كيف عملت لمبة توماس اديسون الخفيفة؟

في 27 يناير 1880 ، حصل توماس ألفا إديسون على براءة اختراع للمصباح الكهربائي ، ولأول مرة في تاريخ البشرية ، يمكن للإنسان أن يقهر الليل بضغطة زر. على الرغم من مرور أكثر من مائة عام منذ ذلك اليوم ، إلا أن المصابيح المتوهجة الحديثة تشبه إلى حد بعيد نموذج إديسون الرائد. تنطبق نفس الصيغة الأساسية على كليهما ؛ اعزل خيطًا من الأكسجين ومرر تيارًا كهربائيًا خلاله لإنتاج الضوء.

على الرغم من أنه قد يبدو للوهلة الأولى كما لو أن التيار يتدفق عبر موصل دون جهد ، إلا أن الأمر ليس كذلك في الغالبية العظمى من الظروف. توفر جميع المواد الموصلة تقريبًا نوعًا من العوائق أمام تدفق التيار ، وهي خاصية تسمى "الكهربائية" المقاومة. "عندما تتدفق الكهرباء عبر موصل نموذجي ، فإن بعض طاقتها مطلوبة للتغلب على مقاومة المواد. نتيجة لذلك ، يتم تسخين الموصل ، بشكل كبير في بعض الأحيان.

هذا هو الحال مع السطوع ، الظواهر التي تستخدم لإنتاج الضوء من الكهرباء. عندما تصل مادة ما إلى درجة حرارة كافية ، فإنها تبدأ في إصدار فوتونات تُدرك بالعين البشرية على أنها ضوء. عن طريق اختيار مادة ذات مقاومة كهربائية عالية ثم تطبيق تيار كافٍ ، يمكن إنتاج حرارة كافية في الموصل لإحداث توهج ، وبالتالي إضاءة.

جميع المصابيح الكهربائية هي في الأساس دائرة كهربائية متخصصة. يتدفق التيار إلى المصباح من جانب واحد ، وينتج الضوء ، ويتدفق للخارج من الجانب الآخر. إن الفتيل ، وهو قطعة من السلك يمكنك رؤيته إذا نظرت داخل مصباح كهربائي غير مضاء ، ليس في الواقع أكثر من جزء من هذه الدائرة يتمتع بمقاومة كهربائية عالية. استخدم مصباح إديسون الكهربائي قطعة خيزران متفحمة كخيط ، في حين أن معظم نماذج زملائه استخدم قطعة من الأسلاك المعدنية ، والابتكار الذي أعطى لمباته العمر المتوقع لأكثر من ألف ساعات.

ومع ذلك ، لا يكفي الخيط والتيار الكهربائي وحدهما لصنع مصباح كهربائي. في حالة وجود كمية كافية من الأكسجين داخل الزجاج ، فإن الحرارة الناتجة في الفتيل ستؤدي إلى اشتعال النيران بسرعة. لمنع هذا ، من الضروري خلق فراغ داخل المصباح نفسه.

لم يكن إديسون هو المخترع الأول الذي طور فكرة المصباح الكهربائي بالطرق الموضحة هنا. في الواقع ، في وقت منح براءة اختراعه ، طور العديد من أقرانه نماذجهم الخاصة تقريبًا مثل نماذجه. حقق نموذج إديسون مكانة بارزة ليس لأنه كان أول مصباح كهربائي ولكن لأنه كان أول مصباح كهربائي قابل للتطبيق تجاريًا. نتج عن ابتكار خيوط الكربون جنبًا إلى جنب مع الأساليب المتفوقة لخلق فراغ نموذج يتمتع بعمر كافٍ للاستخدام العملي.