Edisona elektriskā gaisma
1880. gada 27. janvārī Tomass Alva Edisons saņēma elektriskās spuldzes patentu, un pirmo reizi cilvēces vēsturē cilvēks varēja iekarot nakti ar slēdža pārsegu. Lai gan kopš šīs dienas ir pagājuši vairāk nekā simts gadi, mūsdienu kvēlspuldzes ir ļoti līdzīgas Edisona revolucionārajam modelim. Uz abām attiecas viena un tā pati pamatformula; Izolējiet kvēldiegu no skābekļa un izlaidiet caur to elektrisko strāvu, lai radītu gaismu.
Pretestība un iedegšanās
Lai gan sākumā varētu šķist, ka strāva caur vadītāju plūst bez piepūles, lielākajā daļā gadījumu tas tā nav. Gandrīz visi vadošie materiāli rada zināmu šķērsli strāvas plūsmai, īpašumam, ko sauc par "elektrisko" "Kad elektrība plūst caur tipisku vadītāju, daļa no tās enerģijas ir nepieciešama, lai pārvarētu materiāla pretestība. Tā rezultātā diriģents uzsilst, dažreiz dramatiski.
Tāds ir kvēlspuldze - parādības, ko izmanto gaismas ražošanai no elektrības. Kad materiāls sasniedz pietiekamu temperatūru, tas sāk izstarot fotonus, kurus cilvēka acs uztver kā gaismu. Izvēloties materiālu ar augstu elektrisko pretestību un pēc tam uzliekot pietiekamu strāvu, vadītājā var saražot pietiekami daudz siltuma, lai radītu kvēlspuldzi un līdz ar to arī gaismu.
Gaismas veidošanas mehānika
Visas spuldzes būtībā ir specializēta elektriskā ķēde. Strāva vienā pusē ieplūst spuldzē, rada gaismu un no otras izplūst atpakaļ. Kvēldiegs, kas ir stieples gabals, kuru varat redzēt, ieskatoties neapgaismotās spuldzes iekšpusē, patiesībā ir nekas cits kā šīs ķēdes daļa, kurai ir augsta elektriskā pretestība. Edisona spuldzē kā kvēldiegu tika izmantots karbonizēts bambusa gabals, turpretī lielākā daļa viņa vienaudžu modeļu izmantoja metāla stieples gabalu un jauninājumus, kas viņa spuldzēm paredzēja paredzamo dzīves ilgumu virs tūkstoš stundas.
Tomēr tikai ar kvēldiegu un elektrisko strāvu nepietiek, lai izveidotu spuldzi. Ja stikla iekšpusē ir pietiekami daudz skābekļa, kvēldiega radītais siltums ātri izraisītu tā aizdegšanos. Lai to novērstu, pašas spuldzes iekšpusē ir jāizveido vakuums.
Pirmā dzīvotspējīgā spuldze
Edisons nebija pirmais izgudrotājs, kurš pēc šeit aprakstītajām metodēm izstrādāja spuldzes ideju. Patiesībā patenta piešķiršanas laikā daudzi viņa vienaudži bija izstrādājuši savus modeļus gandrīz tikpat sarežģītus kā viņa. Edisona modelis ieguva ievērību nevis tāpēc, ka tā bija pirmā spuldze, bet gan tāpēc, ka tā bija pirmā komerciāli izdevīgā spuldze. Oglekļa kvēldiega jauninājums kopā ar izcilām vakuuma radīšanas metodēm radīja modeli, kam bija pietiekami ilgs mūžs praktiskai lietošanai.