Кто изобрел свет

Краткая история развития электрического освещения

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.

fb.ru

Кто изобрел электрическое уличное освещение

Мощная иллюминация мегаполисов, уличное освещение небольших поселений сделали жизнь современных людей активной, вне зависимости от времени суток. При этом никто не задумывается над вопросом – а кто изобрел электрическое уличное освещение, и как создавались фонари.

Первые уличные фонари и их создатели

Искусственное освещение улиц вошло в обиход с 15 века. Самый первый фонарь давал малую площадь освещения, так как в нем использовались парафиновые свечи или конопляное масло. Благодаря керосину, уровень яркости на улицах удалось повысить. Но революционный прорыв произошел, когда изобрели первую электрическую лампу, в конструкции которой использовались сначала угольные, а затем вольфрамовые и молибденовые нити.

Ян ван дер Хейден

Голландский художник и изобретатель Хейден в 17 веке предложил расположить масляные фонари вдоль улиц Амстердама. Благодаря системе, изобретенной Хейденом, в 1668 году сократилось число падений людей в каналы, которые не были огорожены, снизилось число преступлений на улицах, облегчилась работа пожарных при тушении очагов возгорания.

Уильям Мердок

В 19 веке Уильям Мердок выдвинул интересную мысль о способе освещения улиц газом, но над ним посмеялись. Вопреки насмешкам, Мердок наглядно доказал, что это возможно. Так на улицах Лондона в 1807 году загорелись первые газовые приборы освещения. Немногим позже конструкция изобретателя распространилась на другие столицы Европы.

Павел Яблочков

В 1876 году русский инженер Павел Николаевич Яблочков изобрел электрическую свечу и установил ее в сферу из стекла. Конструкция была простая, но эффективная. Поверх свечей проходила угольная нить. При соприкосновении с током нить прогорала, а между свечами загоралась дуга. Это явление, называемое дуговым электричеством, положило начало первым электрическим приборам. Русские «свечи», как их называли, были установлены на Литейном мосту в 1879 году. Также 12 светильников Яблочкова зажглись на разводном мосту через Неву. Изобретение электрического уличного освещения стало началом новой эпохи в использовании электротока.

Интересный факт: в 1883 году во время коронации императора Александра III благодаря лампам накаливания освещалась круговая зона около Храма Христа Спасителя и Кремля.

Плодами изобретения воспользовались в европейских столицах. Парижские и берлинские улицы, магазины, прибрежные зоны – все было освещено уличными светильниками, созданными по этой технологии Яблочкова. Жители назвали уличную иллюминацию символично: «русский свет», а Павел Яблочков, русский инженер, который изобрел электрическое уличное освещение, стал известен в то время во всех просвещенных кругах Европы.

Однако, после того, как многие мировые столицы осветились ярким, но непродолжительным светом дугового электричества «свечей» Яблочкова, эти приборы просуществовали всего несколько лет. Их заменили более совершенные лампы накаливания. Изобретение русского инженера было практически забыто, а сам Павел Николаевич умер в бедности в провинциальном Саратове.

Новый этап в развитии уличного освещения

Весомый вклад в разработку электрического уличного освещения внес русский ученый Александр Николаевич Лодыгин и американец Томас Алва Эдисон.

Лодыгин создал конструкцию лампочки, за основу работы которой взял молибденовые и вольфрамовые нити, закрученные спиралью. Это был прорыв в области электрических открытий. Один из важнейших критериев осветительного прибора – продолжительность эксплуатации. Именно Лодыгин поднял ресурс своих ламп с 30 минут до нескольких сотен часов работы. Он же впервые стал использовать лампы с вакуумом, откачивая из них воздух. Это давало возможность намного продлить срок службы осветительного прибора.

Впервые лампы накаливания Лодыгина появились в уличном освещении Одесской улицы в Санкт-Петербурге в 1873 году.

Получив патент и премию за свое изобретение, Александр Николаевич не смог распространить его в массы. Талантливый инженер не имел предпринимательской хватки и не смог довести производство до нужных масштабов.

