Творческая работа "Из истории открытия электрического освещения"

Кузина А.  Из истории электрического освещения

Пожалуй, после того как человек научился разводить огонь, он заметил, что одни материалы горят лучше, чем другие.  Со временем человек стал специально отбирать материалы, которые давали больше света при горении. Щепки определенных сортов деревьев вставляли в отверстия в стене, и они горели медленно. В Новой Англии до 1820 года в лампах использовали свиное сало.

В 1859 году была открыта нефть. Если подогревать ее в закрытом сосуде, можно получить легкую бесцветную жидкость, которую называют керосином. Его-то и начали часто использовать в лампах. Правда, сначала его называли «угольное масло», так как нефть часто ассоциировалась с углем.

Первую действующую угольную лампу накаливания изобрел, как известно, русский военный инженер Александр Лодыгин в 1872 г. В 1872 году он продемонстрировал образец лампы накаливания с угольной нитью и получил привилегию. В сентябре 1873 г. на Одесской улице в Петербурге зажглись первые в мире электрические фонари Лодыгина, сменившие прежние керосиновые лампы.

Гипотеза  моей исследовательской работы: если бы не изобрели лампу накаливания, то сейчас,  в наше время, мы бы использовали  лучинки или керосиновые лампы.

Цель: уточнить историю изобретения лампы накаливания и  рассмотреть разновидности современных ламп.

Задачи:

• узнать,  удобно ли в использовании лучинки и керосиновые лампы;
• выяснить,  каков принцип работы  ламп накаливания;
• узнать устройство ламп накаливания;
• рассмотреть виды современных ламп накаливания и их применение;
• выделить преимущества и недостатки светодиодных ламп.

В  самом начале нашей исследовательской работы мы провели анкетирование среди 9 классов, для того что бы узнать насколько ученики знают историю происхождения лампы накаливания.  

 Анкета содержала 5 вопросов

 Вопросы и результаты анкетирования вы можете видеть на слайде.

Проанализируй анкету

Обратимся  к интернет- ресурсам и узнаем,  кто же является предшественником лампы накаливания.

Лучина -  тонкая длинная щепка сухого дерева. Один из наиболее древних способов освещения. Тем не менее, могут настать времена, когда и он будет востребован. Лучинами не так давно пользовались многие, начиная от партизан и заканчивая лесниками. Лучина — это просто, дешево, эффективно. Лучины использовались в быту крестьян вплоть до начала XX века, хотя и были оттеснены более современными средствами освещения типа свечей, керосиновых и масляных ламп, а позднее и электрическим освещением. Причиной тому являлась чрезмерная отдалённость некоторых малых деревень — туда не представлялось возможным тянуть электрические сети, в то время как плюсами лучин были их простота и доступность.

Факел -  вид светильника, способный обеспечить продолжительный интенсивный свет на открытом воздухе при всякой погоде.

В древности факелы использовались для сигнализации на судах, для возвещения начала битвы. В средние века факелы являлись такими же необходимыми принадлежностями спутников владетельных особ и епископов, как и оружие. Специальную роль играли факелы в религиозных обрядах, связанных с культом огня и солнца; отсюда употребление факелов в весенних и летних празднествах у земледельческих народов.

Керосиновая лампа — светильник на основе сгорания керосина — продукта перегонки нефти.

Большой плюс:  керосиновая лампа автономная и не зависит от «настроения» энергетиков, не требует батареек - только керосин. Минусы: керосиновая лампа пожароопасная и требует осторожного обращения, и запах из неё керосином при эксплуатации не из приятнейших.  Ламповое стекло тоже сейчас дефицитная вещь.

Лампа накаливания— электрический источник света, в котором тело накала, помещённое в прозрачный вакуумированный или заполненный инертным газом сосуд, нагревается до высокой температуры за счёт протекания через него электрического тока. В качестве тела накала в настоящее время используется в основном спираль из сплавов на основе вольфрама.

С помощью интернет - ресурсов и учебника «Физика» мы смогли узнать принцип работы лампы накаливания.

В лампе накаливания используется эффект нагревания проводника  при протекании через него электрического тока . Температура вольфрамовой нити накала резко возрастает после включения тока. Нить излучает электромагнитное тепловое излучение. Чем меньше температура, тем меньше доля видимого света и тем более «красным» кажется излучение. Часть потребляемой электрической энергии лампа накаливания преобразует в излучение, часть уходит в результате процессов теплопроводности и конвекции. Только  малая доля излучения лежит в области видимого света, основная доля приходится на инфракрасное излучение.  Для  повышения КПД лампы и получения максимального «белого» света необходимо повышать температуру нити накала, которая в свою очередь ограничена свойством материала  нити -  температурой  плавления.

Конструкцию лампы накаливания вы можете видеть на слайде.

