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照明燈的發展歷程

物理學教授的大膽想象1802年,在俄羅斯彼得堡的外科醫學院,壹位名叫彼得羅夫的物理學教授宣布,他打算“用電取光”。19世紀初,在篝火、宋明、動植物油、煤氣仍是主要照明方式的時候,在電還是個新事物的前提下,這個決定無異於天方夜譚。然而,彼得羅夫的熱情並沒有被公眾的冷嘲熱諷所壓制,因為不久前,美國物理學家富蘭克林通過放風箏畫火花的方式獲得了靈感:電池兩端用導線連接時產生的火花能否成為照明用的持久燈?為了達到預期的效果,彼得羅夫做出了不懈的努力。雖然他生前從未見過“持久之光”,但彼得羅夫發現了“電弧”——“如果兩根碳棒相互靠近,它們之間會出現非常明亮的白光或白色火焰,使碳棒或快或慢地燃燒,並能完全照亮黑暗的房間。”這是關於電照明的最早說法。電弧的發現標誌著從電到光的轉變邁出了決定性的壹步。

從弧光燈到白熾燈

幾乎與此同時,1809年埋頭於電化學研究的英國著名化學家大衛也發現了電弧。他自己做了壹個大蓄電池,用了2000個伏打電池,得到了更強更亮的電弧。

彼得羅夫和大衛的實驗裝置類似,實際上是壹種新型燈的原型——碳電極弧光燈。當時這種燈用的是普通木炭制成的碳棒,燃燒速度太快,耀眼的電弧仿佛曇花壹現。

大約30年後,有人想起並應用堅硬致密的焦炭代替普通木炭。因為焦炭燃燒速度比木炭慢,所以弧光發光的時間要長得多。

後來,法國科學家和技術人員在電弧裝置上安裝了時鐘裝置,使其能夠自動調節兩根碳棒之間的距離。就這樣,第壹盞碳弧燈正式誕生了。

1876年,俄羅斯電工雅布·洛契科夫改造了弧光燈。他取消了復雜的時鐘機構和磁燈調節裝置,讓兩根碳棒並排站著,中間隔著壹塊用粘土或石膏制成的絕緣片。他還使用了壹種可以不斷改變電流方向的裝置,使兩根碳棒交替充當陽極和陰極,使兩根碳棒的燃燒速度基本相同,兩端之間的距離可以保持不變。因為這兩根碳棒並排而立,發光時就像蠟燭壹樣,所以人們給它起了壹個好聽的名字“電蠟燭”。電蠟燭發出美麗的淡紅色或淡紫色的光,每支蠟燭可以持續兩個小時左右。

在65438+1970年代的後期,電蠟燭風靡壹時。法國通用電氣協會投資制造的電蠟燭曾被用作路燈,壹根壹根地在街頭點燃。僅在巴黎,就用數千支電蠟燭取代了街頭原有的7萬盞煤油燈,讓繁華的巴黎成為名副其實的不夜城。電蠟燭還照亮了倫敦、英國和古波斯的街道,照耀著羅馬大劇院和柬埔寨王宮...

弧光燈的問世開辟了電燈照明的新時代,在人類照明史上具有重要意義。弧光燈因其光度強、發光效率高、顯色性好,在印刷、制版、電影放映等領域具有無可比擬的優勢,至今仍占有壹席之地。而電蠟燭耗電量大,壽命短,會產生有害氣體,所以在白熾燈出現後幾乎消失在照明領域。

65438年至0879年,愛迪生在前人研究和實踐的基礎上,制造了世界上第壹批實用的碳絲白熾燈。愛迪生用改進的碳化法,將壹根棉線鋪上碳粉,彎成馬蹄形,放入粘土坩堝中高溫加熱制成燈絲,然後密封在玻璃燈泡中,小心地抽空裏面的空氣。當年的10和21這兩天,這個燈泡就開始亮了,持續亮了45個小時!愛迪生對白熾燈的發明做出了巨大貢獻。

從不成熟到成熟

白熾燈的光輝深入人心,大量的發明家致力於白熾燈的改進。事實上,在碳絲白熾燈誕生之前,人們就試圖用各種難熔金屬作為燈絲,而在白熾燈問世之後,人們又不遺余力地尋找理想的燈絲。終於在20世紀的第九年,美國人柯立芝發現了性能優異的燈絲材料——鎢。鎢有許多顯著的特性,它的熔點比其他任何金屬元素都高,加熱時蒸發小,所以鎢是最適合做燈絲的材料。用鎢絲做燈絲制作白熾燈,是照明技術發展史上的壹個裏程碑。鎢絲的引入使白熾燈在與煤油燈、煤氣燈、汽油燈的競爭中取得了決定性的勝利。鎢絲的應用有力地推動了電照明行業的發展,開辟了電照明技術的新時代。

白熾燈的改進並沒有因此而自滿。1913年,朗繆爾首次在玻璃燈泡中充入氮氣,這是白熾燈在燈絲由碳絲改為鎢絲後的又壹重大創新。玻璃燈泡充氮氣時,燈絲周圍形成壹層薄薄的穩定氣體保護層,使燈絲能夠在較高溫度下工作,有效抑制鎢絲蒸發,克服了鎢絲在使用過程中的性能缺陷(直到今天,充氣仍是燈泡制造過程中的重要工序)。

後來,為了提高白熾燈的發光效率,延長燈泡的使用壽命,人們再次在燈絲的組成和結構上下了很大的功夫。發明家引進了壹種新元素——錸。錸的優點是熔點高,耐腐蝕,機械性能好,電阻率比鎢高得多。鎢絲鍍錸後,強度和電阻大大增強,使用壽命可延長5倍!同時,人們開始將燈絲做成螺旋狀,壹方面可以減少占用空間,提高發光效率,另壹方面可以繼續減少鎢的蒸發,延長使用壽命,可謂壹舉兩得。1936年,人們做出了雙螺旋燈絲,把充氣白熾燈的工作溫度提高到了2500以上,攝影用白熾燈甚至達到了3000:第壹代白熾燈已經成熟。

整個20世紀直到20世紀,白熾燈壹直是照明電器大家族中壹道亮麗的風景線。雖然在今天的生活中已經出現了比白熾燈更優秀的熒光燈、日光燈、霓虹燈...但是普通的白熾燈依然在普通人的家居生活中發揮著不可替代的作用。

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