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HISTÓRIA DA TECNOLOGIA, TECNOLOGIA, OBJETOS AO REDOR DE NÓS
Lâmpada elétrica. História da invenção e produção
Diretório / A história da tecnologia, tecnologia, objetos ao nosso redor Uma lâmpada incandescente é uma fonte de luz artificial na qual a luz é emitida por um corpo incandescente aquecido por uma corrente elétrica a uma temperatura elevada. Como corpo de aquecimento, uma espiral feita de metal refratário (geralmente tungstênio) ou um filamento de carbono é mais usada. Para evitar a oxidação do corpo de aquecimento ao entrar em contato com o ar, ele é colocado em um frasco a vácuo ou em um frasco cheio de gases inertes ou vapores de halogênio.
Nas últimas décadas do século XIX, a iluminação elétrica entrou na vida de muitas cidades europeias. Aparecendo primeiro nas ruas e praças, logo penetrou em cada casa, em cada apartamento e tornou-se parte integrante da vida de cada pessoa civilizada. Foi um dos eventos mais importantes da história da tecnologia, com enormes e múltiplas consequências. O rápido desenvolvimento da iluminação elétrica levou à eletrificação em massa, uma revolução na energia e grandes mudanças na indústria. No entanto, tudo isso não poderia ter acontecido se os esforços de muitos inventores não tivessem criado um dispositivo tão comum e familiar para nós como uma lâmpada elétrica. Entre as maiores descobertas da história humana, ela sem dúvida pertence a um dos lugares mais honrosos. No século XNUMX, dois tipos de lâmpadas elétricas se difundiram: lâmpadas incandescentes e lâmpadas de arco. As lâmpadas de arco apareceram um pouco mais cedo. Seu brilho é baseado em um fenômeno tão interessante como o arco voltaico. Se você pegar dois fios, conectá-los a uma fonte de corrente suficientemente forte, conectá-los e afastá-los alguns milímetros, então algo como uma chama com uma luz brilhante é formada entre as extremidades dos condutores. O fenômeno será mais bonito e mais brilhante se forem usadas duas hastes de carbono pontiagudas em vez de fios de metal. Com uma tensão suficientemente grande entre eles, uma luz de poder deslumbrante é formada.
Pela primeira vez, o fenômeno de um arco voltaico foi observado em 1803 pelo cientista russo Vasily Petrov. Em 1810, o físico inglês Devi fez a mesma descoberta. Ambos obtiveram um arco voltaico, usando uma grande bateria de células, entre as extremidades das barras de carvão. Ambos escreveram que o arco voltaico pode ser usado para fins de iluminação. Mas primeiro era preciso encontrar um material mais adequado para os eletrodos, já que os bastões de carvão queimavam em poucos minutos e eram de pouca utilidade para o uso prático. As lâmpadas de arco tinham outro inconveniente - à medida que os eletrodos queimavam, era necessário movê-los constantemente um para o outro. Assim que a distância entre eles excedeu um certo mínimo permitido, a luz da lâmpada tornou-se irregular, começou a piscar e se apagou. Foucault, um físico francês, projetou a primeira lâmpada de arco ajustável manualmente em 1844. Ele substituiu o carvão por bastões de cocaína. Em 1848, ele usou pela primeira vez uma lâmpada de arco para iluminar uma das praças parisienses. Foi uma experiência curta e muito cara, pois uma bateria potente servia como fonte de eletricidade. Então, vários dispositivos foram inventados, controlados por um mecanismo de relógio, que movia automaticamente os eletrodos à medida que queimavam. É claro que, do ponto de vista do uso prático, era desejável ter uma lâmpada que não fosse complicada por mecanismos adicionais. Mas seria possível passar sem eles? Acontece que sim. Se você colocar dois carvões não um contra o outro, mas em paralelo, além disso, para que um arco possa se formar apenas entre suas duas extremidades, com este dispositivo a distância entre as extremidades das brasas é sempre mantida inalterada. O design de tal lâmpada parece muito simples, mas sua criação exigiu grande engenhosidade. Foi inventado em 1876 pelo engenheiro elétrico russo Yablochkov, que trabalhou em Paris na oficina do acadêmico Breguet. A vela Yablochkov consistia em duas hastes feitas de carvão rotativo denso, dispostas em paralelo e separadas por uma placa de gesso. Este último desempenhou um duplo papel, pois serviu tanto para unir os carvões quanto para isolá-los, permitindo que o arco voltaico se formasse apenas entre as extremidades superiores dos carvões. À medida que os carvões queimavam por cima, a placa de gesso derretia e evaporava, de modo que as pontas dos carvões sempre se projetavam alguns milímetros acima da placa.