1. Стеклянная колба
2. Буферный газ
3. Нить накала
4. Проволока, ведущая к центральному выводу
5. Проволока, ведущая к винтовой нарезки
6. Держатели
7. Стеклянная лопатка
8.  Нарезка
9.  Нарезка
10. Цоколь
11. Центральный вывод

Устройство.

Лампа накаливания, несмотря на кажущуюся простоту, на самом деле воплощает в себе множество изобретений и открытий. Для изготовления спирали накаливания в настоящее время кроме дорогостоящего вольфрама используют осмий или их соединение. Колба перестала быть просто вакуумной – очень часто ее стали заполнять инертным газом (аргон, криптон, ксенон) .

Лампы накаливания различают по областям применения (осветительные общего назначения, для фар автомобилей, проекционные, прожекторные и т.д); по форме  тела накала (с плоской спиралью, биспиральные и др.); по размерам колбы (миниатюрные, малогабаритные, нормальные, крупногабаритные).

Номенклатура ламп 

Разновидностей ламп достаточно много. Рассмотрим лампы специального назначения.

•  Коммутаторные лампы;
• Фотолампа, перекальная лампа 
• Проекционные лампы 
• Двухнитевые лампы для автомобильных фар.
• Малоинерционная лампа накаливания, лампа накаливания с тонкой нитью.
• Нагревательные лампы.

По функциональному назначению и особенностям конструкции лампы накаливания подразделяют:

• лампы общего назначения 
• декоративные лампы,
• лампы местного освещения,
• иллюминационные лампы
• зеркальные лампы накаливания 
• сигнальные лампы 
• транспортные лампы 
• прожекторные лампы 
• лампы для оптических приборов

На смену ламп  накаливания  идут светодиодные лампы.

 Светодиодные освещение в наше время являются актуальным источником света. Поэтому попробуем разобраться в  устройстве светодиода , сравним  светодиоды  с лампой накаливания, выявим положительные и отрицательные черты светодиодного освещения.

Светодиод — полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении.

Излучаемый свет  светодиода лежит в узком диапазоне спектра. Его спектральные характеристики зависят во многом от химического состава использованных в нём полупроводников. Иными словами, кристалл светодиода излучает конкретный, в отличие от лампы,  излучающей более широкий спектр, и где конкретный цвет отсеивается внешним светофильтром.

Принцип действия светодиодов.

P-n переход – «составляющая» полупроводниковой техники и представляет собой ни что иное, как соединение двух кусков полупроводника различной проводимости (один из них имеет избыток электронов n-типов, другой избыток дырок p-типа). Если к данному переходу подсоединить источник питания, положительным полюсом к p-части, то через него будет проходить ток.

Конструкцию светодиода вы можете видеть на слайде.

Преимущества

По сравнению с другими электрическими источниками света светодиоды имеют следующие отличия:

• Высокая световая отдача.
• Высокая механическая прочность, вибростойкость.
• Длительный срок службы — от 30000 до 100000 часов (при работе 8 часов в день — 34 года).
• Спектр современных светодиодов бывает различным — от тёплого белого до холодного белого.
• Малая инерционность .
• Количество циклов включения-выключения не оказывают существенного влияния на срок службы светодиодов
• Различный угол излучения — от 15 до 180 градусов.
• Низкая стоимость индикаторных светодиодов, но относительно высокая стоимость при использовании в освещении, которая снизится при увеличении производства и продаж.
• Безопасность.
• Нечувствительность к низким и очень низким температурам.
• Отсутствие ртути, фосфора и ультрафиолетового излучения в отличие от люминесцентных ламп.

Заключение.

Нашу жизнь невозможно представить без искусственного освещения. Для жизни и работы людям просто необходимо освещение с применением ламп накаливания.  Надеемся, что на смену ламп накаливания идут светодиодные лампы, которые ни  в чем не уступают лампа накаливания.

Таким образом, выполнив работу, мы:

• Узнали, удобно ли в использовании лучинки и керосиновые лампы.
• Выяснили устройство и принцип работы ламп накаливания.
• Рассмотрели виды современных ламп накаливания и их применение.
• Выяснили устройство, принцип действия и выделили преимущества и недостатки светодиодных ламп перед другими видами ламп.

Александр Николаевич Лодыгин и его великие изобретения.

Введение

  Приходя каждый день домой и, включая свет, мы не задумываемся о том, кто подарил нам такую возможность. И тем более мы не вспоминаем в эти моменты Александра Лодыгина, который является изобретателем лампы накаливания.

Цель работы:

• Изучение   жизни и деятельности электротехника и изобретателя
  А. Н. Лодыгина.

Задачи:

• Подобрать информационные источники, рассказывающие о жизни Лодыгина.
• Познакомиться с изобретениями А. Н. Лодыгина.
•  Выяснить, какие награды принадлежат изобретателю.
• Узнать, в каких городах есть исторические упоминания, связанные с деятельностью Лодыгина А. Н.

