Изобретението на крушката с нажежаема жичка

Човечеството се опитва безопасно да освети жилището си, тъй като е получило огън в собствените си ръце. Първоначално това бяха огньове в пещерата, след това - факли и други опасни за пожара предмети. С развитието на човечеството и технологиите методите на осветление се променят и усъвършенстват.

Няма да правим дълбоки екскурзии в историята и да разберем цялата еволюция на осветителните устройства: по тази тема могат да бъдат написани повече от една книга. Ще вземем предвид един от най-може би интересните въпроси - кой и кога е изобретил или изобретил модерната електрическа крушка с нажежаема жичка.

Малко история

На този въпрос, задаван в различни страни, може да се отговори напълно различно. Американците с присъщото им самочувствие ще твърдят, че той е изобретателят на първата лампа с нажежаема жичка - техният сънародник Едисон, който получи патент за своето изобретение през 1880 година. Французите ще назоват руския учен Яблочков: с помощта на неговото изобретение те започнаха да осветяват площадите и театрите на столицата на тази страна. Може би някой ще си спомни Лодигин, изобретател от Санкт Петербург, чиито лампи през 1873 г. започнаха да осветяват улиците на града. Най-вероятно ще има и други отговори: всичко зависи от информираността на човека по този въпрос.

Най-изненадващо е, че в този случай всички ще бъдат прави. Как е възможно?

С изобретяването на електричеството (откриването на електрически ток) научните открития следваха едно след друго. Нещо повече, те са направени от съвсем различни учени и изобретатели, в напълно различни страни. Постепенно електротехниката се откроява като отделна наука (първоначално всичко това е свързано с физически явления).

Началото на разработването и търсенето на решения за изобретението на електрическата крушка е получаването от руския академик Петров през 1802 г. на електрическа дъга от най-мощната електрическа батерия по това време. На свой ред създаването на тази батерия стана възможно благодарение на изобретението на италианския волт на химически енергиен източник - галваничен елемент. По този начин едно изобретение поражда други открития, които от своя страна пораждат нови идеи и експерименти.

Към средата на 19 век много учени и изобретатели експериментират, за да получат стабилно и дълготрайно сияние. Разнообразие от идеи доведоха до факта, че се открояват три области на развитие. Някои учени се опитват да подобрят електрическата дъгова лампа, други се бият за лампа с нажежаема жичка, а трети работят с източници на газоразряд.

И все пак електрическата дъга се смяташе за най-обещаваща по отношение на осветлението: в тази посока бяха проведени повечето изследвания и бяха проведени различни експерименти. Всички изследователи обаче са изправени пред един и същ проблем: между електродите е светло и на определено разстояние между тях се образува стабилна дъга. Повечето експерименти бяха проведени с въглеродни електроди, които изгаряха доста бързо и разстоянието на дъгата постоянно се променяше.

Изискваше се автоматичен регулатор. Предложени бяха различни варианти, но всички имаха един недостатък: за всяка електрическа лампа с нажежаема жичка се изискваше отделен източник на енергия. Голям пробив в тази посока през 1856 г. е направен от изобретателя Шпаковски: той успява да събере инсталация от 11 дъгови лампи, които работят в една верига от един източник на енергия.

Тринадесет години по-късно, през 1869 г., Чиколев изобретява и успешно тества диференциален регулатор за дъгови лампи. Това изобретение (в подобрена форма) се използва успешно в мощни инсталации днес. Пример - в морски прожектори и фарове.

Пробив на Яблочков

В средата на втората половина на 19 век, в лавина от технически пробиви и нови изобретения, настъпи относително спокойствие. Изобретателите и електроинженерите все още не могат да решат основния проблем: неравномерното изгаряне на въглеродните електроди. Също така не е открит ефикасен и компактен регулатор. Но, заслужава да се отбележи, имаше известни постижения: електродите бяха поставени в стъклена колба, която им даде известна защита срещу механични и атмосферни влияния.

