ОТ ЛУЧИНЫ ДО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА

ЛАМПЫ ЛОДЫГИНА

Александр Николаевич Лодыгин, талантливый инженер и изобретатель, долгие годы увлекался идеей создания летательного аппарата с электрическим двигателем. По­добно П. Н. Яблочкову, он был убеждён в том, что элек­тричеству принадлежит будущее. В 1869 году он создал проект «электролёта». Это был проект первого в мире вертолёта.

Свой электролёт А. Н. Лодыгин так и не построил — он не смог достать необходимых денег.

Разрабатывая проект электролёта, А. Н. Лодыгин за­думался над вопросом освещения. Как освещать летатель­ный аппарат во время ночных полётов? Необходим ка­кой-то простой, надёжный и удобный источник света. Ду­говые электрические лампы для этого не годятся; они сложны и ненадёжны в работе. Электролёту нужна иная, более удобная, более простая лампа (когда Лодыгин ра­ботал над своим электролётом, «свечей» Яблочкова ещё не было). И русский изобретатель создаёт такую лампу

Уже с начала XIX века было известно, что электриче­ский ток, проходя по проводнику, нагревает его. Накали­вание тонких угольных стерженьков электрическим током производил ещё В. В. Петров. Тонкую металлическую про­волочку можно таким путём разогреть до того, что она будет светиться. Когда ток проходит по проводнику, дви­жущиеся в нём электроны сталкиваются на своём пути с частицами проводника и передают им свою энергию дви­жения. Колебания частиц проводника усиливаются и тем­пература тела повышается. Когда она доходит до извест­ного предела, колебания частиц вещества порождают све­товые излучения.

Нагрев проводника зависит от силы электрического тока и от сопротивления проводника (а также от условий отдачи проводником тепла воздуху и окружающим телам). Чем больше сила тока и чем выше сопротивление, тем выше температура проводника.

Точная зависимость между силой тока, сопротивлением проводника и временем прохождения тока, с одной сто­роны, и выделяемым теплом, с другой,— была найдена ещё в 40-х годах прошлого века русским физиком Ленцем и английским учёным Джоулем. Эта зависимость такова;

Количество теплоты, выделяемой в про­воднике током, пропорционально квад­рату силы тока, сопротивлению провод­ника и времени прохождения тока.

Вот это тепловое действие тока и лежит в основе элек­трических ламп накаливания.

Надо сказать, что первую удачную конструкцию свое­образной лампы накаливания создал ещё П. Н. Яблочков. В ней разогревалась током пластинка из тугоплавкого материала, который в холодном состоянии не проводит электричества, а будучи нагрет, начинает проводить элек­трический ток. В качестве такого материала Яблочков предложил применять каолин. «Пластина,— писал Яблоч­ков,— может быть помещена в стеклянный шар и снаб­жена рефлектором (т. е. отражателем) для получения желаемого распределения света». Однако Яблочков, за­нимаясь главным образом усовершенствованием своей «электрической свечи», не позаботился о том, чтобы ши­роко использовать своё открытие. Он считал, что лампы накаливания очень невыгодны.

А. Н. Лодыгин, наоборот, верил в большое будущее ламп накаливания. В своих поисках наиболее удобной, простой и надёжной электрической лампы для «электро­лёта» Лодыгин остановился на лампе, в которой светился раскалённый угольный стерженёк.

Хотя по идее лампа накаливания крайне проста, над её созданием немало потрудились многие изобретатели. Трудность заключалась в том, чтобы создать такую лампу, которая давала бы достаточно яркий свет и в то же время работала продолжительное время.

На первый взгляд такая задача легко разрешима: стоит лишь взять проволочку из тугоплавкого металла, который выдерживает высокую температуру, и пропустить через неё достаточно сильный ток. Однако в действитель­ности это не так просто. Все предложенные подобные лампы — а их предлагалось очень много и до Лодыгина — при проверке оказывались крайне недолговечными. Одна из главных причин неудач заключалась в том, что кон­структоры электрических ламп накаливания не могли по­добрать достаточно подходящий материал для светящегося проводника. Почти все металлы, раскалённые током до высокой температуры, быстро выходили из строя: они либо расплавлялись, либо окислялись и «перегорали», или же, такие, как платина, размягчались, что также вело к быст­рой порче лампы.

За 30 лет — с 1840 по 1870 год — изобретателями разных стран было предложено так много практически непригодных конструкций ламп накаливания, что работу над подобными лампами стали считать заведомо обречён­ной на неудачу.

Несмотря на это, А. Н. Лодыгин пытается изготовить для своего электролёта именно лампу накаливания. После ряда опытов он останавливается на угле, как на материале, из которого следует сделать светящийся волосок лампы.

И вот, в 1872—1873 гг. Лодыгин создаёт свою первую лампу накаливания, которая выдерживает испытание.

Осенью 1873 года лампочки Лодыгина загораются на одной из улиц Петербурга. Современник изобретателя писал позднее об этом знаменательном событии: «Масса народа любовалась этим освещением, этим огнём с неба... Лодыгин первый вынес лампу накаливания из физического кабинета на улицу».

1873 год и считают годом создания электрической лампы накаливания.

