爱迪生是如何发明白炽灯的?

1.电灯时代的前夕

在古希腊神话中,人类是由普罗米修斯创造的。他还充当了人类的老师,教给人类一切有用的、能让人类满足和快乐的知识。同样,人类也用爱和忠诚来感谢和回报他。但是最高的神宙斯要求人类崇拜他,所以人类必须给他最好的东西。普罗米修斯的行为冒犯了宙斯。

作为对他的惩罚,宙斯拒绝给人们完成他们的文明所需要的最后一样东西——火。但是普罗米修斯想了一个办法,用一根长长的茴香树枝把火偷走,在燃烧的太阳车经过的时候带给人类。火改变了人类历史,蒸汽推动了工业革命,电带来了新时代。

电灯是19年底最著名的发明。

在爱迪生的2000项发明中,最重要、最辉煌的是电灯和配电系统。是爱迪生给人类带来了光明。爱迪生开始研究电灯的时候,普通家庭已经广泛使用天然气灯了。天然气的发明在当时已经有70年的历史,取代了以前的油灯和蜡烛,发展很快。

但是要使用天然气灯,每家每户都要安装天然气管道来供应天然气,所以只能在城市使用,而美国大部分人都用不上。另一方面,用电照明的研究一直在进行。在电灯出现之前,人们已经掌握了关于电的知识。第一个开始这项研究的人是英国科学家大卫。1808年,大卫连接2000节电池做实验,在电池极伸出的铁丝上绑上碳棒。在碳棒接触铁丝的一瞬间,一个奇怪的现象发生了:两根碳棒之间有一道强光,是煤油灯和天然气灯无法比拟的。于是大卫马上想到了电灯。他想用电来照明。经过长期不懈的研究,发明了这样一种照明灯,叫弧光灯。

但是弧光灯非常粗糙,碳棒非常容易磨损,需要经常更换,使用不方便。它的光线很强,只能安装在街道或者广场,几个小时之内就会熄灭。那时候普通家庭还是用煤油灯或者煤气灯。不能普及到每个家庭,但正是有了这个契机,发明更方便的电灯的研究被提上了历史日程。

2.“发明大王”的少年时代

爱迪生1847年出生于美国俄亥俄州迈兰市。他的父亲经营一家木材加工厂。爱迪生是四个孩子中最小的。大发明家爱迪生,从小就是一个对什么都好奇的孩子。为了孵出小鹅,他曾经像鹅妈妈一样孵出鹅蛋;为了让人飞上蓝天,他让朋友喝酸,差点酿成大祸。小时候,爱迪生因为喜欢寻根,被学校老师当成“智障儿童”,被母亲接回。因此,爱迪生的整个学校生活只有三个月。

爱迪生从他母亲那里学到了很多,比普通的小学课程还多。在母亲的热心教育下,小爱迪生的知识进步很快。有一次,妈妈给小爱迪生买了一本叫《科学学院》的书。那本书记录了许多科学实验。小爱迪生仔细阅读后,做了每一个实验。从此,爱迪生逐渐成为一个实验狂人。在他童年的房间里,随意摆放着许多科学书籍和实验设备。

爱迪生12岁时,家乡有了蒸汽机车。由于家庭经济困难,小爱迪生在火车上听到招聘报纸推销员的消息,立即去应聘。从此,他成了火车上的一名报童。卖完报纸,爱迪生就把剩下的时间用来看书。小爱迪生想到了另一个绝妙的主意。他要求熟悉的售票员把公共汽车的一小部分变成他自己的房间。他把家里所有的实验设备都搬了出来,在那里开了一个实验室。

因为当时美国正在爆发内战,人们特别关心时事,小爱迪生在火车上卖报纸的生意非常好。两三年后,他在火车上自己编辑了一份先锋周刊,连英国《泰晤士报》都转载了它的消息。在业余时间,他努力学习,进行各种科学实验。有一天,因为火车摇晃得太厉害,架子上的一瓶黄磷掉到了地上,引起了一场火灾。幸亏救火及时,火被扑灭了。售票员生气了,把他所有的仪器和药品都扔出了车外,还扇了小爱迪生三个耳光,把他的左耳打聋了。

15岁时,爱迪生在铁路上从车祸中救出了站长兼电报员麦肯齐的儿子。作为对爱迪生的回报,麦肯齐答应教他电报技术。不久,他成了车站的电报员。16岁时,爱迪生发明了自动发射机。就是因为这个自动发射机,他才被斥为“贪婪懒惰”。在随后的几年里,爱迪生多次更换不同的职业,也经常因为被认为对发明和改革“无所作为”而被解雇。

