من اخترع المصباح الكهربائي؟ | العلوم الحية
على الرغم من أن توماس إديسون يُنسب إليه الفضل عادةً باعتباره الرجل الذي اخترع المصباح الكهربائي ، إلا أن المخترع الأمريكي الشهير لم يكن الوحيد الذي ساهم في تطوير هذه التكنولوجيا الثورية.
لعب أليساندرو فولتا وهامفري ديفي وجوزيف سوان دورًا مهمًا في تطوير هذه التكنولوجيا.
البحث والتطوير المبكر
تبدأ قصة المصباح الكهربائي قبل فترة طويلة من حصول إديسون على براءة اختراع لأول مصباح ناجح تجاريًا في عام 1879. في عام 1800 ، طور المخترع الإيطالي أليساندرو فولتا أول طريقة عملية لتوليد الطاقة. كهرباء (يفتح في علامة تبويب جديدة)، الكومة الفولتية. مصنوعة من أقراص متناوبة من الزنك و نحاس (يفتح في علامة تبويب جديدة) – تتخللها طبقات من الورق المقوى المنقوعة في الماء المالح – توصل الكومة الكهرباء عند توصيل سلك نحاسي في كلا الطرفين. يعتبر سلك فولتا النحاسي المتوهج رسميًا مقدمة للبطارية ، ولكنه أيضًا أحد أقدم مظاهر الإضاءة المتوهجة.
وفقًا لما ذكره هارولد إتش شوبيرت (“الطاقة والمجتمع: مقدمة (يفتح في علامة تبويب جديدة)، “CRC Press ، 2014) Voltaic Pile” جعلت من الممكن للعلماء تجربة التيارات الكهربائية في ظل ظروف خاضعة للرقابة “وعززت تجارب الكهرباء (يفتح في علامة تبويب جديدة). بعد وقت قصير من تقديم فولتا اكتشافه لمصدر مستمر للكهرباء إلى الجمعية الملكية في لندن ، أنتج ديفي أول مصباح كهربائي في العالم عن طريق توصيل أكوام الفولتية بأقطاب الفحم.
عُرف اختراع ديفي 1802 بمصباح القوس الكهربائي ، الذي سمي على اسم قوس الضوء الساطع المنبعث بين قضيبي الكربون ، وفقًا لـ “حياة السير همفري ديفي (يفتح في علامة تبويب جديدة)“(HardPress Publishing ، 2016)
(يفتح في علامة تبويب جديدة)
بينما كان مصباح Davy القوسي بالتأكيد تحسينًا على أكوام Volta المستقلة ، إلا أنه لم يكن مصدرًا عمليًا للغاية للإضاءة. احترق هذا المصباح البدائي بسرعة وكان شديد السطوع لاستخدامه في المنزل أو في مكان العمل. ومع ذلك ، في محاضرة عام 2012 عن وقائع الجمعية الفلسفية الأمريكية (يفتح في علامة تبويب جديدة)كتب جون موريج توماس أن تجارب ديفي الأخرى مع الإضاءة أدت إلى مصباح أمان عمال المناجم ، وكذلك إضاءة الشوارع في باريس “والعديد من المدن الأوروبية الأخرى”. تم استخدام المبادئ الكامنة وراء ضوء قوس ديفي طوال القرن التاسع عشر في تطوير العديد من المصابيح والمصابيح الكهربائية الأخرى.
في عام 1840 ، طور العالم البريطاني وارن دي لا رو مصباحًا ضوئيًا مصممًا بكفاءة باستخدام خيوط بلاتينية ملفوفة بدلاً من النحاس ، لكن التكلفة العالية للبلاتين حالت دون نجاح المصباح تجاريًا ، وفقًا لهندسة مثيرة للاهتمام (يفتح في علامة تبويب جديدة). في عام 1848 ، قام الإنجليزي ويليام ستايت بتحسين طول عمر مصابيح القوس التقليدية من خلال تطوير آلية آلية تعمل على مدار الساعة تنظم حركة قضبان الكربون سريعة التآكل في المصابيح ، وفقًا لمعهد الهندسة والتكنولوجيا. (يفتح في علامة تبويب جديدة). لكن تكلفة البطاريات المستخدمة لتشغيل مصابيح Staite حدت أيضًا من تطبيقاتها العملية.
جوزيف سوان مقابل توماس اديسون
في عام 1850 ، بدأ الكيميائي الإنجليزي جوزيف سوان بمحاولة جعل الضوء الكهربائي أكثر اقتصادا ، وبحلول عام 1860 كان قد طور مصباحًا ضوئيًا يستخدم خيوطًا ورقية مكربنة بدلاً من تلك المصنوعة من البلاتين ، وفقًا لـ بي بي سي (يفتح في علامة تبويب جديدة). تلقى Swan أ براءة الإختراع (يفتح في علامة تبويب جديدة) في المملكة المتحدة عام 1878 ، وفي فبراير 1879 قام بعرض مصباح عامل في محاضرة في نيوكاسل ، إنجلترا ، وفقًا لـ مؤسسة سميثسونيان (يفتح في علامة تبويب جديدة).