Упорством в достижении своей цели отличался другой инженер – американец Томас Эдисон. Именно он, взяв за основу изобретение Лодыгина, усовершенствовал его конструкцию и смог внедрить в широкое производство. Нельзя сказать, что Эдисон получил свою славу незаслуженно. Ведь он упорно проводил тысячи экспериментов и разработал очень важный этап в электрическом освещении – от источника тока до потребителя, что позволило запустить электрическое освещение в масштабах целых городов.

Так, благодаря знаниям русского инженера Лодыгина и проворности американского ученого Эдисона, электрическое уличное освещение вытеснило газовые фонари.

Как выглядели первые фонари: видео

Электрический свет. История возникновения. "Кто зажёг лампочку?" (док. фильм)

Эта история начинается с очень далекой от электричества темы, чем подтверждается факт, что в науке не бывает тем второстепенных или малоперспективных для изучения. В 1644г. итальянский физик Э.Торичелли изобрел барометр. Прибор представлял собой стеклянную трубку длиной около метра с запаянным концом. Другой конец был опущен в чашечку с ртутью. В трубке ртуть не опускалась полностью, а образовывалась так называемая «торичеллиева пустота», объем которой менялся от погодных условий.

В феврале 1645г. кардинал Джованни де Медичи распорядился установить в Риме несколько таких трубок и держать их под наблюдением. Это удивительно по двум причинам. Торичелли был учеником Г.Галилея, который последние годы был в опале за безбожие. Во-вторых, от иерарха-католика последовала ценная идея и с тех пор начались барометрические наблюдения. В Париже такие наблюдения начались с 1666г.

В один прекрасный день (вернее ночь) 1675г. французский астроном Жан Пикар, в темноте перенося барометр, увидел загадочные огни в «торичеллиевой пустоте». Проверить наблюдение Пикара было легко и поэтому десятки ученых повторяли опыт. Было замечено, что яркость огней зависела от чистоты ртути и наличия остатков воздуха в пустоте. И это все. Никто не мог понять, почему в изолированном пространстве возникает огонь. Это была настоящая головоломка, разгадка которой растянулась на многие годы.

Сэр Исаак и Фрэнсис Гауксби старший

5 декабря 1703г. президентом Английской академии наук становится великий физик Исаак Ньютон. В этот же день в должность оператора академии вступает Фрэнсис Гауксби. В его обязанности входит подготовка и демонстрация экспериментов, проводимых академиками. Такое совпадение означает, что Ньютон знал кого брать себе в помощники. Лондонский механик Гауксби, владелец мастерской, к этому времени считался первоклассным конструктором научных приборов и инструментов, в том числе и изобретателем нового типа вакуум насоса.

В те годы Ньютон работал над проблемами оптики. Он и многие другие ученые тогда интересовались феноменом свечения в темноте различных камней, светлячков, гниющей древесины. К этой теме подходило и свечение барометра. Решили проверить гипотезу о том, что свет в пустоте барометра дает электричество, получающееся от трения ртути о стекло. Ф.Гауксби решил смоделировать этот процесс. Он взял пустотелый стеклянный шар и выкачал из него воздух. Железную ось шара поставил на опоры и с помощью ременной трансмиссии привел его во вращение. При натирании шара ладонями внутри его появился свет, причем «настолько яркий, что можно было читать слова из заглавных букв. Одновременно освещалась вся комната. Свет казался странного пурпурного цвета». . Барометрическая загадка была разгадана.

Британская энциклопедия называет Гауксби ученым, намного опередившим свое время, поэтому не сумевшим развить свои идеи. В частности установка с натираемым шаром являла собой первую электрическую машину. Она была забыта и через десятилетия вновь изобретена в Германии. Но получение ученым тлеющего электрического разряда сыграло большую роль в развитии учения об электричестве. Современная газоразрядная лампа и неоновая реклама ведут свое летоисчисление с этого времени. Как парадокс отметим еще одну историческую персону. Лондонский аптекарь Самуэл Уолл, по некоторым данным дядя Гауксби, еще в 1700г., имея смутное представление и в оптике и электричестве, заявил, что из натертого янтаря он извлек искру, которая заставила его думать, будто её свет и треск представляет подобие молнии и грома. Но его предположения немедленно были забыты. Вспомнили, когда это оказалось истиной.

