اختراع المصباح الكهربائي
المراحل المبكرة لاختراع المصباح الكهربائي
فيما يأتي مراحل تتبع تطوّر اختراع المصباح الكهربائي:
- اخترع العالم الإيطالي أليساندرو فولتا الكومة الفولتية (نموذج إضاءة)، وهي أول طريقة عملية ممكنة لتوليد الكهرباء، بحيث توصل هذه الكومة الكهرباء من خلال سلك نحاسي موصول مع أحد الطرفين، وكان هذا السلك النحاسي أقدم اختراع للإضاءة المتوهجة وقدّم اختراعه للجمعية الملكيّة في لندن.
- اخترع العالم الإنجليزي الكيميائي همفري ديفي في عام 1802م مصباح القوس الكهربائي، وهو أول مصباح كهربائي يعمل من خلال توصيل أكوام الفولتية بأقطاب الفحم، وسُمي بالقوس لشكل الضوء المشع من بين قضيبي الكربون الشبيهة بالقوس، ولم تكن إضاءة مصباحه عمليًّا، ولم يُستخدم في المنزل أو مكان العمل لشدّة سطوعه، لكن استمر استخدام المبادئ الكامنة المشتقة من ضوء هذا الاختراع في تطوير العديد من المصابيح الأخرى طوال فترة القرن التاسع عشر.
- اخترع العالم البريطاني وارن دي لا رو في عام 1840 م مصباحًا كهربائيًّا يعمل باستخدام الخيوط البلاتينيّة بدلًا من استخدام النحاس، لكن لم ينجح تجاريًّا نظرًا لتكلفة البلاتين الباهظة جدًا.
- طوّر الإنجليزي ويليام ستايت في عام 1848 م مبدأ عمل مصابيح القوس التقليديّة لزيادة طول عمرها، وذلك من خلال تطوير آلية تنظم حركة قضبان الكربون المُعرّضة للتآكل في المصابيح طوال اليوم، لكن لم ينجح تطويره تجاريًّا لتكلفة البطاريات المُستخدمة.
اختراع أول مصباح كهربائي ناجح تجاريًا
اخترع توماس أديسون أول مصباح كهربائي ناجح تجاريًّا في عام 1879 م ، لكنّه لم يكن أول شخص حاول اختراع مصباح كهربائي، فقد ادّعى بعض المؤرخين أنّ هناك أكثر من 20 مخترعًا قبل إديسون، لكن نُسب اختراع المصباح لأديسون بسبب تفوق اختراعه على باقي المخترعين، فقد اشتمل اختراعه على توهّج فعال، ومقاومة عاليّة استطاعت تحقيق توزيع للطاقة من مصدر مركزي يُمكن تطبيقه اقتصاديًّا.
تجارب أديسون
أجرى توماس أديسون وزملاؤه في مختبر ماكرز العديد من التجارب لتطوير وجعل المصباح الكهربائي عمليًّا، وتطلبت تجاربهم مكونات جديدة عديدة، من مصابيح زجاجيّة ومفاتيح، والكثير من أنواع الأسلاك والعدادات الخاصة، لكن كان التحدّي الأكبر الذي واجههم هو إيجاد مادة من خيوط تعمل لفترات طويلة، وبعد تجربة آلاف المواد وأكثر من 6,000 نوع من النباتات، توصّلوا إلى خيوط القطن المتفحمة كأفضل مادة مستخدمة.
المنتج النهائي
تمكّن أديسون من خلال استخدام خيوط القطن إنتاج 13 ساعة متواصلة من الإضاءة، وحصل على براءة اختراع في 27 كانون الثاني 1880 م، ثم توصّل الباحثون بعد ذلك إلى إنتاج إضاءة لأكثر من 1200 ساعة باستخدام خيوط الخيزران المتفحم، وفي عام 1882 م جُرّبت في إضاءة الحي المالي في نيويورك وقد أضاءت 25 مبنى، وكتب أديسون: "لقد تطلب مني اختراع الضوء الكهربائي أكبر قدر من الدراسة وأكثر التجارب تفصيلاً"، "لم أشعر أبدًا بالإحباط أو الرغبة في أن أكون يائسًا من النجاح".
