Lâmpada de descarga

Lâmpada de descarga - dispositivo de iluminação, o princípio de ação é baseado na queima de um arco de gás ionizado. Esta é uma vasta família que no início do século XXI capturou quase três quartos do segmento de iluminação no mundo. Isso inclui as populares lâmpadas fluorescentes fluorescentes, lâmpadas DRL.Mesmo antes da introdução no uso de dispositivos de iluminação que operam à custa da descarga de gás, encontram-se no romance de Jules Verne, "Viagem ao Centro da Terra"( 1864).

História do desenvolvimento da ionização eletrostática de gasesPara os leitores apresentaram o fenômeno, é preciso levar em conta as peculiaridades do design. No barômetro de mercúrio há um tubo, selado a partir do final. Além disso, há uma tigela. Ambos os itens são preenchidos com mercúrio metálico.

Para determinar a pressão, o tubo é virado e abaixado na tigela. Então mercúrio sob a influência da força terrestre desce, formando um vácuo acima de si mesmo. Como resultado, a extremidade selada do tubo permanece oca e o comprimento do espaço vazio depende da pressão atmosférica, que, agindo sobre mercúrio na tigela, é projetada para equilibrar a força da gravidade. Barômetro

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Picard

Ao transportar o Barômetro, Picard apressou-se e sacudiu o dispositivo. Como resultado, o vidro foi eletrificado por fricção com mercúrio, e uma carga estática causou a ionização de vapores metálicos. O processo foi grandemente facilitado pelo vácuo criado. Vapores de mercúrio e hoje são usados ​​em fontes de luz de descarga de gás separadas. Por exemplo, o componente ultravioleta do brilho ativa o fósforo da lâmpada fluorescente.

Picard não conseguiu explicar o fenômeno detectado, mas imediatamente relatou o que aconteceu nos círculos científicos. Mais tarde, o estudo envolveu o famoso matemático suíço Johann Bernoulli. A tarefa acabou por ser muito difícil para ele, mas este estudioso praticou ativamente a experiência com um brilho, deu uma ideia à Academia Francesa de Ciências. Em 1700, um mecânico britânico, cientista de meio período, Francis Hoxby, viu um fenômeno na manifestação. Com base na Royal Scientific Society of Britain, Hawksby está ativamente envolvido em experimentos.

Como base para o experimento decisivo, Hawksby usa o modelo do gerador eletrostático de Gericke( 1660).De acordo com as descrições da máquina, havia uma bola sólida de enxofre, girando sobre uma barra de ferro. Com o atrito da palma da mão do operador, o objeto adquiriu uma carga significativa durante a rotação. O curso adicional dos pensamentos de Hoxby é claro. A instrução de Guericke continha uma proposta para derramar enxofre em uma bola de vidro e depois quebrá-la. Cientista inglês perdeu a etapa especificada. Infelizmente, não se sabe se os trabalhos anteriores( por exemplo, o tratado de Hilbert em 1600) tinham uma idéia sobre a eletrificação do vidro, mas Hoxby apresentou uma suposição apropriada.

Gerador de eletrostática Gericke modelo

Como resultado, a configuração experimental continha, em vez de uma bola de enxofre, um copo com gotas de mercúrio no fundo, e um vácuo era criado dentro, se possível. Quando a esfera girou na barra de ferro e eletrizou esfregando com as palmas das mãos, observou-se uma luminescência para ler o livro nas proximidades. Em 1705, a English Scientific Society demonstrou a primeira lâmpada de descarga de gás. A explicação correta foi fornecida que o vapor de mercúrio estava envolvido no fenômeno detectado. Então - o curso do trabalho parou por um século. Não houve aplicação prática do fenômeno recém-descoberto.

