اختراع المصباح الكهربائي
المراحل التأسيسية لاختراع المصباح الكهربائي
فيما يلي المراحل التي أسفرت عن تطور اختراع المصباح الكهربائي:
- قام العالم الإيطالي أليساندرو فولتا بابتكار الكومة الفولتية، وهي أول طريقة عملية لتوليد الكهرباء، حيث تسمح بتوصيل الكهرباء عبر سلك نحاسي موصول مع أحد الأطراف. يعد هذا السلك النحاسي من أوائل اختراعات الإضاءة المتوهجة، وقدم فولتا اختراعه إلى الجمعية الملكية في لندن.
- في عام 1802م، ابتكر الكيميائي الإنجليزي همفري ديفي مصباح القوس الكهربائي، الذي يمثل أول نموذج لمصباح كهربائي يعمل من خلال توصيل أكوام الفولتية بأقطاب من الفحم. أطلق على هذا المصباح اسم “القوس” بسبب الشكل المشع الذي يتكون بين قضبان الكربون، ورغم شدة إضاءة هذا المصباح، إلا أنه لم يكن عمليًا في المنازل أو أماكن العمل، لكنه ساهم في تطوير مصابيح أخرى خلال القرن التاسع عشر من خلال التطبيقات المشتقة من هذا الابتكار.
- في عام 1840م، قام العالم البريطاني وارن دي لا رو بتصميم مصباح كهربائي يستخدم خيوط بلاتينية بدلاً من النحاس، لكن هذا الاختراع فشل تجاريًا بفعل التكلفة الباهظة للبلاتين.
- عمل الإنجليزي ويليام ستايت في عام 1848م على تحسين المبدأ المُستخدم في المصابيح القوسية لزيادة عمرها الافتراضي، من خلال تطوير آلية تضمن حركة قضبان الكربون المعرضة للتآكل. ومع ذلك، لم تحقق هذه التطورات نجاحًا تجاريًا بسبب تكلفة البطاريات اللازمة.
اختراع المصباح الكهربائي الناجح تجاريًا
في عام 1879م، قدم توماس أديسون أول مصباح كهربائي ناجح تجاريًا، على الرغم من أنه لم يكن الأول في محاولات اختراع المصباح الكهربائي، حيث يُعتقد أن هناك أكثر من 20 مخترعًا سبقه. لكن أديسون امتاز بابتكاره الفعال الذي تميز بتوليد ضوء ساطع ومقاومة عالية، مما جعل توزيعه للطاقة من مصدر مركزي قابلاً للتطبيق من الناحية الاقتصادية.
تجارب أديسون
أجرى توماس أديسون وفريقه في مختبر “ماكرز” مجموعة من التجارب لتطوير المصباح الكهربائي ليصبح عمليًا، وكان يتطلب ذلك مجموعة متنوعة من المكونات مثل المصابيح الزجاجية والمفاتيح وأنواع مختلفة من الأسلاك. التحدي الأكبر الذي واجهوه كان إيجاد مادة مناسبة للخيوط لتحمل استخدامها لفترات طويلة. بعد تجربة آلاف المواد وأكثر من 6,000 نوع من النباتات، توصلوا إلى أن خيوط القطن المتفحمة هي الأنسب.
المنتج النهائي
بفضل استخدام خيوط القطن، تمكن أديسون من إنتاج إضاءة مستمرة لمدة 13 ساعة. حصل على براءة اختراع في 27 يناير 1880م، وتوالت بعد ذلك الأبحاث لتطوير إضاءة تمتد لأكثر من 1200 ساعة باستخدام خيوط الخيزران المتفحم. في عام 1882م، أُجريت تجارب على إضاءة الحي المالي في نيويورك، حيث أضاءت 25 مبنى. وعلق أديسون بقوله: “استلزم اختراع الضوء الكهربائي أكبر قدر من الدراسة وأكثر التجارب تفصيلاً”، مؤكدًا أنه لم يشعر أبدًا بالإحباط في سعيه نحو النجاح.
أجزاء المصباح الكهربائي
تعتمد إضاءة المصباح الكهربائي على فتيل معدني يتألق داخل غطاء زجاجي مملوء غازًا خاملاً مثل غاز النيتروجين. يتكون المصباح الكهربائي من عدة أجزاء أساسية، وهي كما يلي:
- القاعدة المعدنية: تحتوي على ملامسين معدنيين يتصلان بأطراف الدائرة الكهربائية.
- الملامسات المعدنية: تتصل الملامسات مع بعضها عبر سلكين صلبين، وتشكل خيوطًا معدنية رفيعة.
- الفتيل: وهو سلك مثبت من خلال حامل زجاجي ويوجد في منتصف المصباح الكهربائي.
- اللمبة الزجاجية: تحتوي على جميع المكونات السابقة داخل لمبة زجاجية تحوي غازًا خاملاً مثل الأرجون.
استخدامات المصباح الكهربائي
تعتبر المصابيح الكهربائية من أبرز مصادر الإضاءة الصناعية، ولها استعمالات متعددة في الحياة اليومية، ومنها:
- إنارة الثلاجات والمجمدات: حيث تضيء المصابيح الداخلية عند فتح الباب، وهي مصممة لتحمل درجات حرارة مرتفعة.
- إنارة الأفران والميكروويف: تعمل أيضًا عند فتح الأفران لتسخين الطعام، وتستخدم فيها المصابيح الهالوجينية، مما يساعد في فحص الطعام دون الحاجة لفتح الفرن.
- إنارة غرف النوم والمعيشة: حيث تُستخدم المصابيح التي تُركب بالسقف، وبعض المنازل تستخدم المصابيح المتوهجة الصفراء، ولكن يُفضل استبدالها بمصابيح فلورية مدمجة أو موفرة للطاقة التي تستهلك طاقة أقل بنسبة 75% وتدوم طويلاً.
- إنارة الثريات: تستخدم الثريات المصابيح المتوهجة أو الفلورية لإنارتها.
- إنارة الكراج: تتوفر أنواع مختلفة من المصابيح مثل المتوهجة أو الفلورية أو مصابيح (LED) لإنارة الكراجات، وهي مصممة لتحمل الصدمات والاهتزازات، مما يسهل الاستخدام اليومي للسيارة.
- إنارة المصابيح اليدوية: تُستخدم في حالات الطوارئ كانقطاع التيار الكهربائي أثناء العواصف أو الكوارث الطبيعية.
الخلاصة
تتكون المصابيح الكهربائية بصفة أساسية من خيوط معدنية تعرف بالفتيل، وغطاء زجاجي يمتلئ بغاز خامل. تُستخدم هذه المصابيح بشكل كبير في حياتنا اليومية، من إنارة الغرف إلى دعم الأجهزة المنزلية، وخاصةً في المطابخ. تم اختراع أول مصباح كهربائي ناجح تجاريًا من قبل المخترع توماس أديسون في عام 1879م، وحصل على براءة اختراع في العام التالي. وقد تم تطوير هذه التكنولوجيا على مر السنين لتحسين الأداء وزيادة فعالية هذه المصابيح لتعمل لفترات طويلة.