Повелитель молний

Освещение электричеством не надо было изобретать. Оно было изобретено самой природой и в этом нас убеждают летние грозы. А сходство искры с грозовым разрядом после Уолла отмечал не один ученый. «Признаюсь, что идея бы очень мне понравилась, -- рассуждал один из них, -- если бы была хорошо доказана, а доказательства для этого нужны очевидные» ( 5 ). Но как исследовать процесс, проходящий в облаках и чрезвычайно опасный для жизни экспериментатора? Ведь не было ни самолетов, ни воздушных шаров и даже очень высоких зданий, чтобы добраться до грозовых туч.

Да и реквизит исследовательских приборов в середине XYIIв. был весьма скудным. Электрический заряд определялся обыкновенной пробкой из бутылки, подвешенной на шелковой нити. Поднесенная к заряженному телу, она к нему притягивалась, а зарядившись –отталкивалась. Физики имели под рукой еще один прибор – лейденскую банку. Это был примитивный конденсатор. Вода, налитая в бутылку представляла собой одну из его обкладок с выводом контакта из горлышка. Другой обкладкой была ладонь исследователя. Силу электрического разряда экспериментатор проверял на себе.

Можно ли было браться за опаснейшие опыты с набором таких возможностей? Конечно нет! И оптимизм некоторых ученых вызывал горькую улыбку. Но вот за дело берется гений, и задача упрощается до примитивизма. Решение просто, убедительно и даже элегантно.Чтобы попасть в облака великий американец Б.Франклин использует детскую игрушку – бумажный змей, запущенный при ветре в грозовые облака на льняной нити. Мокрая она обладает прекрасной электропроводностью. Когда змей достиг грозовых туч, Франклин поднес к нити вывод лейденской банки и зарядил ее. Вот и всё. Она зарядилась и теперь опыты с зарядом облака можно было проводить в своей квартире. А заряд этой банки давал искры такого же цвета, был ломаным, давал специфический запах, то есть производил те же эффекты, что и электричество, полученное от машины трения.

Франклин даже определил, что облака наэлектризованы в основном отрицательным зарядом. Причем тоже просто. Он зарядил одну лейденскую банку зарядом из облака, другую от натертого стеклянного шара. Когда поднес к первой банке пробку на шелковой нити – Пробка притянулась и оттолкнулась. Поднеся же ко второй банке ее же уже заряженную, обнаружил, что она притянулась, продемонстрировав, что грозовой заряд и стеклянное (положительное) электричество имеют разные знаки.

Эти опыты, проведенные в 1751г., были настолько убедительными, что не оставляли тени сомнения. А электрический свет ослепительно яркий можно было бы получать, если бы продлить искру молнии с тысячных долей секунды (как у молнии) до реально требуемого для освещения времени.

Электрическая дуга

В 1799г. А Вольта создает первый гальванический элемент. Химическая энергия элемента позволяла генерировать потребителю электроэнергию значительное время, не то, что лейденская банка. Правда потенциал зарядов был низким. Ученые для получения высоких напряжений начали соединять элементы последовательно в батареи.

Петербургский академик В.В.Петров вскоре собрал батарею с электродвижущей силой порядка 2000вольт. Конечно в сравнении с потенциалом грозового облака это было маловато, зато разряд искусственной молнии мог продолжаться минуты. В одном из опытов, используя древесные угли в качестве электродов, Петров получил при сближении углей до 5-6 мм очень яркий и продолжительный разряд. Его потом назовут электрической дугой. Сложность и стоимость изготовления химического источника тока были таковы, что ни о каком практическом применении такого освещения не могло быть и речи. А первые попытки просто показать его публике ограничивались показом «восхода солнца» в Парижской опере, организацией ночной рыбалки на Сене или иллюминацией Московского кремля на коронационных торжествах.

