История электрического освещения (стр. 5 из 6)
Так было не только в России. Английский парламент создал специальную комиссию, чтобы разобрать жалобы на электрическое освещение. «Что касается оттенков электрического света, - отмечал протокол заседания комиссии. – то английские леди весьма им недовольны: они находят, что он придает мертвенность лицам». Жаловались и торговцы рыбы. Они говорили, что при электричестве цвет выставленной для продажи рыбы отпугивает покупателей.
Газовые компании мобилизовали не только английских леди и торговцев рыбы. Широко распространялась брошюра, посвященная сравнению электрического освещения с газовым. Автор ее, пользуясь подтасованными цифрами и отзывами, убеждал читателей, что электрическое освещение дорого, ненадежно и вредно для глаз.
Однако и некоторые совершенно добросовестные люди не верили в будущее электрического освещения. Самое поразительное – это выступление одного известного французского инженера, специалиста по электричеству. Он писал: «Для жилых помещений газовое освещение является самым приятным, удобным и дешевым. Электрическое освещение, возможно, найдет применение для отдельных больших комнат и в парадным квартирах, но это будет таким редким исключением, что излишне обращать на него внимание. Несмотря на конкуренцию, которая возникает в отдельных случаях между газовым и электрическим освещением, газовая промышленность в своем развитии никогда не потерпит ущерба от электрического освещения. Никогда электрический свет не нанесет ущерба газу, масляным лампам и свечам».
Французский инженер писал свою статью, когда пользовались только одним видом электрического освещения – свечами Яблочкова. Они действительно были неудобны для освещения комнат, а сила света слишком велика, и дуга гудела, и помещение нагревалось. Но, ведь казалось бы, инженер, работающий в области электричества. Мог бы догадаться, что освещение будет усовершенствовано, что лампы Яблочкова – только первый шаг.
Сражение между газовым и электрическим освещением шло не только в статьях, брошюрах и речах. Шла битва изобретений.
Как только свечи Яблочкова начали завоевывать европейские столицы, владельцы газовых заводов стали спешно совершенствовать газовое освещение.
И тут на помощь им пришел талантливы немецкий изобретатель Ахэр фон Вельсбах. Он предложил владельцам газовых заводов новую горелку. Это был сетчатый колпачок из марли, пропитанный металлическим солями. В момент зажигания марля сгорает, а соли образуют твердый остов. Этот остов уже не горит, а накаляется газом до бела и ярко светит. Получилась газовая лампочка накаливания! Сила света газовых горелок увеличилась в несколько раз, а газа потребляли они в шесть раз меньше, чем прежние горелки. Освещение обходилось гораздо дешевле электрического.
Теперь разорение уже грозило газовым заводам, а фабрикам электрических лампочек.
С лихорадочной быстротой бросились защитники электричества искать способы удешевления и улучшения лампочек. Вот тогда и начались попытки заменить угольные нити в лампочках металлическими, которые потребляли бы меньше тока и устраняли желтизну света.
И прежде чем Лодыгин решил эту задачу окончательно, предложив лампочки с вольфрамовой нитью, против горелки Ахэра выступил сам Ахэр!
Талантливый изобретатель вовсе не был ярым защитником газового освещения. Когда он работал над своей горелкой, его интересовали не прибыли газовых заводов, а трудная техническая задача. Справившись с ней, Ахэр занялся улучшением электрических лампочек. И нашел довольно удачное решение – лампочки с нитью из металла осмия. Сразу наладили их изготовление, так как они потребляли втрое меньше тока, чем угольные.
Электрическое освещение подешевело, и газовым заводам опять пришлось плохо. Их владельцы снова ищут новых изобретений. Появляется выключатель, с помощью которого можно зажигать газовые горелки без спичек, как электрические лампочки. И газ все еще немного дешевле электричества.
Но вот изобретена вольфрамовая лампочка. И так же как в свое время улучшенная Эдисоном угольная лампочка накаливания Лодыгина погубила электрическую свечу Яблочкова, так теперь вольфрамовая лампочка Лодыгина покончила с газовым освещением – оно уже стало дороже электрического.
Первые электронные лампы, или радиолампы, как их иногда называют, были очень похожи на электрические лампы накаливания. Они имели прозрачные стеклянные баллоны такой же формы, а их нити накала ярко светились.
Еще в конце прошлого века известный американский изобретатель Т. А. Эдисон обнаружил, что раскаленная нить обычной лампы испускает, «выбрасывает» большое количество свободных электронов. Это явление, получившее название термоэлектронной эмиссии, широко используется во всех электронных лампах.
