ثوب التطهير الكهربائي

إن المصباح الكهربائي العملي يصنف ضمن أكثر الاختراعات تحولاً في تاريخ البشرية، فقبل وصوله، كان العالم بعد غروب الشمس يقتصر على الوهج الضعيف والمزلاج المشتعل للشموع ومصابيح النفط ومصدر الغازات التي كانت دماراً وقذارة ومحتملة التسبب في حرائق، وينتج عن ذلك السعي إلى تسخير الكهرباء لحل العصور المشتعلة في العقود التي تمتد في جميع أنحاء القارة.

الخطوات المبكرة: من القطب الشمالي الأضواء إلى حلم الإنكسيدات

وفي عام ١٨٠٩، قام الكيميائي الإنكليزي والمخترع هومفري دافي بربط بطارية بقضبان الفحم وإنتاج أول مصباح كهربائي رائع، إذا كان قاسيا وغير قابل للتحكم، الضوء، وفي حين أن الإضاءة القطبية وجدت استخداما محدودا في المنارة وفي الأماكن العامة الكبيرة، كانت شديدة جدا وخطيرة للغاية بالنسبة للتحدي.

وطوال القرن التاسع عشر، حاول المخترعون عبر أوروبا وأمريكا بناء جهاز لا يمكن استنشاقه، حيث تسخن مادة أو مذيبة بواسطة تيارات كهربائية حتى تتوهج دون حرقها، والمشكلة الأساسية هي إيجاد مواد أليمة يمكن أن تصمد في درجات حرارة شديدة وتقاوم الأكسدة، وتستعمل المحاولات المبكرة البلازما التي تكون باهظة الثمن ومحتملة للهبوط.

Warren de la Rue’s Platinum Filament (1840)

وفي عام 1840، أقام المخترع البريطاني وارن دي لا رو خيطاً من البلاتينوم في أنبوب زجاجي مُجلى وأجتاز تياراً كهربائياً من خلاله، وكان لبلاتينوم نقطة انصهار عالية، ومكن الفراغ من تذبذب النسيج لفترات قصيرة، غير أن التكلفة الباهظة للبلاتين وصعوبة الحفاظ على فراغ مستقر جعلت هذا التصميم دليلاً غير عملي على الإنتاج الجماعي.

فريدريك دي مولينز وبات أول (1841)

بعد سنة واحدة فقط من دي لا رو، تلقى فريدريك دي مولينز من إنجلترا أول براءة لمصباح غير مُستقطع، وقد استخدم تصميمه تسخين الفحم المسحوق بين أسلاكين من البلاتينوم داخل مصباح زجاجي، وبينما يمكن للمصباح أن يُنتج ضوءاً، فإنه يفتقر إلى القابلية للدوام ويحترق بسرعة، غير أن البراءات أثبتت الأساس القانوني للسباق الذي سيتبع.

Heinrich Göbel and the Misunderstood Claimants

وبعد ذلك، ادعى مشاهد المولد الألماني هينريتش غوبل أنه قد بنى مصباحاً غير مقصود باستخدام الخيزران الكربونية في أوائل عام 1854، بينما ناقش المؤرخون حقيقة ادعاءاته - برزت قصة غوبل بعد سنوات في الإجراءات القانونية - يبرز تأكيده الطبيعة العالمية للسباق، والشيء المؤكد هو أن العديد من المخترعين كانوا يقتربون من حل عملي،

The Race to Practical Incandescence: Swan, Maxim, and Brush

وقد شهد ال ١٨٧٠ عاما انفجارا في النشاط، وفي جميع أنحاء المحيط الأطلسي، وسير جوزيف ويلسون سوان في انكلترا وتوماس إديسون في الولايات المتحدة - إلى جانب هيرام ماكسيم وآخرون - شجعوا على تحقيق نفس الهدف: مصباح منخفض التكلفة ومثقل يمكن أن يتنافس مع إضاءة الغاز.