Просто были устроены первые лампочки Лодыгина. На рисунке 17 показаны три вида этих ламп. Как видите, все они напоминают современные лампочки. Во всех трёх случаях внешней оболочкой служил стеклянный шар, в который вставлялись (через металлическую оправу) два медных стержня, соединённых с источником тока. Между стержнями был укреплён угольный стерженёк или уголь­ный треугольник. Когда через такой проводник пропус­кался электрический ток, уголь, благодаря его большому сопротивлению, разогревался и светился.

Сначала А. Н. Лодыгин не выкачивал воздух из своих ламп. Он помещал в стеклянный баллон лампы достаточно толстый угольный стерженёк и плотно, герметически, за­купоривал баллон. При этом, как полагал изобретатель, весь кислород воздуха, оставшегося внутри баллона, бы­стро израсходуется на окисление угля (т. е. на его сгора­ние), а затем, когда в лампе не останется кислорода, угольный стерженёк будет уже исправно служить, не сго­рая и не разрушаясь.

Однако испытания показали, что такие лампы всё же недолговечны. Они горели около 30 минут. Поэтому позд­нее воздух из ламп стал выкачиваться.

Александр Николаевич построил и более совершенные (но и более сложные) образцы своих ламп. Одна из таких ламп была создана Лодыгиным совместно с его механиком

В. Ф. Дидрихсоном (см. рис. 18). В ней можно было легко заменять угольные стерженьки, кроме того, в лампе нахо­дился не один стерженёк, а несколько. Угольные стер­женьки закреплялись в верхней части лампы на пластинке, которая соединялась с одним из полюсов источника тока. Они были разных размеров. Другой полюс соединялся с медной крышкой на шарнирах, которая прикрывала угли и касалась лишь одного из них, самого длинного. Когда этот стерженёк сгорал, медная крышка опускалась ниже, упиралась в следующий угольный стержень и тем самым снова замыкала электрическую цель.

Когда сгоревшие угли надо было заменить, лампа от­винчивалась от своей нижней части. Воздух из лампы можно было удалять обыкновенным воздушным насосом.

Простые угольные палочки в этой лампе были заме­нены особо приготовленными — из твёрдых и прокалённых без доступа воздуха пород дерева.

В 1876 году эти усовершенствованные лампы были с успехам применены на строительстве подводных частей Литейного моста через Неву, в Петербурге.

Ещё до этого А. Н. Лодыгин показал, что его лампы могут быть применены в самых различных местах. На вы­ставке в Технологическом институте он демонстрировал электрические фонари для работы в шахтах, сигнальный фонарь для железных дорог и т. д.

В 1874 году русская Академия Наук присудила Лоды­гину за его изобретение Ломоносовскую премию.

Премия эта была вполне заслуженной. А. Н. Лодыгин создал лампу, преимущества которой перед всеми другими были совершенно очевидны. Лампы Лодыгина были зна­чительно более экономичны, чем дуговые, просты по устройству, дёшевы, безопасны в обращении. Такие лампы легко было делать светимостью в 20—30—40 свечей, что имело важное значение: лампы накаливания были осо­бенно удобны для освещения небольших помещений.

А. Н. Лодыгин дал электрической лампе накаливания «путёвку в жизнь».

Известно, что изобретение лампы накаливания припи­сывал себе Эдисон. Однако беспристрастные исторические документы показывают, что он не изобретал никакой электрической лампочки. Эдисон лишь проделал много опытов, стараясь найти, из каких растений лучше всего изготовлять для лампочек угольные нити. Затем, он орга­низовал уже как предприниматель завод по выпуску ламп нового света.

Работая над усовершенствованием электрических ламп, Эдисон хорошо знал о том, каких результатов добился русский изобретатель А. Н. Лодыгин. Известно, что он даже получил некоторые образцы лодыгинских ламп от лейтенанта А. М. Хотинского, который был знаком с

А. Н. Лодыгиным и бывал в Соединённых Штатах Аме­рики.

«Эдисон представляет собой тип человека, весьма обыкновенного в нашем отечестве,— отзывался когда-то о нём один американский журнал,— это американец... наивный, упорный, тщеславный. Он, конечно, может сде­лать многое, но полагает, что может сделать всё... Он спо­собен изобрести табурет на трёх ножках и предоставить зрителям организовать компанию для эксплоатации этого табурета. Узнав же, что подобные табуреты находились во всеобщем употреблении ещё задолго до его рождения, он примется за новое изобретение...».

Как известно, в настоящее время в лампах накалива­ния светится нить, сделанная не из угля, а из вольфрама. Впервые это было предложено также творцом ламп нака­ливания. В 1890 году Лодыгин получил в Америке патент на лампу с нитью из тугоплавких металлов — вольфрама, молибдена и тантала. В 1900 году он с большим успехом демонстрировал одну из таких ламп на всемирной вы­ставке в Париже.

Лампочка с металлической нитью горела значительно ярче лампы с угольной нитью и была в три раза эконо­мичнее.

Интересно отметить, что примерно в те же годы на­шёлся ещё один «изобретатель» лампы накаливания — англичанин Сван. Возникло даже судебное дело между Эдисоном и Сваном. Однако исход дела оказался очень неприятным как для того, так и для другого. Суд указал, что оба они пытаются присвоить чужое изобретение.

В связи с этим в одном из французских журналов тогда писали: «А Лодыгин? А его лампы? Почему же не сказать уже, что и солнечный свет изобретён в Америке!».