Дослідницька робота " Історія створення електричної лампи"

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

МАЛА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ЛУГАНСЬКЕ ТЕРИТОРІАЛЬНЕ ВІДДІЛЕННЯ МАЛОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ

                                                  БАРАНИКІВСЬКА ЗОШ

 

 

Відділення: математика

Секція: природничо – математичних

дисциплін

 

« Історія створення електричної лампи »

 

 

                                       Роботу виконав:

                                Дідик Денис

                                                            учень 8 класу Бараниківської

                                                     загальноосвітньої школи

                                    I – III ступенів

 

                                            Науковий керівник:

                                                                        Федоровська Людмила Леонідівна,

                                    вчитель фізики

                                                                  Бараниківської загальноосвітньої

                                              школи I – III ступенів

 

 

 

 

Бараниківка 2018р.

Зміст

Вступ……………………………………………………..3

Актуальність……………………………………………………4

1. Електричні лампи…………………………………...5

2.Види електричних ламп……………………………..6                                              

2.1.Лампи накалювання……………………………….7                                                 

1.3 Галогенні лампи…………………………………….7                                                         

1.4 Люмінісцентні лампи………………………………7                                                

1.5 Світлодіодні лампи………………………………….8                                         

3.ІСТОРІЯ СТВОРЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНОЇ  ЛАМПИ……………..10

4. Переваги та недоліки деяких видів ламп………...12             

5. Висновок ……………………………………………...15                                                                                        

6. Література…………………………………………….16                                                               

 

 

 

 

 

                                                                                              

                                                                                                                                                                                      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВСТУП

Мета-розкрити таємниці винекнення електричної лампи , види ламп,а також її роль у житті сучасної людини.

Завдання:

1. що таке лампа розжарювання?

2. вивчити історію походження;

3. визначити чесноти та вади ламп розжарювання;

4. вивчити принцип дії;

5. переглянути і зрозуміти пристрій;

6. які позначення йдуть на ламп розжарювання;

7. різновиду;

8. як відрізнити якісні лампи;

9. особливості;

10. як визначити термін їхньої служби лампи;

11. що таке люмінесцентна лампа?

12. переглянути на історію виникнення;

13. вивчити особливості;

14. порівняти електронний і електромагнітний баласт;

15. визначити причини виходу з експлуатації;

16. вивчити спектр люмінесцентної лампи;

17. розглянути всі види люмінесцентних ламп.

18. зацікавити слухачів темою про електричну лампу.

 

 

Актуальність : у наш час спостерігається постійне зростаннявартості  електроенергії, що змушує всіх нас її економити. У нинішній час в основному велика кількість населення на планеті користуються таким унікальним і корисним винаходом як лампочки. Ще до тієї епохи, коли були створені лампочки, всі люди використовували інші методи як свічки, факели, гасові лампи для освітлення свого житла, приміщення, вулиць. У нинішньому ринку існує велика кількість різних видів ламп, які доступні кожному споживачеві. Використовуються вони в будь-якому призначенні і представляються в різному вигляді. Виходячи з того, що технології постійно прогресують, виробники прагнуть виготовляти вироби високої якості, які будуть відповідати всі європейським нормам і стандартам.

З давніх давен людина прагнула штучно продовжити світловий день, освітлюючи приміщення після заходу сонця. Історія розвитку архітектурного штучного освітлення поділяється на три періоди: архаїчний (смолоскипи,  гніт, запалений в чаші з олією, свіча), доелектричний

(свічка, гасова лампа, газовий пальник), електричний (лампа розжарювання, люмінесцентні, газорозрядні джерела світла). Історія розвитку архітектурного штучного освітлення поділяється на три періоди: архаїчний (смолоскипи, гніт, запалений в чаші з олією, свіча), доелектричний (свічка, гасова лампа, газовий пальник), електричний (лампа розжарювання, люмінесцентні, газорозрядні джерела світла).

Кожна ступінь людства на шляху до прогресивного і екологічного світла вдома, на роботі тощо, взаємозв’язана з усіма наступними. Завдяки всім знахідкам яскравого минулого людства, зараз ми маємо велику кількість різноманітних освітлювальних пристроїв .

