Современные лампочки имеют богатую и красивую историю, которая уходит корнями в глубину веков. С начала времен люди старались внести в свое жилище свет.
Сначала костер в пещере был синонимом уюта и безопасности, так как согревал своим теплом и отгонял хищников. Многие народы населяли ночное пространство монстрами, злыми духами, ведьмами, говорили, что именно ночью просыпаются злые чары, встают из могил покойники... И самым надежным средством спасения от ночных ужасов считался свет, который мог уничтожить все страхи мира. Свет обозначал чистоту, комфорт, защиту.
Чуть позже люди научились дружить с огнем настолько, что стали делать крепкие факелы, используя их не просто для освещения, но в качестве сигнального оборудования и оружия. Так огонь превратился в символ силы, и его власть над людьми стала почти бесконечной. Приспособления, которые помогали людям освещать пространство, постоянно менялись и совершенствовались. Огня в печи или очаге не хватало, чтобы разогнать темноту в домах. Египтяне, римляне и греки использовали для освещения горючий масляный раствор и специальную посуду, сделанную из глины, запалом служил фитиль из хлопка. Жители побережья Каспийского моря в подобные прото-светильники помещали в качестве горючего нефть.Чуть позже в Европе появились первые свечи - чаши, наполненные густым жиром, с фитилем из ткани или просто щепки. Жир горел дольше масла, но запах при горении такой свечи оставлял желать лучшего. Широко использовались маканые свечи - простые фитили, которые опускали в жир и зажигали в специальной тарелочке или фонаре. В XV веке появились первые литые свечи из пчелиного воска. Они стоили дорого, так как получить воск было довольно сложно.
Прогресс человечества в области китобойной промышленности и развитие химии в XVII-XVIII веках принесли новые материалы для свечей: китовый жир и стеариновую кислоту. Эти материалы и их производные горели чисто, не дымили, почти не давали запаха. Свечная промышленность стала одним из главных доходных дел, и конкуренция в этой области была очень ожесточенной.
Использование керосина как горючего для светильников также набирало обороты и было весьма популярным в XVIII-XIX веке. Керосин был недорогим, что помогало его распространению. Однако он имел ряд серьезных недостатков, в частности, керосиновые лампы коптили, а запах сгоревшего топлива впитывался в одежду, мебель, плохо выветривался из помещения.
В ряде европейских государств применялось газовое освещение. Так называемый «светильный газ» содержал бензол, дававший достаточно большое количество света. Газ легко доставлялся к светильникам по специальным трубкам, был прост в использовании и обладал высоким уровнем пожарной безопасности по сравнению со свечами и керосиновыми лампами.
Но в 1879 году произошло событие, которое навсегда изменило мир - Томас Л. Эдисон усовершенствовал конструкцию лампы Лодыгина и предложил долговечную лампу накаливания. Свечи, многие века освещавшие человеческий путь во вселенной, утратили своё предназначение, но сохранились как эстетический компонент жизни.
Не стоит думать, что изобретение лампы было мгновенным и сиюминутным событием. История электрической лампочки представляет собой целую цепь открытий, сделанных разными учеными в разное время. С начала 19 века активно проводились опыты с электричеством, имевшие немалый общественный резонанс. В 1802 году выдающийся русский физик В.В. Петров, изучавший свойства электрических воздействий на разные предметы, открыл явление электрической дуги - яркого разряда, который возникает между сведёнными на определённое расстояние угольными стержнями, и указал на возможность его применения в осветительной промышленности. Явление электрической дуги положило начало созданию дуговых ламп. В 1809 году француз Деларю начинает первые опыты по созданию лампы с нитью накала, которая будет давать свет.
Так появились два направления в создании электрического освещения. Научные изыскания продолжались почти 80 лет, и в конце XIX столетия была запущена в производство лампа накаливания, такая, какой мы ее знаем. В XX веке лампа накаливания появилась в каждом доме. Она меняла формы, размеры, цветность, но в одном была неизменна - в принципе работы. Лампа накаливания потребляла большое количество энергии, но была безопасна в использовании и прекрасно выполняла свою основную функцию.
Но было и третье направление в изучении электрического света - свечение газов под воздействием электрических разрядов. Впервые свечение газов под воздействием электрического тока наблюдал Михаил Ломоносов, пропуская ток через заполненный водородом стеклянный шар. А в 1886 году Никола Тесла запатентовал газоразрядную аргоновую лампу, предшественницу компактной люминесцентной лампы. Газоразрядные лампы прошли большое количество изменений, но доработка сделала возможным их использование в качестве ламп дневного света в общественных помещениях, на фабриках, в офисах и т.д.
В начале XX века проводились самые разнообразные опыты с электричеством. В результате одного из таких опытов в 1907 году британский изобретатель Генри Раунд задокументировал интересный эффект светоотдачи при использовании твердотельного диода. Позже советский физик О. Лосев в 1923 году наблюдал подобное свечение, проводя опыты с диодами из карбида кремния. Эти опыты можно считать рождением светодиодной лампы.
Мы живем в удивительное время, когда возможно наблюдать все источники света в действии. Мы используем их по-разному, меняем по своему вкусу, подыскиваем самые подходящие, создаем с их помощью атмосферу и уют. Светотехническая промышленность развивается, и, возможно, мы станем свидетелями новых открытий в области оптики и физики света.
Свет (с латинского языка lucis) или видимый свет представляет собой часть спектра электромагнитного излучения, которое воспринимается человеческим глазом. Элементарной единицей света является фотон. Элементарные частицы обладают определенной длинной волны, зависящей от источника света, который их породил. Фотон подчиняется законам квантовой механики и в разных физических условиях может проявлять себя либо как частица, либо как волна.