مثل عمليات التسليم السابقة للمصباح الكهربائي ، تم وضع خيوط Swan في أنبوب مفرغ لتقليل تعرضها للأكسجين ، مما يطيل من عمرها. لسوء الحظ بالنسبة لـ Swan ، لم تكن مضخات التفريغ فعالة جدًا في ذلك الوقت ، ولم يعمل النموذج الأولي جيدًا بما يكفي للاستخدام اليومي.
أدرك إديسون أن مشكلة تصميم سوان تكمن في الخيوط. خيوط رفيعة عالية المقاومة الكهربائية من شأنه أن يجعل المصباح عمليًا لأنه لن يتطلب سوى القليل من التيار لجعله يتوهج. أظهر المصباح الخاص به ، مع خيوط البلاتين في لمبة زجاجية ، في ديسمبر 1879 في مينلو بارك ، نيو جيرسي ، وفقًا لمعهد فرانكلين (يفتح في علامة تبويب جديدة). قام سوان بدمج التحسينات في المصابيح الكهربائية الخاصة به وأسس شركة إضاءة كهربائية في إنجلترا.
رفع إديسون دعوى قضائية لانتهاك براءات الاختراع ، لكن براءة اختراع سوان كانت مطالبة قوية ، على الأقل في المملكة المتحدة ، وفقًا لـ رئيس قسم المعلومات (يفتح في علامة تبويب جديدة). توحد المخترعون في النهاية وشكلوا شركة Edison-Swan United ، التي أصبحت واحدة من أكبر الشركات المصنعة للمصابيح الكهربائية في العالم ، وفقًا لـ مجموعة متحف العلوم (يفتح في علامة تبويب جديدة).
(يفتح في علامة تبويب جديدة)
أول مصباح متوهج عملي
ووفقًا لوزارة الطاقة ، فإن المكان الذي تجاوز فيه إديسون منافسه كان في تطوير مصباح عملي وغير مكلف. اختبر إديسون وفريقه من الباحثين أكثر من 3000 تصميم للمصابيح بين عامي 1878 و 1880.
في نوفمبر 1879 ، قدم إديسون براءة اختراع لمصباح كهربائي بخيوط كربون ، وفقًا لـ المحفوظات الوطنية. (يفتح في علامة تبويب جديدة) أدرجت براءة الاختراع العديد من المواد التي يمكن استخدامها في الخيوط ، بما في ذلك القطن والكتان والخشب. أمضى إديسون العام التالي في العثور على الفتيل المثالي لمصباحه الجديد ، حيث اختبر أكثر من 6000 نبتة لتحديد المادة التي ستحترق لأطول فترة.
بعد عدة أشهر من منح براءة الاختراع عام 1879 ، اكتشف إديسون وفريقه أن خيوط الخيزران المكربنة يمكن أن تحترق لأكثر من 1200 ساعة ، وفقًا لـ متحف اديسون (يفتح في علامة تبويب جديدة). تم استخدام الخيزران للخيوط في مصابيح إديسون حتى بدأ استبدالها بمواد تدوم طويلاً في ثمانينيات القرن التاسع عشر إلى أوائل القرن العشرين.
متعلق ب: ما هو أطول مصباح مشتعل؟
في عام 1882 ، حصل لويس هوارد لاتيمر ، أحد باحثي إديسون ، على براءة اختراع لطريقة أكثر كفاءة لتصنيع خيوط الكربون ، وفقًا لجامعة روتجرز. (يفتح في علامة تبويب جديدة). وفي عام 1903 ، اخترع ويليس آر ويتني علاجًا لهذه الخيوط سمح لها بالحرق دون تعتيم الأجزاء الداخلية من المصابيح الزجاجية ، وفقًا لمؤسسة سميثسونيان. (يفتح في علامة تبويب جديدة).
قام ويليام ديفيد كوليدج ، الفيزيائي الأمريكي في شركة جنرال إلكتريك ، بتحسين طريقة الشركة في تصنيع خيوط التنجستن في عام 1910. عُرف التنجستن ، الذي يحتوي على أعلى نقطة انصهار لأي عنصر كيميائي ، من قبل إديسون بأنه مادة ممتازة لخيوط المصباح الكهربائي ، ولكن لم تكن الآلات اللازمة لإنتاج أسلاك التنجستن فائقة الدقة متوفرة في أواخر القرن التاسع عشر.
لا يزال التنجستن هو المادة الأساسية المستخدمة في خيوط المصباح المتوهج اليوم.
ساهم في هذا المقال راشيل روس وكالوم مكلفي. تم تحديث هذه المقالة في 2 نوفمبر 2022.
مصادر إضافية
اقرأ المزيد عن اختراع فرانكلين في معهد فرانكلين (يفتح في علامة تبويب جديدة). تعرف على المزيد حول حياة توماس إديسون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (يفتح في علامة تبويب جديدة). شاهد فيديو حول كيفية عمل المصابيح الكهربائية minutephysics على موقع يوتيوب (يفتح في علامة تبويب جديدة).