Лампа Нернста — была экономичнее и долговечнее. Вот только чтобы она заработала, требовалось полторы минуты её подогревать. А пользователи не хотели ждать — и предпочли эдисоновское изобретение.
Исследования электричества в начале XIX века были новым и самым передовым направлением в физике. Как только не пробовали применять недавно открытое явление — даже пропускали ток через разные предметы. И опытным путём выяснилось много интересного. Например, если подключить к источнику тока платиновую проволоку, то она нагреется и будет излучать свет.
Так начались разработки разнообразных электрических ламп. Одной из самых известных стала лампа накаливания. В ней свет излучает тонкая нить проводника под напряжением. В 1870-х годах свою лампу накаливания сделал американец Томас Эдисон — она состояла из угольной нити, заключённой в вакуумную колбу. Когда через нить шёл ток, она раскалялась и светилась.
Другой вид светильников — дуговая лампа, которая состоит из двух угольных электродов, подключённых к источнику питания. Под током между электродами возникает электрический разряд — излучающее яркий свет маленькое облако плазмы, то есть раскалённого ионизированного газа.
Создатель дуговой лампы, русский инженер Павел Яблочков, использовал в своей схеме изолятор, который должен был разделять угольные «фитили». Изолятор был из каолина — по сути, из глины. Считалось, что этот материал не может проводить ток. Однако инженер обнаружил, что нагретая от дуги каолиновая пластинка тоже излучает свет.
Дело в том, что каолин — это проводник второго рода, то есть электролит. Такой же, как и, к примеру, кислота, налитая в аккумулятор. Но кислота — жидкий электролит, а каолин — твёрдый. Он проводит ток, только если его нагреть, а именно это и случилось с пластиной каолина в лампе Яблочкова.
Каолин — не единственный твёрдый электролит. Немецкий учёный Вальтер Нернст в 1890-х годах исследовал разные вещества, чтобы определить, какие из них стоит использовать в лампе. Оказалось, что источником света может быть керамический стержень, состоящий из разных веществ: оксидов циркония и кальция, иттрия, тория, эрбия.
Проблему нагрева Нернст поначалу решал просто — огнём. Чтобы электролитический стержень начал проводить ток и светиться, нужно было сперва нагреть его, например спичкой или свечой. Затем Нернст улучшил устройство — поместил в стержень платиновую проволочку для подключения к другой сети. При включении лампы проволочка загоралась, грела керамический стержень, а после его «запуска» автоматически отключалась. На процесс нагрева уходило до полутора минут.
Лампа Нернста не хотела гореть просто так и требовала тепла — это было её недостатком. Зато она имела очевидные достоинства: потребляла вдвое меньше энергии, чем лампа накаливания, её белый свет был наиболее близок по спектру к солнечному и светила она почти вдвое ярче, чем изобретение Эдисона. Свет лампочки Нернста был таким сильным, что её закрывали матовым стеклянным колпаком. Кстати о колпаке — в отличие от лампы накаливания, которая без колбы не работает, электролитная лампа светила и без неё, а колба нужна была в основном для защиты от ветра. К тому же после перегорания спирали всю лампу накаливания использовать уже невозможно, а в лампе Нернста достаточно было просто поднять защитное стекло и поменять сгоревший стержень.
Достоинства нернстова изделия были так велики, что компания AEG, купившая у учёного патент, продавала лампочки миллионами. Изобретатель на деньги со сделки даже купил свой первый автомобиль. Тем не менее триумф твёрдого электролита длился всего 10 лет. Пока немцы выпускали электролитные лампы, их конкурент из Америки совершенствовался. В 1905 году на рынок вышли первые лампочки с вольфрамовой нитью, которые могли гореть почти неограниченное время и — самое главное! — включались сразу. В 1909 году AEG прекратила выпуск лампочек Нернста, и лампы накаливания на долгие годы стали главным электрическим источником света в мире.
Проект Политехнического музея по созданию онлайн-коллекции «Штуки, механизмы и агрегаты Политеха» перешагнул рубеж в 150 оцифрованных экспонатов. Увидеть эти предметы и узнать историю их создания можно на платформе «Большой музей» — ссылка в описании профиля. Проект реализуется при поддержке мецената Руслана Горюхина.
#эдисон
#электричество
#наука
#ненрст
#история изобретений