Историческая эволюция приборов для освещения
Первые источники видимого электромагнитного излучения, которые использовало человечество для своих нужд, были основаны на сжигании горючего топлива растительного (дерево) или животного происхождения (сало и жир).
Древние греки и римляне впервые стали использовать глиняные и бронзовые сосуды, в которые помещали горючие вещества. Эти сосуды стали прародителями современных ламп.
В конце XVIII века швейцарский химик Аргант изобрел лампу с фитилем, в которой в качестве топлива использовался керосин. В конце XIX века Эдисон запатентовал электрическую лампу накаливания. После этого изобретения и благодаря быстрой динамике развития индустрии, начинает появляться множество других электрических источников излучения.
Физика источников света
Спектр излучения, который видит глаз человека, лежит в приделах длин волн фотонов от 400 нм до 700 нм. Источником света является физический процесс, который происходит в атоме вещества. Атом в результате какого-либо действия может получить энергию извне, часть этой энергии он передает своей электронной подсистеме.
Энергетические уровни электрона в атоме являются дискретными, то есть каждому из этих уровней соответствует конкретная величина. Благодаря полученной извне энергии некоторые электроны атома могут перейти на энергетические уровни более высокого порядка, в этом случае можно говорить о возбужденном электронном состоянии. В этом состоянии электроны оказываются неустойчивыми и снова переходят на уровни с меньшей энергией. Этот процесс сопровождается излучением фотонов, которое и является светом, который мы воспринимаем.
Термическое излучение
Процесс термического излучения представляет собой физический процесс, при котором электронная подсистема возбуждается за счет передачи ей кинетической энергии от ядер атомов. Если какой-либо объект, например металлическую пластину, подвергнуть нагреву до высоких температур, то он начнет светиться. Сначала видимый свет будет иметь красный цвет, поскольку эта часть видимого спектра является наименее энергетической. При увеличении температуры металла он станет излучать бело-желтый свет.
Отметим, что при нагреве металла он сначала начинает испускать инфракрасные лучи, которые человек не способен видеть, но ощущает их в виде тепла.
Люминесцентное излучение
Этот тип излучения возникает без предварительного нагрева тела и состоит из двух последовательных физических процессов:
- Поглощение электронной подсистемой энергии и переход этой подсистемы в возбужденное энергетическое состояние.
- Излучение в световом диапазоне, связанное с возвращением электронной подсистемы в основное энергетическое состояние.
Если оба этапа происходят во временном интервале в несколько секунд, то процесс называется флуоресценцией, например, излучение экрана телевизора после его выключения является флуоресцентным. Если же оба этапа процесса излучения происходят в течение несколько часов и дольше, то такое излучение называется фосфоресценцией, например, светящиеся часы в темной комнате.
Классификация световых источников
Все источники видимого для человеческого глаза электромагнитного излучения в зависимости от его происхождения можно разделить на две большие группы:
- Естественные источники. Они излучают электромагнитные волны благодаря естественным физическим и химическим процессам, например естественными источниками света являются звезды, светлячки и другие. Они могут быть объектами как живой, так и неживой природы.
- Искусственные источники света. Они обязаны своим происхождением человеку, так как являются его изобретением.
Искусственные приборы видимого электромагнитного излучения
В свою очередь, искусственные источники бывают следующих типов:
- Лампы накаливания. Они излучают свет благодаря разогреву металлической нити накаливания до температуры нескольких тысяч градусов. Сама нить накаливания находится в герметичном стеклянном сосуде, который заполнен инертным газом, предотвращающим процесс окисления нити.
- Галогеновые лампы. Представляют собой новую эволюционную ступень ламп накаливания, в которых к инертному газу, в котором находится металлическая нить накаливания, добавляется галогеновый газ, например, йод или бром. Этот газ вступает в химическое равновесие с металлом нити, которым является вольфрам, и позволяет продлить срок службы лампы. Вместо стеклянного корпуса в галогеновых лампах используют кварц, который выдерживает более высокие температуры, чем стекло.
- Газоразрядные лампы. Этот вид источников света создает видимое электромагнитное излучение за счет электрических разрядов, которые возникают в смеси газов и паров металла.
- Флуоресцентные лампы. Эти электрические источники света создают излучение за счет флуоресцентного покрытия внутренней стороны корпуса лампы, которое возбуждается за счет ультрафиолетового излучения электрического разряда.
- Источники LED (от англ. Light Emitting Diode). Этот вид источников света представляет собой диодные источники электромагнитного излучения. Они отличаются простотой устройства и долгим сроком действия. Также их преимуществами перед другими электрическими источниками света является низкая потребляемая мощность и практически полное отсутствие теплового излучения.
Прямое и непрямое излучение
Прямыми источниками света являются приборы, природные тела и организмы, которые могут самостоятельно испускать электромагнитные волны в видимом спектре. К прямым источникам относятся звезды, температура которых достигает десятков и сотен тысяч градусов, огонь, лампа накаливания, а также современные приборы, например, плазменный телевизор или жидкокристаллический монитор компьютера, который производит излучение, индуцированное микро электрическим разрядом.
Другим примером прямых естественных источников света являются животные, которые обладают биолюминесценцией. Излучение в этом случае возникает как результат химических процессов, происходящих в организме существ. К ним относятся светлячки и некоторые жители морских глубин.