Из истории великих изобретений

  Александр Лодыгин родился 18 октября 1847 года, в селе Стеньшино Петровского уезда Тамбовской губернии в имении отца. В 1867 он,  как и полагалось в дворянской семье, окончил Московское военное училище, где  получил профессию военного инженера. Через три года Александр Лодыгин перебрался в Санкт-Петербург.  Он вольнослушателем посещал в Технологическом институте занятия по физике, химии, механике. В 1871—1874 годах проводил опыты и демонстрации электрического освещения лампами накаливания в Адмиралтействе, Галерной гавани, на Одесской улице, в Технологическом институте. В 1872 г. подал заявку на изобретение лампы накаливания,  неоднократно публично демонстрировал способы применения изобретенных им ламп для практических целей – корабельного и промышленного освещения, освещения улиц и т. д. А в 1874 г. получил патент на свое изобретение. С 1878 года Лодыгин работает на разных заводах, усовершенствует свой водолазный аппарат, трудится над другими изобретениями. Не располагая материальными средствами и не находя возможностей для продолжения работ в России, А. Н. Лодыгин в 1884 году решил окончательно уехать за границу. Лодыгин работал во Франции и США, создавая новые лампы накаливания, изобретал электропечи, электромобили, строил заводы и метрополитен. В 1895 году Лодыгин женился на журналистке Алме Шмидт, дочери немецкого инженера. У них родилось две дочери, Вера и Маргарита. Семья Лодыгиных в 1907 году переехала в Россию. Александр Николаевич привёз целую серию изобретений в чертежах и набросках. После Февральской революции 1917 года изобретатель не сработался с новой властью. Чувствуя себя лишним, Лодыгин в 1916 вернулся в США. Приглашение вернуться в РСФСР  Александр Николаевич из-за болезни вынужден отклонить. В марте 1923 года он умер в Бруклине.

Изобретения А.Н.Лодыгина:

• Лампа накаливания
• Водолазный аппарат
• Индукционная печь

История изобретение лампы накаливания

 У электрической лампочки нет одного-единственного изобретателя. История лампочки представляет собой целую цепь открытий, сделанных разными людьми в разное время. Однако заслуги Лодыгина в создании ламп накаливания особенно велики. Принцип электрической лампы накаливания был известен и до него, но Лодыгин, дав более совершенную конструкцию лампы, превратил ее из физического прибора в практическое средство освещения.  

Водолазный аппарат

В 1871 году Лодыгин создал проект автономного водолазного скафандра с использованием газовой смеси, состоящей из кислорода и водорода. Кислород должен был вырабатываться из воды путем электролиза.

Индукционная печь и электрический обогреватель

  Индукционные печи являются уникальными агрегатами, которые практически перевернули представление о металлургических процессах, сделав их значительно проще и дешевле. Сейчас около 80% всего металла выплавляется  с помощью индукционных печей.  

  Так же Лодыгин - является изобретателем  электрического обогревателя для отопления.

Награды и звания А.Н.Лодыгина:

• За участие в Венской электротехнической выставке Лодыгин был награждён орденом Станислава III-й степени.

• В 1874 году за изобретение лампы Петербургская АН присудила ему Ломоносовскую премию.(1874 год.)
• В 1899 году Петербургский электротехнический институт присвоил ему звание почётного инженера-электрика.

  Памяти А.Н.Лодыгина посвящена книга из серии «Жизнь замечательных людей» (Жукова, 1989).

 А  в 1988 году в городе Тамбове, в доме, где жил электротехник, открыта комната-музей

   В 1870-е годы в Санкт-Петербурге на Одесской улице находилась мастерская известного русского электротехника. Здесь же 11 сентября 1873 года им был установлен первый в мире уличный электрический фонарь. Именно на той улице в 1998 г. был установлен памятник фонарщику

    Заключение

          Таким образом, выполняя работу, мы узнали, что - А.Н Лодыгину принадлежат изобретения: лампа накаливания,  водолазный аппарат и индукционная печь.

          За свои изобретения он награжден орденом Станислава III-й степени и получил звание почётного инженера-электрика.

         В  городе Тамбове была создана комната - музей, а в Санкт-Петербурге установлен памятник фонарщику, где впервые в мире зажегся электрический фонарь, созданный изобретателем А.Н. Лодыгиным.

           Его идеи опережали время. Принципы, заложенные в проект электролета, были использованы через полвека. Конструкция водолазного аппарата фактически является прообразом акваланга. Первое в мире электронагревательное устройство для отопления является детищем Лодыгина. Предложение использовать в лампах накаливания вольфрамовую нить актуально и сейчас. Вклад Александра Николаевича Лодыгина в прогресс человечества заметен и весом и сейчас, на рубеже второго и третьего тысячелетий.