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STORIA DELLA TECNOLOGIA, DELLA TECNOLOGIA, DEGLI OGGETTI INTORNO A NOI
Lampada elettrica. Storia dell'invenzione e della produzione
Elenco / La storia della tecnologia, della tecnologia, degli oggetti che ci circondano Una lampada a incandescenza è una sorgente luminosa artificiale in cui la luce viene emessa da un corpo incandescente riscaldato da una corrente elettrica ad alta temperatura. Come corpo riscaldante, viene spesso utilizzata una spirale in metallo refrattario (il più delle volte tungsteno) o un filamento di carbonio. Per evitare l'ossidazione del corpo scaldante a contatto con l'aria, esso viene posto in un pallone sottovuoto, o in un pallone riempito con gas inerti o vapori alogeni.
Negli ultimi decenni del XNUMX° secolo, l'illuminazione elettrica è entrata nella vita di molte città europee. Apparso prima nelle strade e nelle piazze, ben presto penetrò in ogni casa, in ogni appartamento e divenne parte integrante della vita di ogni persona civile. Fu uno degli eventi più importanti nella storia della tecnologia, con enormi e molteplici conseguenze. Il rapido sviluppo dell'illuminazione elettrica ha portato all'elettrificazione di massa, a una rivoluzione energetica ea grandi cambiamenti nell'industria. Tuttavia, tutto ciò non sarebbe potuto accadere se gli sforzi di molti inventori non avessero creato per noi un dispositivo così comune e familiare come una lampadina elettrica. Tra le più grandi scoperte della storia umana, appartiene senza dubbio a uno dei luoghi più onorevoli. Nel XIX secolo si diffusero due tipi di lampade elettriche: le lampade ad incandescenza e ad arco. Le lampadine ad arco sono apparse un po' prima. Il loro bagliore si basa su un fenomeno così interessante come l'arco voltaico. Se prendi due fili, collegali a una fonte di corrente sufficientemente forte, collegali e quindi spingili a pochi millimetri l'uno dall'altro, tra le estremità dei conduttori si forma qualcosa come una fiamma con una luce intensa. Il fenomeno sarà più bello e luminoso se si utilizzano due bacchette di carbonio appuntite al posto dei fili metallici. Con una tensione sufficientemente grande tra di loro, si forma una luce di potenza abbagliante.
Per la prima volta, il fenomeno dell'arco voltaico fu osservato nel 1803 dallo scienziato russo Vasily Petrov. Nel 1810, il fisico inglese Devi fece la stessa scoperta. Entrambi hanno ottenuto un arco voltaico, utilizzando una grande batteria di celle, tra le estremità delle barre di carbone. Entrambi hanno scritto che l'arco voltaico può essere utilizzato per scopi di illuminazione. Ma prima era necessario trovare un materiale più adatto per gli elettrodi, poiché le barre di carbone si bruciavano in pochi minuti e servivano a poco per l'uso pratico. Le lampade ad arco presentavano un altro inconveniente: poiché gli elettrodi si bruciavano, era necessario spostarli costantemente l'uno verso l'altro. Non appena la distanza tra loro ha superato un certo minimo consentito, la luce della lampada è diventata irregolare, ha iniziato a tremolare e si è spenta. Foucault, un fisico francese, progettò la prima lampada ad arco regolabile manualmente nel 1844. Ha sostituito il carbone con bastoncini di coca cola dura. Nel 1848, utilizzò per la prima volta una lampada ad arco per illuminare una delle piazze parigine. È stata un'esperienza breve e molto costosa, poiché una potente batteria fungeva da fonte di elettricità. Quindi sono stati inventati vari dispositivi, controllati da un meccanismo a orologeria, che spostava automaticamente gli elettrodi mentre bruciavano. È chiaro che dal punto di vista dell'uso pratico, era desiderabile avere una lampada che non fosse complicata da meccanismi aggiuntivi. Ma era possibile farne a meno? Si è scoperto che sì. Se metti due braci non l'uno contro l'altro, ma in parallelo, inoltre, in modo che si possa formare un arco solo tra le loro due estremità, allora con questo dispositivo la distanza tra le estremità dei carboni viene sempre mantenuta invariata. Il design di una lampada del genere sembra molto semplice, ma la sua creazione ha richiesto grande ingegno. Fu inventato nel 1876 dall'ingegnere elettrico russo Yablochkov, che lavorò a Parigi nell'officina dell'accademico Breguet. La candela Yablochkov consisteva in due bacchette fatte di denso carbone rotante, disposte in parallelo e separate da una lastra di gesso. Quest'ultimo svolgeva un duplice ruolo, poiché serviva sia per unire i carboni che per isolarli, consentendo la formazione dell'arco voltaico solo tra le estremità superiori dei carboni. Quando i carboni bruciavano dall'alto, la lastra di gesso si scioglieva ed evaporava, così che le punte dei carboni sporgevano sempre di qualche millimetro sopra la lastra.