Непрямые источники света представляют собой тела, которые не излучают самостоятельно свет, но способны его отражать. При этом отражающая способность каждого тела зависит от его химического состава и физического состояния. Непрямые источники святятся только благодаря тому, что находятся под влиянием электромагнитного излучения прямых источников. Если непрямой источник не аккумулирует световую энергию, то при прекращении воздействия света на него он перестает быть видимым.
Примеры непрямого излучения
Традиционным примером источников света данного типа является спутник Земли - Луна. Это небесное тело отражается солнечные лучи, которые падают на нее. Благодаря процессу отражения мы можем видеть, как саму Луну, так и окружающие нас предметы ночью в лунном свете. По той же причине видны в телескоп планеты солнечной системы, а также наша планета - Земля (если смотреть на нее из космоса).
Еще одним примером объекта непрямого излучения, который отражает лучи от источника света, является сам человек. В общем, любой предмет является источником непрямого излучения за исключением черной дыры. Гравитационное поле черных дыр настолько сильно, что даже свет не может выбраться из него.
Основные характеристики приборов
Основными характеристиками источников света являются следующие:
- Световой поток. Физическая величина, которая характеризует количество света, испускаемого источником за одну секунду во всех направлениях. Единицей измерения светового потока является люмен.
- Интенсивность излучения. В некоторых случаях возникает необходимость в знании распределения светового потока вокруг его источника. Именно это распределение и описывает данная характеристика, которая измеряется в канделах.
- Освещенность. Измеряется в люксах и представляет собой отношение светового потока к освещаемой им площади. Эта характеристика важна для комфортного выполнения определенных видов работ. Например, по международным нормам освещенность на кухне должна быть около 200 люкс, а для учебы уже необходимы 500 люкс.
- Эффективность излучения. Является важной характеристикой любой электрической лампы, поскольку она описывает отношение светового потока, создаваемого данным прибором, к потребляемой им мощности. Чем больше это отношение, тем более экономичной считается лампа.
- Индекс цветопередачи. Указывает на то, насколько точно лампа воспроизводит цвета. Для ламп хорошего качества этот индекс лежит в области 100.
- Цветовая температура. Представляет собой меру "белизны" света. Так, свет с преобладающими красно-желтыми цветами считается теплым и имеет цветовую температуру меньше 3000 К, холодный свет имеет синие цвета и характеризуется цветовой температурой выше 6000 К.
Применение искусственных источников видимого излучения
Каждый искусственный источник электромагнитного излучения определенного типа используется человеком в той или иной сфере деятельности. Области применения источников света следующие:
- Лампы накаливания продолжают оставаться основными источниками освещения помещений благодаря их низкой цене и хорошему индексу цветопередачи. Однако эти лампы постепенно вытесняются галогеновыми.
- Галогеновые лампы задумывались как электроприборы, которые должны были повысить эффективность ламп накаливания, заменив их. В настоящее время они нашли свое применение в автомобилях.
- Флуоресцентные источники света применяются главным образом для освещения офисов и других служебных помещений благодаря своему разнообразию форм и излучению рассеянного и равномерного света. Эффективность излучения такого типа ламп повышается с увеличением их длины и диаметра.
Важность естественного света для здоровья человека
Для всех организмов, которые обитают на планете Земля, вращение нашей планеты и периодичность дня и ночи являются важными процессами для нормальной жизнедеятельности и протекания биологического цикла. Более того, чтобы быть здоровыми, большинство живых существ нуждаются в прямом солнечном излучении.
Если говорить о человеке, то недостаток солнечного света приводит к развитию депрессии, а также к недостатку витамина D, поскольку полученный человеком загар позволяет организму усваивать этот витамин с большей легкостью.
Результаты одного исследования продемонстрировали, что достаточное нахождение человека под прямыми солнечными лучами позволяет снизить и облегчить некоторые симптомы определенных заболеваний. В частности, связанные с депрессией проблемы полностью или частично исчезали у 20% пациентов. Естественно, что один лишь солнечный свет не является лекарством против депрессии, однако он является неотъемлемой частью комплексного лечения.
Все мы ежедневно, не задумываясь, пользуемся такой замечательной вещью, как электрическое освещение. Лампы стали для нас такой же неотъемлемой частью быта, как зубные щетки, но мало кто помнит и знает о том, как в действительности происходило развитие приборов освещения, чей вклад в становление электроэнергетики самый значительный, и о том, как американцы в очередной раз «нагрели руки» на изысканиях всего человечества.
Итак, тема сегодняшнего повествования – это история освещения, как она есть, с озвучиванием фактов и дат, за которыми кроются великие открытия и неустанный труд великих изобретателей.
Как и любая историческая тема, развитие электричества будет невозможно уместить в полном объеме в обычной статье. Но мы постараемся упомнить самые важные вехи данного процесса, и вспомним ученых, которые дни и ночи напролет делали свою работу, чтобы сегодня мы с вами: ездили на авто, смотрели телевизор, пользовались смартфонами и освещали свое жилище по ночам.
Игра с огнем
Принято считать, что первым источником огня для древнего человека (назовем его Укротителем) стала молния, ударявшая по деревьям и воспламеняя их. Любопытный и смелый Укротитель приблизился к костру и почувствовал тепло, которое он дает.
Тогда у Укротителя мелькнула мысль (напомним, что сегодня ученые склонны считать, что у древнего человека мозг работал намного лучше, чем у его современника, так как ему постоянно приходилось решать проблему выживания, что делало его ум острым и быстрым), почему я мерзну по ночам в своем убежище, ведь можно его обогреть. Он взял горящую ветку, и радостный побежал домой.
