История электрического освещения

Содержание

  • Слайд 1

    Презентация на тему “История развития электрического освещения”
    Подготовила ученица 8 “А” Махиня Анна
    5klass.net

  • Слайд 2

    История электрического освещения началась в 1870 году с изобретения лампы накаливания, в которой свет вырабатывался в результате поступления электрического тока. Самые первые осветительные приборы, работающие на электрическом токе появились в начале XIX века, когда было открыто электричество. Эти лампы достаточно неудобными, но, тем не менее, их использовали при освещении улиц.

  • Слайд 3

    И, наконец, 12 декабря 1876 года русский инженер Павел Яблочков открыл так называемую “электрическую свечу”, в которой две угольные пластинки, разделенные фарфоровой вставкой, служили проводником электричества, накалявшего дугу, и служившую источником света. Лампа Яблочкова нашла широчайшее применение при освещении улиц крупных городов.

  • Слайд 4

    Точку в разработке ламп накаливания поставил американский изобретатель Томас АльваЭдиссон. В его лампах использовался тот же принцип, что и у Яблочкова, однако все устройство находилось в вакуумной оболочке, которая предотвращала быстрое окисление дуги, и поэтому лампа Эдиссона могла использоваться достаточно продолжительное время.

  • Слайд 5

    В 1873 году А.Н. Лодыгин устроил первое в мире наружное освещение лампами накаливания Одесской улицы в Петербурге. В 1880 году он получил патент на лампу накаливания с металлической нитью.

  • Слайд 6

    Разработка и производство люминесцентных ламп связано с именем С.И. Вавилова, под руководством которого был разработан люминофор, преобразующий ультрафиолетовое излучение в видимое. В 1951 году за разработку люминесцентных ламп С.И. Вавилов, В.Л. Левшин, В.А. Фабрикант, М.А. Константинов-Шлезингер, Ф.А. Бутаев, В.И. Долгополов были награждены Государственной премией. Кстати, Сергей Иванович Вавилов был также одним из первых, кто положил начало светотехнике в СССР. Он первым в МВТУ прочитал лекции по светотехнике, написал ряд книг по истории света и его физиологическом воздействии на человека.

  • Слайд 7

    Необходимо отметить вклад Н.А. Карякина в развитие дуг высокой интенсивности с угольными электродами. Прожекторы с такими источниками света применялись во время Великой Отечественной войны, а также в киносъемках и для кинопроекций. Позже они стали вытесняться ксеноновыми лампами, но их значение в военные годы для СССР трудно переоценить. За работы по угольным дугам высокой интенсивности Н.А. Карякин с сотрудниками были удостоены Государственной премии.

  • Слайд 8

    Одним из новых источников света, которые начали внедряться в практическое освещение (сигнальное, рекламное), являются светодиоды. С 1968 года (первое серийное изготовление) до настоящего времени световая отдача увеличена от 0,2 лм\Вт до 40 лм/Вт.

  • Слайд 9

    Совершенно очевидно, что в скором времени светодиоды составят серьезную конкуренцию не только лампам накаливания, но и люминесцентным лампам.

  • Слайд 10

    Совершенно естественно, что развитие и совершенствование источников света определялось:

    – повышением энергетической эффективности;

    – увеличением срока службы; – улучшением цветовых характеристик излучения (цветовой температуры, индекса цветопередачи и т.д.).

Посмотреть все слайды

Электронная лампа – диод

Электронная лампа – триод

Диод использовали для выпрямления переменного тока (см. Электрический ток). В 1906 г. американский инженер Ли де Форест предложил ввести между анодом и катодом лампы диода еще один электрод – сетку. Появилась новая лампа – триод, неизмеримо расширившая область использования электронных ламп.

