Lampa wyładowcza

Lampa wyładowcza - urządzenie oświetleniowe, zasada działania polega na spalaniu łuku zjonizowanego gazu. To ogromna rodzina, która na początku XXI wieku zdobyła prawie trzy czwarte segmentu oświetlenia na świecie. Obejmuje to popularne świetlówki fluorescencyjne, lampy DRL.Jeszcze przed wprowadzeniem do użytku urządzeń oświetleniowych działających kosztem wypływu gazu, można znaleźć w powieści Juliusza Verne'a "Podróż do centrum ziemi"( 1864).

Historia rozwoju elektrostatycznej jonizacji gazówAby czytelnicy przedstawili to zjawisko, należy wziąć pod uwagę specyfikę projektu. W barometrze rtęci znajduje się rura, zamknięta od końca. Ponadto jest miska. Oba przedmioty są wypełnione metaliczną rtęcią.

Aby określić ciśnienie, rura jest ostro odwrócona i opuszczona do miski. Wtedy rtęć pod wpływem ziemskiej siły spływa w dół, tworząc próżnię ponad samą siebie. W rezultacie zamknięty koniec rurki pozostaje pusty, a długość pustej przestrzeni zależy od ciśnienia atmosferycznego, które, działając na rtęć w misce, jest zaprojektowane do równoważenia siły grawitacji.

instagram viewer

Barometr Picarda

Podczas transportu barometru Picard pospieszył i potrząsnął urządzeniem. W rezultacie szkło zostało poddane elektryzowaniu przez tarcie rtęcią, a ładunek elektrostatyczny spowodował jonizację metalicznych oparów. Proces ten został znacznie ułatwiony dzięki utworzonej próżni. Opary rtęci i dzisiaj są wykorzystywane w oddzielnych gazowo-wyładowczych źródłach światła. Na przykład składnik ultrafioletowy świecy aktywuje świetlówkę luminoforową.

Picard nie potrafił wyjaśnić wykrytego zjawiska, ale natychmiast poinformował o tym, co wydarzyło się w kręgach naukowych. Później w badaniu zaangażował się słynny szwajcarski matematyk Johann Bernoulli. Zadanie okazało się dla niego zbyt trudne, ale ten naukowiec aktywnie ćwiczył doświadczenie w blasku, dał pomysł Francuskiej Akademii Nauk. W 1700 roku brytyjski mechanik, naukowiec pracujący w niepełnym wymiarze godzin, Francis Hoxby, zobaczył zjawisko podczas demonstracji. Na podstawie Królewskiego Towarzystwa Naukowego Wielkiej Brytanii, Hawksby aktywnie uczestniczy w eksperymentach.

Jako podstawę decydującego eksperymentu, Hawksby przyjmuje model generatora elektrostatycznego Gerickego( 1660).Zgodnie z opisem maszyny była stała kula siarki, obracająca się na żelaznym pręcie. Przy tarciu dłoni operatora przedmiot nabrał znacznego ładunku podczas obrotu. Dalszy przebieg myśli Hoxby jest jasny. Instrukcja Guericke zawierała propozycję wlania siarki do szklanej kuli, a następnie jej rozbicia. Angielski naukowiec pominął określony krok. Niestety, nie wiadomo, czy wcześniejsze prace( na przykład traktat Hilberta z 1600 r.) Miały pojęcie o elektryfikacji szkła, ale Hoxby przedstawił odpowiednie założenie.

Generator elektrostatyków model

W wyniku eksperymentalnej konfiguracji zamiast kuli siarki umieszczono szklankę z kroplami rtęci u dołu i w miarę możliwości wytworzono próżnię.Kiedy kula obróciła się na żelaznym pręcie i naelektryzowana przez pocieranie dłońmi, zaobserwowano luminescencję, aby przeczytać książkę w bliskiej odległości. W 1705 roku angielskie Towarzystwo Naukowe zaprezentowało pierwszą lampę wyładowczą.Podano prawidłowe wyjaśnienie, że w wykrytym zjawisku zaangażowane są pary rtęci. Potem - droga pracy zatrzymała się na sto lat. Nie było praktycznego zastosowania nowo odkrytego zjawiska.