Освітлювальні елементи, як і матеріали виготовлення змінювались і прогресували. Від мутної слюди та низькопробного скла до кришталю, чистого як сльоза, прозорого сучасного скла і міцного пластику, від важкої і помпезної бронзи до легких і міцних сплавів металу і пластику. На початку ХІХ сторіччя деякі вчені почали робити спроби створення справжнього електричного освітлення в його більш-менш сучасному вигляді.

В другій половині ХІХ ст., з появою перших електричних ламп, техніка освітлення почала стрімко розвиватися. Саме тому офіційним початком

електричного освітлення прийнято вважати створення Томасом Едісоном лампи розжарювання в 1879 році.

На сьогодні майже всі сучасні джерела світла – електричні. За  середньостатистичними даними у розвинутих країнах на освітлення виробничих підприємств, житлових і громадських будівель та відкритих зон витрачається 13...15 %  усієї електроенергії, що виробляється.

В останні десятиліття XIX століття в житті більшості європейських міст з’явилося електричне освітлення. Спочатку воно прийшло на вулиці і площі, але незабаром проникло в кожен дім, в кожну квартиру і зробилося невід'ємною частиною життя кожної цивілізованої людини. Це була одна з найважливіших подій в історії техніки, і вона мала величезні і різноманітні наслідки. Бурхливий розвиток електричного освітлення призвів до масової електрифікації, перевороту в енергетиці і великим зрушень у промисловості.

1. ЕЛЕКТРИЧНІ ЛАМПИ

Електрична лампа — це пристрій, який генерує видиме світло із потоку електричного струму. Це є найбільш поширений спосіб формування штучного світла і є дуже важливим для сучасного суспільства,  оскільки забезпечує його світлом у середині будинків і зовнішнім освітленням для вечірньої і нічної діяльності. У технічній термінології, змінний пристрій, який виробляє світло із електрики називається лампою. Невеликі лампи зазвичай, називають лампочками. Лампи як правило, мають основу виконану з кераміки, металу, скла або пластику, що дозволяє безпечно помістити лампу в патрон світильника. Електричне з'єднання до патрону може виконуватись з гвинтовим різьбленням, двома металевими штекерами, ковпачками або багнетною кришкою.Існує три основні види електричних ламп: лампа розжарення, яка виробляє світло за допомогою нитки розжарення, спеціального елементу розігрітого до біла електричним струмом, газорозрядні лампи, які виробляють світло за допомогою дугового електричного розряду в газовому середовищі, і світлодіодні лампи, які виробляють світло потоком електронів в напівпровіднику.До того як електричне освітлення стало звичайним явищем на початку 20-го століття, люди користувалися свічками, гасовими лампами, олійними лампами, і вогнем. Першу лампочку винайшов Гемфрі Деві в 1802, після чого відбулося перше практичне дослідження газорозрядного світла 1806 року. У 1870-их, газорозрядна лампа Деві була успішно комерціалізована, і використовувалась для освітлення багатьох публічних просторів. Розвиток елементів розжарення зі стійким світінням, які б були придатними до використання в приміщенні, посів більше часу, але на початку двадцятого століття, винахідники успішно розробили варіанти, які дозволили замінити газорозрядні лампи лампами розжарення.

2.ВИДИ ЕЛЕКТРИЧНИХ ЛАМП

До типів електричного освітлення можна віднести:

Лампи розжарення, які нагрівають матеріал всередині скляної колби

Галогенові лампи — лампи розжарення, які використовують колбу з кварцового скла заповнену газом галогену

Світлодіодні лампи, твердотільна лампа, яка використовує світлодіоди (LED) як джерело світла:

-Дугова лампа

-Ксенонова дугова лампа

-Меркурій-ксенонова лампа

-Ultra-high-performance лампи, ртутна газорозрядна лампа з дуже високим тиском, що використовується в проекторах

-Металгалогенові лампи

-Газорозрядні лампи, які утворюють світло електричним розрядом через іонізований газ

-Люмінесцентна лампа

-Компактна люмінесцентна лампа — люмінесцентна лампа створена замінити звичайну лампу розжарення

-Неонова лампа

-Ртутна газорозрядна лампа

-Натрієва газорозрядна лампа

-Сірна лампа

-Безелектродна лампа — газорозрядна лампа, в якій енергія передається ззовні колби до газу за допомогою електромагнітного поля.

