4 Апрель, 2015
К истории создания электрической лампочки накаливания
К истории создания электрической лампочки накаливания

Более чем 150-летняя история электрической лампочки накаливания началась с опытов по нагреванию проволоки из тугоплавких металлов. Одержав победу над газовым освещением в конце XIX столетия (лампочки Лодыгина и Эдисона), лампочка накаливания в настоящее время является одним из основных источников освещения и сигнализации в быту, промышленности и на транспорте [1]. Как и всякие изобретения, она была вызвана настоятельной потребностью общества в удобном и дешевом источнике света и стала возможной только после широкого распространения электрических генераторов, использовавших принцип электромагнитной индукции и дававших возможность получения достаточно дешевой электроэнергии. Эта история изложена вполне подробно во множестве отечественных и зарубежных публикаций.
Однако широко известный путь создания дешевой и долговечной массовой лампочки накаливания был не единственным. Не всегда экономичность, простота конструкции и обслуживания, а также большой срок службы являются решающими факторами. Известны лампы специального назначения например, применяемые в медицине, критерии оценки качества конструкции которых отличаются от общепринятых. Одну из таких конструкций и предложил профессор Харьковского университета И. П. Лазаревич, она же явилась одной из первых практически пригодных электрических ламп накаливания. Отметим то любопытное обстоятельство, что изобретатель этой лампы по образованию был не физик, не техник, а врач. Однако этому обстоятельству не стоит удивляться, вспомним, что у основ науки об электричестве стоял лейб-медик Гильберт, а создание первого источника электрического тока связано с именем акушера и физиолога Гальвани.
История лампочки накаливания И. П. Лазаревича незаслуженно забыта и только вскользь упоминается в работах по истории техники [3, 5]. Необходимо восполнить этот пробел не только с точки зрения приоритета и объективности, но и с точки зрения изучения эволюции конструкций источников электрического света и даже электронной лампы.               
Развитие медицины в середине XIX столетия объективно привело к потребности применения источников света в диагностике некоторых видов заболеваний. Первая конструкция такого источника света была создана Румкорфом в 1860 г. с помощью газоразрядных (гейслеровых) трубок. Однако этот светильник обладал двумя существенными недостатками: 1) цвет, излучаемый трубкой, зависел от применяемого газа и 2) был недостаточно ярким. И, если с первым недостатком можно было бороться — применять нужный газ или смесь газов, то второй был непреодолим и не годился для просвечивания человеческого тела. Использование этих светильников ограничилось опытами применения их для освещения полости рта. Конструкция распространения не получила.
В том же 1860 г. в одном из своих трудов профессор Венского университета Иоганн Чермак отметил: «гортань и дыхательное горло вместе с покрывающими их тканями хорошо просвечивают... Просвечивание могло бы быть употреблено с пользою для исследования». Он предлагал просвечивание с помощью «концентрированных» солнечных лучей посредством линз или вогнутых зеркал и даже использование газового освещения. Эту идею использовал некий зубной врач Брук в 1865 г., но уже для исследования зубов в челюсти, он же и предположил, что способ просвечивания с успехом может применяться в хирургии. Самым же главным нововведением Брука было употребление раскаленной электрическим током платиновой проволоки в качестве источника света. Проволока свертывалась в спираль и помещалась в стеклянный цилиндр, который вставлялся в рот. Исследования проводились в темноте.
20 августа 1867 г. с докладом на Международном медицинском конгрессе в Париже выступил киевский врач Миллиот. Во время доклада он демонстрировал просвечивание внутренностей собаки (находилась под наркозом) прибором, подобным прибору Брука, и высказал убеждение, что просвечивание живота человека может быть применено для диагностики «с безопасностью и большой пользой». 1 февраля 1868 г. в Обществе русских врачей в Петербурге Миллиот заявил буквально следующее: «Продолжая после конгресса (в Париже — Б. X.) свои диоптрические исследования на животных и человеческом трупе, я пришел к тому заключению, что человеческий организм весь просвечивает и что просвечиваемость его находится в прямом отношении к употребляемому для его освещения свету». Таким образом, трудность заключалась в получении достаточно мощного источника света.

