愛(ài)迪生發(fā)明電燈的故事
愛(ài)迪生在一八七七年開(kāi)始了改革弧光燈的試驗(yàn),提出了要搞分電流,變弧光燈為白光燈。這項(xiàng)試驗(yàn)要達(dá)到滿意的程度。必須找到一種能燃燒到白熱的物質(zhì)做燈絲,這種燈絲要經(jīng)住熱度在二千度一千小時(shí)以上的燃燒。同時(shí)用法要簡(jiǎn)單,能經(jīng)受日常使用的擊碰,價(jià)格要低廉,還要使一個(gè)燈的明和滅不影響另外任何一個(gè)燈的明和滅,保持每個(gè)燈的相對(duì)獨(dú)立性為了選擇這種做燈。這在當(dāng)時(shí)是極大膽的設(shè)想,需要下極大的功夫去探索,去試驗(yàn)。 絲用的物質(zhì),愛(ài)迪生先是用炭化物質(zhì)做試驗(yàn),失敗后又以金屬鉑與銥高熔點(diǎn)合金做燈絲試驗(yàn),還做過(guò)上質(zhì)礦石和礦苗共一千六百種不同的試驗(yàn),結(jié)果都失敗了。但這時(shí)他和他的助手們已取得了很大進(jìn)展,已知道白熱燈絲必須密封在一個(gè)高度真空玻璃球內(nèi),而不易溶掉的道理。這樣,他的試驗(yàn)又回到炭質(zhì)燈絲上來(lái)了。他晝夜不息地用到了一八八0年的上半年,愛(ài)迪生的白熱燈試驗(yàn)仍無(wú)結(jié)果。有一天,他把試驗(yàn)室里的一把芭蕉扇邊上縛著一條竹絲撕成細(xì)絲,全副精力在炭化上下功夫,僅植物類(lèi)的炭化試驗(yàn)就達(dá)六千多種。他的試驗(yàn)筆記簿多達(dá)二百多本,共計(jì)四萬(wàn)余頁(yè),先后經(jīng)過(guò)三年的時(shí)間。他每天工作十八、九個(gè)小時(shí)。每天清早三、四點(diǎn)的時(shí)候,他才頭枕兩、三本書(shū),躺在實(shí)驗(yàn)用的桌子下面睡覺(jué)。有時(shí)他一天在凳子上睡三、四次,每次只半小時(shí)。
到了一八八0年的上半年,愛(ài)迪生的白熱燈試驗(yàn)仍無(wú)結(jié)果,就連他的助手也灰心了。有一天,他把試驗(yàn)室里的一把芭蕉扇邊上縛著一條竹絲撕成細(xì)絲,經(jīng)炭化后做成一根燈絲,結(jié)果這一次比以前做的種種試驗(yàn)都優(yōu)異,這便是愛(ài)迪生最早發(fā)明的白熱電燈——竹絲電燈。這種竹絲電燈繼續(xù)了好多年。直到一九0八年發(fā)明用鎢做燈絲后才代替它。愛(ài)迪生在這以后開(kāi)始研制的堿性蓄電池,困難很大,他的鉆研精神,更是十分驚人。這種蓄電池是用來(lái)供給原動(dòng)力的。他和一個(gè)精選的助手苦心孤詣地研究了近十年的時(shí)間,經(jīng)歷了許許多多的艱辛與失敗,一會(huì)兒他以為走到目的地了,但一會(huì)兒又知道錯(cuò)了。但愛(ài)迪生從來(lái)沒(méi)有動(dòng)搖過(guò),而再重新開(kāi)始。大約經(jīng)過(guò)五萬(wàn)次的試驗(yàn),寫(xiě)成試驗(yàn)筆記一百五十多本,方才達(dá)到目的.