As primeiras lâmpadas de descarga de gás

Não se pode dizer que o século XVIII tenha sido inútil para pesquisas no campo da eletricidade, apesar da frase anterior. Significativos são os trabalhos de Dufet, em 1733, que sugeriram a presença de dois tipos de acusações com o propósito de substanciação teórica do fenômeno observado. Ele os chamou de arremesso e vidro. Esta é uma explicação do fenômeno considerado por Gilbert em 1600:

1. Uma bola eletrificada atrai corpos.
2. Tendo tocado a bola, os corpos começam a empurrar do objeto.

No entendimento de Dufet, um objeto adquiriu uma carga de um sinal similar ao entrar em contato. O que explica o fenômeno. Mas o verdadeiro progresso na ciência começou quando os estados aboliram a punição por praticar bruxaria. Como resultado, o Banco Leiden nasceu, e Benjamin Franklin provou a natureza elétrica do raio, Volta inventou a primeira fonte de energia eletroquímica. Em 1729, ocorreu uma descoberta revolucionária, que se tornou a base para outros: Stephen Gray pensou em unir os condutores e obter o primeiro circuito elétrico do mundo. Desde então, a corrente começou a transmitir a distância.

Inventado em 1746 por William Watson, uma máquina elétrica fundiu uma carga em cordões de seda, o que permitiu a Jean-Antoine Nollet demonstrar um arco espetacular em um meio gasoso descarregado. No ponto de Gottfried, Grummert sugeriu que tal iluminação seria adequada para uso em minas e lugares onde uma chama aberta aumenta a probabilidade de uma explosão. Johann Winkler observou que não é ruim usar longos frascos dobrados em forma de letras do alfabeto em vez de bolas, antecipando a aparência dos tubos Heusler e da tela da TV.

Um pouco mais tarde, em 1752, o Watson implementou parcialmente essas ideias( a primeira exibição foi patenteada em 1893).Por exemplo, demonstrando experiência com queima de arco em um tubo com um comprimento de 32 polegadas. Graças a tais descobertas brilhantes, em 1802 ocorreram dois eventos imediatamente significativos para o tema em questão:

• O inglês Humphrey Davy descobriu o fenômeno do brilho do fio de platina aquecido com eletricidade.
• Nosso compatriota, V. Petrov com a ajuda de uma coluna voltaica composta por 4200( de acordo com outros dados - 2100) pares de placas de cobre e zinco. Para comparação, a fonte de energia de Sir Humphry Davy mostrou duas vezes menos energia( 2000 placas).

As realizações de Petrov foram esquecidas sob a influência dos eventos da Guerra Patriótica de 1812 e em virtude do cuspe russo. Na Inglaterra, a eletricidade foi abordada com seriedade. O mérito de Humphrey Davy é considerável. Ele, sendo químico, repetindo os experimentos de um colega estrangeiro, começou a experimentar vários meios de gás. Naturalmente, um membro da Royal Scientific Society estava familiarizado com as experiências de Francis Hawksby e queria verificar se uma nova descoberta se tornara uma repetição das tentativas iniciais de criar fontes artificiais de luz.

Os experimentos de Francis Hawksby

Esses experimentos levaram à descoberta de espectros lineares de descargas de gás. Ao longo do caminho, Wollaston e Fraunhofer notaram as características da radiação solar que mais tarde permitiram que Kirchhoff e Bunsen fizessem suposições sobre a composição da atmosfera solar. Está intimamente ligado com o tópico em consideração, o espectro de descarga também é governado. Por exemplo, lâmpadas de sódio dão luz laranja, e com a ajuda do fósforo é necessário ajustar a distribuição de freqüência( lâmpadas DRL).Em seguida, Michael Faraday levou o bastão( a partir de meados dos anos 30 do século XIX), mostrou o processo de arco no ambiente de gases rarefeitos. Heinrich Rumkorf também fez uma contribuição, tendo fornecido a um físico uma ferramenta para obter pulsos de alta voltagem( bobina de Rumkorf, 1851).Em 1835, Charles Wheatstone registrou o espectro da descarga do arco em vapor de mercúrio, anotando incidentalmente o componente ultravioleta.

Lâmpadas de Descarga Heusler

As criações de Heusler são consideradas as primeiras bem sucedidas comercialmente. A data de nascimento é considerada 1857.O mencionado soprador de vidro e físico em tempo parcial adivinhou inserir 2 eletrodos em um frasco com um gás descarregado. Alimentando-os a tensão do arco foi vista. Geisler conectou as descobertas de Petrov e Hawksby. O arco arde no frasco com a atmosfera de vapores de gás. E além disso - a escolha da cor - não é difícil, com base nos desenvolvimentos de Sir Humphrey Davy e Michael Faraday.