Рисунок 1. Работа И. П. Лазаревича с описанием его электрической лампочки — диафаноскопа

Рисунок 1. Работа И. П. Лазаревича с описанием его электрической лампочки — диафаноскопа

Профессор И. П. Лазаревич также присутствовал в Париже на конгрессе. Вот, что он пишет о своих впечатлениях: «Я присутствовал при опытах Миллиота в Париже и был свидетелем того, как были поражены многие из присутствующих, когда сквозь брюшные покровы животного обнаруживался яркий красный свет; но тогда мне показалось, что едва ли возможно применить просвечивание живота к человеческому организму: по крайней мере такой новый способ исследования мне показался мучительным и небезопасным» [2, с. 8].

Что же смущало И. П. Лазаревича? Беспокоило его большое количество тепла, выделяющегося в платиновой нити при накаливании. Это могло привести к болезненным, ощущениям у больных и даже к ожогам. Однако встретившийся в его медицинской практике клинический случай, привел его к попытке создания электрического светильника особой конструкции.
На изолированной деревянной ручке, служившей одновременно изолятором, укреплялись два параллельных медных штыря со специальными винтовыми зажимами. Эти зажимы крепили платиновую нить накала. Так что смена сгоревшей нити затруднений не вызывала. В рукоятке находился коммуникатор (выключатель), дающий возможность прерывать в любой момент ток. Нить накала была покрыта стеклянным цилиндриком, служащим для ее ограждения. Медные штыри со стеклянным цилиндриком на. конце помещались в другой, более крупный стеклянный цилиндр, также укрепленный на этой же ручке. Последний имел длину 210 мм, диаметр 20 мм, а толщина его стенок была около 3 мм. Один конец цилиндра был запаян и имел овальную форму для удобства введения в организм человека, а другой конец между ручкой и цилиндром был укреплен с помощью костяного кольца, имеющего в своем корпусе отверстия для выхода нагретого воздуха. Светильник был изготовлен в Харькове в мастерской Эдельберга и обошелся изобретателю в 55 рублей серебром. Питание светильника осуществлялось от батареи элементов Бунзена (6—8 элементов). Степень накала регулировалась количеством элементов, включенных в цепь [2, с. 17—18].
В том же 1868 г. автор впервые просветил внутренности больной крестьянки Ульяны Шкуренковой. Новый метод диагностики И. П. Лазаревич вводит в свою медицинскую практику: «В течение короткого времени, которое прошло после того, как я в первый раз употребил просвечивание живота, я многократно (до 60 раз) испытывал этот способ исследования на больных, с различным успехом или неудачею. Я старался усовершенствовать способ просвечивания, определить правила его употребления». Однако не всеми медиками новый способ исследования был положительно встречен. «Нужно было бороться с немалыми затруднениями при употреблении еще нового, пугавшего воображение, способа исследования»,— писал Лазаревич в своей автобиографии [3, с. 105].

Рисунок 2. Просвечиватель (диафаноскоп) И. П. Лазаревича в первом его варианте. Вверху изображено кольцо, которое накладывалось для нажатия брюшины в рассматриваемом месте

Рисунок 2. Просвечиватель (диафаноскоп) И. П. Лазаревича в первом его варианте. Вверху изображено кольцо, которое накладывалось для нажатия брюшины в рассматриваемом месте