Генералы заинтересовались

С 1745г. электрической искрой научились поджигать спирт и порох. Полвека эта способность демонстрировалась в университетах, балаганах и школах, но практического применения не находила. Виной тому была сложность электризации тел трением для получения искры. Одно дело получать искры в сухом отапливаемом помещении или летом, а на практике? История сохранила такой казус. Мы уже упоминали С.Уолла, предположившего сходство молнии и искры. Несомненно, что искру он получал, но в присутствии членов Лондонского Королевского общества он не смог повторить свой же опыт, поэтому его не избрали членом этого Общества.

С появлением гальванических элементов положение изменилось. В любое время можно было гарантированно получать искру. Тогда и обратили внимание на нее военные. Русский офицер и дипломат П.Л.Шиллинг в 1812г. произвел первый подводный взрыв порохового заряда, что другим способом сделать почти невозможно.

Для ввода в армейскую практику электроподрыва мин много энергии вложил генерал К.А.Шильдер, который применял работоспособную электроарматуру своей конструкции для взрывов – запалы, контактные устройства, разъединители. Им же сделано наблюдение, что электроподжог можно сделать одним проводом, используя вместо другого электропроводность земли и воды.

Борис Семёнович Якоби Moritz Hermann von Jacobi

Учитывая возможности электричества в 1840г. военном Инженерном ведомстве было создано Техническое Гальваническое заведение, в котором обучались военнослужащие обращению с электроприборами, а также выполнялись исследовательские и конструкторские функции. К военноэлектрической проблематике был подключен физик мирового уровня Б.С.Якоби, роль которого трудно переоценить в развитии нового направления военной науки.

Действующая модель электродвигателя Б.С. Якоби — Политехнический музей.

Техническое Гальваническое заведение может гордиться, своим выпускником 1869г. П.Н.Яблочковым, внедрившим в мировую практику применение переменных токов, трансформаторы и дуговые светильники под названием «Русский свет», но это будет позже, а сейчас электрические запалы входят в практику русской армии и широко используются в войне на Кавказе – Чечне и Дагестане. Иногда армия выполняет и заказы гражданских ведомств – очищает взрывами от заторов льда реку Нарва или Кронштадтскую гавань. ( 9 )

Минная война

Деталь панорамы Франца Рубо Оборона Севастополя

Крымская война разразилась в 1853г. Коалиция западных стран в очередной раз вмешалась в дела стран, лежащих далеко от пределов их границ, не давая возможностей мирного развития России. Основные события развернулись на Черном море. Союзники против российского парусного флота применяют уже паровой, а против гладкоствольных русских ружей применяют винтовки. Нашим соотечественникам флот пришлось утопить, чтобы не позволить вражеским пароходам войти в бухты Севастополя. Что же касается винтовок агрессора, то пули из них безнаказанно поражали с расстояний, недоступным русским ружьям. Плохо быть технически отсталой страной.

При осаде неприятелем Севастополя пришлось возводить средневековую инженерную защиту – рвы, бастионы, защитные стенки. Тогда шансы стрелков уравнивались. В ближнем бою годились и ружья, а всем известной была сила русского штыка. К укреплениям противники боялись приближаться. Тогда союзники начали минную войну. Что это такое?

Чтобы избежать потерь под стенами осажденной крепости, саперы нападающей армии прокладывают под землей галереи, шурфы, сапы. Роют норы под самые стены укреплений, закладывают взрывчатку и подрывают. Гибнут защитники, а разрушенные сооружения брать легче. Защитники же ведут контрминную войну. И все это связано с большим количеством подземных работ.

При защите Севастополя саперами России было произведено большое количество земляных работ. За семь месяцев подземной минной войны защитники проложили под землей 7 км коммуникаций. И все лопатой и киркой без вентиляции. Это были в большинстве своем норы. Инженера А.Б.Мельникова, руководителя подземных работ, друзья в шутку называли «Обер-кротом».