Работа триода, как и всякой электронной лампы, основана на существовании потока электронов между катодом и анодом. Сетка – третий электрод – имеет вид проволочной спирали. Она находится ближе к катоду, чем к аноду. Если на сетку подать небольшое отрицательное напряжение, она будет отталкивать часть электронов, летящих от катода к аноду, и сила анодного тока уменьшится. При большом отрицательном напряжении сетка становится непреодолимым барьером для электронов. Они задерживаются в пространстве между катодом и сеткой, несмотря на то, что к катоду приложен «минус», а к аноду – «плюс» источника питания. При положительном напряжении на сетке она будет усиливать анодный ток. Таким образом, подавая различное напряжение на сетку, можно управлять силой анодного тока лампы. Даже незначительные изменения напряжения между сеткой и катодом приведут к значительному изменению силы анодного тока, а, следовательно, и к изменению напряжения на нагрузке (например, резисторе), включенной в цепь анода. Если на сетку подать переменное напряжение, то за счет энергии источника питания лампа усилит это напряжение. Происходит это потому, что при переменном напряжении между сеткой и катодом постоянный ток в нагрузке лампы изменяется в такт с этим напряжением, причем в значительно большей степени, чем изменяется напряжение на сетке. Если этот ток пропустить через фильтр верхних частот (см. Фильтр электрический), то на его выходе потечет переменный ток с большей амплитудой колебаний, а на нагрузке появится большее переменное напряжение.

В дальнейшем конструкции электронных ламп развивались очень быстро – появились лампы, содержащие не одну, а несколько сеток: тетроды (лампы с двумя сетками) и пентоды (лампы с тремя сетками). Они позволили получить большее усиление сигналов.

Триоды, тетроды и пентоды – универсальные электронные лампы. Их применяют для усиления напряжения переменного и постоянного токов, для работы в качестве детекторов и в качестве генераторов электрических колебаний.

Широкое распространение получили комбинированные лампы, в баллонах которых имеются по две или даже по три электронные лампы. Это, например, диод-пентод, двойной триод, триод-пентод. Они могут, в частности, работать в качестве детектора (диод) и одновременно усиливать напряжение (пентод).

Электронные лампы для аппаратуры малой мощности (радиоприемников, телевизоров и т.д.) имеют небольшие размеры. Существуют даже сверхминиатюрные лампы, диаметр которых не превышает толщины карандаша. Полную противоположность миниатюрным лампам представляют лампы, применяемые в мощных усилителях радиоузлов или радиопередатчиках. Эти электронные лампы могут генерировать высокочастотные колебания мощностью в сотни киловатт и достигать значительных размеров. Из-за огромного количества выделяющегося тепла приходится применять воздушное и водяное охлаждение этих ламп.

ВОЛОКОННАЯ ОПТИКА

Волоконная оптика, раздел оптики, в котором рассматривается передача света и изображения по световодам и волноводам оптического диапазона, в частности, по многожильным световодам и пучкам гибких волокон.

Волоконная оптика возникла в 50-х годах XX века.

В волоконно-оптических деталях световые сигналы передаются с одной поверхности (торца световода) на другую (выходную) как совокупность элементов изображения, каждый из которых передается по своей световедущей жиле (рисунок 3).

Доэлектрическая эпоха

Как и любая историческая тема, развитие электричества будет невозможно уместить в полном объеме в обычной статье. Но мы постараемся упомнить самые важные вехи данного процесса, и вспомним ученых, которые дни и ночи напролет делали свою работу, чтобы сегодня мы с вами: ездили на авто, смотрели телевизор, пользовались смартфонами и освещали свое жилище по ночам.

Игра с огнем

Молния породила огонь для человека

Принято считать, что первым источником огня для древнего человека (назовем его Укротителем) стала молния, ударявшая по деревьям и воспламеняя их. Любопытный и смелый Укротитель приблизился к костру и почувствовал тепло, которое он дает.

Тогда у Укротителя мелькнула мысль (напомним, что сегодня ученые склонны считать, что у древнего человека мозг работал намного лучше, чем у его современника, так как ему постоянно приходилось решать проблему выживания, что делало его ум острым и быстрым), почему я мерзну по ночам в своем убежище, ведь можно его обогреть. Он взял горящую ветку, и радостный побежал домой.

Естественное тепло огня спасало людей от холода многие тысячелетия

С тех пор Укротитель и все его многочисленные родственники и потомки научились не только греться у костра, но и готовить на нем вкусную горячую пищу, освещать им пространство вокруг себя, найти ему религиозное применение, а самое главное – самостоятельно разжигать пламя, так как новая молния может не ударить поблизости годами, а то и десятилетиями.