Pierwsze lampy wyładowcze

Nie można powiedzieć, że wiek XVIII był bezużyteczny dla badań w dziedzinie elektryczności, mimo że powyższe zdanie zostało odrzucone. Znaczące są prace Dufeta, który w 1733 r. Sugerował obecność dwóch rodzajów ładunków w celu teoretycznego uzasadnienia zaobserwowanego zjawiska. Nazwał je smołą i szkłem. Jest to wyjaśnienie zjawiska, które Gilbert rozważał w 1600 roku:

1. Elektryzowana piłka przyciąga ciała.
2. Po dotknięciu piłki ciała zaczynają odpychać się od obiektu.

W rozumieniu Dufeta obiekt uzyskał ładunek podobnego znaku po kontakcie. Co tłumaczy to zjawisko. Ale prawdziwy postęp w nauce zaczął się, gdy państwa zniosły karę za uprawianie czarów. W rezultacie narodził się Leiden Bank, a Benjamin Franklin udowodnił elektryczny charakter błyskawicy, Volta wynalazł pierwsze elektrochemiczne źródło energii. W 1729 roku miało miejsce rewolucyjne odkrycie, które stało się podstawą dla innych: Stephen Gray pomyślał o połączeniu przewodów i uzyskał pierwszy na świecie obwód elektryczny. Od tego czasu prąd zaczął przenosić się na odległość.

Wynaleziony w 1746 r. Przez Williama Watsona elektryczny aparat zespalał ładunek z jedwabnymi linkami, dzięki czemu Jean-Antoine Nollet mógł zademonstrować spektakularny łuk w wypuszczonym medium gazowym. W punkcie Gottfrieda Grummert zasugerował, że takie oświetlenie będzie odpowiednie do stosowania w kopalniach i miejscach, w których otwarty płomień zwiększa prawdopodobieństwo eksplozji. Johann Winkler zauważył, że nie jest źle używać długich kolb wygiętych w kształcie liter alfabetu zamiast piłek, przewidujących wygląd rur Heuslera i ekranu telewizora.

Nieco później, w 1752 r., Watson częściowo wdrożył te pomysły( pierwszy wyświetlacz został opatentowany w 1893 r.).Na przykład, pokazując doświadczenie z wypalaniem łuku w tubie o długości 32 cali. Dzięki tak genialnym odkryciom, w 1802 r. Miały miejsce dwa ważne dla tematu wydarzenia:

• Anglik Humphrey Davy odkrył zjawisko blasku drutu platynowego nagrzanego elektrycznie.
• Nasz rodak, V. Petrov za pomocą kolumny woltaicznej składającej się z 4200( według innych danych - 2100) par płytek miedzianych i cynkowych. Dla porównania, źródło energii Sir Humphry'ego Davy'ego wykazało dwukrotnie mniejszą moc( 2000 płytek).

Osiągnięcia Petrowa zostały zapomniane pod wpływem wydarzeń z Wojny Ojczyźnianej 1812 roku i na mocy rosyjskiej mierzei. W Anglii poważnie traktowano elektryczność.Zasługa Humphreya Davy'ego jest znaczna. On, będąc chemikiem, powtarzając eksperymenty zagranicznego kolegi, zaczął eksperymentować z różnymi mediami gazowymi. Oczywiście członek Royal Scientific Society był zaznajomiony z doświadczeniami Francisa Hawksby'ego i chciał sprawdzić, czy nowe odkrycie stało się powtórzeniem wczesnych prób stworzenia sztucznych źródeł światła.

Eksperymenty Francisa Hawksby

Te eksperymenty doprowadziły do ​​odkrycia liniowych widm wyładowań gazowych. Po drodze Wollaston i Fraunhofer zauważyli cechy promieniowania słonecznego, które później pozwoliły Kirchhoffowi i Bunsenowi przyjąć założenia dotyczące składu słonecznej atmosfery. Jest to ściśle związane z rozważanym tematem, a także spektrum rozładowania. Na przykład lampy sodowe dają pomarańczowe światło, a za pomocą luminoforu konieczne jest dostosowanie rozkładu częstotliwości( lampy DRL).Następnie Michael Faraday wziął pałeczkę( z połowy lat 30. XIX wieku), pokazał proces powstawania łuku w otoczeniu rzadkich gazów. Heinrich Rumkorf również wniósł wkład, dostarczając fizykowi narzędzia do otrzymywania impulsów wysokiego napięcia( cewka Rumkorfa, 1851).W 1835 roku Charles Wheatstone zarejestrował spektrum wyładowania łukowego w parach rtęci, notując przy tym składnik ultrafioletowy. Lampy wyładowcze

Heusler

Dzieła Heuslera są uważane za pierwsze komercyjne sukcesy. Za datę urodzenia uważa się rok 1857.Wspomniani wyżej fizyk i fizyk w niepełnym wymiarze czasu zgadli, aby wstawić 2 elektrody do kolby z wypuszczonym gazem. Zasilając się nimi, zaobserwowano napięcie łuku. Geisler połączył ze sobą odkrycia Petrova i Hawksby'ego.Łuk tli się w kolbie atmosferą oparów gazu. I dalej - wybór koloru - nie jest trudny, w oparciu o rozwój Sir Humphrey'a Davy'ego i Michaela Faradaya.