С тех пор Укротитель и все его многочисленные родственники и потомки научились не только греться у костра, но и готовить на нем вкусную горячую пищу, освещать им пространство вокруг себя, найти ему религиозное применение, а самое главное – самостоятельно разжигать пламя, так как новая молния может не ударить поблизости годами, а то и десятилетиями.
Приспособления для огня также изменялись со временем:
- Первоначально огонь горел посреди каменной пещеры, равномерно нагревая и освещая пространство вокруг себя.
- Затем костер поместили в специальное место, названное очагом, чтобы защитить себя и маленьких детей от ожогов и травм.
- На Руси придумали использовать в качестве источника света зажженную щепу, называемую лучиной. Принцип весьма прост – ее закрепляли под углом на подставке с металлическим наконечником (светец) и поджигали нижний конец. Под огонь ставили металлический лист или сосуд с водой, чтобы уберечь дом от пожара.
- Люди со временем стали открывать все новые вещества, которые могут поддерживать горение. В ход пошли различные масла и смолы, благодаря которым появились новые источники освещения – масляные горелки и факелы.
- Теперь стало намного проще освещать большие пространства. Лампы горели долго, и давали хоть и тусклое, но равномерное освещение. Спустя много лет такие горелки стали применять и для уличного освещения.
- В царских замках и городских ратушах появились специальные служащие, ответственные за горение таких ламп.
- Но история развития освещения огнем на этом не остановилась. Через много тысяч лет появились жировые свечи. Свойства горения жира стали известны человеку, еще задолго до этого, просто найти практическое применение этой информации ранее не получалось. Автор статьи даже представить себе не может, сколько потребовалось времени и усилий, чтобы додуматься, что тонкую палочку нужно окунуть в растопленный жир и дать ему затвердеть. Воистину, человеческие ум и усердие безграничны!
- На этом использование огня, как источника света не заканчивается. 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.
- Первой в мире улицей, освещенной газовыми горелками, считается лондонская Пэлл Мэлл – в 1807 году король Георг IV распорядился об этом, так как улица считалась самой оживленной и требовала регулировки движения.
- В Россию газовое освещение улиц и площадей попало спустя более 50-ти лет – на улицах Петербурга и Москвы такие фонари появились в 60-х годах 19 века.
Газовое освещение стало настоящим переворотом в науке и технике того времени. Первые горелки были далеки от совершенства и частенько становили причиной пожаров, но со временем их конструкция дорабатывалась, и они продолжали служить человеку. Такие светильники использовались еще очень долго, даже после появления электрического света.
Электричество и освещение на нем
Ну вот, мы и добрались до самого интересного – и это история электрического освещения. Трудно переоценить роль электрического света в жизни современного человека, так как на нем завязано абсолютно все! Сегодня отсутствие лампочки в подъезде – это настоящая трагедия для его жильцов.
Итак, сама история как наука вызывает много вопросов. Многие современные авторитетные ученые склонны считать, что историческая действительность далека от той, которую нам преподают сегодня в школе.
Мы оставим дискуссии по этому вопросу для профессионалов, нас же интересует история создания электрического освещения, которую можно смело назвать достоверной, так как она, по большей части, развивалась в последние 250 лет, и не отдалена от нас пылью времен.
Основные исторические вехи эры электричества и эпилог
Прежде всего, подробнее опишем проникновение электрического света в нашу жизнь и вспомним обо всех основных событиях и открытиях, которые способствовали приходу и развитию такого освещения. Мы расскажем о видных ученых, имена которых несправедливо забыты на сегодняшний день.
- 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.
- 1872 год – русский электротехник Лодыгин демонстрирует свои лампы накаливания, освещая ими аудитории технологического университета в Петербурге по улице Одесской. Спустя два года он получает патент на свое изобретение сразу в нескольких странах.
- 1874 год – Павел Николаевич Яблочков, русский военный инженер, электротехник и предприниматель создает первую установку в мире для освещения железной дороги электрическим прожектором, установленным на носу локомотива.
- 1876 год – П.Н. Яблочков изобретает свечу из двух угольных стержней разделенных диэлектриком (каолином). Данное изобретения стало переворотом в электротехнике и стало использоваться повсеместно для освещения городов. Подробнее поговорим об этом в следующей главе.
- 1877 год – Макссим, американский изобретатель, делает лампу из платиновой ленты без прозрачной колбы.
- 1878 год – Сванн, английский ученый, демонстрирует свою лампу с угольным стержнем.
Позволим себе небольшое лирическое отступление. Где же во всей этой череде открытий спрятался всем известный изобретатель Томас Эдисон?
Несмотря на то, что сам Эдисон провел своими руками около 1200 опытов с лампами, его можно скорее назвать талантливым предпринимателем, сумевшим доработать конструкцию ламп. Дело в том, что основные эффекты и типы ламп на тот момент уже были изобретены.
Эдисон скупает все необходимые патенты, объединяет технологии и изобретает патрон для ламп накаливания, который нам знаком и по сей день. Мы не умаляем заслуг знаменитого американского изобретателя, просто несправедливо считать, что лампа накаливания – это только его рук дело.
В лампах Эдисона используется тот же принцип, что и в свечах Яблочкова, с той лишь разницей, что вся конструкция помещена в вакуумную колбу, благодаря чему лампа стала работать намного дольше.