2.1Лампа накалювання

 Лампа накалювання - найперше джерело електричного світла, що з'явився в домашньому побуті. Будь-яка лампа накалювання складається з вакуумного скляного балона, цоколя, на якому розташовуються контакти й запобіжник, і нитки накалювання, що випромінює світло

2.2Галогенні лампи

 Галогенні лампи мало чим відрізняються від ламп накалювання , принцип роботи той же. Єдина різниця між ними - це газовий склад у балоні. У даних лампах до інертного газу домішують йод або бром. У результаті стає можливим підвищення температури нитки накалювання й зменшення випару вольфраму

2.3Люмінесцентні лампи

 Принцип роботи люмінесцентних лампсерйозно відрізняється від ЛОН. Замість вольфрамової нитки в скляній колбі такої лампи горять пари ртуті під впливом електричного струму. Світло газового розряду практично не бачимо, оскільки випромінюється в ультрафіолеті. Останній змушує світитися люмінофор, яким покриті стінки трубки. Це світло ми й бачимо 

2.4Світлодіодні лампи

 Світлодіодза принципомдій- це самий звичайний напівпровідник, у якого частина енергії в переході p-n скидається у вигляді фотонів, тобто видимого світла. Такі лампи мають просто приголомшливі характеристики Ще зовсім недавно лампи на основі діодів в наших будинках були рідкістю. Буквально років п’ять тому повсюдно рекламувалися енергозберігаючі люмінесцентні світильники, які здавалися дуже хорошим варіантом освітлення для економії електроенергії і заміни ламп розжарювання в побуті та на виробництві. Були розроблені навіть програми переходу на енергозберігаюче освітлення, причому в масштабі країни. Аж до того, що лампи розжарювання погрожували ось-ось заборонити. Пам’ятаю, приблизно в 2011 році, в одній з телепередач демонструвалися різні види енергозберігаючих ламп для дому і були показані, у тому числі, діодні світильники. Але їх виробники пояснювали, що такі лампи, хоча й екологічні, але малопотужні і дуже дорогі, і навряд чи зможуть в найближче десятиліття конкурувати з люмінесцентними енергозберігаючими лампами у побуті.

 Життя спростувала цей прогноз. Стрімкий прогрес в світлодіодному освітленні дійсно дивує. Потужність ламп зростає, вартість знижується. Зараз лампочку на 11 Вт (еквівалент лампи розжарювання 75 Вт) можна купити за 100 – 150 руб. При цьому термін служби, заявлений для лампи – 50000 годин. Лампи стали за формою не відрізняються від звичних ламп розжарювання, білий світ може бути холодного і теплого відтінку. Цей новий освітлювальний прилад тепер є майже в кожному будинку.