Отсутствие вентиляции обычно усугубляется еще и дымным воздухом поля битвы. Гарь пороха и дым, содержащие в себе опасный для человека угарный газ, бывают страшнее пуль. У саперов появляется так называемая минная болезнь. Вот симптомы ее серьезного проявления: «Больной внезапно падает, дыхание его останавливается и при явлениях бессознательного состояния и судорог наступает смерть». ( 11 ) Принудительную вентиляцию в условиях войны организовать невозможно. Увеличивать диаметры нор – значит терять время. Оставался один резерв: освещение подземных работ. Обычно саперы пользовались свечами. Они служили и источниками огня при подрыве, их же можно было использовать для задержки времени, чтобы дать возможность саперу уйти из зоны поражения. К заряду подсыпалась дорожка из пороха и в нее вставлялся огарок свечи. Когда он догорал – происходил взрыв. Понятно, что работа с порохом и открытым огнем приводила к большим потерям от несчастных случаев Но не только этим был плох открытый огонь. Вот что написано в учебнике химии того времени: «Человек сжигает своим дыханием каждый час 10 г. углерода. Горение свечи, лампы и газа изменяет состав воздуха так же, как дыхание человека». ( 12 ). Если воспользоваться источником света, который не потребляет кислорода, проблемы вентиляции саперов были бы решены наполовину. Такой свет можно было создать с помощью электричества. И к этому у военных были все предпосылки. Источник электричества у них был без дела почти все время, исключая секунды для подрыва.

Опыт Крымской войны показал, что электрический метод подрыва, применяемый русскими минерами, был более надежным и удобным, чем огневой, применяемый союзниками. Например, число отказов при взрывах у русских минеров составляло лишь 1%, а у противника 22%.

Для внедрения электроосвещения под землей оставалось за немногим. Нужно было заняться этим вопросом вплотную. А это можно было сделать только после окончания войны.

Первые попытки внедрения

Поражение России в Крымской войне и успехи в ней минной войны убедили генералитет в необходимости лидирования в области применения электричества в военном деле. С 1866г. начинаются первые попытки применения электроосвещения под землей. Применение для освещения подземных работ яркого света электрической дуги было безрассудным .Единственно возможным способом в то время было освещение с помощью трубок Гейслера. Таковая и поныне экспонируется в Политехническом музее Москвы.

Heinrich Geißler Генрих Гейслер

Немецкий изобретатель Генрих Гейслер после изобретения ртутного насоса, будучи стеклодувом, основал в Бонне мастерскую научных приборов. С 1858г. он начал массовый выпуск стеклянных трубок различных конфигураций и размеров с двумя электродами в вакуумное пространство, заполнявшееся разными разреженными газами. В электрическом поле они светили различными цветами (разный состав газа) даже от обыкновенной электрофорной машины. (Вспомним открытие Гауксби). С широким внедрением гальванических элементов трубку можно было зажечь от них, но с помощью индукционных катушек, которые повышали напряжение до высоких потенциалов.

Трубки были высококачественными, изготавливались в больших количествах и поэтому получили имя изготовителя трубок. Находили они применение в демонстрационных целях физических кабинетов гимназий и университетов. А также в научных целях в спектроскопии газов. Инженерное ведомство сделало попытку освещения подземных работ с помощью таких трубок

Густав Кирхгоф (слева) и Роберт Бунзен (справа)

В нашем распоряжении имеются результаты первых таких попыток. Применялись элементы Бунзена и индукционная катушка Румкорфа. Менялись напряжения питания катушки и частота тока трубки, а также длина питающих проводов. Испытания проводились под землей в реальных условиях Усть-Ижорского лагеря.

Трубка давала «беловатый сильно мерцающий свет. На стене на расстоянии метра образовывалось пятно такой яркости, что можно было отличать печатные буквы от письменных, но читать затруднительно».

