего происходит их рекомбинация со свободными электронами, а излишек энергии испускается в виде фотонов. В зависимости от того, чем заполнено пространство между электродами – воздухом, благородными газами, парами металлов или их солей – изменяется спектр получаемого излучения.

Кстати, одним из изобретателей, отличившихся на поприще электрического света, стал наш соотечественник Павел Николаевич Яблочков, разработавший простую и эффективную конструкцию угольной дуговой лампы, в дальнейшем и названной его именем – свечой Яблочкова. Однако, Павлу Николаевичу тоже не удалось преодолеть один из самых больших недостатков таких источников света – их маленький срок службы. Большинство образцов угольных дуговых ламп горели не больше 100 часов.

Поэтому в начале XX века повсеместно стали использоваться более долговечные лампы накаливания с нитями из тугоплавких металлов, которые до сих пор, по прошествии уже более чем ста лет, всё ещё остаются весьма популярными в силу своей дешевизны и неприхотливости. Хотя первые образцы, разработанные Томасом Эдисоном ещё в 70–80-х годах XIX века использовали угольное волокно и также имели ограниченный срок службы – около 40 часов, это не помешало им получить широкое распространение и иметь коммерческий успех. Ключевым фактором для них стало удобство использования и низкая цена – в течение первых пяти лет существования фабрики Эдисона по производству ламп их цена снизилась с 1 доллара 25 центов до 22 центов за штуку.

Приветствуем газорязрядные лампы!

Но о дуговых, или разрядных, источниках света никто не забыл. Ещё в 90-х годах XIX века Никола Тесла запатентовал систему освещения газоразрядными лампами, наполненными аргоном. Такая лампа требовала для своей работы источника тока высокого напряжения и высокой частоты. Кстати, далёкие потомки тех первых ламп используются и по сей день, наряду с криптоновыми, ксеноновыми, неоновыми и некоторым

Собственно, поэтому эта небольшая рыбка и получила в народе такое название (по-научному же она это эвлахон или тихоокеанский талеихт).

Приветствуем газорязрядные лампы!

В дальнейшем идея развивалась, появлялись металлогалогенные, натриевые лампы, большое распространение получили лампы ртутные – которые мы используем и сейчас. Хотя первые эксперименты с парами ртути в качестве внутренней среды газоразрядных ламп показали, что свет, отдаваемый таким источником, имеет довольно низкое качество – в видимой части его спектра преобладают синие и зелёные цвета. Более того, в нём велико количество ультрафиолета, для глаза невидимого, а в больших количествах вредного для живых организмов. На этом свойстве паров ртути, кстати, основаны бактерицидные и кварцевые лампы – в них используются специальные типы стёкол, которые в большей степени пропускают ультрафиолетовое излучение, чем привычное нам силикатное стекло.

В 1926 году группа немецких инженеров во главе с Эдмундом Гермером предложила покрывать внутреннюю поверхность ртутных ламп люминофором – веществом, которое способно поглощать ультрафиолет и переизлучать свет в видимом диапазоне. Так родилась люминесцентная лампа – она же лампа дневного света. Важным преимуществом газоразрядных ламп стала, была и остаётся более высокая эффективность по сравнению с лампами накаливания – их светоотдача может на порядок отличаться. А значит, меньше энергии становится теплом и больше – светом.

Появление светодиодов

Первые промышленно значимые светодиоды появились в 60-х годах XX века. На первых порах это были источники красного (реже – жёлто-зелёного) света, которые использовались в различных индикаторах. Эффективность их оставляла желать лучшего – всего 1-2 люмена на ватт, что было чуть ли не на порядок ниже традиционных ламп накаливания. 30 лет спустя, в середине 90-х годов, этот показатель составлял уже 30, а к концу тысячелетия – уже до 60 люменов на ватт.

Светодиод – это полупроводниковый прибор, излучающий свет при пропускании через него электрического тока. Источником же света служит процесс рекомбинации, также как у рассмотренных ранее дуговых ламп, но в данном случае он идёт не между положительно заряженными ионами и электронами, а между электронами и дырками – обычными «обитателями» полупроводников. Причём излучать светодиод может только в очень узком диапазоне спектра, определяемом составом полупроводника. Поэтому для создания белых светодиодов в любом случае используются люминофоры.

Серьёзным препятствием для массового внедрения светодиодного освещения оставалась высокая стоимость, но по мере открытия новых полупроводниковых материалов и увеличения объёмов производства их цена снижалась. Хотя до сих пор светодиодные лампы обходятся дороже, чем сопоставимые им по световому потоку лампы накаливания, это с лихвой компенсируется существенно более низким энергопотреблением и на порядок большим сроком службы.

Распространённым является мнение, что газоразрядные лампы в настоящее время сменяются на светодиодные источники в силу большей энергоэффективности последних. Это тоже не совсем правда. До недавнего времени световая отдача большинства светодиодных светильников была ничуть не выше их аналогов, например, с натриевыми лампами высокого давления. Основными критериями здесь стали срок службы – чем дольше не нужно менять лампочку, тем меньше средств тратится на сам процесс замены, безопасность с экологической точки зрения – поскольку паров ртути в них нет, утилизировать светодиодный источник света можно, как любой другой электронный прибор. Но с развитием технологии световая отдача у светодиодов будет только расти, а классические газоразрядные лампы уже достигли практического предела и дальнейшие фундаментальные исследования в этой области кажутся нецелесообразными. В настоящее время перспективные образцы светодиодов, находящиеся на стадии исследовательской работы, показывают светоотдачу на уровне 250 лм/вт.

Смотрим в будущее

Что же нас ждёт в будущем? В настоящее время ведутся разработки в области органических светодиодов (OLED), но пока срок службы и характеристики не позволяют использовать их в качестве источника света. В любом случае потенциал светодиодного освещения ещё далеко не исчерпан, а значит, в ближайшие годы нас ждёт постепенное развитие этого направления с увеличением энергоэффективности и уменьшением цены.

Одним из перспективных направлений в развитии светодиодных приборов выглядит использование люминофоров на основе квантовых точек. Квантовая точка – это полупроводник, расстояние между энергетическими уровнями электронов в котором зависит от его геометрии. При переходе от одного уровня к другому испускается фотон, а значит, меняя размер квантовой точки и, соответственно, расстояние между энергетическими уровнями, мы можем менять энергию фотона, а следовательно – и частоту излучения или цвет света. Эти и некоторые другие свойства позволяют говорить о превосходстве квантовых точек над традиционными люминофорами. В настоящее время производство квантовых точек возможно в промышленных масштабах. Некоторые компании уже представили конечные продукты, в том числе и лампы, на их основе.

Пример доклада 3

Система электрического освещения впервые по-настоящему стала потребителем электрической энергии в массовом масштабе. С момента изобретения и начала массового применения систем электрического освещения человечество стало нуждаться в больших объемах электрической энергии. Ведь до сих пор электрическая лампочка — это самое распространённое электротехническое устройство. Как же развивалась история электрического освещения? Приятно осознавать, что начало этому положили русские исследователи XIX века.

