電燈的發明者是誰 電燈的發明歷史
電燈即用電作能源的人造照明用具、人工光源之一。關于電燈的知識大家了解多少呢?知道是誰發明的嗎?知道當中的發明歷史嗎?下面跟隨學習啦小編一起來看看吧。
電燈的發明者以及發明歷史
1809年,英國皇家研究院教授漢弗萊·戴維爵士(法拉第的老師)用2000節電池和兩根炭棒,制成世界上第一盞弧光燈。但這種燈產生的光線太強,只能安裝在街道或廣場上,普通家庭無法使用。無數科學家為此絞盡腦汁,想制造一種價廉物美、經久耐用的家用電燈。
燈泡是哥伯爾在1854年時發明的,哥伯爾是移民到美洲的一名德國鐘表匠,他也是悲劇發明家名單中的一員,因為這些人都不懂得將他們的發明公諸于世。愛迪生同志就完全不同啦,在哥伯爾之后大約20年,他才發明了一顆類似的燈泡,而在1860年就做了一顆燈泡、一直改良到1878年至善至美的史旺,至少稍后還成為愛迪生的事業搭檔,反之,哥伯爾直到過世前夕,他與愛迪生的對壘才獲得法律上的承認,后者旋即從哥伯爾貧困的遺孀手上買下哥伯爾的專利權。
1879年10月21日,美國發明家愛迪生通過長期的反復試驗,終于點燃了世界上第一盞有實用價值的電燈。燈是人類征服黑夜的一大見證。從此,這位發明家的名字,就象他改造的電燈一樣,走入了千家萬戶。他,就是被后人贊譽為“發明大王”的愛迪生,為人類帶來了持久的光明。
1847年2月11日,愛迪生誕生于美國俄亥俄州的米蘭鎮。他是鐵路工人的孩子,小學未讀完就輟學,在火車上以賣報度日。其發明創造了電燈、留聲機、電影攝影機等1000多種成果,為人類做出了重大的貢獻。 愛迪生12歲時,便沉迷于科學實驗之中,經過自己孜孜不倦地自學和實驗,16歲那年,便發明了每小時拍發一個信號的自動電報機。后來,又接連發明了自動數票機,第一架實用打字機、二重與四重電報機,自動電話機和留聲機等。有了這些發明成果的愛迪生并不滿足。他對電器特別感興趣,自從法拉第發明電機后,愛迪生就決心制造電燈,為人類帶來光明。1878年9月,愛迪生決定向電力照明這個堡壘發起進攻。他翻閱了大量的有關電力照明的書籍,決心制造出價錢便宜,經久耐用,而且安全方便的電燈。
愛迪生在認真總結了前人制造電燈的失敗經驗后,制定了詳細的試驗計劃,分別在兩方面進行試驗:一是分類試驗1600多種不同耐熱的材料;二是改進抽空設備,使燈泡有高真空度。他還對新型發電機和電路分路系統等進行了研究。
他從白熱燈著手試驗,把一小截耐熱的東西裝在玻璃泡里,當電流把它燒到白熱化的程度時,便由熱而發光。他首先想到炭,于是就把一小截炭絲裝進玻璃泡里,剛一通電可馬上就斷裂了。
愛迪生拿起斷成兩段的炭絲,再看看玻璃泡,過了許久,才忽然想起,“噢,也許因為這里面有空氣,空氣中的氧又幫助炭絲燃燒,致使它馬上斷掉!”于是他用自己手制的抽氣機,盡可能地把玻璃泡里的空氣抽掉。一通電,果然沒有馬上熄掉。但8分鐘后,燈還是滅了。
愛迪生終于發現:真空狀態對白熱燈非常重要,關鍵是炭絲,問題的癥結就在這里。
愛迪生左思右想,熔點最高,耐熱性較強要算白金啦!于是,愛迪生和他的助手們,用白金試了好幾次,可這種熔點較高的白金,雖然使電燈發光時間延長了好多,但不時要自動熄掉再自動發光,仍然很不理想。
愛迪生并不氣餒,繼續著自己的試驗工作。他先后試用了鋇、鈦、錮等各種稀有金屬,效果都不很理想。
過了一段時間,愛迪生對前邊的實驗工作做了一個總結,把自己所能想到的各種耐熱材料全部寫下來,總共有1600種之多。
接下來,他與助手們將這1600種耐熱材料分門別類地開始試驗,可試來試去,還是采用白金最為合適。由于改進了抽氣方法,使玻璃泡內的真空程度更高,燈的壽命已延長到2個小時。但這種由白金為材料做成的燈,價格太昂貴了,誰愿意花這么多錢去買只能用2個小時的電燈呢?
