Lampada a scarica

Lampada a scarica - dispositivo di illuminazione, il principio di azione si basa sulla combustione di un arco di gas ionizzato. Questa è una vasta famiglia che all'inizio del XXI secolo ha catturato quasi i tre quarti del segmento di illuminazione nel mondo. Questo include le popolari lampade fluorescenti fluorescenti, lampade DRL.Anche prima dell'introduzione in uso di dispositivi di illuminazione che operano a scapito della scarica di gas, si trovano nel romanzo di Jules Verne, "Viaggio al centro della terra"( 1864).

Storia dello sviluppo della ionizzazione elettrostatica di gasAi lettori ha presentato il fenomeno, è necessario tenere conto delle peculiarità del design. Nel barometro a mercurio c'è un tubo, sigillato dalla fine. Inoltre, c'è una ciotola. Entrambi gli articoli sono pieni di mercurio metallico.

Per determinare la pressione, il tubo viene bruscamente ribaltato e abbassato nella tazza. Poi il mercurio sotto l'influenza della forza terrestre fluisce verso il basso, formando un vuoto sopra di sé.Di conseguenza, l'estremità sigillata del tubo rimane vuota, e la lunghezza dello spazio vuoto dipende dalla pressione atmosferica, che, agendo sul mercurio nella tazza, è progettata per bilanciare la forza di gravità.Barometro

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Picard

Durante il trasporto del barometro, Picard si è affrettato a scuotere il dispositivo. Di conseguenza, il vetro veniva elettrizzato per attrito con il mercurio e una carica statica causava la ionizzazione dei vapori metallici. Il processo è stato notevolmente facilitato dal vuoto creato. I vapori di mercurio e oggi sono utilizzati in sorgenti luminose a scarica di gas separate. Ad esempio, il componente ultravioletto del bagliore attiva il fosforo della lampada fluorescente.

Picard non ha potuto spiegare il fenomeno rilevato, ma ha immediatamente riferito su ciò che è accaduto nei circoli scientifici. Più tardi, lo studio ha coinvolto il famoso matematico svizzero Johann Bernoulli. Il compito si rivelò troppo difficile per lui, ma questo studioso esercitò attivamente l'esperienza con un bagliore, diede un'idea all'Accademia delle Scienze francese. Nel 1700, un meccanico britannico, scienziato part-time, Francis Hoxby, vide un fenomeno alla manifestazione. Sulla base della Royal Scientific Society of Britain, Hawksby è attivamente impegnata in esperimenti.

Come base per l'esperimento decisivo, Hawksby prende il modello del generatore elettrostatico di Gericke( 1660).Secondo le descrizioni della macchina c'era una solida sfera di zolfo, che ruotava su un'asta di ferro. Con l'attrito del palmo dell'operatore, l'oggetto ha acquisito una carica significativa durante la rotazione. L'ulteriore corso dei pensieri di Hoxby è chiaro. Le istruzioni di Guericke contenevano una proposta per versare lo zolfo in una palla di vetro, quindi romperlo. Lo scienziato inglese ha mancato il passaggio specificato. Sfortunatamente, non è noto se i lavori precedenti( ad esempio il trattato di Hilbert del 1600) avessero un'idea dell'elettrificazione del vetro, ma Hoxby avanzò un'ipotesi appropriata.

Generatore elettrostatico Gericke modello

Come risultato, il set-up sperimentale conteneva al posto di una palla di zolfo un vetro con gocce di mercurio nella parte inferiore e, se possibile, si creava un vuoto all'interno. Quando la sfera ruotava sulla verga di ferro ed elettrificata dallo sfregamento con le palme, si osservava una luminescenza per leggere il libro nelle immediate vicinanze. Nel 1705, la Società Scientifica Inglese dimostrò la prima lampada a scarica di gas. La spiegazione corretta è stata fornita che il vapore di mercurio è stato coinvolto nel fenomeno rilevato. Quindi - il corso del lavoro si è fermato per un secolo. Non c'era alcuna applicazione pratica del fenomeno appena scoperto.