Электрическая дуга В.В. Петрова

Осенью 1802 года В.В.Петров, профессор физики, первый в мире электрохимик и электротехник, проводил опыты при помощи построенной им батареи гальванических элементов. Во время исследования сопротивления угля он взял два угольных стержня, соединив их разными зарядами. Один взял с положительным плюсом, а другой с положительным минусом батареи. Затем приблизил угли один к другому. Сблизившись, концы углей разогрелись так, что начали светиться. Немного отодвинув их друг от друга, учёный увидел яркое изогнутое пламя. Так была открыта электрическая дуга. Оказалось, что сведенные на определённом расстоянии угольные стержни-электроды дают яркий разряд в форме электрической дуги. Так появились первые осветительные приборы на электрическом токе.

Русские учёные В.Чиколев и А.Шпаковский также проводили исследования в этом направлении.

Но, к сожалению, открытие Петрова было забыто. Учёные-иностранцы, служившие тогда в русской Академии наук, не способствовали продвижению изучения данного явления. Дело ещё и в том, что труды свои он писал на русском языке. Будь они на латыни, их бы знал весь мир. А через 8 лет, в 1810 году, учёный из Англии Генфри Дэви получил снова электрическую дугу, и его признали первооткрывателем. Он назвал её «вольтовой» дугой.

«Свеча Яблочкова»

Продолжил работу над созданием электрического светильника П.Н.Яблочков. Однажды, поработав с дуговым фонарём, молодой инженер понял, что его сложно регулировать. При таком фонаре постоянно должен находиться механик, чтобы поддерживать неустойчивое напряжение. Угольные лампы не были практичными.

Тогда Яблочков поставил перед собой такую задачу: построить лампу, которую не надо регулировать. И, представьте, это ему удалось! Мало того, задачу регулировки углей в дуговой лампе он решил гениально просто, поставив угольные стержни не друг против друга, а параллельно. При этом разделил их прослойкой тугоплавкого вещества, что не проводит ток. Казалось, всё просто, но это был настоящий прорыв в науке. Именно 70-е годы XIX века считают по-настоящему началом электрического освещения.

Весь мир узнал об этом изобретении, получившем название «Электрическая свеча Яблочкова». В 1876 году в Лондоне русский изобретатель демонстрировал необыкновенную электрическую свечу. По форме она была похожа на обычную стеариновую, но горела ярчайшим светом. Дешёвая и простая, с ярким ровным светом «свеча Яблочкова» завоевала мир. В 1880 году «русский свет» использовался во многих городах мира, а также в Москве, Петербурге, Полтаве, Нижнем Новгороде.

В дальнейшем совершенствуя своё изобретение П.Н.Яблочков использовал не постоянный, а переменный ток. Он стал первым человеком, применившим практически переменный ток в электротехнике.

Лампа Лодыгина

Работа по развитию электрического освещения продолжалась. Уже было известно, что, проходя по проводнику, ток нагревает его. Именно это свойство электрического тока использовали изобретатели новых электрических ламп. Это были лампы накаливания.

Русский электротехник А.Н.Лодыгин первым создаёт удобную конструкцию электрической лампы. Она выглядела так: две медные проволочки, которые соединены с источником тока, впаяны в небольшой стеклянный шар. Между ними закреплён тонкий угольный стерженёк. Он раскалялся и светился ярко благодаря большому сопротивлению току, когда тот пропускался через медные проволочки. Чтобы стерженёк быстро не сгорал из стеклянного шара откачивался воздух. Интересно то, что изначально Лодыгин, воплощая мечту детства, работал над геликоптером. Решая проблему, как освещать его ночью, изобретатель увлёкся созданием лампы накаливания. Геликоптера не получилось, но зато работа по лампе накаливания оказалась успешной. Академия наук присудила А.Н.Лодыгину почётную награду — Ломоносовскую премию. Это вдохновило учёного на новые исследования. Он показал, что такие лампы можно применять в разных условиях: на фонарях в шахтах, в сигнальных железнодорожных фонарях, на подводных лодках. Так, фонарь Лодыгина был применён, когда строили подводные части моста через Неву.

В 1890 году учёный выступил с предложением изготовлять лампы накаливания с металлическими нитями, при этом используя тугоплавкие металлы (вольфрам, осмий, молибден, палладий, иридий). В 1900 году на Всемирной выставке демонстрировались лампы накаливания Лодыгина с металлической нитью. После 1910 года нашли практическое применение лампы с вольфрамовой нитью, когда был открыт способ протяжки таких нитей.

Изготавливая лампы, следили, чтобы воздух был полностью удалён из баллона лампы. Для этого его заполняли газом, который не действовал на раскалённую нить (аргоном или азотом).

Лампа Томаса Эдисона

Лампочки Лодыгина служили мало, быстро сгорали. Необходимо было проделать множество опытов, чтобы получить прочную нить накаливания. Но денег у русского ученого не было. И тут появляется Томас Эдисон, знаменитый американский изобретатель. К нему попала лапочка Лодыгина от одного русского офицера, который привез её в Америку. Эдисону сразу стало понятно, что изобретение Лодыгина — самый лучший способ освещения. Он взялся совершенствовать лампу Лодыгина. В отличие от русских изобретателей Эдисон был хорошим коммерсантом, видел выгоду в разработке идеи. Кроме того, у него было много денег и помощников. Набравшись терпения, он с помощниками провёл более 6000 опытов для того, чтобы найти прочный материал для угольных нитей. Используя достижения в области электрического освещения, он увеличил разрежение в баллоне, применил в качестве нити накаливания бамбуковые обугленные волокна. Позже бамбуковое волокно было заменено вольфрамовой нитью (это усовершенствование уже в лампу Эдисона внёс тот же Лодыгин). С тех пор во всём мире для электрических ламп нити делаются из вольфрама (его температура плавления по шкале Цельсия 3380 градусов.

Томас Эдисон создал патрон к лампе, выключатель. Кстати, этими приспособлениями мы пользуемся до сих пор. Он решил проблему дробления энергии, построил генератор (динамо-машину). Благодаря этому стало возможным питать электрическим током несколько независимых друг от друга лампочек. Также он изобрёл счётчик электроэнергии. Это позволяло у каждого потребителя на дому определять количество используемой энергии.

Это далеко не все изобретения Томаса Эдисона, которые позволили широко использовать электрическое освещение. Эдисона не случайно называют отцом современного электрического освещения.

Лампы дневного света

Развитие электрического освещения продолжалось. Используя уже накопленные знания, учёные совершенствовали лампочки для освещения. Так появились лампы дневного света. Они дают свет не нагреваясь. Сначала были цветные газосветные лампы. Для обычного освещения они не подходили, но для световых реклам оказались удобными. В стеклянную трубочку с двух сторон вставлялись металлические пластинки, электроды, а к ним подводился ток. Цвет свечения зависел от газа, которым наполнялась трубка. Например, неон давал красный цвет, а аргон — синий. В трубке мог светится не газ, а пары металла. Пары натрия давали жёлтый цвет, а ртути — фиолетовый.

Можно по цвету световой рекламы определить, чем заполнены трубки.