As velas Yablochkov atraíram a atenção de todos e fizeram muito barulho. Em 1877, com a ajuda deles, a eletricidade de rua foi instalada pela primeira vez na Avenue de L'Opera, em Paris. A Exposição Mundial, inaugurada no ano seguinte, deu a muitos engenheiros elétricos a oportunidade de conhecer esta maravilhosa invenção. Sob o nome de "Luz Russa", as velas de Yablochkov foram usadas mais tarde para iluminação de ruas em muitas cidades ao redor do mundo. Essas lâmpadas também são curiosas porque exigiam exclusivamente corrente alternada para si mesmas, pois a taxa de combustão dos eletrodos positivo e negativo nelas não era a mesma e, com corrente contínua, era necessário tornar o eletrodo positivo mais espesso.
Foi para Yablochkov que Gramm fez seu primeiro alternador. Mas junto com as vantagens das velas de Yablochkov, elas tinham suas desvantagens. O principal inconveniente foi que os carvões neles queimaram muito rapidamente - uma vela de tamanho médio brilhou por não mais que duas horas. Essa desvantagem, no entanto, era inerente a muitas outras lâmpadas de arco. Mais de uma vez, os inventores tiveram a ideia de encerrar o arco voltaico em uma atmosfera desprovida de oxigênio. Afinal, graças a isso, a lâmpada poderia queimar por muito mais tempo. Por muito tempo, essas tentativas falharam, pois tentaram bombear todo o ar da lâmpada inteira. O americano Jandus foi o primeiro a ter a ideia de colocar sob a cúpula não toda a lâmpada, mas apenas seus eletrodos. Quando ocorria um arco voltaico, o oxigênio contido no recipiente reagia rapidamente com o carbono quente, de modo que uma atmosfera neutra logo se formava dentro do recipiente. Embora o oxigênio continuasse a fluir através das aberturas, sua influência foi bastante enfraquecida, e tal lâmpada poderia queimar continuamente por cerca de 200 horas.
Mas mesmo em uma forma tão aprimorada, as lâmpadas de arco não podiam ser amplamente utilizadas. O arco voltaico é uma fonte de luz muito forte. O brilho de sua queima não pode ser reduzido abaixo de um certo limite. Portanto, as lâmpadas de arco foram usadas para iluminar grandes salões, estações ou praças. Mas eles eram completamente inadequados para uso em pequenos espaços de estar ou de trabalho. As lâmpadas incandescentes eram muito mais convenientes nesse sentido. Todo mundo conhece seu dispositivo: uma corrente elétrica, passando por um fio fino, o aquece a uma alta temperatura, devido à qual começa a brilhar intensamente. Em 1820, o cientista francês Delarue fez a primeira lâmpada desse tipo, na qual o fio de platina servia como um corpo incandescente. Depois disso, por meio século, as lâmpadas incandescentes quase não foram usadas, pois não encontravam um material adequado para o filamento. A princípio, o carvão parecia ser o mais conveniente. Em 1873, o engenheiro elétrico russo Lodygin fez uma lâmpada com um filamento de carvão rotativo. Ele foi o primeiro a começar a bombear ar para fora do balão. No final, ele conseguiu criar a primeira lâmpada incandescente, que recebeu algum uso prático, mas ainda era muito imperfeita. Em 1878, os engenheiros elétricos americanos Sawyer e Man descobriram uma maneira de fazer pequenos arcos de carbono de pequena seção transversal carbonizando papelão em pó de grafite. Esses arcos foram fechados em tampas de vidro. No entanto, essas lâmpadas foram muito curtas.
