История электрического освещения

      Яблочков  писал: «Лодыгин направил свои работы на произведение света одним накаливанием углей без вольтовой дуги … Все исследования по тому вопросу все более и более приводили к отрицательным результатам, показывая, что при громадных затратах током посредством способа накаливания, получается лишь самый ничтожный свет … Так как трудно расставаться с иллюзиями и еще труднее с заблуждениями, то встречается еще масса поклонников и искателей разрешения вопроса этим способом … Электрическое освещение с помощью накаливания углей не представляет шансов на успех в будущем, что показали и многочисленные опыты, приведшие к отрицательным результатам и теоретические соображения».

      Знал  ли Лодыгин, что Яблочков считает  его работы заблуждением и иллюзией? Да, знал. Он знал и то, что авторитетнейший специалист России по электротехнике Владимир Николаевич Чичиков того же мнения, что и Яблочков.

      Но  Лодыгин, несмотря на победное шествие  свечи Яблочкова, не смотря на то, что  большинство понимающей людей считали, что Яблочков окончательно решил вопрос об электрическом освещении, верил в свой путь: он упорно совершенствовал лампочку накаливания.

      И был прав. Яблочков писал, что лампочка накаливания дает ничтожный свет. Но как раз недостатком свечи  Яблочкова было то, что она давала слишком яркий свет – не меньше трехсот свечей. И при этом излучала столько тепла, что в небольшой комнате невозможно было сидеть. Поэтому свечами Яблочкова и пользовались главным образом для освещения улиц и очень больших помещений – театров, заводских цехов, морских портов.

      А лампочки накаливания не нагревали  помещение и, главное, можно было делать их любой силы. Лампочки Лодыгина давали свет силой от одной восьмой свечи до ста пятидесяти свечей. Самыми распространенными были лампы и шестнадцать свечей.

      Борьба  технических идей, как мы знаем, нередко  превращалась в борьбу за деньги, в  бесконечные процессы, в старание получить патент раньше соперника, устроить шумную рекламу, объявить конкурента шарлатаном …

      Ничего  подобного не было в борьбе между Яблочковым и Лодыгиным. Каждый из них считал, что другой заблуждается, но относились они друг к другу с уважением, работали вместе в научном обществе, вместе организовали первый русский журнал «Электричество», редактором которого был противник Лодыгина – Чикалев, а Лодыгин и Яблочков были ближайшими сотрудниками журнала.

      Это была благородная борьба. Когда Яблочков вернулся в Петербург и построил завод для производства своих электрических приборов, он на этом же заводе по просьбе Лодыгина изготовлял и его лампочки. В преимуществе дуговых ламп Яблочков был совершенно убежден, но, выпуская лампочки Лодыгина, как бы предоставлял потребителям решать вопрос самим – чье изобретение лучше.

      Редки в истории изобретений подобные случаи. С коммерческой точки зрения это была полнейшая нелепость – помогать конкуренту. Но Яблочков и Лодыгин были не коммерсантами, хотя по необходимости им и приходилось заниматься коммерческими делами, чтобы осуществить свои изобретения.

      Спор  у них был не о том, кто больше заработает на изобретении, а о том, кто больше сделает для человечества.

      Лодыгин к тому времени, когда его лампочку стал изготовлять завод Яблочкова внес в нее важные усовершенствования: он перешел от угольных стержней к угольной нити. Новая лампочка потребляла меньше тока и дольше служила – уже несколько сот часов. Но разорился Яблочков, закрылся его завод и лампочки Лодыгина больше не изготовлялись.

ОПЫТЫ ТОМАСА ЭДИСОНА (УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЛАМПОЧКИ ЛОДЫГИНА) 

      В 1877 году лейтенант флота Хотинский, отправляясь в служебную командировку в Америку, захватил с собой несколько Лодыгинских лампочек. Хотинский показал эти лампочки известному американскому изобретателю Томасу Эдисону. Эдисон быстро оценил все достоинства нового способа освещения и принялся усовершенствовать русскую  электрическую лампочку. Наиболее существенное изменение, которое предприимчивый американец внес в устройство лампочки, состояло в том, что он заменил короткий и толстый угольный стерженек в лампочке Лодыгина длинным и тонким, то есть сделал лампочку с угольной нитью.