Le prime lampade a scarica di gas

Non si può dire che il 18 ° secolo sia stato inutile per la ricerca nel campo dell'elettricità, nonostante la frase caduta sopra. Significative sono le opere di Dufet, nel 1733, che suggerirono la presenza di due tipi di accuse ai fini della dimostrazione teorica del fenomeno osservato. Li chiamò pece e vetro. Questa è una spiegazione del fenomeno considerato da Gilbert nel 1600:

1. Una palla elettrificata attrae corpi.
2. Dopo aver toccato la palla, i corpi iniziano a spingere fuori dall'oggetto.

Nella comprensione di Dufet, un oggetto ha acquisito una carica di un segno simile al contatto. Cosa spiega il fenomeno. Ma i veri progressi nella scienza iniziarono quando gli stati abolirono la punizione per praticare la stregoneria. Come risultato, la Leiden Bank è nata e Benjamin Franklin ha dimostrato la natura elettrica del fulmine, Volta ha inventato la prima fonte di energia elettrochimica. Nel 1729 ebbe luogo una scoperta rivoluzionaria, che divenne la base per gli altri: Stephen Gray pensò di mettere insieme i conduttori e ottenere il primo circuito elettrico del mondo. Da allora, la corrente ha iniziato a trasmettere su una distanza.

Inventata nel 1746 da William Watson, una macchina elettrica fondeva una carica su corde di seta, che consentiva a Jean-Antoine Nollet di dimostrare un arco spettacolare in un mezzo gassoso scaricato. Al punto di Gottfried, Grummert suggerì che tale illuminazione sarebbe adatta per l'uso nelle miniere e nei luoghi in cui una fiamma aperta aumenta la probabilità di un'esplosione. Johann Winkler ha notato che non è male usare le lunghe fiasche piegate a forma di lettere dell'alfabeto anziché le palle, anticipando l'aspetto dei tubi di Heusler e dello schermo TV.

Poco dopo, nel 1752, Watson implementò parzialmente queste idee( il primo display fu brevettato nel 1893).Ad esempio, dimostrando esperienza con l'arco in un tubo con una lunghezza di 32 pollici. Grazie a tali brillanti scoperte, nel 1802 accaddero due eventi immediatamente significativi per l'argomento in esame:

• L'inglese Humphrey Davy scoprì il fenomeno del bagliore del filo di platino riscaldato con l'elettricità.
• Il nostro connazionale, V. Petrov con l'aiuto di una colonna voltaica composta da 4200( secondo altri dati - 2100) coppie di piastre di rame e zinco. Per fare un confronto, la fonte di energia di Sir Humphry Davy mostrava il doppio della potenza( 2000 piastre).

I successi di Petrov furono dimenticati sotto l'influenza degli eventi della guerra patriottica del 1812 e in virtù dello spiedo russo. In Inghilterra, l'elettricità è stata affrontata seriamente. Il merito di Humphrey Davy è considerevole. Lui, essendo un chimico, ripetendo gli esperimenti di un collega straniero, iniziò a sperimentare con vari mezzi a gas. Naturalmente, un membro della Royal Scientific Society aveva familiarità con le esperienze di Francis Hawksby e voleva verificare se una nuova scoperta fosse diventata una ripetizione dei primi tentativi di creare fonti artificiali di luce.

Gli esperimenti di Francis Hawksby

Questi esperimenti hanno portato alla scoperta di spettri lineari di scariche di gas. Lungo la strada, Wollaston e Fraunhofer notarono le caratteristiche della radiazione solare che in seguito permise a Kirchhoff e Bunsen di formulare ipotesi sulla composizione dell'atmosfera solare.È strettamente connesso all'argomento preso in considerazione, inoltre lo spettro di scarica è regolato. Ad esempio, le lampade al sodio danno luce arancione, e con l'aiuto del fosforo è necessario regolare la distribuzione di frequenza( lampade DRL).Quindi Michael Faraday prese il testimone( dalla metà degli anni '30 del XIX secolo), mostrò il processo di formazione di archi nell'ambiente dei gas rarefatti. Anche Heinrich Rumkorf ha dato un contributo, avendo fornito a un fisico uno strumento per ottenere impulsi ad alta tensione( bobina Rumkorf, 1851).Nel 1835, Charles Wheatstone registrò lo spettro della scarica ad arco in vapori di mercurio, notando incidentalmente la componente ultravioletta.

Heusler Discharge Lamps

Le creazioni di Heusler sono considerate le prime a livello commerciale. La data di nascita è considerata del 1857.Il menestrello soffiatore e fisico part-time indovinato di inserire 2 elettrodi in un pallone con un gas scaricato. Nutrendosi di loro si vedeva la tensione dell'arco. Geisler ha collegato le scoperte di Petrov e Hawksby. L'arco cova nel pallone con l'atmosfera dei vapori di gas. E inoltre - la scelta del colore - non è difficile, sulla base degli sviluppi di Sir Humphrey Davy e Michael Faraday.

