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HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA, TECNOLOGÍA, OBJETOS ALREDEDOR DE NOSOTROS
Lámpara eléctrica. Historia de la invención y la producción.
Directorio / La historia de la tecnología, la tecnología, los objetos que nos rodean. Una lámpara incandescente es una fuente de luz artificial en la que la luz es emitida por un cuerpo incandescente calentado por una corriente eléctrica a alta temperatura. Como cuerpo de calentamiento, se usa con mayor frecuencia una espiral hecha de metal refractario (la mayoría de las veces tungsteno) o un filamento de carbono. Para evitar la oxidación del cuerpo calefactor al entrar en contacto con el aire, se coloca en un matraz al vacío o en un matraz lleno de gases inertes o vapores de halógeno.
En las últimas décadas del siglo XIX, la iluminación eléctrica entró en la vida de muchas ciudades europeas. Apareciendo primero en las calles y plazas, penetró muy pronto en cada casa, en cada departamento y se convirtió en parte integral de la vida de cada persona civilizada. Fue uno de los eventos más importantes en la historia de la tecnología, con enormes y múltiples consecuencias. El rápido desarrollo de la iluminación eléctrica condujo a la electrificación masiva, una revolución en la energía y grandes cambios en la industria. Sin embargo, todo esto podría no haber sucedido si los esfuerzos de muchos inventores no hubieran creado un dispositivo tan común y familiar para nosotros como una bombilla eléctrica. Entre los mayores descubrimientos de la historia humana, sin duda pertenece a uno de los lugares más honorables. En el siglo XIX se generalizaron dos tipos de lámparas eléctricas: las incandescentes y las de arco. Las bombillas de luz de arco aparecieron un poco antes. Su brillo se basa en un fenómeno tan interesante como el arco voltaico. Si toma dos cables, conéctelos a una fuente de corriente suficientemente fuerte, conéctelos y luego sepárelos unos milímetros, luego se forma algo así como una llama con una luz brillante entre los extremos de los conductores. El fenómeno será más hermoso y más brillante si se utilizan varillas de carbono de dos puntas en lugar de alambres de metal. Con un voltaje suficientemente grande entre ellos, se forma una luz de poder deslumbrante.
Por primera vez, el fenómeno de un arco voltaico fue observado en 1803 por el científico ruso Vasily Petrov. En 1810, el físico inglés Devi hizo el mismo descubrimiento. Ambos obtuvieron un arco voltaico, usando una gran batería de celdas, entre los extremos de barras de carbón. Ambos escribieron que el arco voltaico se puede utilizar con fines de iluminación. Pero antes era necesario encontrar un material más adecuado para los electrodos, ya que las varillas de carbón se quemaban en pocos minutos y servían de poco para uso práctico. Las lámparas de arco tenían otro inconveniente: a medida que los electrodos se quemaban, era necesario moverlos constantemente uno hacia el otro. Tan pronto como la distancia entre ellos superó un cierto mínimo permitido, la luz de la lámpara se volvió desigual, comenzó a parpadear y se apagó. Foucault, un físico francés, diseñó la primera lámpara de arco ajustable manualmente en 1844. Reemplazó el carbón con barras de coque duro. En 1848, utilizó por primera vez una lámpara de arco para iluminar una de las plazas parisinas. Fue una experiencia corta y muy costosa, ya que una potente batería servía como fuente de electricidad. Luego se inventaron varios dispositivos, controlados por un mecanismo de relojería, que cambiaba automáticamente los electrodos a medida que se quemaban. Está claro que, desde el punto de vista del uso práctico, era deseable tener una lámpara que no se complicara con mecanismos adicionales. Pero, ¿era posible prescindir de ellos? Resultó que sí. Si dos carbones no se colocan uno frente al otro, sino en paralelo, además, de modo que solo se pueda formar un arco entre sus dos extremos, entonces con este dispositivo la distancia entre los extremos de los carbones siempre se mantiene sin cambios. El diseño de una lámpara de este tipo parece muy simple, pero su creación requirió un gran ingenio. Fue inventado en 1876 por el ingeniero eléctrico ruso Yablochkov, que trabajaba en París en el taller del académico Breguet. La vela de Yablochkov constaba de dos varillas hechas de carbón giratorio denso, dispuestas en paralelo y separadas por una placa de yeso. Este último cumplía una doble función, ya que servía tanto para unir las brasas como para aislarlas, permitiendo que el arco voltaico se formara únicamente entre los extremos superiores de las brasas. A medida que las brasas se quemaban desde arriba, la placa de yeso se derretía y se evaporaba, de modo que las puntas de las brasas siempre sobresalían unos milímetros por encima de la placa.