В 1880 году Томас Эдисон получает патент на свое изобретение и начинает массовое производство, которое набирает обороты год от года. Эдисон стал богачом, тогда как Яблочков умирает в 1894 году в Саратове в нищете.
- 1897 год – немецкий ученый Вальтер Нернст создает лампы накаливания с металлический нитью. За основу взята лампа Эдисона.
- 1901 год – начало 20 века. Купер-Хьюит изобретает ртутную лампу низкого давления.
- 1902 год – русских ученый германского происхождения Больтон использует для нити накаливания тантал.
- 1905 год – Ауэр использует для нити накаливания вольфрам и осмий.
- 1906 год – Кух изобретает ртутную лампу высокого давления.
- 1920 год – открыт галогенный цикл.
- 1913 год – Лангье изобретает газонаполненную лампу с вольфрамовой спиралью.
На фото — натриевая лампа низкого давления
- 1931 год – Пирани представляет свою натриевую лампу низкого давления.
- 1946 год – Шульц создает ксеноновую лампу. В этом же году появляется ртутная лампа высокого давления с люминофором.
- 1958 год – создаются первые галогенные лампы накаливания.
- 1960 год – ртутные лампы высокого давления и с йодистыми добавками.
- 1961 год – изобретена первая натриевая лампа высокого давления.
- 1962 год – Ник Холоньяк создает для компании General Electric первый видимый светодиод. Кстати, данная компания основана еще Томасом Эдисоном.
- 1982 год – теперь галогенная лампа может работать на низком напряжении.
- 1983 год – люминесцентные лампы становятся компактными.
- 2006 год – появления на рынке светодиодных ламп для домашнего пользования.
На самом деле перечисленный список далеко не полон. В него можно было включить еще открытия многих эффектов, но у нас, к сожалению, ограничено место, и мы выбрали самые на наш взгляд важные.
Если же вам интересно погрузиться в данный вопрос глубже, то ищите информацию в интернете или в научных справочниках.
Роль Яблочкова в развитии электроэнергетики
Как же не поговорить о самом электричестве, и открытиях связанных с ним. Первые опыты ученых начались еще в далеком 1650 году. Именно с тех пор многие ученые «заболели» этим вопросом, и результатом их трудов стало создание электрических механических машин.
Начиная с середины 19 века наметился рост применения электрических двигателей. Техника с таким приводом начала понемногу вытеснять паровые машины.
Этому немало способствовало внедрение в производство, так называемой «свечи Яблочкова». Ни одно изобретение до этого не получало такого быстрого и широкого распространения.
Это был настоящий триумф русского изобретателя, которому принадлежит и очень много других открытий:
- Яблочков придумал способ, как подключать к источнику питания произвольное количество ламп. До него до этого не додумался никто, и каждая лампа запитывалась отдельной динамо-машиной.
- Петр Николаевич придумал и собрал первый трансформатор электрического тока.
- Яблочков научился применять переменный ток, что до него считалось опасным и не находящим практического применения.
- Создал первый генератор переменного тока.
- Он придумал еще несколько источников света.
- Создал множество электрических машин.
- Изобрел первый гальванический автомобильный аккумулятор.
Сегодня многие идеи, озвученные талантливым русским ученым, находят новое применение в электротехнике, но начал он свою карьеру с того, что попытался усовершенствовать регулятор Фуко, распространенный в то время.
В 1974 году из Москвы в Крым должен был отправиться правительственный поезд, и администрация Московско-Курской железной дороги решила осветить проезд в целях повышения безопасности. Они обратились к Яблочкову, который, как ходили слухи, интересовался электрической энергией.
Яблочков размещает на локомотиве свой прожектор, работающий по принципу образования электрической дуги. Дуговую лампу нужно было постоянно регулировать из-за того, что электрическая дуга возникала лишь при соблюдении определенного расстояния между угольными стержнями. Сами же стержни во время работы выгорали, поэтому и требовался регулирующий механизм, который с нужной скоростью будет двигать стержни навстречу друг другу.
Результат эксперимента показал, что конструкцию регулятора нужно упрощать, так как она требовала к себе постоянного внимания, и Яблочков стал думать над этой проблемой. Попутно он проводил опыты по электролизу раствора поваренной соли.
По ходу одного из таких экспериментов, параллельно расположенные угли в солевом растворе коснулись друг друга, и моментально вспыхнула яркая электрическая дуга. Тут-то, принцип работы лампы без регулятора и пришел ученому в голову.
В 1975 году Яблочков везет в Париж сделанную им динамо-машину и подает заявку на патент. В докладе на заседании Французского общества физиков он сообщил принципы работы своего изобретения и продемонстрировал их в действии.
15 апреля 1876 года, находясь в Лондоне, Яблочков публично демонстрирует работу своей свечи на выставке физических приборов. Многочисленная публика была в восторге. Именно эта дата считается триумфальной в биографии ученого.
Далее следует быстрое распространение новинки, но в 1881 году миру была представлена лампа накаливания, которая могла работать до 1000 часов. Новинка была намного экономичнее, поэтому цена использования электроэнергии стала заметно меньше.
Современные лампы для освещения
Как ни странно, но сегодня мы по-прежнему пользуемся и лампами Эдисона и «свечами Яблочкова». И если первые доживают свой век, вытесняемые люминесцентными и светодиодными аналогами, то вторые получили полное перерождение.
Электрическая световая дуга снова вернулась к нам в виде галогеновых автомобильных ламп. Использование галогенов позволило продлить срок службы нити накаливания. Это же позволило создавать лампы большей мощности.