Le candele di Yablochkov hanno attirato l'attenzione di tutti e hanno fatto molto rumore. Nel 1877, con il loro aiuto, l'elettricità di strada fu installata per la prima volta sull'Avenue de L'Opera a Parigi. L'Esposizione Universale, che si aprì l'anno successivo, diede a molti ingegneri elettrici l'opportunità di conoscere questa meravigliosa invenzione. Sotto il nome di "Luce russa", le candele di Yablochkov furono successivamente utilizzate per l'illuminazione stradale in molte città del mondo. Queste lampade sono anche curiose in quanto richiedevano esclusivamente corrente alternata per se stesse, poiché la velocità di combustione degli elettrodi positivo e negativo in esse non era la stessa e con la corrente continua era necessario rendere più spesso l'elettrodo positivo.
Fu per Yablochkov che Gramm realizzò il suo primo alternatore. Ma insieme ai vantaggi delle candele di Yablochkov, avevano i loro svantaggi. L'inconveniente principale era che i carboni al loro interno si bruciavano molto rapidamente: una candela di medie dimensioni brillava per non più di due ore. Questo svantaggio, tuttavia, era inerente a molte altre lampade ad arco. Più di una volta gli inventori ebbero l'idea di racchiudere l'arco voltaico in un'atmosfera priva di ossigeno. Dopotutto, grazie a questo, la lampada potrebbe bruciare molto più a lungo. Per molto tempo, questi tentativi sono falliti, poiché hanno cercato di pompare l'intera aria dall'intera lampada. L'americano Jandus è stato il primo ad avere l'idea di posizionare non l'intera lampada sotto la cupola, ma solo i suoi elettrodi. Quando si verificava un arco voltaico, l'ossigeno contenuto nel recipiente reagiva rapidamente con il carbone caldo, così che presto si formava un'atmosfera neutra all'interno del recipiente. Sebbene l'ossigeno continuasse a fluire attraverso le fessure, la sua influenza era notevolmente indebolita e una tale lampada poteva bruciare continuamente per circa 200 ore.
Ma anche in una forma così migliorata, le lampade ad arco non potrebbero essere ampiamente utilizzate. L'arco voltaico è una fonte di luce molto potente. La luminosità della sua combustione non può essere ridotta al di sotto di un certo limite. Pertanto, le lampade ad arco sono state utilizzate per illuminare grandi saloni, stazioni ferroviarie o piazze. Ma erano completamente inadatti all'uso in piccoli spazi abitativi o lavorativi. Le lampadine a incandescenza erano molto più convenienti in questo senso. Tutti conoscono il loro dispositivo: una corrente elettrica, che passa attraverso un filo sottile, lo riscalda fino a una temperatura elevata, grazie alla quale inizia a brillare intensamente. Nel 1820, lo scienziato francese Delarue realizzò la prima lampada di questo tipo, in cui il filo di platino fungeva da corpo incandescente. Dopodiché, per mezzo secolo, le lampade a incandescenza furono poco utilizzate, perché non riuscivano a trovare un materiale adatto per il filamento. All'inizio, il carbone sembrava essere il più conveniente. Nel 1873, l'ingegnere elettrico russo Lodygin realizzò una lampadina con un filamento di carbone rotante. Fu il primo a iniziare a pompare aria fuori dal pallone. Alla fine riuscì a creare la prima lampadina a incandescenza, che ebbe un uso pratico, ma era ancora molto imperfetta. Nel 1878, gli ingegneri elettrici americani Sawyer e Man trovarono un modo per creare piccoli archi di carbonio di piccola sezione carbonizzando il cartone in polvere di grafite. Questi archi erano racchiusi in cappucci di vetro. Tuttavia, questi bulbi ebbero vita molto breve.