Конструкция индукционной катушки Румкорфа

Вполне объяснимая в полевых условиях сырость сильно влияла на результаты испытаний. Высокое напряжение ощущали испытатели в виде ударов током. Катушка Румкорфа отсырела и работала нестабильно. Контакт самопрерывателя беспрестанно подгорал, и требовалась зачистка. Вот заключение саперных инженеров: «Эти обстоятельства заставляют сомневаться в успешности применения трубки Гейслера, как по слабому их свету, так и по сложности с которой нужно обращаться с этими приборами».

Так трубкам Гейслера был вынесен приговор, но он не был окончательным для применения электричества вообще. В акте об испытаниях звучат и оптимистические ноты: «Трубки Гейслера давали мало надежды на успешное применение их к работам в минных галереях, в то же время занялись приисканием более надежного средства». Подполковник Сергеев, например, «предложил воспользоваться прибором наподобие предложенных им осветительных аппаратов для свидетельствования каналов в орудиях. Устройство основано на раскаливании платиновой проволоки» ( 13 ).

Необходимость – путь к изобретению

Стволы артиллерийских орудий после многократных выстрелов под действием пороховых газов неравномерно изнашиваются. Для их дефектировки издавна использовался «Прибор для осмотров канала ствола». В комплект прибора входило зеркало, укрепленное на шомполе длиной около 2 метров и свечки на специальном штыре. Процесс сводился к тому, что при помощи свечи освещался участок ствола, а его состояние видно было по отражению в зеркале. Понятно, что такой ответственный контроль (а стволы, бывает, разрываются) в неверном отражении колеблющегося пламени свечи не мог быть качественным. Поэтому раскаленная платиновая проволока при такой же яркости, как свеча, но дававшая ровный свет, была предпочтительней. Осветительный аппарат В.Г.Сергеева не сохранился, хотя устройство для «осмотра каналов ствола» есть в фондах Музея артиллерии Петербурга.

Идея использования раскаленной платиновой нити для освещения подземных работ была поддержана командованием и приказано воплотить ее в жизнь тому же Сергееву. Он заведовал мастерскими Саперного батальона, поэтому сложностей при изготовлении образцов не было. Положение упрощалось тем, что к окончанию войны в России были разработаны новые более, более мощные взрывчатые вещества, некоторые из них от пламени не взрывались. Для возбуждения взрыва их стали применять малый заряд пороха с направленным взрывом, служивший детонатором.

Конструкция такого заряд-детонатора была предложена в 1865г. Д.И.Андриевским. В этом запале были использованы железные опилки для образования кумулятивной выемки. (Рис.1). Порох здесь поджигался платиновой нитью, раскаливаемой током. Без пороха и железных опилок этот запал представлял собой элементарный электрический фонарик с коническим отражателем. Однако применять в таком виде светильник было невозможно. Мало того, что он мог послужить причиной взрыва при закладке заряда в горн, как и свеча. Но для работы в местах, где имеется болотный газ, его надо было окружать предохраняющей от взрыва сеткой Дэви, как это сделано в шахтерских лампах. Или придумывать что-то другое. В.Г.Сергеев от сетки отказывается.

Рис.1. Промежуточный заряд-детонатор Д.И.Андриевского. 1—железные опилки, 2 – порох. Рис.2. Окончательный вариант светильника В.Г.Сергеева с раскаливаемой нитью. Испытания, проведенные в августе 1869г. показали, что «главное удобство фонаря при употреблении в минных галереях состоит в том, что он может освещать работы там, где свеча не горит (!!!) и удобен при откапывании земли», то есть при тяжелых физических работах, так как при горении «не портит воздух».

Одна батарея элементов Грове освещала по времени от 3 до 4 часов. Сначала фонарь охлаждался водой, но при ее нагревании всплывали пузырьки воздуха между стеклами и ухудшали качество светового луча. Световой луч давал свет такой силы, что «можно было читать от фонаря на расстоянии двух саженей (более 2 метров)». (16)

Фонарь Сергеева был принят на вооружение и существовал еще в 1887г., когда великий русский ученый Д.И Менделеев поднимался на воздушном шаре Саперного батальона для наблюдения солнечного затмения.