實驗工作陷入了低谷,愛迪生非常苦惱,一個寒冷的冬天,愛迪生在爐火旁閑坐,看著熾烈的炭火,口中不禁自言自語道:“炭、炭……。”可用木炭做的炭條已經試過,該怎么辦呢?愛迪生感到渾身燥熱,順手把脖子上的圍巾扯下,看到這用棉紗織成的圍脖,愛迪生腦海突然萌發了一個念頭:對!棉紗的纖維比木材的好,能不能用這種材料?他急忙從圍巾上扯下一根棉紗,在爐火上烤了好長時間,棉紗變成了焦焦的炭。他小心地把這根炭絲裝進玻璃泡里,一試驗,效果果然很好。愛迪生非常高興,緊接又制造很多棉紗做成的炭絲,連續進行了多次試驗。燈泡的壽命達到了13小時,又一下子延長到45小時。
大家紛紛向愛迪生祝賀,可愛迪生卻無絲毫高興的樣子,搖頭說道:“不行,還得找其它材料!”“怎么,亮了45個小時還不行?”助手吃驚地問道。“不行!我希望它能亮1000個小時,最好是16000個小時!”愛迪生答道。大家知道,亮1000多個小時固然很好,可去找什么材料合適呢?愛迪生這時心中已有數。他根據棉紗的性質,決定從植物纖維這方面去尋找新的材料。于是,馬拉松式的試驗又開始了。凡是植物方面的材料,只要能找到,愛迪生都做了試驗,甚至連馬的鬃,人的頭發和胡子都拿來當燈絲試驗。最后,愛迪生選擇竹這種植物。他在試驗之前,先取出一片竹子,用顯微鏡一看,高興得跳了起來。于是,把炭化后的竹絲裝進玻璃泡,通上電后,這種竹絲燈泡竟連續不斷地亮了1200個小時!這下,愛迪生終于松了口氣,助手們紛紛向他祝賀,可他又認真地說道:“世界各地有很多竹子,其結構不盡相同,我們應認真挑選一下!”
助手深為愛迪生精益求精的科學態度所感動,紛紛自告奮勇到各地去考察。經過比較,在日本出產的一種竹子最為合適,便大量從日本進口這種竹子。與此同時,愛迪生又開設電廠,架設電線。過了不久,美國人民便用上這種價廉物美,經久耐用的竹絲燈泡。竹絲燈用了好多年。直到1906年,愛迪生又改用鎢絲來做,使燈泡的質量又得到提高,一直沿用到今天。
電燈是19 世紀末最著名的一項發明,也是愛迪生對人類最輝煌的貢獻。人們對愛迪生作出高度的評價:希臘神話中說,普羅米修斯給人類偷來了天火;而愛迪生卻把光明帶給了人類。愛迪生之后又發明了高功率的發電機,絕緣電線,分流電路等。
愛迪生對于電燈的發明,推廣和應用中起到了巨大的貢獻。
電燈的工作原理
電燈是將電能轉化為光能,以提供照明的設備,其工作原理是:電流通過燈絲(鎢絲,熔點達3000℃以上)時產生熱量,螺旋狀的燈絲不斷將熱量聚集,使得燈絲的溫度達2000℃以上,燈絲在處于白熾狀態時,就像燒紅了的鐵能發光一樣而發出光來。燈絲的溫度越高,發出的光就越亮。故稱之為白熾燈,從能量的轉換角度看,電燈發光時,大量的電能將轉化為熱能,只有極少一部分可以轉化為有用的光能。電燈發出的光是全色光,但各種色光的成份比例是由發光物質(鎢)以及溫度決定的。比例不平衡就導致了光的顏色的偏色,所以在白熾燈下物體的顏色不夠真實(即顯色性不高)。
電燈的主要分類
白熾燈
白熾燈(Incandescent lamp):普通白熾燈即一般常用的白熾燈泡。