Od lat 80. XX wieku, lampy Heuslera były szeroko produkowane dla celów rozrywkowych ludności. Dziś neony są uważane za twarz Stanów Zjednoczonych. Warto zauważyć, że umieszczając je w pobliżu źródeł silnego promieniowania elektromagnetycznego - cewek Tesli - lampy Heuslera zapalają się spontanicznie. Warunki jonizacji rozrzedzonego medium gazowego są spełnione. Badania związane z poszukiwaniem rozwiązań technicznych dla oświetlenia doprowadziły naukowców do odkrycia elektronu, pomiaru jego ładunku i masy, pojawienia się lamp świetlnych.

Lampa Geisler

Tymczasem w Rosji

Możliwość zapalenia ładunku proszku przez iskrę elektryczną znana jest od około 1745 r. Ale saper nie mógł dźwigać słoika z Leyden ani cierpliwie pocierać bursztynu wełną w każdych warunkach pogodowych. Przez długi czas sprawy wojskowe nie uwzględniały takich drobiazgów. W 1812 r. Rosyjski oficer Szilling był w stanie wytworzyć podwodny wybuch za pomocą akumulatora elektrycznego. Uważa się, że sprawy wojskowe pobudziły rozwój badań nad energią elektryczną w Rosji. Pierwsza lampa łukowa została zainstalowana w 1849 roku przez wynalazcę( Jacobi) na wieży Admiralicji w Petersburgu. Jej światło okazało się tak jasne, że porównywano je do przeciętnego człowieka i słońca.

Korzystanie ze świateł punktowych z lampami wyładowczymi jest ograniczone do spraw wojskowych, z kilkoma wyjątkami, gdy źródła wskazują drogę do statków z latarni nawigacyjnej. Interesuje nas praca Johna Thomasa Ray'a z 1860 roku, który zgodził się połączyć łuk elektryczny( Pietrow i Jacobi) z atmosferą pary rtęci( Michael Faraday) przy normalnym ciśnieniu.

Od Edison do nowoczesnych lamp wyładowczych

Pomimo oczywistych zalet, lampy wyładowcze Heusler wykazywały istotne wady. Na przykład mała żywotność.Od lat 90. XIX wieku jeden Daniel McFarlen Moore pracował dla firmy Edisona i wkrótce po rozpoczęciu służby zaczął studiować historię.Interesowały go lampy wyładowcze Heuslera. Co jest nie tak z moim światłem? Zapytał Edison. Moore odpowiedział: jest zbyt tępy, zbyt gorący i zbyt czerwony. To jest cała prawda o żarówkach tamtych czasów.

Nowoczesna lampa

W 1892 r. Lampa wyładowcza rtęci została ulepszona przez Martina Leo Aronsa. Rozwój w 1901 został udoskonalony przez Petera Coopera Hewitta i odniósł sukces komercyjny.

Od 1894 roku Moore zorganizował dwie własne firmy zajmujące się oświetleniem. Główną cechą lamp( 1896) było to, że gaz został wznowiony, kiedy został zużyty. W rezultacie urządzenie działało przez czas nieokreślony. Pierwszy komercyjny użytek został zarejestrowany w 1904 roku. Lampa o powrocie 10 lumenów na 1 W oświetliła sklep ze sprzętem i akcesoriami. Jak pisali naoczni świadkowie, pomimo złożoności i objętości( 50 metrów długości), powrót był tego wart. Wydajność nowych lamp wyładowczych była 3 razy większa niż w przypadku lamp żarowych.

Charakterystyczną cechą było wykorzystanie oparów azotu i dwutlenku węgla w lampach Moore'a. Rezultatem było światło dzienne. Para azotu dawała miękką poświatę i niską temperaturę barwową.Pojawienie się filamentów wolframowych sprawiło, że dalsza produkcja była nieopłacalna, firmy zostały wchłonięte przez General Electric( 1912), a patenty zostały wykupione. Ale Moore nie pozostał bez pracy, przenosząc się do laboratoriów swojego następcy w niekończącym się sztafecie. Później wymyślił lampę neonową.

Osoby, które chcą dowiedzieć się więcej, mogą zapoznać się z rozdziałami dotyczącymi lamp DRL i lamp fluorescencyjnych.