Затем появились лампы с ультрафиолетовыми лучами. Советский учёный С.И.Вавилов в своей лаборатории изобрёл светящийся порошок. Этим порошком полупрозрачной, тонкой плёнкой изнутри покрываются стенки стеклянной трубки с электродами. Плёнка начинает светится под воздействием тока. В этом свете намного больше ультрафиолетовых лучей, чем у лампочек накаливания, хотя желтых лучей меньше. Поэтому её свет считается ближе к дневному. И ещё, лампы дневного света имеют преимущество, они потребляют меньше тока, а это значит, что освещение стоит дешевле.

Наша современность

Электрическое освещение продолжает совершенствоваться. На смену лампе накаливания Лодыгина приходят другие, современные лампы. Сегодня для освещения жилых помещений и других объектов используются галогенные лампы накаливания, энергосберегающие флуоресцентные лампы.
Лампочки прогрессируют, появляются новинки. Учёные продолжают работу. Например, китайцы заменили вольфрамовую нить углеродными нанотрубками. Исследования показывают, что нанолампочка в чём-то лучше. У «стеклянных осветителей» появляются неожиданные возможности. Это и устранение неприятных запахов, и способность к борьбе с грибками, бактериями. Отдельные разработчики говорят о лампочке, которая освежает воздух. Электрическое освещение продолжает развиваться. Это бесспорно!

Источник

Сочинение: История изобретения и развития электрического освещения

Первым по-настоящему массовым потребителем электрической энергии явилась система электрического освещения. Электрическая лампа и по нынешний день осталась самым распространенным электротехническим устройством.

В течение первой половины XIX в. господствующее положение занимало газовое освещение, имевшее существенные преимущества перед лампами с жидким горючим: централизация снабжения установок светильным газом, сравнительная дешевизна горючего, простота газовых горелок и простота обслуживания. Но по мере развития производства, роста городов, строительства крупных производственных зданий, гостиниц, магазинов, зрелищных помещений оно все менее удовлетворяло требованиям практики, так как было опасно в пожарном отношении, вредно для здоровья, а сила света отдельной горелки была мала.

Особенно недостатки газового освещения стали сказываться на крупных предприятиях с большим числом рабочих, занятых на производстве по 12 — 14 часов в сутки, вызывая резкое снижение производительности труда. Поэтому вполне своевременными, отвечавшими социальному заказу общества были попытки создать электрические источники света, вскоре решительно вытеснившие все иные источники.

Развитие электрического освещения шло по двум направлениям: конструирование дуговых ламп и ламп накаливания.

Вполне естественно начать историю электрического освещения с упоминания об опытах В. В. Петрова в 1802 г., которыми было установлено, что при помощи электрической дуги «темный покой довольно ясно освещен быть может». Тогда же, в 1802 г., Дэви в Англии демонстрировал накал проводника током.

Электрическая или «вольтова» дуга представляла собой в буквальном смысле яркое проявление электрического тока и в первой половине XIX столетия она часто демонстрировалась в лабораториях и на лекциях об электричестве. Принципиальными недостатками дугового источника являются: открытое пламя {и отсюда — пожарная опасность), огромная сила света и необходимость регулирования дугового промежутка по мере сгорания углей.

В 1844 г. французский физик Жан Бернар Фуко (1819—1868 гг.), именем которого названы открытый им вихревые токи, заменил электроды из древесного угля электродами из ретортного угля, что увеличило продолжительность горения лампы. Регулирование оставалось еще ручным. Такие лампы могли получить применение лишь в тех случаях, когда требовалось непродолжительное по времени, но интенсивное освещение, например, при подсветке стекла микроскопа, при устройстве сигнализации в маяках или театральных эффектах.

Легко себе представить восторг (а может быть и испуг) зрительного зала, когда в Парижском оперном театре в 1847 г. по ходу спектакля (а давали оперу Мейербера «Пророк») восход солнца имитировался с помощью дуговой лампы!

Дальнейшая история дугового электрического освещения связана с изобретениями различных механических и электромагнитных регуляторов. Идея дифференциального регулятора Чиколева, получившего широкое применение в прожекторостроении, была использована другими конструкторами, в частности немецким фабрикантом 3. Шуккертом. Крупносерийный выпуск дуговых ламп с дифференциальным регулятором начали производить в конце 70-х годов заводы Сименса (с которыми объединились заводы Шуккерта), и такая лампа стала продаваться под наименованием «дуговая лампа Сименса».

С 80-х годов дифференциальные дуговые лампы стали единственным типом дуговых источников света, которые применялись для освещения улиц, площадей, гаваней, а также для освещения больших помещений производственного или общественного назначения, они стали обычными источниками света в прожекторной и светопроекционной технике.

Особое место среди дуговых источников света занимает «электрическая свеча» Павла Николаевича Яблочкова (1847 — 1894). Изобретение, о котором пойдет речь, не привело к массовому и устойчивому применению именно этого источника света, но оно заслуживает особой оценки и отдельного рассказа, поскольку именно «электрическая свеча» явилась тем детонатором, который вызвал бурный рост электротехнической промышленности.

П. Н. Яблочков был военным инженером, выпускником Главного инженерного училища в Петербурге. Окончание им училища совпало но времени с появлением динамомашииы, и молодой офицер, заинтересовавшись электротехникой, вскоре поступил в Техническое гальваническое заведение, в котором готовились военные электротехники. Желая посвятить себя полностью работам по электротехнике, Яблочков выходит в отставку и занимается исследованиями в созданной им в Москве мастерской.

Осенью 1875 г. Яблочков проводил опыт электролиза поваренной соли. Два угольных электрода были расположены параллельно, и однажды, когда электроды на мгновение коснулись друг друга в нижних своих частях, между ними возникла электрическая дута. Яблочков вместе со своим помощником как завороженные наблюдали сквозь толстые стекла стеклянного сосуда яркое в буквальном смысле слова явление и «предоставили углям гореть до конца, а сосуду треснуть».

Увидев длительное горение дуги между параллельными стержнями, изобретатель воскликнул, обращаясь к своему коллеге: «Смотри, и регулятора никакого не нужно!». Изобретение было важным, но гениально простым: чтобы избавиться от дорогах регуляторов нужно просто повернуть угли из встречного положения в параллельное. Необходимо было несколько дней, чтобы технически доработать изобретение. Но П. Н. Яблочков всю жизнь был плохим предпринимателем; его московская мастерская потерпела финансовый крах и ему угрожала долговая тюрьма. Спасая свое изобретение, он срочно переехал в Париж.

П. Н. Яблочков стал очень известным человеком, в знак признания его работ появилось выражение «русский свет». В том же 1876 г. он организовал компанию по производству систем освещения, в которой вел работу в качестве технического руководителя. Первой операцией компании было освещение универсального магазина «Лувр» в Париже, затем ипподрома и, пожалуй, самое эффектное — освещение улицы Оперы. Изобретатель теперь стал богатым человеком. Его изобретение совершало триумфальное шествие по всему миру.

Для внедрения своей системы в Петербурге Яблочков уехал из Парижа, уплатив компании все сбережения за право эксплуатации своих изобретений в России. Но деятельность новой компании оказалась неуспешной, да и время триумфа электрической свечи быстро кончилось, появились более удобные лампы накаливания. Яблочков пережил большие лишения, сопровождавшиеся моральными переживаниями, и умер у себя на родине, в Саратове, в возрасте всего 47 лет, оставив семью без средств.