愛(ài)迪生和他的助手們,用白金試了好幾次,可這種熔點(diǎn)較高的白金,雖然使電燈發(fā)光時(shí)間延長(zhǎng)了好多,但不時(shí)要自動(dòng)熄掉再自動(dòng)發(fā)光,仍然很不理想。
愛(ài)迪生并不氣餒,繼續(xù)著自己的試驗(yàn)工作。他先后試用了鋇、鈦、錮等稀有金屬,效果都不很理想。
接下來(lái),他與助手們將這1600種耐熱材料分門(mén)別類(lèi)地開(kāi)始試驗(yàn),還是采用白金最為合適。由于改進(jìn)了抽氣方法,使玻璃泡內(nèi)真空。
燈的壽命已延長(zhǎng)到2個(gè)小時(shí)。但這種由白金為材料做成的燈,價(jià)格太昂貴了,誰(shuí)愿意化這么多錢(qián)去買(mǎi)只能用2個(gè)小時(shí)的電燈呢? 愛(ài)迪生看到這用棉紗織成的圍脖,愛(ài)迪生腦海突然萌發(fā)了一個(gè)念頭: 對(duì)!棉紗的纖維比木材的好,能不能用這種材料? 他急忙從圍巾上扯下一根棉紗,小心地把這根炭絲裝進(jìn)玻璃泡里,效果果然很好。
愛(ài)迪生非常高興,制造了很多棉紗做成的炭絲,進(jìn)行多次試驗(yàn)。燈炮的壽命延長(zhǎng)13個(gè)小時(shí),后來(lái)又達(dá)到45小時(shí)。
“我希望它能亮1000個(gè)小時(shí),最好是16000個(gè)小時(shí)!”愛(ài)迪生說(shuō)道。最后,愛(ài)迪生終于選擇了竹子。
他先取出一片竹子,裝進(jìn)玻璃泡,通上電后,這種竹絲燈泡竟連續(xù)不斷地亮了1200個(gè)小時(shí)! 他終于做出了自己滿意的電燈。
愛(ài)迪生發(fā)明電燈的故事
在很久以前沒(méi)有發(fā)明燈泡的時(shí)候,很多人晚上的照明一般是使用蠟燭燈、煤油燈等,讓人們生活倍感不便,那時(shí)候的愛(ài)迪生內(nèi)心十分的苦惱,他決心要發(fā)明一種能夠耐用的光線明亮的燈泡。于是愛(ài)迪生在實(shí)驗(yàn)室里面不斷地進(jìn)行各種材料試驗(yàn),使用了一種碳條進(jìn)行試驗(yàn)可是這種材料十分的脆弱,根本難以作為燈泡材料,失敗之后又開(kāi)始使用了釕和鉻這些材料進(jìn)行試驗(yàn),當(dāng)燈泡亮起來(lái)時(shí)候他非常高興,認(rèn)為這種材料十分適合用于制作燈泡的燈絲,可是大約幾分鐘之后燈絲也燒斷了。
幾年之后愛(ài)迪生失敗的經(jīng)歷被許多的人嘲笑,認(rèn)為他是做白日夢(mèng),尤其是認(rèn)為愛(ài)迪生做了很多失敗的實(shí)驗(yàn)。面對(duì)別人的質(zhì)疑和不信任,愛(ài)迪生卻并沒(méi)有放棄燈絲實(shí)驗(yàn)計(jì)劃,反而以此為動(dòng)力繼續(xù)展開(kāi)自己的科學(xué)實(shí)驗(yàn),于是又試驗(yàn)了一種碳化棉簽作為燈絲材料,把燈泡中真空花,這種材料還是堅(jiān)持很久,可是在四十五小時(shí)不久就燒斷了,但是愛(ài)迪生已經(jīng)興奮不已了,他已經(jīng)嘗試了超過(guò)六千多次的實(shí)驗(yàn)了,而這一次無(wú)疑是找到突破點(diǎn)。
愛(ài)迪生又開(kāi)始進(jìn)行了燈絲實(shí)驗(yàn),功不負(fù)有心人,他發(fā)現(xiàn)了鎢絲可以作為電燈材料,為此他欣喜若狂,這種材料是燈泡的絕佳材料,發(fā)出的光線十分的明亮,又不易燒斷適合長(zhǎng)期使用。如此燈泡便慢慢的進(jìn)入了尋常百姓家,成為我們夜晚中必備的照明工具。
真正發(fā)明電燈使之大放光明的是美國(guó)發(fā)明家愛(ài)迪生。
他是鐵路工人的孩子,小學(xué)未讀完就輟學(xué),在火車(chē)上賣(mài)報(bào)度日。愛(ài)迪生是一個(gè)異常勤奮的人,喜歡做各種實(shí)驗(yàn),制作出許多巧妙機(jī)械。
他對(duì)電器特別感興趣,自從法拉第發(fā)明電機(jī)后,愛(ài)迪生就決心制造電燈,為人類(lèi)帶來(lái)光明。 1879年,幾經(jīng)實(shí)驗(yàn),愛(ài)迪生最后決定用炭絲來(lái)作燈絲。
他把一截棉絲撒滿炭粉,彎成馬蹄形,裝到坩鍋中加熱,做成燈絲,放到燈泡中,再用抽氣機(jī)抽去燈泡內(nèi)空氣,電燈亮了,竟能連續(xù)使用45個(gè)小時(shí)。就這樣,世界上第一批炭絲的白熾燈問(wèn)世了。
1879年除夕,愛(ài)迪生電燈公司所在地洛帕克街燈火通明。
早在1821年,英國(guó)的科學(xué)家戴維和法拉第就發(fā)明了一種叫電弧燈的電燈.這種電燈用炭棒作燈絲,雖然能發(fā)出亮光,但光線刺眼,壽命短.