أجزاء المصباح الكهربائي
تعتمد إضاءة المصباح الكهربائي على فتيل معدني متوهج يُحيط به غطاء زجاجي مملوء بأي نوع من الغاز الخامل كغاز النيتروجين مثلًا، و يتكون المصباح الكهربائي من عدة أجزاء رئيسية، وهي كما يأتي :
- القاعدة المعدنيّّة: وتحتوي على ملامسين معدنيين متصلين بين أطراف الدائرة الكهربائيّة.
- الملامسات المعدنيّة: تتصل الملامسات مع بعضها من خلال سلكين صلبين، وهي عبارة عن خيوط معدنيّة رفيعة.
- الفتيل: وهو سلك مُثبت من خلال حامل زجاجي ويوجد في منتصف المصباح الكهربائي.
- لمبة زجاجيّة: جميع المكونات السابقة توجد داخل لمبة زجاجيّة تحتوي على غاز خامل، مثل الأرجون.
استخدامات المصباح الكهربائي
تُعد المصابيح الكهربائية من أشهر مصادر الإضاءة الصناعيّة، ولها العديد من الاستخدامات في الحياة اليوميّة، وهي كما يأتي:
- إنارة الثلاجات والمجمدات: إذ تُضيء المصابيح داخلها عند فتحها، وتكون هذه المصابيح المتوهجة مُصممة لتتحمّل درجات الحرارة القصوى.
- إنارة الأفران والميكروويف: وتعمل أيضًا عند فتحها لتسخين الطعام، وتُستخدم المصابيح من نوع الهالوجين، كما أنّها ضرورية عند استخدام الفرن وفحص الطعام دون فتحه.
- إنارة غرف النوم والمعيشة: تُركّب المصابيح في السقف لإنارة الغرف، وتستخدم بعض المنازل المصابيح المتوهجة الصفراء، لكن يُفضل استبدالها بمصابيح فلوري المدمجة أو الموفّرة للطاقة والتي تستهلك طاقة أقل من المصابيح المتوهجة بنسبة 75%، ورغم أنّ تكلفتها أعلى من المصابيح المتوهجة إلّا أنّها عملية وتدوم لفترة أطول.
- إنارة الثريات: تستخدم أيضًا الثريات التي توضع داخل الغرف المصابيح المتوهجة أو الفلوريّة لإنارتها.
- إنارة الكراج: يوجد عدة أنواع للمصابيح الكهربائية ، إذ تُستخدم المصابيح من نوع المتوهج أو الفلوري أو مصابيح (LED) لإنارة الكراج وهي مقاومة للكسر والاهتزازات، ومفيدة عند استخدام السيارة بانتظام لفتح وإغلاق باب الكراج، بالإضافة إلى استخدام المصابيح في إنارة السيارات بأنواعها المختلفة.
- إنارة المصابيح اليدويّة: تُستخدم المصابيح اليدويّة في حالات الطوارئ وحدوث انقطاع للكهرباء مثل؛ أوقات العواصف والكوارث الطبيعية، وغيرها
الخلاصة
تتكوّن المصابيح الكهربائيّة بشكل أساسي من خيوط معدنيّة تُسمى فتيل، والغطاء الزجاجي المليء بالغاز الخامل، وتُسخدم بشكل كبير وجزء مهم في الحياة اليوميّة من إنارة الغرف إلى إنارة الأجهزة المستخدمة في المنازل وخاصةً المطابخ، اختُرع أول مصباح كهربائي ناجح تجاريًّا من قبل المخترع توماس أديسون في عام 1879 م، وحصل على براءة اختراع في عام 1880 م، وقد طُوّر على مر القرون التالية لإيجاد خيوط مثاليّة للتحسين من أدائه وجعله مصباحًا عمليًا لفترات طويلة.