Факт е, че до този момент всички изследователи поставят електродите хоризонтално в колбата, което води до неравномерно образуване на дъгата между тях. Поглеждайки успоредно разположените прибори, Яблочкова осъзна: така трябва да се поставят електродите. В този случай разстоянието между тях ще бъде еднакво: необходимостта от регулатори просто изчезва от само себе си.

Разбира се, окончателното решение на проблема беше все още много далеч, но основното беше постигнато: беше получен нов тласък към изобретателската мисъл и бариерата от години за маркиране на времето беше прекъсната.

Тогава събитията отново се ускориха и решенията последваха едно след друго:

На първо място, електроинженерите се сблъскаха с нов проблем: паралелните пръти започнаха да горят по цялата си дължина: дъгата непрекъснато се търкаляше към носещите ток терминали. Проблемът беше решен само след поставяне на изолационна подложка между електродите. След многобройни експерименти каолинът е признат за най-добрия в това качество: той се топи равномерно с електродите;
Следващият проблем, пред който е изправен екипът на Яблочков, е въпросът как да се запалят електродите? Решението беше въглероден джъмпер, разположен отгоре на лампата, който при подаване на ток изгаряше, създавайки дъга;
Проблемът с неравномерното изтъняване на електродите беше решен, като положителният прът стана по-дебел от отрицателния. Само използването на променлив ток може напълно да реши този проблем.

През 1876 г., представена на изложба, проведена в английската столица, свещта на Яблочков имаше доста опростен дизайн: два вертикално разположени електрода даваха ярка и мека матова светлина. Година след изложбата е създадено акционерно дружество, занимаващо се с изследване на електрическо осветление, базирано на изследванията и постиженията на Яблочков.

Също така през тези две години бяха получени необходимите патенти за производството на свещи Яблочков, които в Европа бяха наречени „руска светлина“, започнаха във Франция. Стартира и производството на електрически генератори, които задвижваха първата масово произведена крушка.

Лампи с нажежаема жичка

Почти успоредно с това бяха напреднали изобретенията и изследванията с лампи с нажежаема жичка. Едисон получи световна слава: смята се, че именно той е изобретил първата лампа, работеща на принципа на нажежаема жичка. Всичко това е вярно едновременно и малко невярно. Както и в предишния случай, работата е извършена от различни учени в различни части на света. Всяко ново откритие и постижение движеше всички изобретатели една крачка напред.

Експериментите с електрически ток започнаха веднага след откриването му. Още в началото на 19 век се провеждат експерименти с нагряване на различни проводници. Целта на използването на тази техника за осветление е поставена през 1844 г. от изобретателя дьо Молен. За нажежаване той използва платинена тел, която поставя в стъклена крушка. Такава жица обаче се стопи бързо. През 1845 г. английският учен Кинг предлага да замени платината с въглеродни пръчки.

Първата крушка, подходяща за осветление и работа в продължение на около 200 часа, беше представена на обществеността от Г. Гьобел. За електрически ток с нажежаема жичка във вакуумна лампа е инсталирана бамбукова нишка. Сигурно питате, как успяхте да получите вакуум по това време? Всъщност всичко е просто. Гьобел използва принципа, използван за барометрите: той изсипва живак в колба и след като го излива във вакуум. Но поради липсата на пари за патент, този доста успешен експеримент скоро беше забравен.

През 1875 г. В. Дидрихсон подобрява лампата Lodygin: изпомпва въздух от колбата, където се намира въглеродната нишка, а също така изобретява механизъм за автоматично заместване на изгорялата нишка. През същата година Дидрихсон изобретява абсолютно нов и по това време уникален метод за производство на въглища от лампи: вакуумно овъгляване с помощта на графит. Скоро обаче председателят на партньорството, финансирало всички изследвания, почина, така че експериментите и по-нататъшното подобряване на лампата спряха.