爱迪生21岁。他去了波士顿。在他一生获得的1000多种发明专利中,第一项发明诞生于波士顿。他在波士顿获得了“自动电子投票记录器”的专利。

1870年,爱迪生在新泽西州纽瓦克买了一个车间,开始生产自己的股票行情自动记录仪。爱迪生这次成功了,赚了很多钱。1876年,29岁的爱迪生在距离纽约40公里的门罗公园创办了一个新的研究中心——“门罗研究所”。这一创举不仅在爱迪生的一生中具有不可估量的意义,也是美国乃至世界上第一个工业科研机构,标志着集体研究的开始,为美国和世界其他国家建立大型工业研究机构树立了榜样。

3.爱迪生的家庭生活

玛丽·史迪威是爱迪生的第一任妻子。她在纽瓦克工厂工作时认识了爱迪生,她非常了解她要嫁的这个年轻人。1884年,玛丽死于伤寒。

爱迪生的第二任妻子米娜·米勒在20岁时嫁给了爱迪生。起初,爱迪生的父母不支持这桩婚姻,因为她的年龄差距。爱迪生教米娜·米勒使用代码,这样他们就可以用秘密语言交流。

玛丽让她丈夫随心所欲地工作、穿衣和吃饭。米娜试图纠正丈夫的粗心行为,指出文明社会不允许吸烟和随地吐痰。

4.攻击电气照明

爱迪生想,“要是家家户户都能用上电灯该多好啊!”"

1878年9月,爱迪生真的攻下了电灯照明的堡垒。消息一传开,立刻轰动了整个美国和英国,导致伦敦燃气股票暴跌。

爱迪生开始致力于紧张的科学实验。他从试验白炽灯开始。这种灯的原理是在玻璃灯泡里放一小块耐热材料,接上电源。当它燃烧到白热化程度时,玻璃灯泡会因受热而发光。根据这一原理,爱迪生认为,要想做好实验,首先必须找到合适的耐热材料。

一天晚上,爱迪生坐在办公桌前,打开煤气灯,拿出纸和笔,把他能想到的耐热材料都写了出来。最后他数了1600多种。第二天,他安排人力准备这些材料。然后,分门别类进行实验;同时,他在电灯的结构上动脑筋,不断改进抽气方法,力求玻璃灯泡内达到绝对真空。这期间,爱迪生绞尽脑汁,想尽办法,废寝忘食,没日没夜地工作,但总是达不到预期的效果。

直到6月1879 65438+10月1,Swan在《科学美国人》杂志上报道了碳丝作为灯丝,碳丝灯泡才被重新开发出来。他还想建立一个由发电机、电线和电缆组成的系统,像天然气管道网络一样为每个人提供电力。爱迪生对电灯的研究得到了许多资本家的资助,这使爱迪生能够致力于这项研究。

5.各种材料的尝试

在1978年,爱迪生已经研究了电灯。当时木炭是用纸烧的,分成细条,然后通电发光。但是是在空气中进行的,碳丝马上就烧坏了,因为当时没有真空阀,无法创造真空环境。此外,爱迪生尝试了铂丝、铬、硼等材料,都不尽如人意。直到真空阀被发明,真空环境才得以创造。爱迪生又尝试了碳丝和铂丝,发现铂丝在真空中具有耐高温的特性。爱迪生经过不断研究,于1879年成功研制出25瓦的铂丝真空灯泡。这项成果已于4月1879获得专利。但由于铂金价格昂贵,这种灯泡制造成本高,不利于推广。因此爱迪生回到了碳线的研究中。

做一个电阻巨大的导电芯是削弱电流的首要条件,但是用碳做导电芯不是一件简单的事情。爱迪生为此绞尽脑汁,却没有什么好办法。但是有一天,他看到一根线掉在地上,突然恍然大悟。爱迪生将尼龙线切成一定长度,涂上煤焦油和碳粉,然后放入镍制的马蹄形模具中烘烤。不出所料,细碳丝制成了。后来,爱迪生花了两天时间弯曲碳丝,将其放入玻璃灯泡中,并小心翼翼地抽出里面的空气。

1879 65438+10月21,这是一个极其庄严而紧张的日子。所有人都屏住呼吸,看着爱迪生用颤抖的手接好电线,合上开关。电灯啪的一声亮了,学院里响起了欢呼声。就是这一天——期待已久的电灯开始照亮人们的生活。电灯熄灭了45个小时,这让他们如梦初醒。