 Але, як і всі нові прилади, світлодіодна лампа викликає питання і настороженість. Чи не принесе вона шкоди здоров’ю, зору? Які недоліки, можливо, приховує виробник, намагаючись отримати прибуток? Ми опублікували вже на нашому сайті ряд статей про нові приладах (Чи шкідливо розігрівати їжу в мікрохвильовці? Шкода і користь інфрачервоного нагрівача. Шкода і користь індукційної плити.) Нині черга побутової світлодіодної лампи. Перш за все, невелике роз’яснення про принцип роботи світлодіодної лампи. Міжнародна назва такої лампи LED (light-emitting diode). Стандартний світловипромінювальних діод містить три шари напівпровідникових матеріалів. Електрична напруга змушує електрони від анода (n-шару) і дірки від електрода (p-шару) рухатися в проміжний шар, де вони рекомбінують з випромінюванням фотонів. Проміжний шар являє собою спеціальний кристал з певною шириною забороненої зони. Ширина цієї зони, а також домішки в кристалі визначають колір випромінювання. На початку 1960-х створені перші промислові зразки світлодіодів на основі фосфоріда і арсеніду галію, що випромінюють червоне світло, а потім і зелений. Вже тоді ці пристрої були ефективніше звичайних ламп розжарювання. Застосовувалися вони в якості різноманітних колірних індикаторів. Однак отримати дешевий і яскравий синій світлодіод довго не вдавалося. А без додавання синього кольору, як відомо, неможливо отримати білий світ, необхідний для освітлення будинків.Не дивно, що нобелівська премія з фізики в 2014 році була вручена японським ученим Акасакі Ісаму (Isamu Akasaki), Амано Хіроші (Hiroshi Amano) і Накамура Шюджі (Shuji Nakamura) за розробку «принципово нових екологічно чистих джерел світла», а саме за винахід синіх світлодіодів, які в комбінації з червоними і зеленими можуть дати прекрасний білий джерело світла. Головна трудність у винаході синього світлодіода полягала в пошуку хорошого кристала для проміжного шару. Щоб він випромінював синє світло, необхідний матеріал з великий шириною забороненої зони. Рішення було знайдено, коли запропонували використовувати світлодіод з кристалом з нітриду галію (GaN) на сапфіровою підкладці. Проміжний шар піддавався спеціальній термообробці і отримував домішки не тільки магнію, але і цинку, а потім – і індію. Хоча винахід японських учених було зроблено ще в середині 90-х років 20 століття, його практичну значимість оцінили і стали повсюдно використовувати в 21 столітті. У 2001 р була вперше доведена можливість застосування в світлодіоді кварцовою підкладки, замість сапфіровою, що відкрило дорогу для виробництва дешевших ламп.Зараз безліч компаній випускають побутові світлодіодні лампи та світильники. Найбільшими виробниками світлодіодів в Росії і Східній Європі є компанії «Оптоган» і «Світлана-Оптоелектроніка» (м.Санкт-Петербург).

3.ІСТОРІЯ СТВОРЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНОЇ  ЛАМПИ

 Творець самого популярного

у світі освітлювального пристрою російський інженер, винахідник Олександр Лодигін.

   Він запатентував його рівно 135 років тому. День народження лампи накалювання доводиться на 24 липня 1874 року. Прилад швидко скорив увесь світ, і сьогоднішнє життя неможливо представити без звичайної лампочки.

Лодигін народився 18 жовтня 1847 року в селі Стенішино Липецького повіту Тамбовської губернії. Він походив із дуже стародавнього дворянського роду Андрія Кобили, у спорідненості з яким були навіть Романови. В 1859 році Олександр Лодигін вступив до Тамбовського кадетського корпусу, потім у Московське юнкерське училище.

Одержавши освіту військового інженера, Лодигін переїхав у Петербург і почав відвідувати заняття по фізиці, хімії й механіці в Технологічному інституті. І захопився розробкою схеми лампи накалювання. Військову службу Лодигін завершив і цілком присвятив себе винахідництву.

• Строго говорячи, в електричної лампочки немає одного-єдиного творця. Історія появи світної "груші" являє собою цілий ланцюг відкриттів і винаходів, зроблених різними людьми в різний час. Але сучасна лампа накалювання - це втілення саме ідей Лодигіна. В Едісона був приголомшливий талант застосовувати й комбінувати винаходи. Електричну лампочку спочатку зустріли не добре. На спеціально побудованому полігоні, у центрі якого розташовувалася лабораторія Едісона, він продемонстрував сотні палаючих електричних лампочок, енергія до яких підводилася від центральної динамо-машини по підземним проводам.

Після цього показу лампочка, створена генієм інженера Лодигіна і його попередників, зрештою завоювала світ. З тих пір вона обросла безліччю легенд і забавних фактів. Наприклад, відповідно до статистики, електролампа укоротила сон людини на 2-3 години: до її винаходу люди спали по 10 годин на добу.

 У Радянському Союзі завдяки плану електрифікації за цим приладом закріпилася назва "лампочка Ілліча". Якщо мова заходить про тривалість служіння ламп сучасного типу, звичайно, згадують «Столітню лампу» - вона горить у США, в одному з пожежних відділень каліфорнійського міста Лівермор з 1901 року і являють собою 4-ватний світильник ручної роботи.