Но вернемся снова к изобретениям Яблочкова. Одна электрическая свеча могла гореть около 2 часов; при установке нескольких свечей в специальном фонаре, оборудованном переключателем для включения очередной свечи можно было обеспечить бесперебойное освещение в течение более длительного времени. Изобретение электрической свечи способствовало внедрению в практику переменного тока.

Электрическая техника предшествующего периода базировалась исключительно на постоянном токе (телеграфия, гальванотехника, минное дело). Дуговые электрические лампы с регуляторами также питались постоянным током. При этом положительный электрод сгорал быстрее отрицательного, поэтому его приходилось брать большего диаметра.

П. Н. Яблочков установил, что для питания свечи лучше применять переменный ток, в этом случае при электродах одинакового размера получалась вполне устойчивая дуга. В связи с тем, что осветительные установки по системе Яблочкова стали подключать к источникам переменного тока, заметно возрос спрос на генераторы переменного тока, которые раньше не находили практического применения.

О значении электрической свечи в расширении производства электрических генераторов переменного тока можно судить по следующему примеру: если до появления электрической свечи завод Грамма выпускал в течение 1870—1875 гг. по несколько десятков машин в год, то за 1876 г. выпуск генераторов возрос почти до 1000 шт. Заводы изготовляли электрические генераторы, специально предназначенные для установок электрического освещения и даже мощность машин обозначалась по числу питаемых электрических свечей (например, «шестисвечная машина»).

Значительному развитию электротехники способствовала также и разработка Яблочковым нескольких весьма эффективных систем «дробления электрической энергии», обеспечивавших возможность включения в цепь, питаемую одним генератором, нескольких дуговых ламп. Среди способов «дробления», предложенных Яблочковым, два получили практическое применение: секционирование обмотки якоря генератора (в результате получилось несколько независимых цепей, в которые включались свечи) и применение индукционных катушек. Первичные обмотки катушек включались последовательно в цепь, а во вторичную обмотку в зависимости от ее параметров могли подключаться одна, две и более свечей.

Если первичная цепь питалась постоянным током, то предусматривалось включение в нее специального прерывателя для наведения ЭДС во вторичных обмотках катушек. Фактически Яблочков использовал индукционную катушку в качестве трансформатора. Но значение электрической свечи этим не исчерпывается.

Изобретение дешевого приемника электрической энергии, доступного для широкого потребителя, потребовало решения еще одной важнейшей электротехнической проблемы — централизации производства электрической энергии и се распределении. Яблочков первым указал на то, что электрическая энергия должна распределяться подобно тому, как доставляются к потребителям газ и вода.

Дальнейший прогресс электрического освещения был связан с изобретением лампы накаливания, которая оказалась более удобным источником спета, имеющим лучшие экономические и световые показатели.

Самая ранняя по времени лампа накаливания построена англичанином Деларю в 1809 г. В этой лампе накаливалась платиновая спираль, находящаяся в стеклянной трубке. Следующий шаг сделан в 1838 г., когда бельгиец Жобар стал накаливать угольные накаливания Деларю стержни в разреженном пространстве. Эта лампа была, конечно, дешевле, но срок ее службы был незначительным.

После 1840 г. предлагались многочисленные конструкции ламп накаливания: с телом накала из платины, иридия, угля или графита и т.д. В 1854 г. по улицам Нью-Йорка разъезжал немецкий эмигрант Гебель, на повозке которого находились подзорная труба и лампа накаливания. Последняя служила для привлечения публики, которая приглашалась взглянуть через подзорную трубу на кольца Сатурна. Замечательным было то, что источником света в лампе Гебеля служило обугленное бамбуковое волокно. Нить была помешена в верхнюю часть закрытой барометрической трубки, т.е. в разреженное пространство. Медные проводники подходили к нити накала сквозь стекло. Лампа Гебеля могла гореть в течение нескольких часов.

В 1860 г. изобретатель Сван (Англия) впервые применил для лампы накаливания обугленные полоски толстой бумаги или бристольского картона, накалявшиеся в вакууме. В 1870—1875 гг. развернулись работы русского отставного офицера Александра Николаевича Лодыгина (1847—1923). Он решил построить летательный аппарат тяжелее воздуха, приводящийся в движение электричеством («электролет»). Вполне естественно, что освещаться этот аппарат должен был электричеством. Дуговая лампа по разным соображениям не подошла, и А. Н. Лодыгин стал конструировать лампу накаливания с тонким угольным стерженьком, заключенным в стеклянном баллоне.

Стремясь увеличить время горения, Лодыгин предложил устанавливать несколько угольных стерженьков, расположенных так, чтобы при сгорании одного автоматически включался следующий. Первая публичная демонстрация ламп Лодыгина состоялась а 1870 г., а в 1874 г. он получил русскую привилегию (авторское свидетельство) на свою лампу. Затем он запатентовал свое изобретение в нескольких странах Западной Европы.

Постепенно он усовершенствовал лампы. Если первые лампы работали 30 — 40 мин, то со временем, когда он применил вакуумные колбы, срок службы увеличился до нескольких сотен часов. За изобретение лампы накаливания А. Н. Лодыгин был удостоен Ломоносовской премии Петербургской Академии наук.

Лодыгин, как и Яблочков, тоже был плохим предпринимателем, организовал товарищество дли эксплуатации своего изобретения, оно увлеклось коммерческими операциями и развалилось, Лодыгин уехал во Францию искать более удачного места для своей работы. Он возвращался потом в Россию, снова уезжал. Предложил в 90-х годах в качестве тела накала в лампах вольфрамовую нить, и новые лампы Лодыгина демонстрировались на Парижской выставке 1900 г. В 1916 г. он уехал в США, где и умер в 1923 г.

Больше всего известности, почестей и сланы в связи с электрической лампой выпало на долю Эдисона. Но Эдисон не изобрел лампу. Он сделал нечто большее: Эдисон разработал во всех деталях систему электрического освещения и систему централизованного электроснабжения.

В 1879 г. Эдисон заинтересовался проблемой электрического освещения. Выходец из достаточно обеспеченной семьи голландских эмигрантов, будущий великий изобретатель не получил даже начального официального образования: через несколько месяцев занятий в школе он был признан ограниченным и неспособным учеником. Дальнейшим образованием он обязан своей матери, педагогу по профессии, и самостоятельным занятиям.

С 12-летнего возраста он, как в свое время Фарадей, стал самостоятельно зарабатывать, продавая газеты и журналы. Некоторое время спустя Эдисон стал телеграфистом. К 1879 г. он был уже известен как изобретатель автоматического счетчика голосов, как автор усовершенствования в области многократной телеграфии и в конструкции телефонного аппарата Белла, как изобретатель фонографа.

Есть достаточно убедительные сведения о том, что Эдисон хорошо знал изобретения своих предшественников в области электрического освещения накаливанием, в том числе и работы А. Н. Лодыгина. Он находился также под впечатлением успехов «электрической свечи» Яблочкова. Впрочем, сам Эдисон любил повторять, что всегда, когда он хотел сделать что-то новое, он тщательно изучал все, что было сделано по данному предмету до него, к этому времени Эдисон имел уже прекрасную лабораторию в Менло-Парке (США) и способных помощников.