特點:廣泛被人使用的一種光源,它能散發出溫暖暈黃的光線,是我們大多數人所認為的燈泡。它的價格便宜,顯色性好(Ra=100)、開燈即亮、可連續調光、結構簡單。因此,鎢絲燈泡也具有多變的式樣以搭配不同的燈具。然而,鎢絲燈泡的壽命并不長久,光效低,也不省電,它還會發出不低的溫度,所以不可以距離紙張、紡織品或朔膠制品太近。
用途:居室、客廳、大堂、客房、商店、餐廳、走道、會議室、庭院。
運用方式:臺燈、頂燈、壁燈、床頭燈、走廊燈等。
鹵鎢燈
鹵鎢燈(tungsten halogen lamp):填充氣體內含有部分鹵族元素或鹵化物的充氣白熾燈
具有普通照明白熾燈的全部特點,光效和壽命比普通照明白熾燈提高一倍以上,且體積小。
用途:會議室、展覽展示廳、客廳、商業照明、影視舞臺、儀器儀表、汽車、飛機以及其它特殊照明。
氣體
(discharge lamp)
低氣壓放電燈( low pressure (vapor) discharge lamp)
熒光燈
熒光燈(fluorescent lamp),俗稱日光燈
特點:光效高、壽命長、光色好。
熒光燈有直管型、環型、緊湊型等,是應用范圍十分廣泛的節能照明光源。
用直管型熒光燈取代白熾燈,節電70~90%,壽命長5~10倍;
對直管型熒光燈進行升級換代,節電15~50%;
用緊湊型熒光燈取代白熾燈,節電70~80%,壽命長5~10倍;
氣體放電燈
(high intensity discharge lamp-HID)
高強度氣體放電燈有:熒光高壓汞燈、高壓鈉燈和金屬鹵化物燈。
高壓汞燈
特點:壽命長、成本相對較低。
用途:道路照明、室內外工業照明、商業照明。
高壓鈉燈
特點:壽命長、光效高、透霧性強。
用途:道路照明、泛光照明、廣場照明、工業照明等。
鹵化物燈
特點:壽命長、光效高、顯色性好。
用途:工業照明、城市亮化工程照明、商業照明、體育場館照明以及道路照明等。
陶瓷金屬燈
特點:性能優于一般金鹵燈。
用途:商場、櫥窗、重點展示及商業街道照明。
低壓鈉燈
特點:發光效率特高、壽命長、光通維持率高、透霧性強,但顯色性差。
用途:隧道、港口、碼頭、礦場等照明。
高頻無極燈
(electrodeless lamp)
特點:超長壽命(40000~80000小時)、節能、無電極、瞬間啟動和再啟動、無頻閃、顯色性好。
用途:公共建筑、商店、隧道、步行街、高桿路燈、保安和安全照明及其他室外照明。
鹵素燈泡
鹵素燈(Halogen lamp),亦稱鎢鹵燈泡,是白熾燈的一種。原理是在燈泡內注入碘或溴等鹵素氣體。在高溫下,蒸發的鎢絲與鹵素進行化學作用,蒸發的鎢會重新凝固在鎢絲 上,形成平衡的循環,避免鎢絲過早斷裂。因此鹵素燈泡比白熾燈更長壽。此外,鹵素燈泡亦能以比一般白熾燈更高的溫度運作,它們的亮度及效率亦更高。不過在 這溫度下,普通玻璃可能會軟化。因此鹵素燈泡需要采用熔點更高的石英玻璃。而由于石英玻璃不能阻隔紫外線,故此鹵素燈泡通常都而需要另外使用紫外線濾鏡。鹵素燈泡上的水晶玻璃如果有油,會造成玻璃上溫度不一,減低燈泡的壽命。因此換鹵素燈泡時要避免人手觸及燈泡的玻璃。
用途:汽車前燈,賓館/酒店大廳,展臺照明。
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