Em 1879, o famoso inventor americano Edison assumiu a melhoria da lâmpada elétrica. Ele entendeu que, para que a lâmpada brilhe intensamente e por muito tempo e tenha uma luz uniforme e sem piscar, é necessário, em primeiro lugar, encontrar um material adequado para o fio e, em segundo lugar, aprender a criar um espaço muito rarefeito no balão. Muitos experimentos foram feitos com vários materiais, que foram montados com o escopo característico de Edison. Estima-se que seus assistentes testaram pelo menos 6000 substâncias e compostos diferentes, enquanto mais de 100 mil dólares foram gastos em experimentos. No início, Edison substituiu o carvão de papel quebradiço por um mais durável feito de carvão, depois começou a experimentar vários metais e finalmente se estabeleceu em um fio de fibras de bambu carbonizadas. No mesmo ano, na presença de três mil pessoas, Edison demonstrou publicamente suas lâmpadas elétricas, iluminando sua casa, laboratório e várias ruas adjacentes. Foi a primeira lâmpada de longa duração adequada para produção em massa.
Como a fabricação de fios de bambu acabou sendo bastante cara, Edison desenvolveu um novo método para vesti-los com fibras de algodão especialmente processadas. Primeiro, o algodão foi colocado em uma solução quente de zinco-cloro, onde se dissolveu gradualmente. O líquido resultante foi engrossado com uma bomba até um estado pastoso e espremido através de um tubo fino para um recipiente com álcool. Aqui se transformou em um fio fino e enrolado em um tambor. O fio resultante foi liberado da solução de cloro-zinco por várias operações intermediárias, seco, cortado, fechado em forma de V e carbonizado em estufa sem acesso ao ar. Em seguida, uma fina camada de carvão foi pulverizada sobre os filamentos. Para fazer isso, eles foram colocados sob uma tampa cheia de gás de iluminação e uma corrente foi passada por eles. Sob a ação da corrente, o gás se decompôs e uma fina camada de carbono foi depositada no filamento. Depois de todas essas operações complexas, o thread estava pronto para uso. O processo de fazer uma lâmpada também era muito complicado. O fio foi colocado em uma tampa de vidro entre dois eletrodos de platina fundidos em vidro (platina cara tinha que ser usada porque tinha o mesmo coeficiente de expansão térmica do vidro, o que era muito importante para criar estanqueidade). Finalmente, com a ajuda de uma bomba de mercúrio, o ar foi bombeado para fora do bulbo, de modo que não mais do que um bilionésimo do ar contido na pressão normal permaneceu nele. Quando o bombeamento terminou, a lâmpada foi soldada e colocada em uma base com contatos para aparafusar no cartucho (tanto o cartucho quanto a base, além de muitos outros elementos de iluminação elétrica que sobreviveram inalterados até hoje - interruptores , fusíveis, medidores elétricos e muito mais - também foram inventados por Edison). A vida média de uma lâmpada Edison era de 800-1000 horas de queima contínua. Por quase trinta anos, as lâmpadas foram feitas da maneira descrita acima, mas o futuro estava nas lâmpadas com filamento de metal. Em 1890, Lodygin teve a ideia de substituir o filamento de carbono por um fio de metal feito de tungstênio refratário, que tinha uma temperatura incandescente de 3385 graus. No entanto, a produção industrial de tais lâmpadas começou apenas no século XNUMX. Autor: Ryzhov K.V.
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