المصباح الكهربائي | نبذة بسيطة عن اختراع المصباح الكهربائي
المصباح الكهربائي
هو أحد الأجهزة التي يتم فيها تحويل الطاقة الكهربية إلى طاقة ضوئية، وقد كان المخترع الأمريكي توماس إديسون هو أول من اخترع المصباح الكهربائي؛ حيث قام بابتكاره هو وفريقه، وقد استخدموا في ذلك الخيط القطني فاستمر المصباح في الإضاءة لمدة أربعين ساعة متصلة، ومن ثم تمكن إديسون بعد ذلك من إطالة مدة إنارة المصباح.
يعتبر المصباح الكهربائي من أهم الأجهزة والاختراعات على الإطلاق حيث إنه أصبح من أساسيات الحياة اليومية؛ وذلك لفوائده واستخداماته العديدة مثل إنارة الشوارع والمنازل والمواصلات والأماكن العامة، كما أنه تميز بأشكاله المتعددة وألوانه المختلفة، ولذلك استحق لقب "رفيق الإنسان"، و"عين الإنسان الثالثة".
والدة إديسون واختراع المصباح الكهربائي
كانت والدة إديسون هي من دفعته لاختراع المصباح الكهربائي؛ حيث إنها ذات مرة كانت مريضة، وقد أشار عليها الطبيب بأن يجري لها عملية جراحية ضرورية، ولكن الطبيب لم يتمكن من إجراء العملية لها؛ وذلك لعدم توفر الضوء في ذلك الوقت مما دفع الطبيب إلى تأجيل العملية حتى حلول النور في الصباح، وبسبب هذه المشكلة خطر ببال إديسون كيفية صنع ضوء قوي ومبهر في الليل والظلام، وفي سبيل الوصول لهذا الضوء قام بالعديد من المحاولات وأجرى الكثير من التجارب، حتى وصل عدد التجارب الفاشلة إلى ٩٠ تجربة، وقد سجل عنه أنه قال (هذا عظيم، فقد اتضح بأن هذه أيضاً وسيلة فاشلة في الوصول للاختراع الذي نحلم به)، مما يدل على أن إديسون كان طموحاً قوي العزيمة والإرادة ولا يعرف اليأس والإحباط، وقد جنى إديسون ثمار هذا التعب، ففي عام ١٨٨٧ تمكن من صنع المصباح الكهربائي، وقد ذكر إديسون بأنه يوجد حوالي عشرة آلاف طريقة لاختراعه.
ومن الجدير بالذكر هو دور والدة إديسون المؤثر؛ حيث إنها كانت سبباً رئيسياً ودافعا لابنها المخترع، ليس فقط لاختراع المصباح الكهربائي وإنما لكثير من الاختراعات والاكتشافات، فلطالما أثنى عليها ولدها المخترع وقال عنها بأنها تثق به وتحترمه وتقدره، ونتيجة لهذا الحب والتشجيع والاهتمام من والدته؛ قرر ألا يخذلها فاجتهد وثابر حتى اخترع المصباح الكهربائي والعديد من الاختراعات الأخرى.
مكتشف المصباح الكهربائي
بالرغم من أن الكثير يعتقد بأن العالم توماس إديسون هو أول من فكر في صنع المصباح الكهربائي، إلا أنه في الحقيقة لم يكن أول من فكر في هذا، فقد سبقه الكثير من العلماء الذين أسهموا في تطوير مجال الكهرباء والإضاءة، ففي عام ١٨٧٩ للميلاد وهو العام الذي سجل فيه توماس إديسون أول مصباح كهربائي تجاري، كان قبله بحوالي ثمانين عاماً، عديد من العلماء ممن قاموا بتطوير طرق توليد الكهرباء والإضاءة، ومن أبرز هؤلاء العلماء: العالم الإيطالي أليساندرو فولتا، والعالمين الإنجليزيين همري ديفي، وجوزيف سوان الذين كانا منافسين لإديسون، إلا أنه تفوق عليهما باختراعه أول مصباح كهربائي متوهج صالح للاستخدام والإضاءة عملياً وفعلياً.
مكونات المصباح الكهربائي
الفتيلة
وهي عبارة عن مادة مصنوعة من التنجستين، وهي التي من خلالها يتم توصيل الكهرباء.
السلك
يسري فيه التيار الكهربي وهو مصنوع من الرصاص، ووظيفته هي القيام بتوصيل التيار الكهربي إلى الفتيلة مما يساهم في إضاءتها.