      Пользуясь широкой рекламой, Эдисон беззастенчиво  попытался выдать изобретение Лодыгина за свое собственное. В Америке, где  не знали о «русских лампочках» Эдисону  это удалось. В Европе необоснованные претензии Эдисона встретили решительный отпор. Патентные бюро всех государств отказали Эдисону в выдаче привилегий «на изобретение», предложив ему ограничиться привилегий «на совершенствование».

      Французский электротехнический журнал, высмеивая  притязания американцев, писал: «Почему бы не сказать уже, что и солнечный свет изобрели в Америке».

      Эдисон  продолжал малоуспешные опыты с  угольными нитями и никак не мог  понять, что с ними происходит. Его  лампочки выходили из строя чрезвычайно быстро и необыкновенно странным образом. Угольная нить почему-то перегорала как раз в том месте, где она соединялась с проволокой, ведущей к положительному полюсу батареи или динамо-машины. Даже на глаз было отчетливо видно, что анодный конец нити нагрет сильнее и светит ярче, чем катодный.

      Значит, нить недоброкачественна, решил Эдисон, один ее конец тоньше и поэтому он перегорает быстрее. Была сделана идеально ровная нить, но и она перегорела в том же самом месте. Тогда Эдисон стал менять местами проводники, ведущие к лампочке от динамической машины. Он присоединял к положительному проводнику  то один конец нити лампочки, то другой, и во всех случаях раскалялся и сильнее светил именно тот конец, который вел к положительному полюсу.

      Причина гибели лампочек заключалась не в  качестве нити, а именно в разнице  между плюсом и минусом. После нескольких лет бесполезных исканий, Эдисон пришел к выводу, что отрицательные электрические заряды могут как бы «испаряться» или «улетучиваться» из раскаленной нити электрической лампочки. На эту же мысль наводили и опыты с катодными трубками, в которых раскаленный катод усиливал излучение.

      Эдисон  поместил внутри лампочки возле нити металлическую пластинку и вывел  наружу проволочку, прикрепленную в  этой пластинке.

      Между проводником, подводящим в лампочку ток и проволочкой, припаянной к металлической пластинке, Эдисон включил чувствительный гальванометр. Когда лампочку зажгли – гальванометр отметил присутствие тока. Это доказывало, что электрические заряды действительно «улетучиваются» или «испаряются» с раскаленной нити и перелетают на металлическую пластинку. По цепи, состоящей из накаленной нити, металлической пластинки и сильно разреженного пространства между нитью и пластинкой, проходил электрической ток.

      Так на опыте было доказано существование  термоэлектрического эффекта или термоэлектрической эмиссии.

      Однако  до конца Эдисона в этом явлении  не разобрался, и загадка преждевременной гибели лампочек раскрылась только 14 лет спустя, когда «Электронная теория» разъяснила, что именно происходит в раскаленной нити лампочки.

      Причина гибели лампочек

      По  раскаленной нити электрической  лампочки движутся электроны. Нить тонка. Путь для электронов затруднен: пробираясь между атомами, электронам приходится преодолевать большое сопротивление. Электроны энергично расталкивают атомы. Колебания атомов достигают большого размаха и силы, иначе говоря, температура волоска поднимается.

      Электроны наружных оболочек атомов, под градом непрерывных и сильных толчков, мечутся с орбиты на орбиту. При  каждом прыжке «вниз» они испускают  световые лучи. Все порции света, выброшенные отдельными атомами, сливаются в сплошной световой поток. Волосок лампочки ярко светится.

      При высокой температуре скорость электронов очень значительна, и многие электроны  вылетают из нити. Однако нить, потеряв  часть электроном, заряжается положительно и притягивает электроны обратно. Часть электронов возвращается в нить, но на их место вылетают новые. Вокруг нити вьется облачко электронов.

