Hvem Oppfant Den Vridbare Lille Ledningen Inni lyspæren?
vi lærte alle i vår historieklasser At Thomas Edison oppfant lyspæren i 1879 og at den førstevellykket filament var et karbonisert stykke bomullstråd som brente for13, 5 timer. I dag er lyspærefilamenter ikke noe vi tenker på,med mindre de brenner ut, men deres tidlige utvikling er en fascinerende historie om 19. århundre kjemi og materialvitenskap.
Edison besluttet å utvikle anincandescent lighting system i en tid da han ble anerkjent som nationnsformost oppfinner av telegrafisk utstyr. Ved høsten 1877 Hadde Edison utviklet noe kritiskinseverdigheter og annonsert til pressen at han snart ville få et kommersielt vellykket system.
han konkluderte med at en currentregulator var nødvendig hindre bulbns filament fra overoppheting. Enten en termisk ekspansjonsenhet ortelegraph stil releet kan brukes til å åpne kretsen når gjeldende wastoo høy. Kretsbrytere som beskytter hvert filament betydde at lyspærer måtte kobles innparallelt.
Heldigvis Edison knewenough Om Joulens og Ohmns lover å erkjenne at høy motstand lampswould arbeide mest effektivt i parallelle kretser. Eksperimenter utført I menlo Park, new Jersey,laboratorier, viste at et filamentns energiforbruk var proporsjonalt med den utstrålende overflaten, ikke dens motstand. Med andre ord, høy motstand lamper ville ikke kreve merenergi enn lav motstand seg. Redusere utstrålende overflaten faktisk produsert mer lys. Dermed ville den ideelle filament være sammen, tynn tråd med høy motstand. Og når Han nådde dette punktet i oktober 1878, Trodde Edison detglødelyset var så godt som allerede oppfunnet.
Da Edison hadde startet sitt belysningsprosjekt i 1877, hadde rundt tjue oppfinnere allerede bygget lyspærer med enten platina-eller iridiumfilamenter oppvarmet i luft, eller karbonfilamenter oppvarmet i vakuum. Platina var det ideelle materialet. Den hadde et høyt smeltepunkt, kunne vikles i en tett spole, ogmotstod oksidasjon. Karbon på den andre siden var for lett oksidert og vanskelig å beskytte med currentvacuum teknologier. Tidligereoppfinnere prøvde uten hell å omgå dette problemet ved å bruke karbonfilamenter i nitrogen og til og med hydrokarbonatmosfærer.
for å overvinne platinumnsexpense Edison prøvde å finne nye kilder og utvikle platina legeringer. Begge forsøkene mislyktes, og det gjorde forsøk påbruk billigere metaller. Ved denne tiden begynte pressen, som hadde forventet mirakler Fra Edison, å bli utålmodig etter resultater.
Det er langt utenfor omfanget av denne artikkelen for å beskrive Edisonns 1878 arbeid på elektriske generatorer, generere publisitet, og hvordan økonomisk støtte ble arrangert for lysrør lyssystem. Nok til å si at disse anstrengelsene var avgjørende for å bringe prosjektet til ferdigstillelse.
Det var mens Han jobbet medmetalliske filamenter Som Edison og hans stab gjorde en av deres viktigste bidrag til kjemi. Mikroskopiske og kjemiske undersøkelser av platina / iridium legering filamenter som hadde blitt oppvarmet i luft viste at oksidasjon var et stort problem. Metallet syntes å adsorbere gasserunder oppvarming og at smeltepunktet var avhengig av mengden gass i sinporene. Hva var åpenbart nødvendigvar en bedre vakuumpumpe.
Ved å gre scientificliterature menlo Park ansatte lært at de to beste pumpene var theSprengel Og Geissler mercury typer. Kan ikke kjøpe dem, edison bestilt et glass blåser fast tobuild nye pumper som kombinerte de beste funksjonene i begge. En McLeod gauge ble lagt til og thelaboratory hadde snart verdens mest effektive (men noen ganger temperaments)vakuumpumpe.
Oppvarming platina i en bettervacuum avgasset filamentene og i sin tur gjorde dem i stand til å bli tynnere og towithstand høyere temperaturer. Det ville også gjøre systemet billigere siden individuelle effektbrytere ikke lenger var nødvendig for hver lampe.