غاز خامل
وظيفة الغاز الخامل حماية الفتيلة من التلف، بالإضافة إلى أنه لا يتحد عند اشتعال الفتيلة، وذلك بسبب طبيعته الخاملة.
الزجاج
وظيفته حماية الفتيلة من العوامل الخارجية مثل الماء والهواء والتراب، كما أنه يمنع تسرب الغاز إلى الخارج.
القاعدة
وظيفة القاعدة ربط المصباح الكهربائي بالدواية، وهي تشبه الحلزون في شكلها.
نقاط التوصيل
وظيفتها توصيل التيار الكهربي إلى الدائرة الكهربية، وهي عبارة عن أسلاك متعددة مصنوعة من الرصاص وتوجد عند قاعدة المصباح.
كيفية عمل المصباح الكهربائي
إن التطور في علم الفيزياء والتكنولوجيا قد صاحب معه تطوراً في علم الكهرباء والإضاءة، أي أن المصباح الكهربائي لم يعد على حالته البدائية التي صنع عليها بل تطور أيضاً، فلم يعد يستخدم المصباح المتوهج بسبب استهلاكه الكبير للطاقة، حيث إن فكرة عمل المصباح الكهربائي تعتمد على التوهج بسبب الحرارة، ويمكن تفسير ذلك كالآتي :
تحاط ذرات العناصر بمدارات تسمى مستويات الطاقة؛ حيث يجب على الإلكترون امتلاك طاقة محددة من أجل البقاء داخل المستوى، ولكي ينتقل الإلكترون من مستوى إلى مستوى آخر أعلى منه في الطاقة فإنه يجب عليه اكتساب طاقة أعلى من طاقة المستوى الذي يريد الانتقال إليه، وبناءاً على هذا فإنه عندما تكتسب الذرة طاقة فإن الإلكترونات تنتقل إلى المستويات العليا مما يجعل الذرة تدخل في حالة عدم الاستقرار، ولكي ترجع الذرة إلى حالة الاستقرار فإن الإلكترونات ترجع إلى المستويات الأدنى في الطاقة، وبناءاً على قانون حفظ الطاقة الذي ينص على أن الطاقة لا تفنى ولا تستحدث من العدم وإنما تتحول من شكل إلى آخر، فعند رجوع الإلكترون إلى المستويات الأدنى فإنه يفقد الطاقة التي اكتسبها ويخرجها في صورة فوتونات تتميز بضوئها المتوهج.
ويحدث ذلك الضوء في المصباح الكهربائي عن طريق وضع سلك ملفوف على شكل لولبي مصنوع من مادة التنجستين، فعند تشغيل المصباح تتدفق الطاقة الكهربائية في سلك التنجستين والذي تتولد فيه الحرارة والتوهج مما يؤدي إلى إنبعاث الضوء.
تستهلك المصابيح القديمة ما يقرب من ٩٥% من الطاقة الكهربائية لذا تم تطوير الأحدث منها وتعرف بالمصابيح الموفرة للطاقة، والتي توفر ما يقرب من ٨٠% من الطاقة الكهربائية.
أنواع المصابيح الكهربائية
تتنوع المصابيح الكهربائية وتختلف عن بعضها، وكلما تطورت التكنولوجيا أكثر كلما تطور المصباح الكهربائي أكثر، والغرض الرئيسي من التطوير هو الوصول لمصباح كهربائي ذو كفاءة عالية مع استهلاك أقل قدر ممكن من الطاقة، ومن أهم أنواع المصابيح ما يلي :
- المصابيح التقليدية (المتوهجة).
- مصابيح الفلورسنت.
- مصابيح الباعث الضوئي.
- مصابيح غاز الهالوجين.
- مصابيح الصوديوم.
احتياطات التعامل عند تغيير المصباح الكهربائي
١ - لابد أولاً من فصل التيار الكهربي عن الدواية عند تركيب المصباح.
٢ - ثم لف المصباح من الجهة اليمنى إلى الجهة اليسرى حتى يتركب بالدواية.
٣ - عند تغيير المصباح أو فصله تفصل عنه الكهرباء مثلما ذكرنا ويترك حتى يبرد.
٤ - إذا حدث كسر للمصباح داخل الدواية يتم إخراج القاعدة عن طريق لفها من اليسار إلى اليمين.