      Нить  присоединена к источнику тока. Приложенная  к ее концам разность потенциалов  распределена вдоль всей нити, причем наиболее положительным оказывается, естественно, конец, соединенный с плюсом источника тока. Это место сильнее всего притягивает электроны, и значительная часть электронов возвращается в нить именно здесь. Положительный конец нити подвергается сильной электронной бомбардировке. Сталкиваясь с атомами материала нити, эти электроны отдают им свою энергию и увеличивают размах колебания атомов, то есть еще более повышают температуру.

      Положительный конец нити перекаливается, материал нити в этом месте начинает испаряться, нить «перегорает».

      С переводом освещения на переменный ток этот недостаток устранился. Переменный ток одинаково разогревает оба конца нити, так как ее каждый конец поочередно бывает и плюсом и минусом. Лампочки, питаемые переменным током, служат дольше. 

ВОЛЬФРАМОВАЯ  НИТЬ 

      Прошло  несколько лет, и лампочки накаливания  совершенно вытеснили свечу Яблочкова. Они были удобнее, так как могли давать и сильный, и слабый свет, тока потребляли меньше, не нагревали помещение и служили дольше дуговых ламп.

      Лодыгину  самому не удалось наладить в России широкое производство своих ламп. Он уехал в Париж, потом в Америку. Лодыгин увидел в Америке, что  изобретенная им лампочка носит имя Эдисона, которые ее совершенствовал, но не стал заниматься доказательствами своего приоритета, а принялся работать дальше.

      У лампочек с угольной нитью, даже после  всех усовершенствований Эдисона, осталось два недостатка: они давали желтоватый свет и расходовали тока хотя и меньше, чем дуговые лампы, но все же довольно много.

      Лодыгин вернулся к тому, с чего начинал  свою работу, - к опытам с нитью из тугоплавких металлов. Занимались этим и другие изобретатели – только не Эдисон. Он был ведь изобретателем и в то же время крупным коммерсантом. Наладив массовый выпуск угольных лампочек, Эдисон нисколько не был заинтересован в том, чтобы заменять их какими-нибудь другими: пришлось бы останавливать производство, ставить новое оборудование. Это ему было не выгодно.

      Но  остановить прогресс техники нельзя, хотя владельцам заводов иногда удается его задержать на некоторое время, если новые изобретения смогут принести им убытки.

      Среди всех изобретателей, искавших хорошей  замены для угольной нити, а их было не мало, блестящего успеха добился  снова Лодыгин. Он нашел самый  подходящий металл для нити – вольфрам. Нить из вольфрама дает яркий белый свет, требует гораздо меньше тока, чем угольная и может служить тысячи часов, так как вольфрам – самый тугоплавкий металл. Вот уже более семи десятилетий мы пользуется лампочками с вольфрамовой нитью.

      Так, Лодыгин, дав Эдисону основу для  создания лучшей по тем временам угольной лампочки накаливания, одержал над  ним творческую победу – создал вольфрамовую лампочку, которая совершенно вытеснила угольные.

      А что же дуговые лампы – он них  вовсе забыли? Нет, их стали использовать для прожекторов, маяков, киносъемок – там, где нужен источник света во много тысяч свечей. Но вот что интересно: дуговые лампы изготовлялись не по методу Яблочкова, а тем способом, который Яблочков забраковал, - в регулятором, сближающий угольные стержни.

      Яблочков  был прав для своего времени –  на том уровне техники нельзя было создать надежный регулятор. А в  век точнейших приборов это совсем не трудно. И, оказалось, что дуговые  лампы с регулятором удобнее  и выгоднее свечей Яблочкова.

      Но  в то время, когда шел спор между  лампочкой накаливания и свечой Яблочкова, тогда произошла еще  одна битва изобретений, которая  носила совсем не тот характер, что борьба идей Яблочкова и Лодыгина: это была битва коммерческая, денежная. И произошла она между защитником электрического освещения и газового.