Открытие вольтовой дуги. Дуговые электрические лампы

Изучая свойства электрического тока, в 1810 г английский ученый сэр Хэмфри Дэви, удостоившийся великого звания первооткрывателя электрической дуги и прославившийся тем, что самым гениальным его «открытием» был его ученик, великий Майкл Фарадей приводил в соприкосновение два заостренных угля, которые были соединены с полюсами батареи, состоящей из 2000 элементов Он увидел, как между ними появилась яркая дуга и осветила лабораторию. Благодаря огромному выделению тепла угли накаливались докрасна. Когда же Дэви удалял их концы друг от друга, ток продолжал передаваться через раскаленный воздух от одного угля к другому, распространяя ослепительный свет, получивший название света Дэви, или вольтовой дуги. При этом источником света являлась не сама дуга, а раскаленные добела концы углей. Поскольку угли, между которыми образуется дуга, постепенно сгорают, впоследствии было изобретено устройство, автоматически приближавшее один уголь к другому, оставляя расстояние между ними все время постоянным. Устройство, позволяющее поддерживать более-менее постоянное горение вольтовой дуги, послужило прообразом первых электрических источников света или так называемых дуговых электрических ламп.

Первый дуговой источник света сконструировал в 1844 году французский физик Жан Бернар Леон Фуко. Получили распространение лампы русского изобретателя А.И. Шпаковского. В 1856 году эти лампы впервые успешно использовались для освещения большой площади перед Лефортовским дворцом во время коронационных торжеств в Москве. Но необходимо было так усовершенствовать конструкции дуговых ламп, чтобы они были простыми и надежными, доступными для широкого потребления. Успешное решение этой проблемы тесно связано с изобретением П.Н. Яблочковым.

В 1876 г. Яблочков получил патент на свое изобретение, названный «Система распределения токов для электрического освещения». Простота и удобство свечей Яблочкова (или, как их называли в мире, «русского света»), заменивших дорогие, сложные и громоздкие дуговые фонари с регуляторами для непрерывного сближения сгорающих углей, вызвали их повсеместное распространение, и вскоре они зажглись на улицах и площадях Парижа, Лондона и Берлина, а также Америки и даже Азии.

«Из Парижа, – писал Яблочков, – электрическое освещение распространилось по всему миру, дойдя до дворца шаха Персидского и до дворца короля Камбоджи». Это было подлинным триумфом русского изобретателя.

Томас Алва Эдисон

Однако получение слабых источников света при помощи дуговых ламп оказалось невозможным, поэтому продолжалось широкое использование газового освещения и электричество не было ни в одном доме…

Решить эту проблему смог еще один гений…

Без преувеличения старину Томаса можно назвать одним из самых плодотворных изобретателей в мировой истории. Именно благодаря его трудам мы видим этот мир таким, какой он есть. Если бы не Эдисон, вряд ли у нас были бы все эти блага, которыми мы пользуемся изо дня в день.

Конец 19 века, Майлен, штат Огайо. В детстве, он был маленького роста и выглядел немного хилым. Однако, Томас очень интересовался окружавшей его жизнью: наблюдал за пароходами и баржами, за работой плотников, за спуском лодок на верфи или же тихо сидел часами в уголке, копируя надписи на вывесках складов. Учителя считали его «ограниченным», так как не пытались понять и развить индивидуальность ребенка. В школе он учился не особо хорошо. Это был один из самых рассеянных учеников в классе, к тому же, у Эдисона в раннем возрасте появились серьезные проблемы со слухом, сыгравшие немалую роль в его успеваемости.

Часто посещал Народную библиотеку Порт-Гурона. До двенадцатилетнего возраста он успел прочитать «Историю возвышения и упадка Римской империи» Гиббона, «Историю Великобритании» Юма, «Историю реформации» Бертона. Однако, свою первую научную книгу будущий изобретатель прочитал еще в девять лет. Это была «Натуральная и экспериментальная философия» Ричарда Грина Паркера, рассказывающая почти все научно-технические сведения того времени. С течением времени он проделал почти все эксперименты, указанные в книге.