Приспособления для огня также изменялись со временем:

  • Первоначально огонь горел посреди каменной пещеры, равномерно нагревая и освещая пространство вокруг себя.
  • Затем костер поместили в специальное место, названное очагом, чтобы защитить себя и маленьких детей от ожогов и травм.

Лучина делалась из березовой щепы, так как ее древесина не дает копоти

  • На Руси придумали использовать в качестве источника света зажженную щепу, называемую лучиной. Принцип весьма прост – ее закрепляли под углом на подставке с металлическим наконечником (светец) и поджигали нижний конец. Под огонь ставили металлический лист или сосуд с водой, чтобы уберечь дом от пожара.
  • Люди со временем стали открывать все новые вещества, которые могут поддерживать горение. В ход пошли различные масла и смолы, благодаря которым появились новые источники освещения – масляные горелки и факелы.

Горящий факел

Теперь стало намного проще освещать большие пространства. Лампы горели долго, и давали хоть и тусклое, но равномерное освещение. Спустя много лет такие горелки стали применять и для уличного освещения.

В 18 веке московские улицы освещались масляными лампами

В царских замках и городских ратушах появились специальные служащие, ответственные за горение таких ламп.

Современные свечи делаются по тому же принципу, что и тысячу лет назад

Но история развития освещения огнем на этом не остановилась. Через много тысяч лет появились жировые свечи. Свойства горения жира стали известны человеку, еще задолго до этого, просто найти практическое применение этой информации ранее не получалось. Автор статьи даже представить себе не может, сколько потребовалось времени и усилий, чтобы додуматься, что тонкую палочку нужно окунуть в растопленный жир и дать ему затвердеть. Воистину, человеческие ум и усердие безграничны!

В начале 19 века улицы всех столиц и крупных городов освещались свечными фонарями

На этом использование огня, как источника света не заканчивается. В 1790 году французский инженер Филипп Лебон начал работать над процессами перегонки сухой древесины и вскоре смог выделить газ, горение которого было намного ярче, чем у любого другого на тот день светового прибора. Некоторое время он продолжал свои эксперименты, усовершенствуя процесс, и вскоре свет увидел первый газовый рожок, на который Филипп получил патент.

Изобретатель газовой горелки Филипп Лебон

Первой в мире улицей, освещенной газовыми горелками, считается лондонская Пэлл Мэлл – в 1807 году король Георг IV распорядился об этом, так как улица считалась самой оживленной и требовала регулировки движения.

Уличное освещение на газу, в России прошло многим позже

В Россию газовое освещение улиц и площадей попало спустя более 50-ти лет – на улицах Петербурга и Москвы такие фонари появились в 60-х годах 19 века.

Газовое освещение стало настоящим переворотом в науке и технике того времени. Первые горелки были далеки от совершенства и частенько становили причиной пожаров, но со временем их конструкция дорабатывалась, и они продолжали служить человеку. Такие светильники использовались еще очень долго, даже после появления электрического света.

До Великой Отечественной войны

Благодаря успешному выполнению плана ГОЭЛРО и последующих пятилетних планов развития народного хозяйства суммарная мощность установленных электростанций к 1940 г. составляла 11,2 миллиона кВт*ч, а производство электрической энергии — 48,3 миллиарда кВт*ч. Электростанций, мощность которых превышала 100 тысяч кВт*час, было 20.

Также ввели в эксплуатацию 2 электростанции мощностью 350 тысяч кВт*час каждая. Общая протяженность линий электропередач составляла более 23 тысяч км. Развивались и объединялись энергосистемы в стране. В 1942 г. для организации работы энергосистем в Свердловской, Пермской и Челябинских областях было создано первое ОДУ — Объединенное диспетчерское управление Урала.

Начавшаяся Великая Отечественная война и последующая оккупация врагом значительной территории Советского союза, на которой были расположены большие производственные мощности, отрицательно сказались на выработке электроэнергии. Общий объем вырабатываемой электроэнергии в 1942 г. составил 29,1 миллиарда кВт*ч.

Руководство Советского Союза понимало стратегическую важность энергоснабжения. Энергетики работали с риском для жизни и восстанавливали подачу электрической энергии

Одним из многочисленных примеров такой самоотверженности является восстановление подачи электричества в блокадный Ленинград.