Las velas de Yablochkov atrajeron la atención de todos e hicieron mucho ruido. En 1877, con su ayuda, se instaló por primera vez electricidad en las calles de la Avenue de L'Opera en París. La Exposición Mundial, que se inauguró al año siguiente, brindó a muchos ingenieros eléctricos la oportunidad de familiarizarse con este maravilloso invento. Bajo el nombre de "Luz rusa", las velas de Yablochkov se usaron más tarde para el alumbrado público en muchas ciudades del mundo. Estas lámparas también son curiosas porque requerían exclusivamente corriente alterna para ellas, ya que la velocidad de combustión de los electrodos positivo y negativo en ellas no era la misma, y con la corriente continua era necesario engrosar el electrodo positivo.
Fue para Yablochkov que Gramm fabricó su primer alternador. Pero junto con las ventajas de las velas de Yablochkov, tenían sus inconvenientes. El principal inconveniente fue que las brasas se quemaron muy rápidamente: una vela de tamaño mediano brilló durante no más de dos horas. Sin embargo, esta desventaja era inherente a muchas otras lámparas de arco. Más de una vez, los inventores tuvieron la idea de encerrar el arco voltaico en una atmósfera desprovista de oxígeno. Después de todo, gracias a esto, la lámpara podría durar mucho más. Durante mucho tiempo, estos intentos fracasaron, ya que intentaron bombear todo el aire de toda la lámpara. El estadounidense Jandus fue el primero en tener la idea de colocar no toda la lámpara debajo de la cúpula, sino solo sus electrodos. Cuando se producía un arco voltaico, el oxígeno contenido en el recipiente reaccionaba rápidamente con el carbón caliente, de modo que pronto se formaba una atmósfera neutra dentro del recipiente. Aunque el oxígeno continuó fluyendo a través de los espacios, su influencia se debilitó considerablemente y una lámpara de este tipo podría arder continuamente durante unas 200 horas.
Pero incluso en una forma tan mejorada, las lámparas de arco no podrían usarse ampliamente. El arco voltaico es una fuente de luz muy fuerte. El brillo de su combustión no puede reducirse por debajo de un cierto límite. Por lo tanto, las lámparas de arco se utilizaron para iluminar grandes salas, estaciones o plazas. Pero eran completamente inadecuados para su uso en espacios pequeños de vida o de trabajo. Las bombillas incandescentes eran mucho más convenientes en este sentido. Todos conocen su dispositivo: una corriente eléctrica, que pasa a través de un hilo delgado, lo calienta a una temperatura alta, por lo que comienza a brillar intensamente. En 1820, el científico francés Delarue fabricó la primera lámpara de este tipo, en la que el alambre de platino servía como cuerpo incandescente. Después de eso, durante medio siglo, las lámparas incandescentes apenas se utilizaron, porque no encontraban un material adecuado para el filamento. Al principio, el carbón parecía ser lo más conveniente. En 1873, el ingeniero eléctrico ruso Lodygin fabricó una bombilla con un filamento de carbón rotatorio. Fue el primero en empezar a bombear aire fuera del globo. Al final, logró crear la primera bombilla de luz incandescente, que recibió algún uso práctico, pero aún era muy imperfecta. En 1878, los ingenieros eléctricos estadounidenses Sawyer y Man encontraron una manera de hacer pequeños arcos de carbón de pequeña sección transversal carbonizando cartón en polvo de grafito. Estos arcos estaban encerrados en tapas de vidrio. Sin embargo, estas bombillas duraron muy poco.