Dagli anni '80, i tubi Heusler sono stati ampiamente prodotti per scopi di intrattenimento della popolazione. Oggi le luci al neon sono considerate il volto degli Stati Uniti.È interessante notare che, essendo collocati vicino a sorgenti di forti radiazioni elettromagnetiche( bobine di Tesla), le lampade Heusler si accendono spontaneamente. Le condizioni per la ionizzazione del mezzo di gas rarefatto sono soddisfatte. La ricerca associata alla ricerca di soluzioni tecniche per l'illuminazione ha portato gli scienziati alla scoperta di un elettrone, alla misurazione della sua carica e massa, alla comparsa di tubi luminosi. Lampada

Geisler

Nel frattempo in Russia

La possibilità di innescare una carica di polvere da una scintilla elettrica è nota da circa il 1745.Ma il geniere riusciva a malapena a portare il barattolo di Leida o a strofinare pazientemente l'ambra con la lana in qualsiasi condizione atmosferica. Per molto tempo, gli affari militari non hanno tenuto conto di queste sciocchezze. Nel 1812, l'ufficiale russo Shilling fu in grado di produrre un'esplosione subacquea attraverso una batteria elettrica. Si ritiene che gli affari militari abbiano dato impulso allo sviluppo della ricerca sull'elettricità in Russia. La prima lampada ad arco fu installata nel 1849 dall'inventore( Jacobi) sulla torre dell'Ammiragliato di San Pietroburgo. La sua luce si è rivelata così brillante che è stata paragonata all'uomo medio e al sole.

L'uso di faretti con lampade a scarica è limitato agli affari militari, con poche eccezioni, quando le fonti indicano la via per le navi da un faro. Siamo interessati al lavoro di John Thomas Ray, del 1860, che intuì combinare l'arco elettrico( Petrov e Jacobi) con l'atmosfera del vapore di mercurio( Michael Faraday) a pressione normale.

Da Edison alle moderne lampade a scarica di gas

Nonostante i chiari vantaggi, le lampade a scarica di gas Heusler presentavano notevoli inconvenienti. Ad esempio, una piccola vita di servizio. Dagli anni '90 del 19 ° secolo, un certo Daniel McFarlen Moore ha lavorato per la compagnia di Edison e poco dopo essere entrato nel servizio ha iniziato a studiare storia. Era interessato alle lampade a scarica di gas di Heusler. Cosa c'è di sbagliato nella mia luce? Chiese Edison. Moore ha risposto: è troppo noioso, troppo caldo e troppo rosso. Questa è l'intera verità sulle lampadine a incandescenza di quel tempo.

Lampada moderna

Nel 1892, la lampada a scarica di mercurio fu migliorata da Martin Leo Arons. Lo sviluppo nel 1901 fu migliorato da Peter Cooper Hewitt e ottenne successo commerciale.

Dal 1894, Moore ha organizzato due delle sue società che si occupano di illuminazione. La caratteristica principale delle lampade( 1896) era che il gas veniva ripreso man mano che veniva consumato. Di conseguenza, il dispositivo ha funzionato a tempo indeterminato. Il primo uso commerciale fu registrato nel 1904.Una lampada con un ritorno di 10 lumen per 1 W ha illuminato il negozio di ferramenta e elettrodomestici. Come hanno scritto i testimoni oculari, nonostante la complessità e la voluminosità( 50 metri di lunghezza), il ritorno è valsa la pena. L'efficienza delle nuove lampade a scarica di gas era 3 volte superiore rispetto alle cifre simili per le lampade ad incandescenza.

Una caratteristica distintiva era l'uso di vapori di azoto e anidride carbonica nelle lampade Moore. Il risultato era la luce del giorno. Una coppia di azoto ha dato una luce soffusa e una bassa temperatura di colore. L'avvento dei filamenti di tungsteno rese l'ulteriore produzione non redditizia, le società furono assorbite da General Electric( 1912) e i brevetti furono acquistati. Ma Moore non rimase senza lavoro, trasferendosi nei laboratori del suo successore nella staffetta senza fine. Più tardi inventò la lampada al neon.

Coloro che vogliono saperne di più possono consultare le sezioni sulle lampade DRL e le lampade fluorescenti.