То́мас А́льва Э́дисон (англ. Thomas Alva Edison; 11 февраля 1847, Майлен, штат Огайо — 18 октября 1931, Вест Оранж, штат Нью-Джерси) — всемирно известный американский изобретатель и предприниматель. Эдисон получил в США 1093 патента и около 3 тысяч в других странах мира. Он усовершенствовал телеграф, телефон, киноаппаратуру, разработал один из первых коммерчески успешных вариантов электрической лампы накаливания, изобрёл фонограф. Именно он предложил использовать в начале телефонного разговора слово «алло».

В 1928 году награждён высшей наградой США Золотой медалью Конгресса. В 1930 году стал иностранным почётным членом АН СССР.

С детства Эдисон помогал матери продавать фрукты и овощи. Однако, карманных денег, зарабатываемых таким способом, оказывалось недостаточно для его опытов, особенно химических. Поэтому в 1859 году Томас устраивается газетчиком на железнодорожной линии, соединяющей Порт-Гурон и Детройт. Заработок молодого Эдисона достигал восьми-десяти долларов в день. Он продолжает увлекаться книгами и химическими опытами, для проведения которых добивается разрешения устроить свою лабораторию в багажном вагоне поезда.

Эдисон пользовался любой возможностью увеличить спрос на продаваемые им газеты. Так, когда в 1862 году главнокомандующий северной армией потерпел серьезное поражение, Томас просит телеграфиста передать краткое сообщение о сражении в Порт-Гурон и на все промежуточные станции. В итоге ему удалось увеличить продажи газет на этих станциях в несколько раз. Немного позже он становится издателем первой поездной газеты. Также в это время у Эдисона появился интерес к электричеству.

В августе 1862 года Эдисон спасает от движущегося вагона сына начальника одной из станций. Начальник предложил в благодарность обучить его телеграфному делу. Так состоялось его знакомство с телеграфом. Он сразу же устраивает первую свою телеграфную линию между своим домом и домом товарища.

В 1863 году Эдисон становится телеграфистом ночной смены на станции с жалованьем в 25 долларов в месяц. Здесь ему удается автоматизировать часть работы и спать на рабочем месте, за что он вскоре получает строгий выговор. Вскоре по его вине чуть не столкнулись два поезда. Том вернулся в Порт-Гурон к родителям.

В 1864 году Томас поступает на работу телеграфистом дневной смены в Форт-Уэйне. Уже через два месяца перебирается в Индианаполис и находит работу в телеграфной компании «Вестерн Юнион». 11 февраля 1865 года Тому исполнилось восемнадцать лет. К этому времени он уже переехал в Цинциннати, где также служил телеграфистом в компании «Вестерн Юнион». Здесь он получил квалификацию оператора первого класса с жалованьем 125 долларов. Зимой 1868 года Томас устраивается на работу в Бостонское отделение «Вестерн Юнион».

Всё это время Эдисон мало заботится об одежде и быте, тратя все деньги на книги и материалы для опытов. Именно в Бостоне Эдисон впервые познакомился с произведениями Фарадея, которые имели огромное значение для всей его будущей деятельности.

Кроме того, именно в эти годы Эдисон пытается получить свой первый патент в Патентном бюро. Он разрабатывает «электрический баллотировочный аппарат» — специальный прибор для подсчёта поданных голосов «да» и «нет». Демонстрация аппарата перед особой парламентской комиссией закончилась неудачно из-за нежелания парламента отказаться от бумажного подсчёта. В 1868 году Эдисон отправляется в Нью-Йорк, чтобы продать там ещё одно своё изобретение — аппарат для автоматической записи биржевых курсов. Однако, и эти надежды не оправдались. Эдисон возвращается в Бостон.

Весной 1869 года, приехав в Нью-Йорк, Эдисон направился в телеграфную контору «Вестерн Юнион», рассчитывая устроиться на работу. Денег практически не осталось. Благодаря знакомым ему удаётся найти место для ночлега в обществе по производству механических сигнализаторов цен на золото. Эдисон изучает аппараты сигнализации. Помощь в устранении поломки обеспечивает его постоянной работой по технической эксплуатации устройств. Но очень скоро Эдисона перестает устраивать должность служащего. 1 октября 1869 года он организовывает общество «Поп, Эдисон и компания». Он усовершенствовал систему телеграфирования биржевых бюллетеней о курсе золота и акций путем применения биржевого тикера. Общество «Голд энд Стокк телеграф компани» купило его разработку за 40 тысяч долларов, в то время как жалованье Эдисона, когда он был работником, составляло всего 300 долларов в месяц.