Desde os anos 80, os tubos Heusler são amplamente produzidos para fins de entretenimento da população. Hoje, as luzes de néon são consideradas a face dos Estados Unidos.É digno de nota que, ao serem colocadas perto de fontes de radiação eletromagnética forte - bobinas de Tesla - as lâmpadas de Heusler se acendem espontaneamente. As condições para ionização do meio gasoso rarefeito são satisfeitas. Pesquisas associadas à busca por soluções técnicas de iluminação levaram os cientistas à descoberta de um elétron, a medição de sua carga e massa, o surgimento de tubos de luz.

Lâmpada Geisler

Enquanto isso na Rússia

A possibilidade de acender uma carga de pó por uma faísca elétrica é conhecida desde 1745.Mas o sapador dificilmente poderia levar o frasco de Leyden ou pacientemente esfregar âmbar com lã em quaisquer condições meteorológicas. Durante muito tempo, os assuntos militares não levaram em conta tais ninharias. Em 1812, o oficial russo Shilling conseguiu produzir uma explosão submarina através de uma bateria elétrica. Acredita-se que os assuntos militares deram impulso ao desenvolvimento da pesquisa em eletricidade na Rússia. A primeira lâmpada de arco foi instalada em 1849 pelo inventor( Jacobi) na torre do Almirantado de São Petersburgo. Sua luz acabou sendo tão brilhante que foi comparada ao homem comum e ao sol.

O uso de refletores com lâmpadas de descarga é limitado a assuntos militares, com algumas exceções, quando as fontes apontam o caminho para os navios de um farol. Estamos interessados ​​no trabalho de John Thomas Ray, datado de 1860, que supôs combinar o arco elétrico( Petrov e Jacobi) com a atmosfera de vapor de mercúrio( Michael Faraday) à pressão normal.

Da Edison às modernas lâmpadas de descarga de gás

Apesar das claras vantagens, as lâmpadas de descarga de gás da Heusler mostraram desvantagens significativas. Por exemplo, uma pequena vida útil. A partir dos anos 90 do século 19, um Daniel McFarlen Moore trabalhou para a empresa de Edison e logo após entrar no serviço, ele começou a estudar história. Ele estava interessado em lâmpadas de descarga de gás da Heusler. O que há de errado com a minha luz? Perguntou Edison. Moore respondeu: ele é muito chato, muito quente e muito vermelho. Esta é toda a verdade sobre as lâmpadas incandescentes da época.

Lâmpada moderna

Em 1892, a lâmpada de descarga de mercúrio foi melhorada por Martin Leo Arons. O desenvolvimento em 1901 foi melhorado por Peter Cooper Hewitt e ganhou sucesso comercial.

Desde 1894, Moore organizou duas de suas próprias empresas lidando com iluminação. A principal característica das lâmpadas( 1896) foi que o gás foi retomado à medida que foi consumido. Como resultado, o dispositivo funcionou indefinidamente. O primeiro uso comercial foi registrado em 1904.Uma lâmpada com um retorno de 10 lumens por 1 W iluminou a loja de ferragens e eletrodomésticos. Como testemunhas oculares escreveram, apesar da complexidade e volume( 50 jardas de comprimento), o retorno valeu a pena. A eficiência de novas lâmpadas de descarga de gás foi 3 vezes maior do que os números semelhantes para lâmpadas incandescentes.

Uma característica distinta foi o uso de vapores de nitrogênio e dióxido de carbono em lâmpadas Moore. O resultado foi a luz do dia. Um par de nitrogênio deu um brilho suave e baixa temperatura de cor. O advento dos filamentos de tungstênio tornou a produção ainda não lucrativa, as empresas foram absorvidas pela General Electric( 1912) e as patentes foram compradas. Mas Moore não ficou sem trabalho, mudando-se para os laboratórios de seu sucessor no interminável revezamento. Mais tarde inventou a lâmpada de néon.

Aqueles que querem aprender mais podem olhar para as seções sobre lâmpadas DRL e lâmpadas fluorescentes.