于是,愛(ài)迪生開(kāi)始試驗(yàn)作為燈絲的材料,愛(ài)迪生以極大的毅力和耐心,試驗(yàn)了1600多種材料,用炭條、白金絲,還有釕、鉻等金屬作燈絲,都以失敗而告終.面對(duì)失敗,面對(duì)有些人的冷嘲熱諷,愛(ài)迪生沒(méi)有退卻.經(jīng)過(guò)13個(gè)月的艱苦奮斗,愛(ài)迪生試用了6000多種材料,試驗(yàn)了7000多次,終于發(fā)現(xiàn)可以用棉線做燈絲,足足亮了45小時(shí)燈絲才被燒斷.這是人類(lèi)第一盞有實(shí)用價(jià)值的電燈.這一天——1879年10月21日,被人們定為電燈發(fā)明日.愛(ài)迪生經(jīng)進(jìn)一步試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)用竹絲作燈絲效果很好,燈絲耐用,燈泡可亮1200個(gè)小時(shí).此后,電燈開(kāi)始進(jìn)入尋常百姓家.
后來(lái),人們便一直使用這種用竹絲作燈絲的燈泡.幾十年后,又對(duì)它進(jìn)行了改進(jìn),即用鎢絲作燈絲,并在燈泡內(nèi)充入惰性氣體氮或氬.
這樣,燈泡的壽命又延長(zhǎng)了許多.我們現(xiàn)在使用的就是這種燈泡.
1 愛(ài)迪生發(fā)明電泡的過(guò)程
第一盞實(shí)用白熾燈
用鉑線研制白熾燈,已經(jīng)相當(dāng)成功,可是它的價(jià)格畢竟太貴了。他決心要制造一種更好的電燈來(lái)。
試驗(yàn)用的線卷每次得從費(fèi)城的吹玻璃人那里運(yùn)來(lái),浪費(fèi)了不少時(shí)間,而且在中途又免不了破碎損失,這很使他煩惱。后來(lái),他干脆雇了一個(gè)名叫波姆(Ludwing Boehm )的青年為他制造“玻璃丁包”。
一天晚上,愛(ài)迪生留在實(shí)驗(yàn)室很晚,他心不在焉地把一塊壓縮的煙煤在手中搓卷著。他好像在幻想著什么似的,不知不覺(jué)的把手中的煙煤搓成一根細(xì)線。他突然想到,這也許可以制造出比較好的電燈來(lái)。
他把身邊的一卷棉紗截下一小段,放在爐中熏了約1小時(shí),再把它裝在玻璃泡里,抽去空氣,而后把電流接上。這脆弱的棉線立即發(fā)出耀目的亮光來(lái)??墒翘烤€經(jīng)不住電池的全部的電壓,不久就燒斷了。他把這斷線放在顯微鏡下檢查,發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)炭化后的棉線變得異常的堅(jiān)硬了。
于是他便加緊努力。他拋棄了用棉線的方法,試用木材的細(xì)條,接著又用稻草、紗紙、線、馬尼拉麻繩、馬鬃、釣魚(yú)線、麻栗、硬橡皮、栓木、藤條、玉蜀黍纖維,甚至人的胡須、頭發(fā)都用來(lái)當(dāng)作燈絲。
愛(ài)迪生在休倫港車(chē)站學(xué)電報(bào)的時(shí)候,麥肯齊站長(zhǎng)熱心教過(guò)他電碼。愛(ài)迪生建立研究所以后,特地請(qǐng)他到所里來(lái)工作。這時(shí),麥肯齊已經(jīng)上了年紀(jì),實(shí)際上做不了多少事,愛(ài)迪生聘請(qǐng)他來(lái),不過(guò)是為了報(bào)答他的情誼,讓他掛個(gè)閑職養(yǎng)老罷了。麥肯齊是蘇格蘭人,長(zhǎng)著紅棕色的頭發(fā)和胡子。