На полученные деньги Эдисон покупает оборудование для изготовления биржевых тиккеров и открывает собственную мастерскую в Ньюарке, недалеко от Нью-Йорка. В 1871 году он открывает еще две новые мастерские. Всё время он посвящает работе. У Томаса появился целый штат талантливых и незаменимых людей. Но Эдисона, так или иначе, связывали с большинством разработок центра, хотя многие его подопечные работали самостоятельно. Впоследствии Эдисон рассказывал, что до пятидесятилетнего возраста он работал в среднем по 19,5 часов в сутки.

Нью-йоркское общество «Автоматического телеграфа» предложило Эдисону усовершенствовать систему автоматической телеграфии, основанную на перфорировании бумаги. Изобретатель решает поставленную задачу и получает вместо максимальной скорости передачи на ручном аппарате, равной 40—50 словам в минуту, скорость автоматических аппаратов около 200 слов в минуту, а позднее до 3 тысяч слов в минуту.

Имя Эдисона гремело везде. Ему просто не было равных.

Обеспокоенная угрожавшей конкуренцией телеграфу, обратилась к Эдисону. Испробовав множество вариантов, изобретатель создал первый практически действующий телефонный микрофон, а также ввел в телефон индукционную катушку, что значительно усилило звук телефона. За свое изобретение Эдисон получил от «Вестерн Юнион» 100 тыс. долларов.

В 1877 году Эдисон зарегистрировал в Бюро изобретений фонограф. Появление фонографа вызвало всеобщее изумление. Демонстрация первого устройства была немедленно осуществлена в редакции журнала «Сайнтифик Америкэн». Сам изобретатель видел одиннадцать перспективных областей для применения фонографа: запись писем, книги, обучение красноречию, воспроизведение музыки, семейные записки, запись речей, область реклам и объявлений, часы, изучение иностранных языков, запись уроков, соединение с телефоном.

Одним из самых известных изобретений, традиционно приписываемых Эдисону, стала обычная электрическая лампочка. На самом деле лампочку Томас не изобретал – идея была предложена задолго до него. Эдисону удалось разработать первую лампу накаливания, выгодную с точки зрения производства и продаж.

Получить свет при помощи электричества пытались давно: в 1808 году В. В. Петров зажег дуговой разряд от гальванической батареи, построенной двумя годами раньше Алессандро Вольта. В 1846 году Пьер Гебель построил первую лампу, в которой электрический ток раскалял угольную нить, а в 1872 году А. Н. Лодыгин создал лампу накаливания с кусочком угля, помещенным в колбу с откачанным воздухом. Уголь был выбран неслучайно: он сохраняет свою структуру до температуры около 3300oС и, кроме того, при нагревании светится очень ярко. Но при высокой температуре уголь активно соединяется с кислородом воздуха, то есть попросту сгорает. Следовательно, из стеклянной колбы лампы накаливания воздух необходимо удалить, что для техники того времени было непросто. И еще оставался открытым вопрос: как добиться "дробления электрического света"? Ведь каждая группа ламп требовала своего источника тока - гальванической батареи или генератора. Среди специалистов бытовало мнение, что эта задача неразрешима.

Эдисон, со свойственной ему способностью безгранично отдаваться захватившей его идее, в 1879 году взялся за разрешение этой технической проблемы. он сразу понял, что главная причина неудач, постигших многочисленных изобретателей, заключалась в том, что все они занимались конструированием только лампы и не обращали внимания на вопросы всей системы электрического освещения в целом.

21 октября 1879 года Эдисон закончил работу над лампочкой накаливания с угольной нитью, ставшей одним из крупнейших изобретений XIX века. Величайшая заслуга Эдисона была не в разработке идеи лампы накаливания, а в создании практически осуществимой, широко распространившейся системы электрического освещения с прочной нитью накала, с высоким и устойчивым вакуумом и с возможностью одновременного использования множества ламп.