В осажденном Ленинграде советским энергетикам удалось проложить подводный кабель напряжением 10 кВ по дну Ладожского озера длиной 22 км. Подводная кабельная линия была проложена за 48 дней. Кабельная линия проходила также по болотам и лесам от Волховской ГЭС. Длина этого участка составляла 130 км.

«Линия жизни» проработала с 23 сентября 1942 г. до 15 мая 1944 г. За это время по ней было передано электроэнергии более чем на 25 миллионов кВт*ч. Это дало возможность запустить производство на промышленных предприятиях, восстановить движение трамваев и обеспечить электроснабжение в жилых домах.

После освобождения от фашистов захваченных территорий в первую очередь на них восстанавливались электростанции. Крупные города Советского Союза обеспечивались электроэнергией, которую вырабатывали мобильные электростанции, размещенные на специальных энергопоездах.

Такие энергопоезда начали работать с 1943 г. Первая передвижная электростанция обеспечивала током Сталинград, а впоследствии они работали в других освобожденных советских городах. Это позволило обеспечить к 1945 г. выработку электроэнергии в объеме 43,3 миллиарда кВт*ч, что было сопоставимо с довоенными показателями.

После Великой Отечественной войны

Развитие электроэнергетики в Советском Союзе после Победы шло по пути строительства крупных гидро- и теплоэлектростанций и последующей централизации. Это позволило значительно увеличить выдачу. По сравнению с довоенным периодом выработка электрической энергии возросла в 6 раз и составила 300 миллиардов кВт*ч.

В 1967 г. завершили создание единой энергосистемы, охватившей европейскую часть Советского Союза и объединившей 600 электростанций. Благодаря накопленному опыту построили кольцевые сети азиатских регионов и Восточной Сибири с последующим подключением к единой энергосистеме СССР.

В 1985 г. объем выработанной электроэнергии равнялся 1544 кВт*ч, а общая мощность электростанций составила 315 миллионов кВт. Это был новый этап развития отечественной энергетики. Началось строительство электростанций в Сибири и Средней Азии.

В 1961 г. был введен в эксплуатацию первый генератор Братской ГЭС на реке, а в 1967 г. введен в работу первый гидроагрегат Красноярской ГЭС на Енисее. На Дальнем Востоке запустили Зейскую ГЭС. Общая мощность всех советских ГЭС к 1990 г. составляла 65 миллионов кВт, а количество выработанной электроэнергии — 233 миллиарда кВт*ч.

В период с 1971 по 1975 гг. происходит интенсивное развитие электрических сетей напряжением 750 кВ, связывающих другие государства: линии «СССР-Польша», «СССР-Румыния-Болгария».

В 80-х гг. прошлого века в Советском Союзе началось активное развитие атомной энергетики. В это время наблюдались значительные темпы роста объемов электроэнергии, вырабатываемой на атомных электростанциях (АЭС). К примеру, если доля выработки электроэнергии на АЭС в 1980 г. составляла 5,6% от общего количества в Советском Союзе, то к 1985 г. ее объем достиг 10,8%.

Типичные неисправности

Рассмотрим причины отказа основных деталей, потому что поломка любой из них гарантирует отказ всего изделия от работы, т. к. далее его использовать без ремонта не получится. Простую диагностику можно провести самостоятельно, если знать самые типичные проблемы этих бытовых приборов.

Фен не включается. Необходимо проверить исправность токоподводящего шнура: возможно, частые перегибы его привели к внутреннему обрыву одного из проводов. При обнаружении поломки шнур надо заменить. Может быть плохой контакт внутри изделия, надо проверить весь электрический монтаж, если требуется ремонт — обратитесь к специалистам. Если неисправна кнопка пуска или переключатель, ее следует заменить. Ну а когда причина в электродвигателе — его может проверить только мастер. Замена или ремонт двигателя нецелесообразно, дешевле купить новый фен.

Изделие внезапно отключилось — перегорел предохранитель, надо проверить его и заменить. Если сработала защита от перегрева, то необходимо выждать полчаса и повторно включить изделие.

Нет возможности выключить фен — неисправна кнопка пуска или регулятор режимов. Отключите изделие от розетки и вызывайте мастера.