Конечно, данные лампы изготавливаются по новым технологиям и в них применяются совсем другие материалы, чем 140 лет назад, но основной принцип работы остался тем же, что и раньше.
Чем же мы пользуемся для освещения сегодня? Очень широкое распространение получили люминесцентные лампы. Их используют для уличного освещения, освещения производств, школ, детских садов и дома. В 80-х годах прошлого века такие лампы научились делать компактными, что позволило устанавливать их в люстры и настольные светильники.
По-другому, современные люминесцентные лампы называются энергосберегающими, и это не единственный их плюс:
- Применение таких ламп позволило сократить потребление электроэнергии на освещение в 6-7 раз;
- Они пожаробезопасны, так как сильно не нагреваются во время работы;
Минусов у таких ламп тоже хватает:
- Цена – самый главный из них. Средняя стоимость такой лампы составляет 200-300 рублей, и это относится к низкокачественному сегменту.
- Лампы имеют спиралевидную форму, что подходит по эстетическим соображениям не к каждому светильнику. Правда, со временем их научились помещать в дополнительные колбы различной формы.
- Утилизация энергосберегающих ламп – это целая проблема, так как в их составе есть ртуть, пары которой считаются очень ядовитыми.
Как вы понимаете, минусы весьма серьезны. Это и подтолкнуло технику к новому скачку – в качестве основного источника света стали применяться светодиоды.
Светодиоды хоть и были открыты еще в середине 20 века, но использоваться, как лампы, они стали лишь в начале 21-го. Причина кроется в том, что светодиоды излучают в очень узком диапазоне, что мешало создать источник света, приемлемый для глаза человека. К тому же данное световое излучение несовместимо с человеческим зрением и способно нанести ему вред.
Все указанные причины потянули за собой долгую стадию разработок, в течение которых большинство получилось разрешить, и с 2006 года светодиоды становятся полноценным источником света.
Их приход ознаменовал следующие выгоды для приобретателей:
- Расход энергии сократился даже по сравнению с люминесцентными энергосберегающими оппонентами;
- Тепловыделение таких ламп находится на очень низком уровне и направлено не в сторону излучения, а в цоколь лампы, который все равно холоднее, чем у конкурентов;
- Длительный срок службы, рассчитанный на многократный цикл включений выключений. По этому параметру ни одна другая лампа не дотягивает до светодиодов;
- Цветовой спектр – недостаток превратился в преимущество, так как разнообразие цветового излучения стало очень велико;
- Простая утилизация – чтобы выбросить лампу не нужно беспокоиться о последствиях или бежать в пункт приема;
- Лампы из светодиодов экологичны – при их работе не выделяется никаких вредных веществ;
- Корпуса многих светодиодных ламп изготавливают из прочного пластика, способного легко пережить падение с высоты в несколько метров
Но как водится, не обошлось и без минусов, которые мы тоже обязаны озвучить:
- В некоторых лампочках наблюдается мерцание, невидимое глазу. Это относится к дешевым изделиям из Китая и прочих азиатских стран. Такие лампы способны нанести вред здоровью человека.
- Те же недорогие изделия могут излучать во вредном для глаз человека спектре.
- Излучение света у светодиода происходит строго в одном направлении, что делает угол освещенности очень маленьким, по сравнению с оппонентами. Для решения проблемы сконструированы лампы типа «кукуруза», как на одном из фото выше. В них светодиоды располагаются вокруг центрального стержня, чем и напоминают початок культуры, в честь которой названы.
- Со временем отдельные светодиоды в лампе могут сгорать, что вызывает падение яркости. С одной стороны лампа продолжает работать, но с другой – ее мощности уже может не хватить для комфортного использования, и замена неизбежна.
Раньше к недостаткам можно было отнести и цену светодиодных ламп, но в последнее время они становятся все более доступными. Так, например, неплохая лампа может быть куплена за 150 руб. Продукция известных брендов, типа «Phillips», по-прежнему стоит очень дорого (от 500 до 2000 рублей).
Совет! Ответить на вопрос, какую лампу выбрать сегодня не так-то и просто! Подробнее узнать о современных осветительных приборах поможет видео, которое мы прилагаем к статье.
Отсюда сделаем свой вывод, что эволюция осветительных приборов еще далека от завершения. Но то, что мы используем сегодня уже близко к этому. Кто знает, но может быть завтра, откроют что-то концептуально новое, и светодиоды тоже станут частью истории, но пока, их смело можно назвать вершиной развития приборов освещения.
История развития электрического освещения, кратко описанная в нашей статье, озвучена далеко не полностью. Ее творила не одна тысяча светлых умов, каждый их которых внес свою лепту в это интересное дело. И каким бы мизерным этот вклад не казался, без данного шага могло бы и не быть следующих. Ну, а мы стараемся не забывать свою историю, и рассказываем о ней своим читателям. На этом все! Всего наилучшего!
Без светотени классическая живопись немыслима. С её помощью художники, начиная с эпохи Возрождения, превращали свои картины не просто в красивые изображения - они создавали настоящие тексты, философские трактаты.
Мастерство развивалось годами. Живопись обрела голос, заговорила со зрителями. И как наигранно стали смотреться все картины величайших мастеров на тему кающейся Магдалины, когда своё полотно на этот сюжет создал .
Проживший немало лет в трущобах, художник отлично знал, как выглядит страдающая проститутка, решившая обратится к вере. Его Магдалина действительно такова.