Любая электронная лампа представляет собой металлический, стеклянный или керамический баллон, внутри которого укреплены электроды (смотри рисунок 2). В баллоне создается сильное разрежение воздуха (вакуум), которое необходимо для того, чтобы газы не мешали движению электронов в лампе и чтобы электроды служили дольше. Катод - отрицательный электрод - является источником электронов. В одних лампах роль катода выполняет нить накала, в других нить служит миниатюрной электроплиткой, нагревающей трубчатый катод. Анод - положительный электрод - обычно имеет форму цилиндра или коробки без двух стенок, он окружает катод.
Все названия электронных ламп связаны с числом электродов: диод имеет два электрода, триод - три, тетрод - четыре, пентод - пять и т. д.
До наших дней остался неизменным принцип действия первой электронной лампы - диода, изобретенного англичанином Флемингом в 1904 г. Основные элементы этой простейшей лампы - катод и анод. Из раскаленного катода вылетают электроны и образуют вокруг него электронное «облако». Если катод соединить с «минусом» источника питания, а на анод подать «плюс», внутри диода возникает ток (анод начнет притягивать к себе электроны из «облака»). Если же на анод подать «минус», а на катод - «плюс», ток в цепи диода прекратится. Таким образом, в двух электродной лампе — диоде ток может идти только в одном направлении - от катода к аноду, т. е. диод обладает односторонней проводимостью тока.
Рисунок 2
Конструкция мощной электронной лампы
Электронная лампа - диод
Электронная лампа - триод
Диод использовали для выпрямления переменного тока (см. Электрический ток). В 1906 г. американский инженер Ли де Форест предложил ввести между анодом и катодом лампы диода еще один электрод - сетку. Появилась новая лампа - триод, неизмеримо расширившая область использования электронных ламп.
Работа триода, как и всякой электронной лампы, основана на существовании потока электронов между катодом и анодом. Сетка - третий электрод - имеет вид проволочной спирали. Она находится ближе к катоду, чем к аноду. Если на сетку подать небольшое отрицательное напряжение, она будет отталкивать часть электронов, летящих от катода к аноду, и сила анодного тока уменьшится. При большом отрицательном напряжении сетка становится непреодолимым барьером для электронов. Они задерживаются в пространстве между катодом и сеткой, несмотря на то, что к катоду приложен «минус», а к аноду - «плюс» источника питания. При положительном напряжении на сетке она будет усиливать анодный ток. Таким образом, подавая различное напряжение на сетку, можно управлять силой анодного тока лампы. Даже незначительные изменения напряжения между сеткой и катодом приведут к значительному изменению силы анодного тока, а, следовательно, и к изменению напряжения на нагрузке (например, резисторе), включенной в цепь анода. Если на сетку подать переменное напряжение, то за счет энергии источника питания лампа усилит это напряжение. Происходит это потому, что при переменном напряжении между сеткой и катодом постоянный ток в нагрузке лампы изменяется в такт с этим напряжением, причем в значительно большей степени, чем изменяется напряжение на сетке. Если этот ток пропустить через фильтр верхних частот (см. Фильтр электрический), то на его выходе потечет переменный ток с большей амплитудой колебаний, а на нагрузке появится большее переменное напряжение.
В дальнейшем конструкции электронных ламп развивались очень быстро - появились лампы, содержащие не одну, а несколько сеток: тетроды (лампы с двумя сетками) и пентоды (лампы с тремя сетками). Они позволили получить большее усиление сигналов.
Триоды, тетроды и пентоды - универсальные электронные лампы. Их применяют для усиления напряжения переменного и постоянного токов, для работы в качестве детекторов и в качестве генераторов электрических колебаний.
Широкое распространение получили комбинированные лампы, в баллонах которых имеются по две или даже по три электронные лампы. Это, например, диод-пентод, двойной триод, триод-пентод. Они могут, в частности, работать в качестве детектора (диод) и одновременно усиливать напряжение (пентод).
Электронные лампы для аппаратуры малой мощности (радиоприемников, телевизоров и т.д.) имеют небольшие размеры. Существуют даже сверхминиатюрные лампы, диаметр которых не превышает толщины карандаша. Полную противоположность миниатюрным лампам представляют лампы, применяемые в мощных усилителях радиоузлов или радиопередатчиках. Эти электронные лампы могут генерировать высокочастотные колебания мощностью в сотни киловатт и достигать значительных размеров. Из-за огромного количества выделяющегося тепла приходится применять воздушное и водяное охлаждение этих ламп.