有一天,愛(ài)迪生正在為燈絲材料冥思苦想,忽然看見(jiàn)了麥肯齊的紅胡子,不由眼睛一亮。他問(wèn)麥肯齊,為了電燈實(shí)驗(yàn),能不能借用一樣?xùn)|西。愛(ài)迪生懷著極大的興趣挑選了幾根粗胡子,先進(jìn)行炭化處理,然后裝進(jìn)燈泡里做實(shí)驗(yàn)。這時(shí),他已經(jīng)設(shè)計(jì)出一種新的抽氣機(jī),燈泡的真空度有明顯的提高。
遺憾的是,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,用胡子做燈絲,還是沒(méi)有成功。麥肯齊找到愛(ài)迪生,把胸口一拍說(shuō):“再試試我的頭發(fā)吧!”愛(ài)迪生說(shuō),頭發(fā)和胡子的性質(zhì)一樣,沒(méi)有采納。但是,麥肯齊的獻(xiàn)身精神是感人的。愛(ài)迪生先后用近1600種材料進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),但都一一失敗了。
從10月16日開(kāi)始,經(jīng)過(guò)5天的探索,出現(xiàn)了最終的突破。這次愛(ài)迪生又重新使用棉線,他把棉線擺成各種圓弧形,然后放在一個(gè)密閉的金屬盒內(nèi),進(jìn)行幾個(gè)小時(shí)的炭化處理。數(shù)小時(shí)后,取出金屬盒,打開(kāi)后,棉線已成為炭絲。這時(shí),“巴切勒極為小心地拿著這根寶貝,向吹制燈泡的車(chē)間走去,而我則像護(hù)送著無(wú)價(jià)之寶的護(hù)衛(wèi)。”(愛(ài)迪生語(yǔ))直到第四天,他終于取出了一段完整的炭絲,并順利地把它裝在一個(gè)玻璃燈泡里,接通電源。果然,燈絲發(fā)出亮光??墒?,這樣的電燈只亮了一會(huì)兒,炭絲就被燒斷了。
炭絲燈雖然只亮了很短的時(shí)間,但卻給電燈的研究帶來(lái)成功的希望。報(bào)紙刊登了這個(gè)消息,沒(méi)想到,愛(ài)迪生卻因此遭到很多的誹謗和攻擊。在當(dāng)時(shí),大多是用煤氣燈照明,那些煤氣公司的老板們怕電燈的出現(xiàn)使他們?cè)诮?jīng)濟(jì)上蒙受重大損失,因此就拼命地反對(duì)電燈的研究工作,他們竭力要使人們相信,愛(ài)迪生是個(gè)善于吹牛的大騙子。
有些正統(tǒng)的科學(xué)家也付之一笑,認(rèn)為年青的愛(ài)迪生想入非非,不相信他的研究會(huì)成功,認(rèn)為小型電燈是無(wú)法制造的。其他的電燈研究者也攻擊說(shuō),愛(ài)迪生盜竊了他們的研究成果。
有人譏笑他說(shuō):“不管愛(ài)迪生有多少電燈,只要有一只壽命超過(guò)20分鐘,我就愿付100美元,有多少付多少?!睂?duì)此,愛(ài)迪生的回答,就是以堅(jiān)定的信心,繼續(xù)試驗(yàn)。
也有人說(shuō):“即使造出來(lái),人們也點(diǎn)不起?!睈?ài)迪生則堅(jiān)定地回答說(shuō):“當(dāng)電燈普及之后,只有奢侈者才用得起蠟燭。”