Вентилятор не крутится: если с подачей энергии все нормально, то произошла намотка волос на вал, или на лопастях импеллера много постороннего мусора — очистить вал и лопасти.

Воздушный поток не нагревается — проверить спираль или нити, скорее всего, произошел обрыв. Правильным решением будет замена спирали, а не ее ремонт — нет гарантии, что дефект не повторится.

Воздух не проходит через устройство — забит воздухозаборник или установленный фильтр очистки. Отключите прибор от сети, разберите и очистите решетку от пуха и пыли мягкой кисточкой

Если в изделии есть фильтр, то открутите заднюю часть корпуса, выньте аккуратно фильтр и очистите его — действуйте весьма осторожно, чтобы не повредить нежное устройство.

Иногда при срабатывании системы защиты от перегрева появляется запах гари, причиной могли стать пыль и тополиный пух, которые попали на спираль. Надо прочистить нагревательный элемент и в включить изделие повторно, если опять проявился аналогичный дефект — обратитесь в центр сервиса.

Если ваш домашний мастер легко разбирается в электрических бытовых приборах, то услуги профессиональных мастеров вам не понадобятся — все перечисленные отказы можно устранить самостоятельно.

Первые уличные фонари и их создатели

Искусственное освещение улиц вошло в обиход с 15 века. Самый первый фонарь давал малую площадь освещения, так как в нем использовались парафиновые свечи или конопляное масло. Благодаря керосину, уровень яркости на улицах удалось повысить. Но революционный прорыв произошел, когда изобрели первую электрическую лампу, в конструкции которой использовались сначала угольные, а затем вольфрамовые и молибденовые нити.

Ян ван дер Хейден

Голландский художник и изобретатель Хейден в 17 веке предложил расположить масляные фонари вдоль улиц Амстердама. Благодаря системе, изобретенной Хейденом, в 1668 году сократилось число падений людей в каналы, которые не были огорожены, снизилось число преступлений на улицах, облегчилась работа пожарных при тушении очагов возгорания.

Уильям Мердок

В 19 веке Уильям Мердок выдвинул интересную мысль о способе освещения улиц газом, но над ним посмеялись. Вопреки насмешкам, Мердок наглядно доказал, что это возможно. Так на улицах Лондона в 1807 году загорелись первые газовые приборы освещения. Немногим позже конструкция изобретателя распространилась на другие столицы Европы.

Павел Яблочков

В 1876 году русский инженер Павел Николаевич Яблочков изобрел электрическую свечу и установил ее в сферу из стекла. Конструкция была простая, но эффективная. Поверх свечей проходила угольная нить. При соприкосновении с током нить прогорала, а между свечами загоралась дуга. Это явление, называемое дуговым электричеством, положило начало первым электрическим приборам. Русские «свечи», как их называли, были установлены на Литейном мосту в 1879 году. Также 12 светильников Яблочкова зажглись на разводном мосту через Неву. Изобретение электрического уличного освещения стало началом новой эпохи в использовании электротока.

Плодами изобретения воспользовались в европейских столицах.
Парижские и берлинские улицы, магазины, прибрежные зоны – все было освещено уличными светильниками, созданными по этой технологии Яблочкова.  Жители назвали уличную иллюминацию символично: «русский свет», а Павел Яблочков, русский инженер, который изобрел электрическое уличное освещение, стал известен в то время во всех просвещенных кругах Европы.

Однако, после того, как многие мировые столицы осветились ярким, но непродолжительным светом дугового электричества «свечей» Яблочкова, эти приборы просуществовали всего несколько лет. Их заменили более совершенные лампы накаливания. Изобретение русского инженера было практически забыто, а сам Павел Николаевич умер в бедности в провинциальном Саратове.

Основные исторические вехи эры электричества

В конце века электрическая энергия стала доминирующей во всем, на ней работает промышленность, без электричества нельзя себе представить развития мира. На этой незаменимой для современного мира энергии работает все. Так что освещение – малая часть достижений, хотя и немаловажная, скоро будет открыт галогенный цикл (год 1913).
Каким будет освещение будущего предугадать трудно, сегодня наука и промышленность идут рядом семимильными шагами. После лампы накаливания и газонаполненных ламп мы уже познакомились с галогенными и люминесцентными лампами и другими источниками излучения. Для большого спроса требуется недорогой вариант осветительных приборов, в наш быт стремительна входят светодиодные лампы и ленты, потребители уже знакомы с люминофорами и ксеноновыми лампами. Что нас ждет завтра – покажет будущее, эра современного применения электричества только началась.