جوزيف سوان) )

جوزيف سوان كان يختبر تليفات الكربون منذ عام 1860 في عام 1878، أظهر مصباحاً غير قابل للزراعة في محاضرة في نيوكاسل على تاين، بل استخدم مصباحاً ورقياً مُربوطاً في مصباح زجاجي مُخبأ، وبحلول عام 1879، قام سوان بتحسين تصميمه وبدأ في تركيب مصباح في المنازل والمكاتب في إنكلترا.

ابتكارات (سوان) تضمنت طريقة حرجة لإجلاء الهواء من المصباح إلى فراغ أعلى بكثير مما تم تحقيقه من قبل مما سمح للخياط بالبقاء أطول، كما طور طريقة آمنة لإرفاق الألواك الرئيسية، لكن مصباحاته لا تزال قصيرة نسبياً طوال 30 ساعة وثمينة لتنتج

هيرام ماكسيم و الجانب الأمريكي

المخترع الأمريكي (هرام ماكسيم) المعروف بـ (المسدس الآلي) دخل السباق أيضاً، عمل لحساب شركة (إضاءة الكهرباء) في (الولايات المتحدة) (ماكسيم) طور مصباحاً لبطاقة الكربون مع عملية تطويع طبقة الكربون لتحسين قوته ووحدته، ثمّ طالب بالأولوية على (إديسون) لكن الضغوط القانونية والتجارية التي تفضّل نهج (إديسون) الأكثر شمولاً

"الشعلة الخفيفة"

وفي الوقت نفسه، طور تشارلز ف. بوش نظاماً عملياً لإضاءة العوالق يلقي الضوء على الشوارع والساحات العامة في العديد من مدن الولايات المتحدة بدءاً من أواخر السبعينات، وبينما كانت الأضواء القطبية شديدة للغاية للاستخدام داخل المنازل، فإنها تهيمن على السوق الخارجية قبل أن تكتمل المصابيح الخفية، واستخدمت شبكة بوش دينامو لتوليد الكهرباء في سلسلة من الوصلات، مما يدل على وجود شبكات مركزية للكهرباء.

توماس إيديسون: مختبر منلو بارك

وكان توماس ألفا إيديسون، الذي قام، أكثر من أي شخص آخر، بتحويل الإضاءة غير المستقرة من فضول مختبري إلى فائدة منزلية، ولم تكن مصلحته الرئيسية مجرد مفاجيء عبقرية، بل هي نهج منتظم يقوم على أساس جماعي يدمج البحوث والهندسة والصناعة التحويلية واستراتيجية الأعمال التجارية - ما نعترف به اليوم بوصفه أول مختبر للبحوث الصناعية والتنمية في منلو بارك، نيو جيرسي.

البحث عن فيلم مثالي

بدأ (إديسون) عمله الجدي على الإضاءة الكهربائية في عام 1878 بعد زيارة استوديو (ويليام والاس) المُطلِق على ضوء الشمس، و تنافس على إضاءة الغاز، ثمّ على حساب المصدر الخفيف المُهيمن، والسلامة، والموثوقية، وكانت أولى محاولاته تستخدم الألياف البلاستيكية، لكنها لم تدوم طويلاً بما فيه الكفاية بسبب الذوب والأكسدة.

في 21 أكتوبر 1879 بعد أشهر من المحاكمة والخطأ، نجح فريق إدسون في خياطة القطن الكربونية التي توهت لأكثر من 40 ساعة، وفي وقت لاحق من ذلك العام، حققوا مصباحاً أحترق لأكثر من 120 ساعة باستخدام مضخة خيزران مُنبَوّرة، وبراءة اختراع هذا المصباح (US. Patent 223,898) في كانون الثاني 1880، وأعلن نجاحه في عرض مجلة "المُنَفِسَسَسَسَسَسَ"

ما بعد البولب: بناء النظام

وفهمت إيديسون أن المصباح وحده لا فائدة منه بدون بنية أساسية كاملة، وصمم النظام بأكمله: ديناموس )منظفون(، وسلوك تحت الأرض، ومفاتيح، وأجهزة مطر، وأجهزة أمان، كما وضع تصميما دائريا موازيا يسمح بإطفاء الأضواء الفردية دون تعطيل الشبكة بأكملها - وهو تحسن حرج على أضواء القطبية التي تربطها بسلسلة، حيث يمكن لمصباح واحد أن يظلم كامل.