Её глаза опущены, на лице задумчивая скорбь, ведь, решив поменять свою жизнь, человек обращается не к небу, он задает вопрос самому себе. Это уже финал преображения, последствие бури эмоций, о которой свидетельствуют разбросанные по полу дорогие украшения. В этой блуднице нет и тени кокетства. Она полностью одета, в её платье нет ничего вызывающего.
Нет здесь и ни единого классического упоминания о святости. Нет толпы голых младенцев-херувимов, нет креста, нет неба. Перед нами мрачная комната. В мучительном исступлении, похожем на горячку, провела Магдалина всю ночь. И настало утро. Солнечный свет пока еще совсем слаб, его мягкие лучи видны только в правом верхнем углу полотна. Героиня еще не видит их. Это тот переломный момент ее жизни, когда возврат к старому невозможен, а будущее еще совсем не ясно. То самое предчувствие катарсиса, который вот-вот должен случится, когда на блудницу упадет солнечный свет. Она застыла между двумя реальностями. Её прошлое изорванными украшениями валяется на полу, а будущее только приходит к ней. А руки Магдалины? Так мать держит своего ребенка. Перед нами рождение, только не ребенка, а рождение веры.
Но настоящим мастером игры стал Рембрандт ван Рейн. Именно с его картины «Снятие с креста» мы и решили начать свой сериал.
В сериале будет 10 серий. Три из них мы посвятили .
Свет в живописи - это удивительное явление. Оно меняется, развивается, живёт своей жизнью. Свет - это то единственное, что остаётся от художника после его смерти. Свет бессмертен. Ведь тьма - это всего лишь отсутствие света. И даже, если в один момент его нет, он всегда готов пробиться в самые тёмные пространства. Вырвать из мрака то единственное, ради чего стоит жить.
В будущих выпусках мы поговорим об Иване Крамском, Михаиле Врубеле, Николае Ге, Пабло Пикассо, Винсенте ван Гоге. Это только начало пути.
Хотим сказать огромное спасибо сотрудникам Государственного Эрмитажа, без которых этот проект не увидел бы свет. Отдельное спасибо работнику пресс-службы музея Ольге Эбертс, не пожалевшей для нашего фильма ни времени, ни сил.
ГООУ «Таловская школа-интернат для детей - сирот и
детей, оставшихся без попечения родителей»
ТВОРЧЕСКИЙ ПРОЕКТ
«ЭВОЛЮЦИЯ ОГНЯ КАК ИСТОЧНИКА СВЕТА»
Чесноков Николай.
Руководитель:
учитель технологии
2. Древнее время. От лучины до свечи
3. Появление электрических источников света
4. Типы источников света
5. Обоснование выбора темы проекта
6. Технология изготовления
7. Применение изделия
8. Экономический расчет
9. Технологическая карта
10. Приложения
1. История развития источника света. 1 сентября" href="/text/category/1_sentyabrya/" rel="bookmark">1 сентября 5509 г. до н. э., когда Бог произнес: «Да будет свет!...». Правда, является ли этот источник света искусственным – вопрос спорный.
Дата появления первых источников света теряется во мраке веков, однако они явно появились не ранее, чем древние люди стали применять огонь, то есть около 500000 г. до Р. Х. (См. Табл. 1). Несомненно, что первоначально огонь использовался для приготовления пищи, пока какому-то древнему изобретателю не понадобилось заглянуть в темную пещеру.
Таблица 1. История развития источников света.
Тип источника излучения | |||||
Начало использования огня | 500000 г. до н. э. |
||||
Масляные лампы и факелы. | 10000 г. до н. э. |
||||
Горящие камни в Малой Азии. | 4000 г. до н. э. |
||||
Серийное производство глиняных ламп с маслом. | 2500 г. до н. э. |
||||
Первые свечи в Греции и Риме. | 500 г. до н. э. |
||||
Водородные лампы с электрическим зажиганием. | |||||
Лампа с сурепным маслом и плоским фитилем. | |||||
Лампы на угольном газе В. Мурдоха | |||||
Итал. физик Алессандро Вольта создал первый химический источник тока | |||||
Дуга Х. Дэви | |||||
Свечение накаленной проволоки из платины или золота. | |||||
Дуга между угольными стержнями. | |||||
Свечение тлеющего разряда в опытах. | |||||
Первые газовые лампы. | |||||
Первые парафиновые свечи. | |||||
Дуговая лампа Фуко с ручным регулированием длины дуги | |||||
Керосиновая лампа Лукашевича | |||||
Немецкий изобретатель Генрих Гебель разработал первую лампочку: обугленную бамбуковую нить в вакуумированном сосуде. | |||||
Дуговые лампы с автоматическим регулированием расстояний между углями Александра Шпаковского | |||||
Лодыгин получил патент за номером 1619 на нитевую лампу. В качестве нити накала он использовал угольный стержень в вакуумированном сосуд. | |||||
“свеча” Яблочкова | |||||
Джозеф Сван получил в патент на лампу с угольным филаментом. В его лампах филамент находился в разреженной кислородной атмосфере. | |||||
Эдисон получает патент на лампу с угольной нитью. | |||||
Накаливающийся колпачок Ауэра | |||||
Газовые лампы “Газовый Рожок” | |||||
Ацетиленовая лампа | |||||
Лампа с целлюлозной нитью | |||||
Ауэр предлагает лампу с осмиевой спиралью. | |||||
Лодыгин продаёт патент на вольфрамовую нить компании General Electric | |||||
Купер-Хьюит изобретает ртутную лампу низкого давления. | |||||
Кулиджу удалось получить ковкий вольфрам | |||||
Лэнгмюр предложил наполнять лампы инертным газом | |||||
Газонаполненная лампа Лангье с вольфрамовой спиралью. | |||||
Пирани изобретает натриевую лампу низкого давления. | |||||
Кух изобретает ртутную дуговую лампу высокого давления. | |||||
Ртутная лампа высокого давления с люминофором. | |||||
Шульц предлагает ксеноновую лампу. | |||||
T8 линейная, с электронным балластом | |||||
T5 линейная | |||||
Светодиод | белый светодиод | ||||
Прототип светодиода | |||||
Дуговая лампа | Ксеноновые газоразрядные лампы | ||||
Дуговые ртутные металлогалогенные лампы | |||||
Газоразрядная лампа | Натриевая лампа высокого давления | ||||
Натриевая лампа низкого давления | |||||
Лампа на галогенидах металлов | |||||
1400Вт Серная лампа | |||||
Теоретически возможно |
Первые в истории свечи - это чаши, наполненные жиром, с фитилём или щепочкой. Первые восковые свечи появились в Средневековье. Свечи долгое время были очень дороги. Чтобы осветить большое помещение, требовались сотни свечей, они чадили, черня потолки и стены.