Увы о дальнейшей судьбе первого светильника с накаливанием нити, нашедшего практическое применение в России, ничего не известно, хотя конструкция была перспективной и современные шахтерские светильники в принципе ничем не отличаются от фонаря Сергеева, разве что источник питания шахтеры носят с собой.

Вместо заключения

Впервые явление вольтовой дуги наблюдал в 1803 году русский ученый Василий Петров. В 1810 году то же открытие сделал английский физик Деви. Оба они получили вольтову дугу, пользуясь большой батареей элементов, между концами стерженьков из древесного угля. И тот, и другой писали, что вольтова дуга может использоваться в целях освещения. Но прежде надо было найти более подходящий материал для электродов, поскольку стержни из древесного угля сгорали за несколько минут и были мало пригодны для практического использования. Дуговые лампы имели и другое неудобство – по мере выгорания электродов надо было постоянно подвигать их навстречу друг другу. Как только расстояние между ними превышало некий допустимый минимум, свет лампы становился неровным, она начинала мерцать и гасла.

Павел Николаевич Яблочков

Первую дуговую лампу с ручным регулированием длины дуги сконструировал в 1844 году французский физик Фуко. Древесный уголь он заменил палочками из твердого кокса. В 1848 году он впервые применил дуговую лампу для освещения одной из парижских площадей. Это был короткий и весьма дорогой опыт, так как источником электричества служила мощная батарея. Затем были придуманы различные приспособления, управляемые часовым механизмом, которые автоматически сдвигали электроды по мере их сгорания.

Понятно, что с точки зрения практического использования желательно было иметь лампу, не осложненную дополнительными механизмами. Но можно ли обойтись без них? Оказалось, что да. Если поставить два уголька не друг против друга, а параллельно, притом так, чтобы дуга могла образовываться только между двумя их концами, то при этом устройстве расстояние между концами углей всегда сохраняется неизменным. Конструкция такой лампы кажется очень простой, однако создание ее потребовало большой изобретательности. Она была придумана в 1876 году русским электротехником Яблочковым, который работал в Париже в мастерской академика Бреге.

Свеча Яблочкова

Но даже в таком усовершенствованном виде дуговые лампы не могли получить достаточно широкого распространения. Вольтова дуга представляет собой очень сильный источник света. Яркость ее горения невозможно уменьшить ниже некоторого предела. Поэтому дуговые лампы использовались для освещения больших залов, вокзалов или площадей. Но они были совершенно непригодны для применения в маленьких жилых или рабочих помещениях. Намного удобнее в этом смысле были лампочки накаливания. Устройство их всем известно: электрический ток, проходя через тонкую нить, раскаливает ее до высокой температуры, благодаря чему она начинает ярко светиться.

Александр Николаевич Лодыгин

Еще в 1820 коду французский ученый Деларю изготовил первую такую лампу, в которой накаливаемым телом служила платиновая проволока. После этого в течение полувека лампы накаливания почти не использовались, поскольку не могли найти подходящего материала для нити. Поначалу наиболее удобным казался уголь. В 1873 году русский электротехник Лодыгин сделал лампочку с нитью из роторного угля. Он же первый начал откачивать из баллона воздух. В конце концов ему удалось создать первую лампочку накаливания, получившую некоторое практическое применение, но она оставалась еще очень несовершенной. В 1878 году американские электротехники Сойер и Манн нашли способ изготавливать маленькие угольные дуги небольшого сечения путем обугливания картона в графитовом порошке. Эти дуги заключали в стеклянные колпачки. Однако и эти лампочки были очень недолговечны.

Ясно, что полукустарные мастерские русских изобретателей не могли выполнять массу исследовательских, конструкторских и технологических работ. И дело стояло на мертвой точке, хотя в России были изобретатели первой величины, достаточно вспомнить Яблочкова и Лодыгина. У них попросту не было больших денег для этого.