في 4 سبتمبر 1882 محطة شارع (إديسون) للؤلؤة في (مانهاتن) بدأت تزود 85 زبوناً بالكهرباء، وتشعل حوالي 400 مصباح، وكانت هذه أول محطة تجارية للطاقة الكهربائية في العالم، وسجلت مولد صناعة الكهرباء، واستخدمت المحطة التيار المباشر وخدمت منطقة ذات مساحة مربعة واحدة، لكن نجاحها أثبت أن توليد الطاقة المركزي يمكن أن يكون مربحاً وموثوقاً به.

التسويق وحرب التيار

نظام (إديسون) المباشر يواجه بسرعة منافسة من (جورج ويستنغهاوس) و(نيكولا تيسلا) يتناوب النظام الحالي والذي قد ينقل الطاقة على مسافات أطول في فولتات أعلى

شركة إديسون للضوء الكهربائي

في المملكة المتحدة، قام (إديسون) و(سوان) بتجميع شركاتهم في عام 1883 لتشكل شركة (إديسون سوان) للكهرباء المتحدة للضوء (المعروفة باسم (إديسوان) وتسوى الدمج نزاعات في براءات الاختراع وسمحت لكلا المخترعين بالجمع بين تقنيات فراغ عالية الجودة وجهاز (إديسون) التجاري يكمل بعضها البعض

تطور البول الخفيف: تنغستن وما بعده

بينما كانت مصباحات (إيديسون) للكربون مُذهلة، لم تكن مثالية، إنّ مُصفّات الكربون قد انبعثت ضوءاً أصفراً دافئاً، وهربت تدريجياً، مما أدى إلى تضخيم داخل المصباح وخفض الكفاءة بمرور الوقت، بحلول أوائل القرن التاسع عشر، طور الكيمياء والمهندسون الجيل القادم من الألياف باستخدام التنغستن، معدنّة الأعلى رقماًاًاًاًاًاًاًا.

ثورة تونغستن في فيلم

وفي عام 1904، أدخلت شركة تونغسرام الهنغارية مصباحاً من الألياف التنغستنية كان أكثر إشراقاً وأكثر كفاءة وأطول بكثير من الكربون، غير أن التنغستن النقي أصبح من الصعب رسمه في أسلاك رقيقة، وقد جاء الانجاز في عام 1910 عندما قام ويليام د.

The Gas-Filled Bulb

In 1913, Irving Langmuir, also at General Electric, discovered that filling the bulb with an inert gas - such as nitrogen or argon-reduced evaporation of the tungsten filament, allowing it to run hotter and brighter without blackening the glass. This led to the modern incandescent bul that dominated the 20th century, offering up to [1,000]

الأثر الاجتماعي والاقتصادي: إضاءة العالم

وقد أحدثت المصباح الكهربائي العملي أكثر من مصابيح الغاز، وحوّلت إيقاع الحياة اليومية بطرق يصعب تقديرها اليوم، وقد تؤدي العوامل إلى تحولات مزدوجة وزيادة الإنتاجية والناتج، وتسببت الأضواء على الشوارع في جعل المدن أكثر أمناً وأكثر قابلية للملاحة في الليل، والحد من الجريمة والحوادث، وبقيت الأعمال مفتوحة فيما بعد، وتعزيز التجارة، وخلق عادات استهلاكية جديدة.