Edison presenterte til slutt sitt arbeid med gasser i metaller Til American Association for The Advancement ofScience. Det er anerkjent som enet stort bidrag til kjemi av metaller. Alt dette arbeidet løste imidlertid ikke problemet medplatinumns kostnad.
Bevæpnet med en bedre vakuumpumpe, Vendte Edison seg nå til karbon som et potensielt filament. Han søkte en naturlig forekommende fiber som kunne karboniseres. Amongthe mange fibre prøvd var menneskehår, dyrehår, tynt skiver horn, alle typer tråder, og botaniske prøver fra hele verden. For å forbedre sin styrke,Prøvde Edison å impregnere karboniserte fibre med rock candy, hvalolje,bomullsolje og et hvilket som helst antall hydrokarboner. Til slutt viste den mest vellykkede fiberen seg å være tynnskiver strimler av bambus.
i Mellomtiden ble presse -, offentlige og økonomiske støttespillere utålmodige. Edison trengte lyspærer for sine demonstrasjonsprosjekter.Og så hadde de første pærene karboniserte papirfilamenter. Selv det fineste papiret hadde en uregelmessigfordeling av fibre og variert i tykkelse. Papirfilamenter varte bare ca 300 timer.
det er på dette tidspunktet at forskningen deles i to svært forskjellige baner. Inspirert av det nittende århundre ideen om en bounteousnatural verden som var fylt med gode ting for hele menneskeheten, edison søkt anatural fiber et sted i ≥Godns almighty workshop.≤ Hans rivaler forsøkte å skape en syntetisk.
Som de så det, ville bare anamorf, tett og helt ensartet karbonfilament gi langvarig belysning. Ingen naturfiber kunne noensinne oppfylle disse kravene.
Edisonns To prinsipielle rivaliseringer var William Sawyer Av New York og Edward Weston Av Newark, New Jersey. Weston var innfødt I England som komtil Usa som en ung mann på tjue i 1870. Han bosatte Seg I New York hvor hans førsteposisjon var med en produsent av fotografiske kjemikalier. Sjansen til å revolusjonere et nesten konkursplating selskap førte Weston inn i elektrokjemi. Siden da var Det ingenpålitelig kilde til elektrisk strøm, Begynte Weston å bygge sine egne dynamoer,som igjen ble hans primære virksomhet.
han flyttet til Newark, NewJersey i 1875 og i 1877 hadde kjøpt en tidligere synagoge På Washington Streetfor bruk som landets første elektriske maskineri anlegg. Bevæpnet med gode dynamoer og en veldiggrundig kunnskap om kjemi, Tok Weston utfordringen med elektrisk belysning et år før Edison.
Mange lesere Av Indikatoren vil gjenkjenne Weston som oppfinneren Av NormalCell (knyttneve standard enhet av en volt) og grunnlegger Av Weston InstrumentCompany, en av verdens fremste elektriske instrumentationprodusenter. Begge disseprestasjoner var i fremtiden.
Selv om Hans første kommersielle suksesser ville være med utendørs buelys, Jobbet Weston også for å utvikle et glødelampe for innendørs bruk. Hans første lyspærefilamenter ble laget ved å klemme påblanding av karbonstøv og tjære gjennom en smal blenderåpning. Men da disse fibrene viste segikke-homogen, Tenkte Weston tilbake til sine dager som fotografisk kjemiker og løst for å prøve celluloid.
Celluloid er laget avkombinere nitrert cellulose med kamfer under høy varme og trykk. Fordi det er svært brannfarlig, astabil form var nødvendig for bruk som filament. Weston begrunnet at siden utgangsmaterialet hadde blitt oksidert,ville behandling med et reduksjonsmiddel de-nitrifisere og konvertere celluloid backinto cellulose. I September 1882 patenterte han en prosess hvor celluloid ble nedsenket i bad som inneholdt hydrert ammoniumsulfid, jernklorid eller jernsulfat. Ifølge oppfinneren var detresulterende materiale ikke brennbart, tett, fleksibelt og tøft.