      Незважаючи на вік, властивості сучасних ламп накалювання залишаються поки багато в чому поза конкуренцією: "трубки" денного світла "холодніше" і до того ж відчутно мерехтять. А потужність ламп накалювання дозволяє використовувати їх не тільки як джерела світла, але й тепла, наприклад, в інкубаторах. До речі, не дуже давно в Росії було вирішено через два роки взагалі відмовитися від виробництва ламп накалювання потужністю більше 100 ватів, хоча в будинках і квартирах саме такі використовують рідко. А виходить, винаходу Олександра Лодигіна жити й жити.

4.ПЕРЕВАГИ ТА НЕДОЛІКИ

Першим по-справжньому масовим споживачем електричної енергії з'явилася система електричного освітлення. Електрична лампа і по нинішній день залишилася найпоширенішим електротехнічним пристроєм.

 Протягом першої половини XIX ст. пануюче положення займало газове освітлення, що мало істотні переваги перед лампами з рідким пальним: централізація постачання установок світильним газом, порівняльна дешевизна пального, простота газових пальників і простота обслуговування. Але у міру розвитку виробництва, зростання міст, будівництва крупних виробничих будівель, готелів, магазинів, видовищних приміщень воно все менш задовольняло вимогам практики, оскільки було небезпечно в пожежному відношенні, шкідливо для здоров'я, а сила світла окремого пальника була мала.

Особливо недоліки газового освітлення стали позначатися на крупних підприємствах з великим числом робітників, зайнятих на виробництві по 12 — 14 годин на добу, викликаючи різке зниження продуктивності праці. Тому сповна своєчасними, такими, що відповідали соціальному замовленню суспільства були спроби створити електричні джерела світла, що незабаром рішуче витіснили все інші джерела.

1Розвиток електричного освітлення йшов по двох напрямах: конструювання дугових ламп і ламп розжарювання.

 Цілком природно почати історію електричного освітлення із згадки про досліди В. В. Петрова в 1802 р. , якими було встановлено, що за допомогою електричної дуги «темний спокій досить ясно освітлений мабуть». Тоді ж, в 1802 р. , Деві в Англії демонстрував напруження провідника струмом

 Електрична або «вольтова» дуга була в буквальному розумінні яскравим проявом електричного струму і в першій половині XIX століття вона часто демонструвалася в лабораторіях і на лекціях про електрику. Принциповими недоліками дугового джерела є: відкрите полум'я {і звідси — пожежна небезпека), величезна сила світла і необхідність регулювання дугового проміжку у міру згорання вугілля.

 У 1844 р. французький фізик Жан Бернар Фуко (1819—1868 рр. ), ім'ям якого названі відкритий їм вихрові струми, замінив електроди з деревного вугілля електродами з вугілля реторти, що збільшило тривалість горіння лампи. Регулювання залишалося ще ручним. Такі лампи могли отримати вживання лише в тих випадках, коли було потрібне нетривале за часом, але інтенсивне освітлення, наприклад, при підсвічуванні скла мікроскопа, при пристрої сигналізації в маяках або театральних ефектах.

 Легко собі уявити захват (а може бути і переляк) глядацького залу, коли в Паризькому оперному театрі в 1847 р. по ходу спектаклю (а давали оперу Мейєрбера «Пророк») схід сонця імітувався за допомогою дугової лампи!

 Подальша історія дугового електричного освітлення пов'язана з винаходами різних механічних і електромагнітних регулювальників. Ідея диференціального регулювальника Чикольова, що отримав широке вживання в прожекторобудуванні, була використана іншими конструкторами, зокрема німецьким фабрикантом 3. Шуккертом. Великосерійний випуск дугових ламп з диференціальним регулювальником почали виробляти в кінці 70-х років заводи Сіменса (з якими об'єдналися заводи Шуккерта), і така лампа стала продаватися під найменуванням «дугова лампа Сименса».

З 80-х років диференціальні дугові лампи стали єдиним типом дугових джерел світла, які застосовувалися для освітлення вулиць, площ, гаваней, а також для освітлення великих приміщень виробничого або суспільного призначення, вони стали звичайними джерелами світла в прожекторній і світлопроекціонній техніці.