كما أن للإضاءة الكهربائية آثار ثقافية عميقة، فالمسرحيات ودور الأوبرا والمربع العامة يمكن أن تُنظم عروضاً مسائية مع آثار مُذهلة، وتُشعل العلامات في سُماء المدينة، وتخلق فروة ليلية من ساحة التايمز، وقطاع لاس فيغاس، وُلد مفهوم الحياة، ونشأ فيه اقتصاد جديد من المطاعم والنوادي وتسعين مكاناً للترفيه

  • - توسيع ساعات العمل في المصانع والمكاتب، والتعجيل بالثورة الصناعية، وتمكين الإنتاج على مدار الساعة.
  • :: خفض الاعتماد على الغاز ومصابيح النفط، وخفض مخاطر الحريق، وتلوث الهواء داخل المباني، مما أدى إلى تحسين نتائج الصحة العامة.
  • وسمح بزيادة الترفيه والتجزئة الليليين، وإعادة تشكيل الاقتصادات الحضرية والأنماط الاجتماعية.
  • حفز نمو المرافق الكهربائية وتطوير الأجهزة المنزلية من الحديد إلى الثلاجات.
  • تحسين الصحة العامة عن طريق الحد من ضغط العين والسماح بتحسين الإضاءة في القراءة والتعليم والإجراءات الطبية.

التبني العالمي والانتقال الريفي

في البداية كانت المناطق الحضرية الغنية ترتفع بسرعة، وفي الولايات المتحدة، كانت المناطق الريفية غير مكتملة إلى حد كبير حتى أصبحت إدارة الكهرباء الريفية في منطقة الـ (نيو دي) في الثلاثينات من القرن الماضي تُجلب الطاقة إلى المزارع والمجتمعات النائية، وحدثت برامج مماثلة في جميع أنحاء العالم تحت شعار (الهيمنة) هي القوة السوفياتية بالإضافة إلى كهرباء البلد كله،

الإضاءة الحديثة: من الإنكاندسست إلى LED

وظل المصباح غير المشبع يهيمن على مدى أكثر من قرن، ولكن نفاياته غير الكفؤة تبلغ نحو 90 في المائة من طاقتها كإبتكار حراري في نهاية المطاف، وفي السبعينات، كانت المصابيح الفلورية المدمجة توفر أربعة أضعاف كفاءة النسيج، رغم أنها تحتوي على الزئبق وتتمتع بنوعية الضوء أقل متعة، وقد ظهرت لأول مرة في الستينات، مع ظهور أضواء متطورة في المواد الإلكترونية.

وبحلول عام 2010 كانت تكنولوجيا الطاقة المميتة قد بلغت درجة النضج إلى بديل أعلى، حيث كانت توفر ما يصل إلى 90 في المائة من وفورات الطاقة ] مقارنة بالمواضيع غير المستقرة وعمر 000 25 ساعة أو أكثر، وقد تخلصت بلدان كثيرة تدريجياً من المصابيح الاصطناعية التقليدية للحد من استهلاك الطاقة وانبعاثات الكربون، ومع ذلك فإن الشبه الأساسية التي تمر من خلال مادة متطورة

Legacy of the First Practical Light Bulb

اسم توماس إيديسون مرتبط إلى الأبد بالمصباح الخفيف لكن السجل التاريخي يظهر أنه وقف على كتف العديد من السلاف و العواصف العبقرية

اليوم، ونحن نركز على المصابيح الذكية للأجهزة المتفجرة المرتجلة التي تسيطر عليها الهواتف الذكية ومساعدي الصوت، نادرا ما نفكر في الألياف المستخرجة من الخيزران الكربونية أو المضخات الكهربائية التي كانت تعمل يدويا منذ قرن، ولكن السعي إلى الضوء الأفضل مستمر، مدفوعا بنفس روح التجربة التي حفزت دافي وسوان وإديسون، إن تاريخ المصباح الكهربائي هو قصة من الفشل في الابتكار التعاوني.

[FIE] For further reading, explore the Smithsonian's light bulb collection, the U.S. Department of Energy's history of the light bulb , and the Engineering and Technology History Wikis light