Filamenter ble kuttet fraark av dette materialet, som Weston kalte ≥Tamidine≤. Filamentene ble oppvarmet for å fjerneoppløste gasser, karbonisert og til slutt hadde endene belagt i kobber.
I Motsetning Til Weston som var atrained scientist, Og Edison som var en svært disiplinert forsker, Var WilliamSawyer journalist og deltid oppfinner av telegrafutstyr. Til tross for begrenset finansiering, dårlig teoretiskforståelse, og et drikkeproblem, klarte Sawyer å produsere en lyspære med karbonfilament. Men han og hans støttespillere stormet sine pærer i produksjon uten først å ta seg tid til å avgrense sitt produkt eller deres produksjonsteknikker. De ble tvunget til å avslutte prosjektet avjuni av 1878.
Sawyer gjorde skape oneprocess som var avgjørende for produksjon av karbon filamenter, han gjorde dem≥selv reparasjon.≤ Forsiktig oppvarming av filamenter i en hydrokarbonatmosfære forårsaket de svake punktene og overflatepockmarkene å varme opp og lyse sterkt. Karbon ble avsatt på disse stedene til hele filamentet hadde auniform tverrsnitt. Weston gjorde samme oppdagelse på omtrent samme tidmen Sawyer var først til å patentere prosessen.
I Mellomtiden, tilbake På MenloPark, Edison hadde ikke vært inaktiv. Når bambus ble funnet å være en effektivfilament, et annet søk ble gjort for den optimale arten. Først prøver av alt tropisk gressarter som kunne oppnås i Usa ble prøvd. Agenter ble deretter sendt Til Cuba Og Søramerika for å jakte på tropiske gress. William H. Moore ble sendt Til Japan og Kina for å få mer eksotiskvarianter av bambus. Etter anexhaustive søk ble det inngått en kontrakt med En Japansk produsent nearKyoto. Før slutten av filamentsøkingen hadde noen 6000 arter av bambus blitt prøvd.
Trente forskere shooktheir hoder Over Edisonns bamboo search og hans kritikere har pekt på innsatsen som en monumental sløsing med tid. De savnet et viktig poeng, selv om søket ikke klarte å generere asingle brukbar filament, det gjorde generere enorme mengder publisitet. Edison gjorde et poeng av å være på thepier når en av hans filament jegere kom hjem, deretter med presswatching, han høylytt spurte mannen om hans resultater. Edison var også en ivrig leser Av julesvernens romaner, og det verdensomspennende søket gjennom fjell og jungler var som å leve ut En Av Vernens tomter.
Og De Japanske filamentenejobbet bra. I 1880 var Edisonproduserer pærer som kan vare opptil 1500 timer.
Selv som den siste ofEdisonns filament jegere var tilbake Til New Jersey, industri HiramMaxim (senere kjent for sine maskingevær) var produksjon pærer Med Tamidinefilaments. Patent royalties fra disse filamentene viste seg å være svært verdifulle For Weston. Varer opp til 2000 timer, Tamidine ble raskt aserious konkurransedyktig utfordring for bambus og andre plantefibre. Inntil innføringen av wolframfilamenter ble mange av verdens lyspærer lagetmed dette materialet.
I 1906, General Electricintroduserte glødelamper med wolframfilamenter.
av de tjue eller soinventors som hadde jobbet på glødelamper før Edison, de fleste areremembered bare i de bedre historiebøkene. Edward Weston kan ha hatt bedre filament, men mangletedisonns imponerende økonomisk støtte og gunstig press. Selv Om Han ble tildelt kontraktene for belysning Newarkns gater og senere Brooklyn Bridge, Weston sluttydropped ut av belysning virksomhet og vendte sin oppmerksomhet til electricalm måleinstrumenter. WestonInstrument Company ble grunnlagt i 1888. Deres fabrikk på hjørnet Av Newarkns Plane Og Orange Streets turnedout tusenvis av instrumenter. Westonns patentportefølje inkluderte fremskritt innen galvanisering,elektriske målere, sikringer, batterier og motorer. Den voksende berømmelse Av Westonns Newark research laboratory issa å ha egget Edison til å forlate Menlo Park og bygge hugeresearch fasiliteter I West Orange, New Jersey.