 Особливе місце серед дугових джерел світла займає «електрична свічка» Павла Миколайовича Яблочкова (1847 — 1894). У роки перебування у Франції Павло Миколайович працював не тільки над винаходом і удосконаленням електричної свічки, а й над вирішенням інших практичних завдань. Тільки за перші півтора року — з березня 1876 по жовтень 1877 — він подарував людству ряд інших видатних винаходів і відкриттів. Яблочков сконструював перший генератор змінного струму, який, на відміну від постійного струму, забезпечував рівномірне вигорання вугільних стрижнів за відсутності регулятора, першим застосував змінний струм для промислових цілей, створив трансформатор змінного струму (30 листопада 1876 року, дата отримання патенту вважається датою народження першого трансформатора), електромагніт з плоскою обмоткою і вперше використав конденсатори в колі змінного струму. Відкриття і винаходи дозволили Яблочкова першому в світі створити систему «дроблення» електричного світла (живлення великої кількості свічок від одного генератора струму), засновану на застосуванні змінного струму, трансформаторів і конденсаторів.

ВИСНОВОК

  Сучасна лампа розжарювання–дуже зручне, безпечне і дешеве джерело світла. Однак у ній лише 7% енергії перетворюється на енергію видимого світла. Майбутнє належить зовсім іншим лампам – лампам денного світла, що більш економічніі даютьсвітло, більш схоже на денне.Отже, підсумовуючи, можемо зазначити, що в електричної лампочки немає одного-єдиного творця. Історія появи світної «груші» являє собою цілий ланцюг відкриттів і винаходів, зроблених різними людьми в різний час. Але сучасна лампа розжарювання – це втілення саме ідей Лодигіна.

 Незважаючи на вік, властивості сучасних ламп розжарювання залишаються поки багато в чому поза конкуренцією: «трубки» денного світла «холодніші» і до того ж відчутно мерехтять. А потужність ламп розжарювання дозволяє використовувати їх не тільки як джерела світла, але й тепла, наприклад, в інкубаторах. У сучасному світі значного поширення набули джерела світла двох класів: лампи розжарювання й газорозрядні (ртутні, натрієві та ксенонові, люмінесцентні). Лампи денного світла використовуються практично в кожному будинку та кожному службовому приміщенні. Енергозберігаючі лампочки хоч і коштують дорого, але допомагають заощадити: вони відрізняються низьким споживанням електроенергії та високим рівнем освітлення. Такі лампи в чотири рази енергоефективніші, ніж широко поширені лампи розжарювання, та й строк служби у них чималий. Вони дозволяють економити на оплаті електроенергії, яка дорожчає кожні півроку. Приватні особи, які використовують люмінесцентні лампи у своїх квартирах, будинках, повинні безплатно здавати перегорілі люмінесцентні лампи в місця, де є спеціальні контейнери згідно із чинним законодавством України.  Люмінесцентні лампи належать до першого класу небезпеки, тому їх потрібно спеціально утилізувати або здавати на утилізацію. Бюджетна установа повинна укласти договір про надання екологічних послуг із вилучення відходів (зокрема, люмінесцентних ламп) з підприємством, яке має спеціальну ліцензію на збирання, заготівлю та утилізацію небезпечних відходів та дозвіл у межах установлених лімітів, із дотриманням санітарних та екологічних норм на розміщення відходів. Якщо відпрацьовані люмінесцентні лампи не збираються на об’єкті бюджетної установи для зберігання (тимчасового розміщення), а відразу передаються за договором спеціалізованому підприємству, то збір зa забруднення навколишнього природного середовища з неї нe стягується.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

Інтернет сайт:  http://bukvar.su/fizika/page,4,62397-Elektricheskie-yavleniya.html

Велика  радянська енциклопедія

Інтернет сайт: http://istoriz.ru/elektricheskaya-lampochka-istoriya-izobreteniya.html

Інтернет

сайт: http://allref.com.ua/uk/skachaty/istoriya_rozvitku_elektrichnoyi_lampi

В.В. Петров «Вісті про гальвані-вольтовські досліди» 1803р.

Історія електротехніки в датах. 1600 - 1850 рр                                    

Інтернет сайт:https://uteka.ua/ua/publication/Utilizaciya

lyuminescentnyx-lamp