В 1880 году Эдисон намечает программу работ по созданию комплексной системы электроснабжения. По мысли изобретателя, электрические провода следовало прокладывать в основном под землей, давая возможность подсоединяться к ним. Электрическая сеть должна быть рассчитана так, чтобы при аварии на одной линии ток к потребителям мог бесперебойно проходить по другой. Необходимо изобрести предохранительное приспособление, ограничивающее максимальную силу тока, выключатель и счетчик электрической энергии, разработать схему внутренней проводки для жилых и производственных помещений. Нужно сконструировать эффективный генератор электрического тока и электродвигатели для станков, печатных машин, транспортеров, разработать детальную схему электростанции с паровыми машинами, аппаратурой защиты, распределения тока и регулировки напряжения, предназначенной для непрерывной работы. Кроме того, он изобрел и сконструировал патроны для лампочек, выключатели и штепсельные розетки, предохранители и рубильники... Кстати, цоколи и патроны для ламп накаливания практически без изменения благополучно дожили до наших дней.

Чтобы внедрить эту лампочку повсеместно, нужно было убрать конкурента – газовое освещение, сделать лампочки и электричество дешевыми и доступными. А еще – наладить систему производства, доставки и продажи электроэнергии. В результате и была создана компания «Эдисон электрик лайт», объединившая всю производственную цепь – от изготовления генераторов, кабелей, выключателей, рубильников, распределительных коробок и электросчетчиков до запуска первой электростанции Перл-Стрит Стэйшн.

Все намеченное в программе Эдисон выполнил в самые сжатые сроки. Благодаря упорству и настойчивости Эдисона, проект коммерческой продажи электроэнергии начал осуществляться в конце 1880 года. Правда, вначале мэрия Нью-Йорка была категорически против идеи Эдисона, узнав, что для ее воплощения в жизнь потребуется прорыть почти 30 километров траншей в Нижнем Манхэттене. Однако благодаря известности и авторитету Эдисона и помощи влиятельных политиков городские чиновники сменили гнев на милость.

С лета 1881 года работа закипела, и улицы Манхэттена превратились в некое подобие поля боя с множеством канав и котлованов. На строительстве были заняты тысячи рабочих. В целом, прокладка кабелей и устройство распределительных узлов для доставки электроэнергии потребителям оказалось самой трудоемкой и затратной частью всего проекта.

1882 год 4 сентября предприимчивый изобретатель Томас Алва Эдисон решил вытеснить с улиц Америки газовое освещение и доказать, что электроэнергия может быть товаром.

В три часа пополудни главный электрик компании «Эдисон электрик лайт» повернул рубильник, и в нескольких десятках домов в районе Нижнего Манхэттена в Нью-Йорке вспыхнул электрический свет.

Эдисон был уверен, что при правильной организации труда и привлечении нужных людей, изобретения могут выдаваться так же регулярно, как и любая продукция на фабрике. И он знал, как заработать деньги на науке. Он собрал в своей лаборатории лучшие умы, и соединил инновационные технологии с производственной цепочкой.

С производством электроэнергии проблем было меньше. У Эдисона уже был один генератор постоянного тока – 27-тонный 100-киловатный «Jambo», который демонстрировался на Всемирной выставке в Париже. Для работы запланированных 7-ми тысяч светильников и нескольких десятков лифтов и подъемников таких генераторов требовалось не менее шести. Недостающие пять генераторов были изготовлены, и к середине 1882 года электростанция на Перл-стрит была полностью укомплектована. Также был решен важнейший для коммерческого электроснабжения вопрос учета использованной электроэнергии с помощью запатентованного Эдисоном электросчетчика. Правда, несколько месяцев, до полной отладки всей энергосистемы, клиенты «Эдисон электрик лайт» пользовались электроэнергией бесплатно.

Эдисон добился снижения цены лампочки с 1$ до 25 центов, счастливые ньюйоркцы восторгались «мягким и приятным светом» и от клиентов не было отбоя. Он был очень умелым бизнесменом, его предприятий приносили прибыль.

В сентябре 1882 года Нью-Йорк, первый из всех городов мира, был полностью освещен лампами накаливания. Ток для них поставляла электростанция, построенная Эдисоном.

Поиск по сайту: