25 август 2019
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Лампата с нажежаема жичка: кой беше пръв?

Защо Едисон е смятан за неин откривател?

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 09 април 2016 в 17:4575390

През 1802 г. един млад английски химик, Хъмфри Дейви, пуска ток от батерия между две леко отдалечени въглеродни пръта и установява, че токът не се прекъсва, а създава дъга с ярка светлина. След това той започва да провежда опити с различни метали. Избиpа платината заради високата й температура на топене – всички останали материали бързо се окислявали от въздуха и чисто и просто почти веднага изгаряли. Тази разработка била основата, която показала в каква посока трябва да се работши, за да се получи постоянна светлина по електричен път.

През втората половина на 1870-те г. темата за осветление чрез проводници, нажежени чрез електричен ток, вече съвсем не била нова. Тъй като в няколко страни множество учени и инженери са провеждали експерименти в тази област, не е чудно, че на ралични места се цитират различни имена на "изобретатели" – във Великобритания – Джоузеф Суон (Joseph Swan) и Уорън де ла Рю (Warren De la Rue), в Германия – Хайнрих Гьобел (Heinrich Goebell), в Русия – Павел Яблочков и Александър Лодигин, а в САЩ – Томас Едисон. Историците Робърт Фридъл (Robert Friedel) и Пол Изрейл (Paul Israel) в книгата си Edison's Electric Light: Biography of an Invention посочват имената на 22-ма изобретатели.

Тогава защо в общественото съзнание като изобретател остава само Едисон? Това е още по-странно, като се вземе предвид, че дори в самите САЩ през 1880-те г. има няколко изобретатели (при това зад тях стоят и компании), стремящи се да заемат водещите места в тази нова и перспективна пазарна област. Казваме "пазарна област", а не просто електрически лампи.

В тези години централизирана електрификационна мрежа все още не съществувала и лампите сами по себе си не вършели работа. Затова обикновено се предлагали комплексни решения за осветяване на сгради (напр. голям магазин) или няколко здания, като това решение включвало цялото необходимо оборудване и материали, започвайки от електрогенераторите и свършвайки с лампите. Ако някой искал да пожъне търговски успех от това, трябвало да изобрети/изработи цялата необходима инфраструктура и да започне производство. Въобще не става дума за каквито и да било стандарти, нормативи, правила за експлоатация и техника на безопасността, защото такива все още нямало.

Кой е пръв?

Джеймс Боумън Линдзи

На 6 октомври 1835 г. шотландският изобретател Джеймс Боумън Линдзи (James Bowman Lindsay) демонстрирал лампа с нажежаем проводник, защитена от атмосферните влияния със стъклен балон. Както се изразил самият изобретател, "с такава лампа може да се чете книга от разстояние половин фут". Според много хора, именно Боуман е автор на идеята да се обгърне жицата в колба, макар че това се оспорва от други и те приписват идеята на швейцарския физик Аугуст Артур де ла Рив (Auguste Arthur de la Rive, 1801-1873).

Ранен "светилен балон" на английския физик и химик Джоузеф Суон.
При нея липсата на добър вакуум била причина за изключително краткия живот на лампата

Поредният изобретател на "първата" лампа с нажежаема жичка е британският астроном Уорън де ла Рю (Warren De la Rue), който още през 1840 г. поставил платинова нишка във вакуумна тръба и пропуснал през нишката електрически ток. Конструкцията била основана на концепцията, че високата температура на топене на платината ще позволи работа при високи температури. Колбата ще съдържа по-малко газ, молекулите на който да влизат в реакция с платината, което ще повиши дълготрайността. Това изделие по-скоро напомняло сложно украшение, а не не осветително средство, и тъй като струвало огромни пари заради платината, нямало изгледи за търговски успех.

През месец май 1881 г.в американското списание Popular Science е публикувана интересна статия – анонс за книгата на Уилям Сойър (William Sawyer) Electric Lighting by Incandescence, издадена н Ню Йорк през същата година. Авторът е един от първите, работили в областта на лампите с нажежаем проводник.

Минало е вече повече от година време от 31 декември 1879 г., когато в Менлоу Парк Томас Едисон е провел първията публична демонстрация на електрическо осветление, а ето че вече излиза книга, която прави обзор на работата в тази област! Нека да цитираме някои откъси от анонса, защото са много любопитни:

"Г-н Сойър описва основните разработени до момента устройства. Започва изложението си с различните генератори. В момента съществуват два основни типа: Gramme type, към който се отнасят машините на Хайрън Максим (Hiram Maxim) и Чарлз Бръш (Charles Brush), и новите от Сименсов тип, към които г-н Сойър отнася своя генератор и този на Едисон. Описани са и устройствата тип Wide, De Meritens и Lontin, катопървата е характеризирана като "зародиш на съвременния генератор".

Това означава, че към 1881 г. вече съществуват няколко технически схеми за генератори, които могат да се използват при схема за електрическо осветление.

"Обзорът на разработките на лампи с нажежаем проводник включва и тези на Джон Стар (John Starr), Александър Лодигин, Николай Булигин, Иполит Фонтен (Hippolyte Fontaine), Моузъс Фармър (Moses G. Farmer), в които въглеродната нишка е защитена от атмосферата, и онези, в които тя гори в незащитена среда – Емил Рение (Emile Reynier) и Рихард Вердеман (Richard Werdermann). От първия тип само последните три се смятат за практически приложими, а лампата на Хайрън Максим във всичко съществено повтаря тази на Едисон."

Явно след 1 януари 1881 г. в САЩ съществуват още най-малко две лампи с нажежаема жичка – на гореспоменатите Уилям Сойър и Хайрън Максим.

"Що се отнася до дълготрайността на въглеродната нишка, г-н Сойър твърди, че надеждата да увеличи живота й остава химерична, тъй като този материал не може да противостои на напрежението, на което се подлага един нагорещен проводник".

На илюстрацията по-долу е показана лампата на Сойър и Албън Мен (Albon Man), създадена на основата на техните патенти. Датите на подаване на заявката и на издаване на първия патент № 205144 (заявка е подадена на 16 май 1878 г., а патентът е издаден на 18 юни 1878 г.) са по-ранни в сравнение с първия Едисонов патент за електрическа лампа (№ 223898 от 27 януари 1880 г.). През 1880-те и 1890-те г. първите два патента са алтернатива на Едисоновия – по тях след 1886 г. са произвеждани лампи от Thomson-Houston Electric Company, а след 1892 г. – и от компанията на Джордж Уестингхаус чак до края на срока на патента на Едисон през 1897 г.

Според преобладаващото по това време мнение цената на електрическото осветление е около една седма от това на газовото (при еднакво количество светлина). А по въпроса за предимствата и недостатъците на двата вида осветление в статията се казва следното:

"Не подлежи на съмнение, че приложението на електричество в общественото и частното осветление ще бъде голямо. Изглежда невероятно, че електричеството може все някога напълно да замени светилния газ, но на никого не изглежда странно, че той може съществено да повлияе на потреблението на светилни масла. Една стая още много години ще остава място за всички видове осветление, но ние ще станем свидетели на много по-добре осветени обществени сгради и улици, като новата форма на върви в крак с напредъка и на старите методи".

Сдържания оптимизъм можем да си обясним с факта, че Сойър е разбирал огромния обем работа, който трябва да се извърши, преди електрическото осветление да стане пълноценен.

Икономика

През 1877 г. споменатият Хайръм Максим съосновава United States Electric Lighting Company, която се занимава с електрическо осветление, преди всичко с дъгови лампи. След появата през 1880 г. на Едисоновите лампи Максим бързо се "преустроил" и през 1881 г. на Парижкото изложение успешно демонстрирал няколко вида динамомашини и свои модели лампи с нажежаем проводник. Компанията предлагала цялостни решения за електрическо осветление – от генератора до лампата.

Една от причините, поради които Максим успял толкова бързо да представи ново изделие, била, че в началото на 1880 г. той наел на работа Лудвиг Бем (Ludwig Boehm) – стъклодув на Едисон от Менлоу Парк. Независимо от всичко, Максим не успял да избяга от патентни спорове с Едисон, които се водели дори след като Хайръм през 1881 г. се преместил в Англия и спрял да се занимава с електричество.

Когато се патентовали различните разработки, освен самите лампи, обект на патентите ставали и технологията на производство на въглеродните нишки, начинът на вакуумиране, усъвършенстванията в генератора и даже цоклите на лампите. По-долу са показани чертежи на Хайръм Максим, взети от неговите патенти.

Неговата компания и тази на Уилям Сойер - The Sawyer & Man Electric Co. – просъществували неособено дълго. През 1880-те в тази област се настанили твърде много играчи и започнала серия от окрупнявания и поглъщания, като някои по-стари фирми били закупени от новопоявили се. Компанията на Хайръм Максим била закупена от изобретателя и бизнесмен Джордж Уестингхаус (George Westinghouse) през 1888 г.

Едни от успешните конкуренти били професорите Елиу Томсън (Elihu Thomson) и Едуин Хюстън (Edwin Houston), които още в края на 1870-те г. започнали да експериментират с усъвършенстване на съществуващите дъгови лампи и динамомашини. През 1880 г. към тях се обърнала група бизнесмени и двамата се съгласили да бъде образувана компания, която да започне да експлоатира техните патенти. Създадена била American Electric Company, просъществувала в този вид до 1883 г., когато била преименувана на Thomson-Houston Electric Company.

По този начин, в резултат на всичките сливания и поглъщания, Едисон, Томсън-Хюстън и Уестингхаус образували Голямата тройка в американската осветителна индустрия. През 1892 г. известният американски индустриалец и банкер Джон Пиърпънт Морган (John Pierpont Morgan) инициирал обединяването на Edison General Electric Company и Thomson-Houston Electric Company, в резултат на което се основава прочутата General Electric. Изчезването от названието на Едисоновото име е много символично – към този момент той почти напълно е загубил войната с Уестингхаус за това какъв ток – постоянен или променлив – трябва да се използва в осветлението (а и не само). Както е известно, Едисон е бил привърженик на постоянния ток, но в края на 1880-те г. става ясно, че перспективи пред него за широко промишлено производство и предаване на големи разстояния практически няма. Едисон обаче упорито продължавал да рекламира "своите" системи с постоянен ток, макар че над тях за някакво време да са работили и двама млади чужденци: 28-годишният Никола Тесла и 22-годишният Михаил Осипович Доливо-Доброволски, и двамата привърженици на променливия ток (специално Тесла – свързан с компанията на Уестингхаус) и изобретатели в тази област.

Ето още един любопитен момент от времето на войната на тоците, който е свързан и с темата на тази статия. Американският патент на руския изобретател Александър Лодигин за "производствен процес на влакна за лампи с нажежаема жичка" (№ 494149) е регистриран на 28 март 1893 г., но заявката е подадена още на 14 септември 1888 г. – времето на най-голямото напрежение в борбата между двата вида ток. На заглавието се вижда следното:

Дали в тези години Лодигин е работил за Уестингхаус? Или просто е предал всичките си патенти на тази компания? В тази връзка отрицателният отговор на въпроса "Александър Лодигин и Томас Едисон – били ли са конкуренти?" изглежда не толкова очевиден. Противопоставяне е имало, но не просто между тях двамата, а AC vs. DC, където Лодигин е бил в отбора на променливия ток.

Какво се получава?

- идеята за лампа с нажежаем проводник е дошла първо не на Едисон.
- той не е първият и в практическото им прилагане и производство
- преди масовото разпространение на електрическо осветление Едисон е загубил битката със своя основен конкурент за вида ток

И още нещо: компанията General Electric е въвела волфрамовата нишка вече без участието на Едисон. Опитите, демонстрациите и патентите на Едисон през 1879-1880 г. използват лампи, използващи платинен и въглероден проводник, а патентът от 27 януари 1880 г. е точно за такава - "a carbon filament or strip coiled and connected to platina contact wires".

През 1893 г. Лодигин подменя нажежаемата жичка с такава от волфрам, която се указва по-удачна. За това той получава патент US 575002 на 4 януари 1893 г., а GE малко след това усвоила този проводник. Разбира се, впоследствие са проведени и други разработки.

Какво е направил Едисон?

Едисон разучил характерните черти на дотогавашните разработки и дал на своите служители в Edison Illuminating Company задачата да конструират крушка, която да работи по-дълго. Първият успешен опит е направен на 22 октомври 1879 г., като лампата издържа 13,5 часа, а при други опити и 40 часа.

Приносът на Едисон не е само в известното твърдение, че изтегля кислорода от балона и намира начин да увеличи дълготрайността на лампата. Освен това той създал и електроразпределителна мрежа, от която тя се ползвала, и поставил началото на поточното й производство, което силно снижило цената. Първоначално една лампа струвала 1 долар и 25 цента, а след въвеждане на механизирано производство цената спаднала до 22 цента за бройка. Това огромно намаление станало само за три години, печалбата от всяка лачпа била 3 цента, и новите доходи компенсирали всички предидущи загуби. Едисон направил лампата и изключително удобна за употреба - изобретил цокъл за нея, предпазители, ключове, електрохимичен брояч на електроенергия.

Винтовият цокъл на Едисон – т.н. Е27 – и досега е един от общоприетите стандарти в световен план. Останалото оборудване също е измислено от Едисоновия колектив:

Електрогенератор

Разпределителна кутия

Електрохимичен брояч на електроенергия

Според Encyclopedia Britannica (издание от 1929 г.) най-голямата заслуга на Едисон е в това, че пръв създава практически осъществима и широко разпространена система за електрическо осветление с лампи с нажежаем проводник, който е траен, има високо съпротивление, а лампите имат висок и устойчив вакуум, както и възможност за свързване на много електрически лампи на голямо разстояние.

Когато хвърлим последен поглед върху историята на това откритие, отговорът на въпроса "Защо Едисон?" става ясен - "приспособяването на лампата с нажежаем проводник за практическо приложение" е изключително важният етап от работата, който довежда до успешен край именно Едисон, а не Сойър, Максим или Лодигин. Най-вероятно и затова Едисон остава свързан с това изобретение в съзнанието на хората.

Антон Оруш, Сандъците

Източници:

A Review of the Henry Goebel Defense of 1893
Lodygin, Aleksandr Nikolaevich
Thomas Edison and the Electric Lamp, Patented Jan. 27, 1880
US Patent № 205144 A - Improvement in electric lamps
US Patent № 223898 A – Еlectric lamp
US Patent № 494149 A - Process of manufacturing filaments for incandescent lamps
US Patent № 575002 A - Illuminant for incandescent lamps
Почему Томас Эдисон считается изобретателем лампы накаливания?


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Въпроси
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.