Nel 1879 il famoso inventore americano Edison intraprese il perfezionamento della lampadina elettrica. Ha capito che affinché la lampadina risplenda brillantemente e per lungo tempo e abbia una luce uniforme, è necessario, in primo luogo, trovare un materiale adatto per il filo e, in secondo luogo, imparare a creare un spazio rarefatto nel pallone. Sono state fatte molte sperimentazioni con vari materiali, che sono stati allestiti con lo scopo caratteristico di Edison. Si stima che i suoi assistenti abbiano testato almeno 6000 diverse sostanze e composti, mentre per esperimenti sono stati spesi oltre 100mila dollari. All'inizio, Edison sostituì il fragile carbone di carta con uno più resistente a base di carbone, poi iniziò a sperimentare vari metalli e infine si stabilì su un filo di fibre di bambù carbonizzate. Nello stesso anno, alla presenza di tremila persone, Edison ha mostrato pubblicamente le sue lampadine elettriche, illuminando con esse la sua casa, il laboratorio e diverse strade adiacenti. È stata la prima lampadina a lunga durata adatta alla produzione di massa.
Poiché la produzione di fili di bambù si è rivelata piuttosto costosa, Edison ha sviluppato un nuovo metodo per vestirli con fibre di cotone appositamente lavorate. In primo luogo, il cotone è stato posto in una soluzione calda di zinco-cloro, dove si è gradualmente dissolto. Il liquido risultante è stato addensato con una pompa in uno stato pastoso e spremuto attraverso un tubo sottile in un recipiente con alcol. Qui si è trasformato in un filo sottile e avvolto su un tamburo. Il filo risultante è stato liberato dalla soluzione di cloro-zinco mediante diverse operazioni intermedie, essiccato, tagliato, racchiuso a forma di V e carbonizzato in un forno senza accesso all'aria. Quindi un sottile strato di carbone è stato spruzzato sui filamenti. Per fare questo, sono stati posti sotto un cappuccio pieno di gas per l'illuminazione e una corrente è stata attraversata da loro. Sotto l'azione della corrente, il gas si decompone e sul filamento si deposita un sottile strato di carbonio. Dopo tutte queste complesse operazioni, il thread era pronto per l'uso. Anche il processo di realizzazione di una lampadina è stato molto complicato. Il filo è stato posto in una calotta di vetro tra due elettrodi di platino fusi nel vetro (è stato necessario utilizzare il platino costoso perché aveva lo stesso coefficiente di dilatazione termica del vetro, che era molto importante per creare tenuta). Infine, con l'aiuto di una pompa a mercurio, l'aria veniva pompata fuori dal bulbo, in modo che non vi rimanesse più di un miliardesimo dell'aria che conteneva a pressione normale. Al termine del pompaggio, la lampadina è stata saldata e posizionata su una base con contatti per l'avvitamento nella cartuccia (sia la cartuccia che la base, nonché molti altri elementi di illuminazione elettrica sopravvissuti invariati fino ad oggi - interruttori , fusibili, contatori elettrici e molto altro - sono stati inventati anche da Edison). La vita media di una lampadina Edison era di 800-1000 ore di combustione continua. Per quasi trent'anni le lampadine sono state realizzate nel modo sopra descritto, ma il futuro era nelle lampadine con un filamento metallico. Nel 1890 Lodygin ebbe l'idea di sostituire il filamento di carbonio con un filo metallico di tungsteno refrattario, che aveva una temperatura incandescente di 3385 gradi. Tuttavia, la produzione industriale di tali lampadine iniziò solo nel XX secolo. Autore: Ryzhov KV
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