En 1879, el famoso inventor estadounidense Edison emprendió la mejora de la bombilla eléctrica. Comprendió que para que la bombilla brille intensamente y durante mucho tiempo y tenga una luz uniforme sin parpadear, es necesario, en primer lugar, encontrar un material adecuado para el hilo y, en segundo lugar, aprender a crear una muy espacio enrarecido en el globo. Se realizaron muchos experimentos con diversos materiales, que se configuraron con el alcance característico de Edison. Se estima que sus asistentes probaron al menos 6000 sustancias y compuestos diferentes, mientras que se gastaron más de 100 mil dólares en experimentos. Al principio, Edison reemplazó el carbón de papel quebradizo por uno más duradero hecho de carbón, luego comenzó a experimentar con varios metales y finalmente se decidió por un hilo de fibras de bambú carbonizadas. En el mismo año, en presencia de tres mil personas, Edison hizo una demostración pública de sus bombillas eléctricas, iluminando con ellas su casa, laboratorio y varias calles adyacentes. Fue la primera bombilla de luz de larga duración adecuada para la producción en masa.
Dado que la fabricación de hilos de bambú resultó ser bastante costosa, Edison desarrolló un nuevo método para vestirlos con fibras de algodón especialmente procesadas. Primero, el algodón se colocó en una solución caliente de zinc y cloro, donde se disolvió gradualmente. El líquido resultante se espesó con una bomba hasta obtener un estado similar a una pasta y se exprimió a través de un tubo delgado en un recipiente con alcohol. Aquí se convirtió en un hilo delgado y se enrolló en un tambor. El hilo resultante se liberó de la solución de cloro-zinc mediante varias operaciones intermedias, se secó, se cortó, se encerró en forma de v y se carbonizó en un horno sin acceso de aire. Luego se roció una fina capa de carbón sobre los filamentos. Para hacer esto, se colocaron debajo de una tapa llena de gas de iluminación y se pasó una corriente a través de ellos. Bajo la acción de la corriente, el gas se descompuso y una fina capa de carbono se depositó sobre el filamento. Después de todas estas operaciones complejas, el hilo estaba listo para usar. El proceso de hacer una bombilla también fue muy complicado. El hilo se colocó en una tapa de vidrio entre dos electrodos de platino fundidos en vidrio (se tuvo que usar platino costoso porque tenía el mismo coeficiente de expansión térmica que el vidrio, que era muy importante para crear hermeticidad). Finalmente, con la ayuda de una bomba de mercurio, se bombeó el aire fuera del bulbo, de modo que no quedó en él más de una milmillonésima parte del aire que contenía a presión normal. Cuando terminó el bombeo, la bombilla se soldó y se colocó en una base con contactos para atornillar en el cartucho (tanto el cartucho como la base, así como muchos otros elementos de iluminación eléctrica que han sobrevivido sin cambios hasta el día de hoy: interruptores , fusibles, medidores eléctricos y mucho más, también fueron inventados por Edison). La vida media de una bombilla Edison era de 800 a 1000 horas de funcionamiento continuo. Durante casi treinta años, las bombillas se fabricaron de la manera descrita anteriormente, pero el futuro estaba en las bombillas con filamento metálico. Allá por 1890, a Lodygin se le ocurrió la idea de sustituir el filamento de carbono por un hilo metálico de tungsteno refractario, que tenía una temperatura de incandescencia de 3385 grados. Sin embargo, la producción industrial de tales bombillas no comenzó hasta el siglo XX. Autor: Ryzhov K.V.
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