愛(ài)迪生立志要發(fā)明一種體積小、亮度大、壽命長(zhǎng)、可任意開(kāi)關(guān)的電燈。經(jīng)過(guò)多次的試驗(yàn)、失敗、再試驗(yàn),在一天傍晚,愛(ài)迪生和助手們成功地把炭精絲裝進(jìn)了燈泡。一個(gè)德國(guó)籍的玻璃專家按照愛(ài)迪生的吩咐,把燈泡里的空氣抽到只剩下一個(gè)大氣壓的百萬(wàn)分之一,封上了口。這為愛(ài)迪生的成功提供了先決條件。愛(ài)迪生接通電流,他們?nèi)找古瓮那榫敖K于出現(xiàn)在眼前:燈泡發(fā)出了金色的亮光!這一天是1879年10月21日,后來(lái)就把這一天定為電燈發(fā)明日。連續(xù)用了45個(gè)小時(shí)以后,這盞電燈的燈絲才被燒斷,這是人類(lèi)第一盞有廣泛實(shí)用價(jià)值的電燈。
一般認(rèn)為電燈是由美國(guó)人湯馬士?愛(ài)迪生所發(fā)明。但倘若認(rèn)真的考據(jù),另一美國(guó)人亨利?戈培爾(Heinrich G?bel)比愛(ài)迪生早數(shù)十年已發(fā)明了相同原理和物料,而且可靠的電燈泡,而在愛(ài)迪生之前很多其他人亦對(duì)電燈的發(fā)明作出了不少貢獻(xiàn)。1801年,英國(guó)化學(xué)家戴維將鉑絲通電發(fā)光。他亦在1810年發(fā)明了電燭,利用兩根碳棒之間的電弧照明。1854年亨利?戈培爾使用一根炭化的竹絲,放在真空的玻璃瓶下通電發(fā)光。他的發(fā)明今天看來(lái)是首個(gè)有實(shí)際效用的白熾燈。他當(dāng)時(shí)試驗(yàn)的燈泡已可維持400小時(shí),但是并沒(méi)有即時(shí)申請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)專利。
1850年,英國(guó)人約瑟夫?威爾森?斯旺(Joseph Wilson Swan)開(kāi)始研究電燈。1878年,他以真空下用碳絲通電的燈泡得到英國(guó)的專利,并開(kāi)始在英國(guó)建立公司,在各家庭安裝電燈。
1874年,加拿大的兩名電氣技師申請(qǐng)了一項(xiàng)電燈專利。他們?cè)诓A葜鲁淙氲獨(dú)?,以通電的碳桿發(fā)光。但是他們無(wú)足夠財(cái)力繼續(xù)發(fā)展這發(fā)明,于是在1875年把專利賣(mài)給愛(ài)迪生。
愛(ài)迪生購(gòu)下專利后,嘗試改良使用的燈絲。1879年他改以碳絲造燈泡,成功維持13個(gè)小時(shí)。到了1880年,他造出的炭化竹絲燈泡曾成功在實(shí)驗(yàn)室維持1200小時(shí)。但是在英國(guó),斯旺控告愛(ài)迪生侵犯專利,并且獲得勝訴。愛(ài)迪生在英國(guó)的電燈公司被迫讓斯旺加入為合伙人。但后來(lái)斯旺把他的權(quán)益及專利都賣(mài)了給愛(ài)迪生。在美國(guó),愛(ài)迪生的專利亦被挑戰(zhàn)。美國(guó)專利局曾判決他的發(fā)明已有前科,屬于無(wú)效。最后經(jīng)過(guò)多年的官司,愛(ài)迪生才取得碳絲白熾燈的專利權(quán)。
愛(ài)迪生的最大發(fā)現(xiàn)是使用鎢代替碳作為燈絲。之后在1906年,通用電器發(fā)明一種制造電燈鎢絲的方法。最終廉價(jià)制造鎢絲的方法得到解決,鎢絲電燈泡被使用至今。
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