Его эмиссары разъехались по всему миру в поисках наиболее подходящего растительного волокнистого материала для изготовления угольных нитей. Эдисон сразу поставил перед собой две задачи: лампа должна создавать умеренную освещенность; каждая лампа должна гореть совершенно независимо от других. Так он пришел к выводу о необходимости иметь нить высокого сопротивления, что позволит включать лампы параллельно (а не последовательно, как до этого поступали с любыми электрическими лампами).

12 апреля 1879 г. Эдисон получил первый патент на лампу с платиновой спиралью высокого сопротивления, а затем — на лампы с угольными нитями (27 января 1980 г.). Эдисон разработал систему откачки баллонов, технологию крепления вводов и угольной нити. 1 января 1880 г. Эдисон устроил публичную демонстрацию в Менло-Парке .

Для того чтобы система освещения стала коммерческой, Эдисон должен был придумать множество устройств и элементов: цоколь и патрон, поворотный выключатель, плавкие предохранители, изолированные провода, крепящиеся на роликах, счетчик электрической энергии и, в заключение, построил в 1882 г в Нью-Йорке на Пирльстрит первую центральную электростанцию.

Эдисон превратил электрическую энергию в товар, продаваемый всем желающим, а электрическую установку — в систему централизованного электроснабжения. В 1889 г. на Международной выставке в Париже чествовали двух самых знаменитых инженеров века — Эйфеля и Эдисона. В кафе на Эйфелевой башне был дан торжественный обед, на котором 71-летний композитор Шарль Гуно исполнил специально сочиненную торжественную кантату (собственноручно написанный экземпляр ее он преподнес жене и дочери Эдисона).

Уже в 80-е годы начинается быстрое развитие электрического освещения, все более расширяющееся массовое производство ламп накаливания, вызвавшее дальнейшее развитие электромашиностроительной промышленности, электроприборостроения, электроизоляционной техники, а также совершенствование способов производства и распределения электрической энергии

Источник

ГАПОУ
«СКАТК» СП «Северо- Кавказский лесной техникум»

Реферат

Дисциплина «Физика»

Тема: «История развитии электрического освещения»

Специальность:
« Лесное и лесопарковое хозяйство»

Выполнил(а): ст-ка 1 курса Губаева Е.

Преподаватель
Кадзова Ф.М.

г.Алагир 2018-2019 учебный год

Введение:

1. Немного истории.

2. «Свеча Яблочкова».

3.
Возвращение «свечи Яблочкова»

4.
Использование электрической энергии.

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 авто аккумулятора 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 –
Мирбаха, 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 сентября1847, село Жадовка, Сердобского уезда
Саратовской губернии — 19 (31) марта1894, 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“ черно пишущий
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 Дави. 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. В1848 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 Шпаковски 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. Слуховым 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 Глумов
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. Осенью1875 года Павел Николаевич в силу сложившихся
обстоятельств оказался в Париже в мастерских физических приборов Бреге. В
докладе, прочитанном 17 ноября 1876года 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 Электра — 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 проводамток 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.

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, 4декабря 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 изобретатель Петербург была учреждена акционерная компания
«Товарищество электрического освещения и изготовления электрических машин и
аппаратов П.Н. Яблочков-изобретательи 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. Чиколе 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.

Источник

Доклад

По физики на тему:

«История развития электрического освещения»

Составил

Ученик 8 класса МБОУ-СОШ №13

Епихин Артём

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 лмВт 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 лмВт. 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, лмВт	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.

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»).

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.

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»

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).

Источник

Первым по-настоящему массовым потребителем электрической энергии явилась система электрического освещения.
В течение первой половины XIX в. господствующее положение занимало газовое освещение, но по мере развития производства, роста городов, строительства крупных производственных зданий, оно все менее удовлетворяло требованиям практики, так как было опасно в пожарном отношении, вредно для здоровья, а сила света отдельной горелки была мала.

Развитие электрического освещения шло по двум направлениям: конструирование дуговых ламп и ламп накаливания.
Вполне естественно начать историю электрического освещения с упоминания об опытах В. В. Петрова в 1802 г., которыми было установлено, что при помощи электрической дуги «темный покой довольно ясно освещен быть может». Тогда же, в 1802 г., Дэви в Англии демонстрировал накал проводника током.

Принципиальными недостатками дугового источника являются: открытое пламя {и отсюда — пожарная опасность), огромная сила света и необходимость регулирования дугового промежутка по мере сгорания углей.

В 1844 г. французский физик Жан Бернар Фуко (1819—1868 гг.), именем которого названы открытый им вихревые токи, заменил электроды из древесного угля электродами из ретортного угля, что увеличило продолжительность горения лампы. Регулирование оставалось еше ручным. Такие лампы могли получить применение лишь в тех случаях, когда требовалось непродолжительное по времени, но интенсивное освещение, например, при подсветке стекла микроскопа, при устройстве сигнализации в маяках или театральных эффектах.

Нужна помощь в написании доклада?

Мы — биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Цена доклада

В Париже Яблочков познакомил со своей идеей крупного ученого и владельца завода по производству точных приборов Бреге, и уже 23 марта 1876 г. он получил патент на ставшую знаменитой «электрическую свечу».
П. Н. Яблочков стал очень известным человеком, в знак признания его работ появилось выражение «русский свет». В том же 1876 г. он организовал компанию по производству систем освещения, в которой вел работу в качестве технического руководителя. Первой операцией компании было освещение универсального магазина «Лувр» в Париже, затем ипподрома и, пожалуй, самое эффектное — освещение улицы Оперы. Изобретатель теперь стал богатым человеком. Его изобретение совершало триумфальное шествие по всему миру.

Одна электрическая свеча могла гореть около 2 часов; при установке нескольких свечей в специальном фонаре, оборудованном переключателем для включения очередной свечи можно было обеспечить бесперебойное освещение в течение более длительного времени. Изобретение электрической свечи способствовало внедрению в практику переменного тока.

12 апреля 1879 г. Эдисон получил первый патент на лампу с платиновой спиралью высокого сопротивления, а затем — на лампы с угольными нитями (27 января 1980 г.).

Эдисон превратил электрическую энергию в товар, продаваемы» всем желающим, а электрическую установку — в систему централизованного электроснабжения. Уже в 80-е годы начинается быстрое развитие электрического освещения, все более расширяющееся массовое производство ламп накаливания, вызвавшее дальнейшее развитие электромашиностроительной промышленности, электроприборостроения, электроизоляционной техники и совершенствование способов производства и распределения электрической энергии.

Нужна помощь в написании доклада?

Заказать доклад

Источник

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБЛАСТНОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«ЛИПЕЦКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»

Индивидуальный проект

на тему

«История развития электрического освещения»

Выполнил:

Селезнёв Михаил,

студент группы 2021-10

Руководитель проекта:

Саранцева Маргарита Юрьевна,

преподаватель физики

Липецк, 2022

Содержание:

Введение……………………………………………………………………….3
История освещения до электричества……………………………………….4
Переходная стадия.……………………………………………………………6
Лампа Лодыгина.………………………………………………………………8
Лампа Яблочкова………………………………………………………………10
Лампа Эдисона…….……………………………………………………………11
Люминесцентные лампы..……………………………………………………..13
Светодиодные источники света……………………………………………….15
Натриевая лампа………………………………………………………………..17
Ксеноновая лампа Шульца…………………………………………………….19
Энергосберегающие лампы……………………………………………………21
Технические характеристики ламп…………………………………………….23
Вывод……………………………………………………………………………24
Список использованных Интернет – ресурсов ………………………………25

Введение

Цель проекта: Ознакомить с историей возникновения источников электрического освещения и расширить спектр знаний о них.