В 1879 году за усовершенствование электрической лампочки взялся знаменитый американский изобретатель Эдисон. Он понимал: для того, чтобы лампочка светила ярко и долго и имела ровный немигающий свет, необходимо, во-первых, найти подходящий материал для нити, и, во-вторых, научиться создавать в баллоне сильно разреженное пространство. Было проделано множество экспериментов с различными материалами, которые ставились со свойственным для Эдисона размахом. Подсчитано, что его помощники опробовали не менее 6000 различных веществ и соединений, при этом на опыты было израсходовано свыше 100 тысяч долларов. Сначала Эдисон заменил ломкий бумажный уголек более прочным, приготовленным из угля, потом стал делать опыты с различными металлами и наконец остановился на нити из обугленных бамбуковых волокон. В том же году в присутствии трех тысяч человек Эдисон публично демонстрировал свои электрические лампочки, осветив ими свой дом, лабораторию и несколько прилегающих улиц. Это была первая лампочка с продолжительным сроком службы, пригодная для массового производства. Но поскольку изготовление нитей из бамбука оказалось достаточно дорогим, Эдисон разработал новый способ выделки их из специальным образом обработанных волокон хлопка. Сначала хлопок помещали в горячий хлорно-цинковый раствор, где он постепенно растворялся. Полученную жидкость сгущали с помощью насоса до тестообразного состояния и выдавливали через тонкую трубку в сосуд со спиртом. Здесь она превращалась в тонкую нить и наматывалась на барабан. Полученную нить путем нескольких промежуточных операций освобождали от хлорно-цинкового раствора, сушили, разрезали, заключали в v-образные формы и обугливали в печи без доступа воздуха. Затем на нити напыляли тонкий слой угля. Для этого их помещали под колпак, заполненный светильным газом, и пропускали через них ток. Под действием тока газ разлагался, и на нити осаждался тонкий слой углерода. После всех этих сложных операций нить была готова для употребления.

Эдисон, создав в 1879г. свою конструкцию лапочки, уже владел могучей компанией «Эдисон энд Ко» Поэтому и смог довести дело по внедрению лампочки накаливания до финала. Акционеры же русских ламповых фабрик предпочитали вместо затрат на оборудование ввозить все основные полуфабрикаты, как стекло, вольфрам, молибден из-за границы. В основном из Германии. Поэтому в первую мировую войну вступили, не умея делать радиолампы. В те времена была распространена шутка, что «в русской электролампочке только воздух русский, да и тот весь выкачен». Кстати выкачен некачественно, ибо радиолампа не могла работать с таким вакуумом».

Первая лампочка Эдисона

Процесс изготовления лампочки тоже был очень сложным. Нить помещали в стеклянный колпачок между двумя платиновыми электродами, вплавленными в стекло (дорогой платиной приходилось пользоваться потому, что она имела одинаковый со стеклом коэффициент теплового расширения, что было очень важно для создания герметичности). Наконец, с помощью ртутного насоса из лампочки выкачивали воздух, так что в ней оставалось не более одной миллиардной того воздуха, который содержался в ней при нормальном давлении. Когда выкачивание заканчивалось, лампочку запаивали и насаживали на цоколь с контактами для вкручивания в патрон (и патрон, и цоколь, а также другие элементы электрического освещения, сохранившиеся без изменений до наших дней – выключатели, предохранители, электрические счетчики и многое другое – были также изобретены Эдисоном). Средняя долговечность лампочки Эдисона составляла 800-1000 часов непрерывного горения.

Почти тридцать лет лампочки изготавливались описанным выше способом, но будущее было за лампочками с металлической нитью. Еще в 1890 году Лодыгин придумал заменить угольную нить металлической проволокой из тугоплавкого вольфрама, имевший температуру накала 3385 градусов. Однако промышленное изготовление таких лампочек началось только в XX веке.