Пройденная до электрическая эпоха

Первые приборы, работающие на электричестве, появились в 1802 году, источники тому – разработки В.В.Петрова – его поиски освещения с использованием простейшей электрической дуги привели к изобретению чего то необычного. Это появились лампы накаливания, параллельно этим работам проходило конструирование и первых ламп, первая необычная для того времени лампа сделана в Англии, ее автор Деви в том же году, что и Петров.
Когда физик Жан Бернар Фуко заменил древесные электроды на аналоги из угля, лампа стала гореть дольше, но пока что управлялась вручную. Ее уже использовали в театрах и в микроскопах для точечного освещения, уже нашли применение таким ярким осветительным приборам в маяках, но пока это были первые неуверенные шаги в мир яркого света с угольными электродами.

Дуговая угольная лампа.

Дуговое освещение пошло по своему особенному пути, там применили свои силы Чиколев и Штуккерт, довольно много дуговых ламп выпустили заводы Сименса, вплоть до 80-годов они использовались для освещения городов, устанавливались на транспорте. Когда эра дуговых ламп прошла, они остались в прожекторах и проекционных приборах.

Современное электричество и освещение на нем

Качественный перелом в электричестве и освещении сделал Павел Николаевич Яблочков, получивший патент на лампу накаливания. Он изобрел «электрическую свечу» — основу всех производимых сегодня осветительных приборов. Его изобретение совпало по времени с появлением первой динамо-машины
В Англии Генри Уайльд работает над электрическим генератором, в России – Яблочков над электрической свечой. К сожалению, спасаясь от долгов, изобретатель уехал в Париж, где и получил патент на изобретение. Так что днем рождения нового типа освещения можно считать 23 марта 1876 года, вот она дата начала истории электрического освещения. Отсюда и пошло знаменитое выражение «русский свет». Работал Яблочков во Франции, полностью осветил помещения Лувра, а затем и улиц Парижа.
Электрическая свеча в лампочках типа «русский свет» работала на переменном токе с длительностью горения около двух часов.

П. Н. Яблочков.

В опытах Яблочкова применяется генератор и несколько осветительных приборов – огромный шаг вперед.Следующий шаг – почти современная лампочка накаливания. Первым человеком в России, использовавшим такие лампочки для улиц, стал А.Н.Лодыгин, который заслужил патент на изобретение. В Санкт Петербурге появились освещенные лампочками накаливания улицы. Уже стал удаляться воздух из лампочек, что значительно продлевало жизнь прибора. Усовершенствовать новую лампочку взялся Эдисон. В конструкцию установлена угольная нить, внутри стеклянного колпачка вакуум. Благодаря незначительным изменениям конструкции могла работать уже несколько сотен часов – огромный шаг вперед, за свои предложения Эдисон получает патент.
Работать над усовершенствованием дуговых ламп продолжал инженер Шпаковский, но больших шагов достигнуто не было, так что лампочки накаливания заняли первые позиции.
В конструкции ламп накаливания также пытались внести свои нововведения бельгиец Жобар, англичанин Деларю, немец Гебель. За свой вклад в развитие электротехники русский изобретатель получил Ломоносовскую премию Петербургской Академии наук. Но ему, как и его предшественнику Яблочкову, не удалось сколотить богатства, он умер в США в возрасте 47 лет.
Достижения Эдисона в том, что он смог полностью разработать систему электроснабжения для освещения. Можно с уверенностью сказать, что о работах своих предшественников он знал много. Изобрел фонограф, имел свою большую лабораторию, в конструкцию лампочки ввел патрон и цоколь, создал такие детали, как предохранители и счетчик электроэнергии. Так что Эдисону принадлежит немало успехов. Он, будучи обеспеченным человеком, придумал сделать электроэнергии необходимым для потребителя товаром.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwittervKontakte
Напишите комментарий