Актуальность: Самым первым крупным потребителем электроэнергии стало освещение. Знания об истории настолько распространённого электротехнического устройства, как лампочка, являются просто необходимыми в современном мире. Люди должны знать, каким великим умам они должны быть благодарны.

История освещения до электричества

Самыми первыми источниками освещения начиная с ранней эпохи развития человека были костёр и факел. Сначала костёр горел в пещерах, равномерно освещая и согревая пространство вокруг себя. Затем, его переместили в специальное место, названное очагом.

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.

До П.Н. Яблочкова применение переменного тока считали не только опасным, но и совершенно неподходящим для практического использования, потому столь долгое время сфера электромеханики находилась в состоянии простоя.

В «доэлектрической» эпохе люди пользовались примитивными источниками освещения – масляными лампами, свечами.

На Руси, например, придумали использовать в качестве источника света зажженную щепу, называемую лучиной. Принцип весьма прост – ее закрепляли под углом на подставке с металлическим наконечником и поджигали нижний конец. Под огонь ставили металлический лист или сосуд с водой, чтобы уберечь дом от пожара.

Со временем, открывались новые вещества, способные поддерживать горение. Даже относительно близко к моменту изобретения первой электрической лампы люди придумывали новые способы использования горючих веществ. Так, в начале XIX века появились жировые свечи, а в 1790 году французский инженер Филипп Лебон начал работать над процессами перегонки сухой древесины и вскоре смог выделить газ, горение которого было намного ярче, чем у любого другого на тот день светового прибора. Некоторое время он продолжал свои эксперименты, усовершенствуя процесс, и вскоре свет увидел первый газовый рожок, на который Филипп получил патент.

Переходная стадия

Изобретению электрической лампочки предшествовали ещё события, уже связанные с электричеством, во многом поспособствовавшие созданию лампы Лодыгина и других:

1780 год – созданы водородные лампы, в которых впервые за всю историю для розжига используется электрическая искра.

1802 год – открыто свечение накаленной проволоки из платины и золота.

1802 год – русский ученый, физик-экспериментатор Василий Владимирович Петров, самостоятельно обучавшийся электротехнике, открывает явление электрической дуги между двумя угольными стержнями. Помимо светового излучения, он открывает и доказывает практическое применение данного эффекта для сварки и плавки металлов, а также восстановления их из руд. Петров делает еще ряд важных открытий, поэтому он по праву называется отцом отечественной электротехники.

1802 год – В.В. Петров открывает эффект свечения тлеющего разряда.

1820 год – английский астроном Уоррен де ла Рю демонстрирует первую из известных ламп накаливания.

1840 год – немецкий физик Уильям Роберт Грове впервые применяет для разогрева нити накаливания электрический ток.

1841 год – английский изобретатель Ф. Молейнс патентует свою лампочку, в которой светился порошковый уголь, помещенный между двумя платиновыми стержнями.

1844 год – Американский ученый Старр пытается создать лампы с угольной нитью, но результаты его опытов неоднозначны.

1845 год – в Лондоне Кинг получает патент на применение нитей накаливания из угля и металла для освещения.

1854 год – Генрих Гебель, находясь в Америке, впервые создает лампу с тонкой угольной нитью. Ей он освещает витрину своего магазина, в котором он продавал сделанные им часы.

1860 год – в Англии появляются первые газоразрядные ртутные трубки.

Лампа Лодыгина

А. Н. Лодыгин закончил военное училище, но затем подал в отставку и поступил в Петербургский университет. Там он начал работу над проектом летательного аппарата. В России у него не было возможности построить свое изобретение, Лодыгин уезжает во Францию. Тогда шла франко-прусская война, и молодой изобретатель хотел приспособить свое детище для военных нужд. Французское правительство приняло его предложение, и началась постройка аппарата, напоминавшего современный вертолет. Но Франция проиграла войну, и работы были остановлены. Сам Лодыгин, работая над своим изобретением, столкнулся с проблемой его освещения ночью. Эта проблема настолько его увлекла, что после возвращения в Россию Лодыгин полностью переключился на ее решение.

Лодыгин начал опыты с электрической дугой, но очень быстро от них отказался, так как увидел, что раскаленные концы угольных стержней светят ярче, чем сама дуга. Изобретатель пришел к выводу, что дуга не нужна, и начал опыты с различными материалами, накаляя их током. Эксперименты с проволокой из различных металлов ничего не дали — проволока светились лишь несколько минут, затем перегорала. Тогда Лодыгин вернулся к углю, которым пользовались для получения электрической дуги. Но он брал не толстые угольные стержни, а тонкие. Угольный стерженек помещался между двумя медными держателями в стеклянный шар, по нему пропускался электрический ток. Уголь давал свет довольно яркий, хотя и желтоватый. Угольный стержень выдерживал примерно полчаса.

Для того чтобы стержень не сгорал, Лодыгин поставил в лампу два стержня. Сперва накалялся только один и быстро сгорал, поглощая весь кислород в лампе, после этого начинал светиться второй. Поскольку кислорода оставалось очень мало, он светил примерно два часа. Теперь нужно было выкачать воздух из лампочки и исключить его просачивание внутрь. Для этого нижний конец лампы погружался в масляную ванну, через которую от источника тока к лампе шли провода. Вскоре и от этого способа пришлось отказаться, была сделана лампочка, в которой можно было менять угольные стержни после сгорания. Но неудобства возникали из-за необходимости откачивать воздух.

Академия наук присвоила Лодыгину Ломоносовскую премию за то, что его изобретение приводит к «полезным, важным и новым практическим применениям».

Лампа Яблочкова

В 1874 г. П. Н. Яблочков взялся освещать электрическим светом путь Императорскому поезду и на деле ознакомился с неудобствами существовавших в то время регуляторов для вольтовой дуги. Он задумал разработать конструкцию дуговой лампы вовсе без регулятора, поскольку не верил в возможность создания совершенных регуляторов

При работе на переменном токе оба угля сгорают с одной и той же скоростью, изолирующая масса между ними испаряется и, таким образом, сохраняются постоянное расстояние между концами углей и постоянная длина электрической дуги, независимо от колебаний питающего дугу напряжения.

Результатом опытов Яблочкова явилась не только разработка свечи. Он обнаружил, что сопротивление многих тугоплавких тел электрическому току уменьшается при нагревании, вопреки широко распространённому тогда мнению, будто сопротивление всех твёрдых тел увеличивается с повышением температуры, как это имеет место в металлах.

Сила электрического тока, проходящего через каолиновую пластинку и разогревающего её, растёт, и раскалённая пластинка начинает ярко светиться. Обнаружив это явление, Яблочков использовал его для изготовления лампы накаливания, не требовавшей удаления воздуха. Телом накала в этой лампе служила каолиновая пластинка, вырезанная в форме той или иной фигуры или буквы.