Масляная лампа - светильник, работающий на основе сгорания масла. Принцип действия схож с принципом действия керосиновой лампы: в некую ёмкость заливается масло, туда опускается фитиль - верёвка, состоящая из растительных или искусственных волокон, по которым, согласно свойству капиллярного эффекта масло поднимается наверх. Второй конец фитиля, закреплённый над маслом, поджигается, и масло, поднимаясь по фитилю, горит. Масляная лампа применялась издревле. В древние времена масляные лампы вылепляли из глины, или изготовляли из меди. В арабской сказке «Аладдин» из сборника «Тысяча и одна ночь» в медной лампе живёт Джинн.
Керосиновая лампа - светильник на основе сгорания керосина - продукта перегонки нефти. Принцип действия лампы примерно такой же, что и у масляной лампы: в ёмкость заливается керосин, опускается фитиль. Другой конец фитиля зажат поднимающим механизмом в горелке, сконструированной таким образом, чтобы воздух подтекал снизу. В отличие от масляной лампы, у керосиновой фитиль плетёный. Сверху горелки устанавливается ламповое стекло - для обеспечения тяги, а так же для защиты пламени от ветра. Первая керосиновая лампа была описана Ар-Рази в Багдаде IX века. Современная керосиновая лампа была изобретена аптекарями Игнатием Лукасевичем и Яном Зехом в 1853 году во Львове.
Лампа накаливания общего назначения (230 В, 60 Вт, 720 лм, цоколь E27, габаритная высота ок. 110 мм Лампа накаливания (ЛН) - электрический источник света, светящимся телом которого служит так называемое тело накала (ТН, проводник, нагреваемый протеканием электрического тока до высокой температуры). В качестве материала для изготовления ТН в настоящее время применяется практически исключительно вольфрам и сплавы на его основе. В конце XIX - первой половине XX в. ТН изготавливалось из более доступного и простого в обработке материала - углеродного волокна.
Токарные станки" href="/text/category/tokarnie_stanki/" rel="bookmark">токарном станке . В дополнение к токарным изделиям я решил продублировать каждый источник света сюжетами быта, выполненными в технике выжигания по дереву. Все изделия были объединены на одной подставке, позволяющей каждый экспонат рассматривать в отдельности.
Использование изделия.
Мое изделие можно использовать в качестве наглядного пособия на урока истории, физики, природоведения , а также на внеклассных мероприятиях и различных выставках.
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТАРИАЛЫ.
Подставка для макета изготовлена из ламинированного ДСП, применяющегося при производстве мебели, с последующей оклейкой торцов ламинированной кромкой.
Точение макетов источников света выполнено на токарном станке по дереву СТД-120 из березовых заготовок, стандартным набором резцов.
Выжигание бытовых сюжетов я сделал на фанере толщиной 3 мм, при помощи электровыжигателя.
Для электрического светильника использованы готовые электрические детали: патрон, плафон, кабель, штепсельная вилка, электрокабель.
Сборка всех деталей макета выполнена при помощи клея, гвоздей, саморезов.
Отделка деталей произведена мебельным лаком в два слоя, с промежуточной шлифовкой.
Перед работой мною была разработана инструкционная карта, определяющая порядок работы над изделием.
ИНСТРУКЦИОННАЯ КАРТА
ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
На изготовление макета источников света было израсходовано:
Материалы:
Брус березовый-0.019 м3 по цене 4270 рублей за м3;
Ламинированного ДСП-1 м2 по цене 270 рублей м2:
Фанеры-0.86 м2 по цене 248 рублей м2 на общую сумму 565 рублей.
Отделочные материалы:
Лак 120грамм на сумму 96 рублей;
Кромка ламинированная на 65 рублей/метр;
Шлифовальная бумага на сумму 113 руб.. Итого: 274 рубля.
Электродетали мы в расчет не включаем, так как они были взяты от старого светильника.
Общее количество электроэнергии , затраченной при изготовлении макета, составило 47.6 Квт/час на сумму 176 рублей. Из них на точение 3.9 Квт/ч, выжигание 0,5 Квт/ч, освещение 43,2 Квт/ч.
Общая стоимость изделия составила 1015 рублей.
Литература
1. СЕТЬ ИНТЕРНЕТ
2. «Как солнце в дом вошло»
3. Журналы «Школа и производство»
4. «Токарные работы с древесиной»
Приложения
Загрузка...