爱迪生自豪地带着他早期发明的灯泡走进专利局。这种不断发明的光源改变了人们的生活和工作方式。爱迪生成功的关键在于找到了一种能在灯泡中发光而不被完全烧坏的灯丝。

爱迪生发明电灯的消息震惊了世界,也给世界带来了欢乐。任何一个在没电的情况下度过一夜的人都会深深体会到这种喜悦。但是爱迪生没有停止,继续致力于电灯的改进。为了研制更耐用的灯芯,爱迪生尝试了上千种植物纤维,改变了烘焙、燃烧、压缩等各种加工方法,但仍然没有效果。

灵感之神总是来得那么巧。这年夏天的一天,爱迪生正在实验室里埋头工作。他热得出了一身汗,于是拿起一把竹扇给自己降温。忽然,他盯着范。过了一会儿,他把扇子撕成碎片,放在显微镜下仔细观察。看着它,我忍不住跳起来说:“嗨!我怎么没想到用碳化竹丝呢?”

于是他立刻跳了起来,从竹条中提取纤维,烤成了结实的灯芯。爱迪生把竹丝做的灯芯封进灯泡,抽空气,通上电流。光度比第一个灯泡还要亮,寿命延长了好几天。

在这一次又一次的成功中,爱迪生获得了力量。为了找到更耐用的灯芯,他尝试了几乎所有种类的竹子。到1880,碳化竹丝芯白炽灯泡寿命首次超过600小时。

“这就是满足感!”助手们也高兴地说。

之后,爱迪生继续他的研究,以提高电灯的质量。后来他把竹子灯泡改成了钨丝灯泡,也就是我们现在用的灯泡。为了这个小小的灯泡,爱迪生花了12年,进行了上千次实验,倾注了大量心血。

爱迪生发明电灯经历了一个曲折的过程。最开始做的灯泡寿命极短,主要是灯丝容易烧坏。灯丝的温度高达2300℃ ~ 3000℃,一般金属在这个温度就会熔化。经过多次实验,最终选择了熔点最高的金属钨来制作灯丝。钨的熔点为3465438±00℃。虽然钨的熔点很高,但还是不能让灯泡耐用,因为金属钨在高温下很容易和氧气发生反应。氧化后,钨变成三氧化钨。

后来人们把灯泡里的空气抽出来,使灯泡处于真空状态,钨丝不被氧化,灯泡寿命延长。

爱迪生发明电灯的消息传遍世界后,各国纷纷要求使用这一成果。但当时没有动力装置,只能靠伏打电池供电。每个伏打电池有枕头那么大,需要100个电池来点亮灯,所以供电灯用的电不可能来自这么庞大的电源,普通家庭也用不上。

爱迪生看到了发明发电机的必要性,并认为有必要开发一种传输电力的方法。于是研发灯泡的研究所变成了电力研究所。爱迪生订购了性能优良的蒸汽设备,改进了发电机,并于1882年在纽约建立了世界上第一座中央电站。这个电站有爱迪生进一步改进的发电设备和输电设备。这台发电机发出的电可以通过电线给附近的800盏灯供电。一年后,供电数量增加到1700。从那时起,人类生活发生了巨大的变化。

在电学史上,爱迪生的贡献不仅仅是电灯。1880这一年,爱迪生获得了电灯专利32项,配电专利7项,灯座等电灯零件专利5项,发电机专利3项,可见其贡献之大。

6.爱迪生时代

电灯发明后,爱迪生继续他的发明生涯。电车、照相机、电池、电信机器,他的发明专利达到1300之多。在这么多发明中,没有一项是武器或火药。这是爱迪生热爱人类幸福与和平的最好证明。“为人类的幸福生活而发明”是爱迪生一生的信念。爱迪生的笔记表明,虽然他没有受过训练,但他知道很多科学原理。他有一套非常科学的研究方法,值得我们学习。爱迪生不仅是一个喜欢花大量时间在实验室工作的“老派”发明家,还是一个现代商人。他可以成立一个专业的工作组,把他的利润投入到研究工作中。他出生的时候,世界还处于“黑暗时代”;他去世时,世界已经进入机械技术和电子时代。在爱迪生80岁生日之际,1929年5月30日,美国胡佛总统举办了爱迪生电灯发明50周年庆祝活动。两年后,1931年10月21天,这位伟大的发明家走完了他光辉的一生。这一天,全国向“门罗公园魔术师”致敬。人们关掉所有的灯和电器一分钟,整个美国一片黑暗。历史将永远记住伟大的爱迪生时代。