Лампа Эдисона

В 1870-х годах над созданием и совершенствованием лампы накаливания начал свою работу Эдисон. Он отличался не только продуктивностью в создании различных идей, но и фантастической работоспособностью в проведении экспериментов Изобретатель действовал методом практических проб: карбонизировал массу растений, подставлял различные материалы в качестве нити накала. В 1879 году он запатентовал усовершенствованную лампу накаливания с платиновой нитью. Далее он предложил вариант конструкции, в которой использовалась угольное волокно. Созданная им лампа могла гореть не менее 40 часов подряд. Кроме того, он создал патрон и цоколь. Эта лампочка продавалась по цене менее одного доллара и была более доступной, чем большинство восковых свечей.

Занимаясь разработкой лампы, Эдисон понимал, что кроме выбора материалов важно и оформление механизма. Так, он изобретает предохранители, счетчики, первые выключатели, электрогенераторы. Многие из компонентов для освещения, которые придумал Эдисон, являются стандартными и до сих пор используются во всем мире. Изобретатель хотел сделать так, чтобы лампочки стали доступны всем. Для этого он начал продавать их по заниженной цене. Электрическая лампочка Эдисона стоила чуть больше доллара. Быстрая автоматизация производства позволила снизить затраты и при этом выпускать большое количество товара. Вскоре себестоимость лампы стала около 22 центов. Мечта Эдисона – общедоступность лампочек, наконец сбылась.

В настоящее время лампочки являются обычным делом. Они доступны и весьма удобны в использовании. Более того, появилось множество различных типов и моделей ламп. «Лампочка Эдисона» — это название определенного вида ламп. Они оформлены в стиле ретро и схожи с теми, что использовались во времена Томаса Эдисона. Такие лампы излучают мягкий свет, могут иметь множество разных форм. Лампочки Эдисона часто используют для дизайна помещений, где требуется уют.

Люминесцентные лампы

Люминесцентная лампа — это устройство, в котором электрический разряд проходя через пары ртути создаёт ультрафиолетовое излучение, которое преобразуется в видимый свет с помощью люминофора — например, смеси галофосфата кальция с другими элементами. Световая отдача люминесцентной лампы в несколько раз больше, чем у ламп накаливания аналогичной мощности. Раньше люминесцентные лампы называли так же лампами дневного света. Но теперь есть уже и другие лампы которые по спектру свечения близки к дневному свету.

История люминесцентной лампы началась в 1856 году, когда Генрих Гейслер с помощью соленоида заставил заполненную газом трубку вспыхнуть синим светом.

Позже корпорация General Electric купила патент у Гермера и в 1938 году довела лампы дневного света до широкого коммерческого использования. Свет первых ламп напоминал естественный уличный свет в пасмурный день. Считается, что именно тогда и появилось название «лампа дневного света».

Люминесценция – это нетепловое излучение, возникающее при спонтанном излучательном переходе ионов, молекул или атомов газов, растворов и твердых тел из высокоэнергетических состояний в состояния с более низкой энергией.

При замыкании контакта выключателя ток поступает в цепь и, минуя электроды, сопротивление которых выше, чем остальной цепи, достигает стартера. Из-за близкого расположения контактов возникает тлеющий разряд, разогревающий приваренную к одному из контактов биметаллическую пластину, которая изгибаясь, замыкает цепь. Напряжение становится достаточным, чтобы преодолеть сопротивление электродов и спровоцировать появление электрической дуги.

Поток свободно движущихся частиц, образовавшихся под воздействием высокого напряжения около вольфрамовых нитей, выбивает электроны с внешних орбит атомов заполняющего колбу инертного газа. Движущиеся свободные частицы, сталкиваясь с атомами ртути, переводят ее электроны на более высокую орбиту. Их возвращение сопровождается ультрафиолетовым излучением, которое, попадая на покрытые люминофором стенки колбы, преобразуется в видимое свечение.

Светодиодные источники света

Светодиод — прибор полупроводникового типа с электронно-дырочным переходом, который излучает свет определенной длины волны под воздействием тока, пропускаемого в прямом направлении. В основе лежит кристалл полупроводникового типа, закрепленный на основе из меди или алюминия. Сверху кристалл закрывается слоем силикона и линзой из пластмассы. Вместе они образуют оптическую систему.

Принцип работы светодиодной лампы основан на излучении света в очень узком диапазоне длин волн: то есть, с цветовой характеристикой энергии полупроводникового материала, который используется для изготовления светодиодов. Для излучения белого света от светодиодной лампы надо смешивать излучения от красного, зеленого и синего светодиодов или использовать люминофор для преобразования частей света в другие цвета.

Впервые на эффект электролюминесценции обратил внимание английский ученый Генри Рауд в 1907 году. Проводя эксперименты с током, проходящим через металл-карборунд. Он заметил свечение, которое испускал твердотельный диод, изучил и описал его.

В 1923 году подобный эксперимент поставил советский экспериментатор Олег Лосев. Физик до конца жизни занимался исследованиями данной области. Нашел более эффективные полупроводники, создал удобный полупроводниковый прибор на основе цинкита, заметно повышающий качество радиоприема. Он сделал еще ряд важнейших открытий, которые легли в основу современных высокотехнологичных устройств на основе полупроводниковых светодиодов.

1961 год ознаменовался открытием инфракрасного светодиода. Разработали и запатентовали его Р. Байард и Г. Питтман. В последующие годы ученые активно работали над увеличением яркости и диапазона излучения полупроводниковых светодиодов.

В 1970-х годах советский академик Жорес Иванович Алферов на базе арсенида галлия на подложке вырастил многопроходную двойную слоистую структуру, образованную полупроводниками с различной шириной запрещенной зоны (гетероструктуру). В области контакта таких полупроводников образуется повышенное количество носителей заряда, что в видимой, для человеческого глаза области, проявляется заметно более ярким свечением светодиодов, по сравнению с гомоструктурами (полупроводниками с единственной шириной запрещенной зоны).

Натриевая лампа

Непрерывное развитие дорожной инфраструктуры в первой половине 20 века поставило инженеров перед необходимостью разработки мощных источников света с высоким КПД, не требующих частой замены. Подобным требованиям в полной мере удовлетворяли натриевые лампы низкого давления, активное внедрение которых в Европе и США пришлось на 1930-е годы.

Несмотря на относительную простоту конструкции, изготовление устройств потребовало пересмотра ряда существующих технологий. Натриевые пары, используемые в лампах, агрессивны к обыкновенному стеклу, что потребовало использования колб из стекла на основе боросиликата. Другой особенностью стала повышенная чувствительность НЛНД к окружающей температуре. Проблема была решена помещением основной стеклянной колбы в дополнительную, с образованием своеобразного «термоса» с двумя оболочками, эффективно удерживающего тепло.

Традиционные лампы НЛНД излучают яркий свет с оранжево-желтым оттенком, что несколько ограничивает область их применения. Изделия используются преимущественно для уличного, архитектурного, декоративного освещения. В некоторых случаях допускается применение в помещениях.