През 1876 г. Н. Булигин възприема идеята и започва да я развива. Той изобретява саморазширяващ се механизъм, който при изгарянето на въглеродните пръчки постепенно ги избутва във вакуумна колба, за да продължи процеса на нажежаване. Технологията беше сложна, следователно скъпа за производство.

В края на 19-ти век, лампата Lodygin, взета за основа, е известна в Русия, Великобритания, Франция, Белгия и други страни. По същото време в Америка Т. Едисън работи върху създаването на устойчиво осветление от електричество. През 1878 г. Хотински идва в Северна Америка по служебен път и има със себе си няколко лампи, донесени от Русия. Сега не е известно със сигурност дали срещата на Хотински и Едисон е случайна или не, но те се срещнаха и Едисон имаше възможност да проучи развитието на Лодигин.

След това Едисон подобри лампата: чрез проби и грешки той избра най-подходящия материал за нажежаемата жичка. Според този изобретател този материал е бил бамбуковата нишка. През 1880 г. Едисон получава патент за своето изобретение и го пуска в поточно производство. Освен това той изобрети аналога на съвременната винтова основа, а също така разработи и внедри държача на лампата. Така че първата електрическа лампа в индустриален мащаб наистина е измислена от Томас Едисон.

Почти по същото време Дж. Суон работи по подобно изобретение в Англия. Той използва памучна нишка като нишка, която свети в колба с вакуум. След получаване на патент през 1878 г., лампите на Суон са инсталирани в къщи в Лондон. Развитието на производството накара английския изобретател да създаде голяма компания за производство на лампи с нажежаема жичка. По-късно и двамата първи производители обединиха усилията си и създадоха обща компания за производство на лампи с нажежаема жичка.

По-нататъчно развитие

Естествено, развитието и усъвършенстването на лампите с нажежаема жичка не спряха дотук: те все още бяха доста неефективни. Тоест те са имали ниска ефективност и са служили за много кратко време. Всички разработчици и изобретатели са правили опити да подобрят своите изобретения.

Например Лодигин намери решение и започна да използва сплави от различни огнеупорни метали като нишка. Той използва волфрам, иридий, молибден и други метали. През 1890 г. той патентова такава нишка и на Парижкото изложение през 1900 г. представя подобрени лампи на широката публика.

Интересен факт от цялата история на отсъстващите конфронтации и конкуренцията между двама изобретатели - Лодигин и Едисон, е закупуването на патент от Лодигин за неговото изобретение от американската компания General Electric. Интересен е не фактът на покупката, а фактът, че основателят на тази компания е Томас Едисон. По този начин можем да кажем, че Едисон монополизира не само производството на лампи с нажежаема жичка, но и цялата слава от нейното изобретение.

Но дори електрическите крушки, вложени в поточното производство, непрекъснато се подобряват, правят се по-ефективни и по-трайни. И така, през 1909 г. най-накрая беше взето решение да се използва волфрамова нишка. Също така от този момент нататък те започнаха да го поставят зигзагообразно върху няколко изолационни пръта.

С развитието на технологиите и новите открития азотът първо се изпомпва в колбите на вече запечатани лампи, след това инертен газ. Това направи възможно увеличаването на времето за яркост и сияние, което също се превърна в технологичен пробив в началото на века. По-късно, около 20-те години, волфрамовата нишка е заменена със спирала, направена от същия материал. Това намалява броя на изгарянията на нишки и увеличава експлоатационния живот. Впоследствие с развитието на техническия потенциал спиралата се подобри: първо се появи биспирала, а след това триспирала.

Обобщаване

Както можете да видите, много изтъкнати учени и изобретатели от 19 - 20 век са участвали в изобретяването на електрическата крушка. Не е възможно да се отговори еднозначно, когато е била измислена първата крушка: цялата работа се извършва паралелно и почти независимо една от друга, тъй като средствата за комуникация от това време не позволяват бързо споделяне на техните постижения с широката общественост. Понякога отнемаха години, докато целият свят знае за ново изобретение или откритие.