Выпускаемые сегодня натриевые лампы отличаются более широкой сферой применения и достаточно часто устанавливаются в помещениях для создания световых акцентов. Следует учитывать повышенные требования изделий к качеству электроснабжения и склонность к снижению ресурса при нестабильном питании.

Современные лампы имеют высокое давление газа в колбе и отличаются от НЛНД лучшей световой отдачей и долговечностью. Также следует отметить минимальный спад светового потока на протяжении всего срока службы. Последние поколения натриевых ламп лишены большинства недостатков цветопередачи НЛНД. Это достигается увеличением температуры «холодной зоны», повышением содержания натрия, а также изменением размера колбы. Также на внешнюю колбу могут наноситься люминофоры и интерференционные покрытия.

В конце срока службы натриевые лампы высокого давления (демонстрируют явление, известное как циклирование, вызванное потерей натрия в дуге. Натрий является высокореактивным элементом и теряется в реакции с оксидом алюминия дуговой трубки.

Ксеноновая лампа Шульца

Ксеноновая лампа Шульца (дуговая лампа) — источник искусственного света, в котором источником излучения является электрическая дуга в колбе, заполненной ксеноном.

Лампа состоит из колбы из обычного или кварцевого стекла с вольфрамовыми электродами. Колба вакуумируется и затем заполняется ксеноном. Ксеноновая лампа с короткой дугой была изобретена в 1940-х годах в Германии и представлена в 1951 году. Лампа нашла широкое применение в кинопроекторах откуда вытеснила преимущественно угольные дуговые источники света.

Лампа дает яркий белый свет, близкий к дневному спектру, но имеет достаточно невысокий КПД.

В ксеноновой лампе основной поток света излучается столбом плазмы возле катода. Светящаяся область имеет форму конуса. Спектр ксеноновой лампы приблизительно равномерный по всей области видимого света, близкий к дневному свету. Но даже в лампах высокого давления есть несколько пиков в ближнем инфракрасном диапазоне. Существуют также ртутно-ксеноновые лампы, в которых, кроме ксенона в колбе, находятся пары ртути. Они излучают голубовато-белый свет с сильным содержанием ультрафиолета, что позволяет использовать их для физиотерапевтических целей. Благодаря малым размерам светящейся области, ксеноновые лампы могут использоваться как близкий к точечному источник света, позволяющий производить достаточно точную фокусировку излучения.

Во всех современных ксеноновых лампах используется колба из кварцевого стекла с электродами из вольфрама, легированного торием. Кварцевое стекло — это единственный экономически приемлемый оптически прозрачный материал, который выдерживает высокое давление и температуру. Для специальных задач применяют изготовление колбы лампы из сапфира. Это расширяет спектральный диапазон излучения в сторону коротковолнового ультрафиолета и также приводит к увеличению срока службы лампы. В ксеноновой лампе анод при работе сильно нагревается потоком электронов, поэтому лампы большой мощности нередко имеют жидкостное охлаждение.

Энергосберегающие лампы

В конце XIX века Питер Купер Хьюитт изобрел первый вариант привычной и часто применяемой сейчас энергосберегающей лампы. Практичную флуоресцентную лампу удалось создать союзу Джорджа Инмана. Результат работы был представлен в 1938 году. Сам патент был получен только через три года после этого события. Предполагалось, что U-образными, а также круглыми лампами можно будет уменьшить длину светильных приборов с флуоресцентными лампами. Изобретение компактной флуоресцентной лампы спирального типа произошло в 1976 году Эдвардом Хаммером. Все требования при разработке данного проекта были соблюдены, однако работа была заморожена из-за высокой цены обеспечения наладки выпуска. Созданный дизайн тут же скопировали другие производители этого направления.

Для создания компактных флуоресцентных ламп, которые бы не отличались по размеру от обычных ламп накаливания, специалисты разработали новые высокоэффективные виды фосфора. Они обладали свойством выдержки большого напряжения, чего нельзя сказать о ранних вариантах ламп. Изогнутую колбу покрывали слоями люминофора, а в качестве наполнителя использовали инертный газ и пары ртути. Ионизация данного вещества приводит к свечению самой лампы. В колбе находятся электроды из вольфрама, которые покрываются смесью окислов кальция, бария и других элементов. В люминофоре содержатся щелочноземельные металлы, которые влияют на обеспечение работы ламп при облучении высокого уровня интенсивности. Именно за счет них специалистам удалось уменьшить размер колбы энергосберегающей лампы.

Преимуществами энергосберегающих ламп, по сравнению с лампами накаливания, являются экономия электроэнергии, долгий срок эксплуатации, небольшая теплоотдача, высокая светоотдача и выбор нужного цвета светового потока.

К недостаткам энергосберегающих ламп можно отнести достаточно большую стоимость. Помимо этого, недостатком некоторых типов таких ламп является то, что они могут способствовать развитию различных нарушений здоровья людей (Люминесцентные лампы содержат в своём составе в небольшом количестве пары ртути, в связи с чем их нельзя выбрасывать как обычный бытовой мусор, а требуется сдавать на утилизацию в специализированные организации).

Технические характеристики ламп

Тип источника излучения	Мощность, Вт	Срок службы, час.
Вакуумные и газонаполненные лампы накаливания общего назначения	15-1 000	1 000
Галогенные лампы накаливания общего назначения	1 000-2 000	2 000-3 000
Ртутные разрядные люминесцентные лампы	15-80	1 000-15 000
Ртутные лампы высокого давления	80-2 000	10 000-15 000
Металлогалогенные лампы	250-3 500	2 000-10 000
Натриевые лампы низкого давления	85-140	20 000
Натриевые лампы высокого давления	50-1 000	10 000-15 000
Ксеноновые лампы	50-10 000	100-800

Заключение

Ночью жизнедеятельность человека не останавливается. Ему необходимо работать, иногда и в тёмное время суток. Для этого, человек использует источники освещения. Изначально, они были максимально примитивные. Костры, факелы и тому подобное представляли из себя грубо говоря «горящие палки», которые недолго горели, были огнеопасными и не самыми удобными при транспортировке. Затем, человек начал использовать горючие вещества для освещения. Так появились масляные, жировые лампы. Перед изобретением электрических источников света, в лучах славы находились также и газовые лампы, как например водородная. Весь XIX век является веком технологических открытий. Расцвет промышленного производства, отсутствие крупных военных конфликтов, экономический рост великих держав характеризовали всю вторую половину XIX века. Именно во второй половине началась история развития электрического освещения. В особенности, 1870-1880-х, затронувших деятельность «отцов-основателей» электрического освещения – Александра Николаевича Лодыгина, Павла Николаевича Яблочкова и Томаса Эдисона. Однако, разумеется, не стоит забывать и про других учёных, кропотливым трудом внёсших свой вклад в развитие данной области.

Список использованных Интернет-ресурсов:

1.https://fb.ru/article/2904/kratkaya-istoriya-razvitiya-elektricheskogo-osvescheniya

2. https://nsc—trade.ru/index.php?route=information/articles&articles_id=44

3. https://ru.wikipedia.org/

4. http://www.lamps.ru/stati/natrievye—lampy/

5. https://elektrik-a.su/osveshhenie/obshhaya-chast/istoriya-osveshheniya-389#i

Источник