Основной недостаток конструкции автор видит в высокой температуре нити накала лампы: «Платиновая проловока, накаленная до начала появления красного цвета, обнаруживает температуру около 500 °С, а при накаливании ее добела температура ее достигает 1000 °С; следовательно освещение платиновой проволокой, накалённой добела, сопряжено с образованием огромного количества теплоты. К сожалению, я не знаю ни одного металла или металлического сплава, который мог бы в требуемом случае удобно заменить платину. Гейслеровы трубки при освещении не согреваются, но зато они так мало дают световых лучей, для просвечивания они вовсе не годятся».
Таким образом И. П. Лазаревич столкнулся с теми же обстоятельствами, что и все изобретатели ламп накаливания. Наружный стеклянный цилиндр его лампы нагревался до 38 °С за одну минуту. Продувая трубку холодным воздухом, Лазаревич увеличил это время на двадцать секунд, чего явно было недостаточно и значительно усложняло конструкцию лампы.
Изучая труды физиков по радиации тел П. Прево, М. Меллони и Дж. Тиндаля, изобретатель сделал правильный вывод, что на световые лучи при накаливании платиновой проволоки приходится всего 2 % энергии, а на тепловые, невидимые и, следовательно, вредные для его опытов лучи — основная часть расходуемой энергии. Он делает такой вывод: «...невыгода, происходящая от обильного образования темных лучей при накаливании платиновой проволоки, может быть уменьшена избранием такой окружающей ее среды, которая была бы способна как можно более поглощать темные лучи, следовательно обладала бы незначительной теплопроводностью, а пропускала бы как можно свободнее только светлые лучи». Таким веществом мог бы стать газообразный аммиак, помещенный в полости между стеклянными колбами, теплопроводность которого автор считает в 7260 раз ниже теплопроводности воздуха, однако аммиак опасен для больного и врача в любом аварийном случае.
И. П. Лазаревич решает воспользоваться для этой цели плотной средой — кристаллами квасцов, которые поглощают 95 % тепловых лучей. Он пишет: «При устройстве просвечивающего аппарата, надо иметь в виду образование как можно большей степени освещения; следовательно при избрании материала не теплопрозрачного, т. е. непроницаемого для теплоты, нужно, чтобы в то же время он был как можно более прозрачен для световых лучей. По-видимому, больше: всего такому требованию удовлетворяют квасцы, которые пропускают почти все световые лучи, поглощая : все темные; но различные способы, которые я испытал для наполнения квасцами промежутка между двумя стеклянными цилиндрами просвечивающего снаряда, оказались вполне неудовлетворительными. Квасцы прозрачнее всего бывают в виде кристалла, но и самый чистый кристалл квасцов скоро покрывается кристаллами-паразитами, делающими поверхность его матовою; и наконец от возвышения температуры, квасцы обжигаются и делаются белыми, непрозрачными».
Из работ Дж. Тиндаля И. П. Лазаревич выяснил, что стекло толщиной 0,1 дюйма (2,5 мм) задерживает около 25 % тепловых лучей, поэтому он приходит к выводу: «Я нахожу полезным употреблять более толстые стеклянные цилиндры». В дальнейших конструкциях верхнюю колбу изобретатель укоротил вдвое и сделал весьма интересное замечание: «Я нашел, что раскаленная платиновая проволока наиболее дает света, когда имеет вид не спирали, а удлиненной петли, хотя б в обеих случаях длина ее была одинакова». Заметим, что внутренняя колба светильника Лазаревича удивительно напоминает конструкцию современной коммутаторной лампочки.

В таком виде конструкцию приходилось при работе часто выключать и охлаждать в сосуде с водой. Однако автору конструкции все-таки пришлось пойти на ее усложнение — ради удобства в работе. И деятельное участие в этом принял выдающийся русский физик и электротехник Д. А. Лачинов. В дополнениях В. Черкасова к переводу с французского книги А. Гано «Полный курс физики» можно прочесть, что усовершенствование заключалось в пропускании непрерывной струи воды между двумя колбами светильника, «которая устраняя нагревание, дает возможность длить наблюдение непрерывное время. Усовершенствование это было сделано г. Лазаревичем (сначала отрицавшим его) по указанию г. Лачинова» [4, с. 938—939]. Такая конструкция светильника просуществовала около двух десятков лет [5, с, 139].
Д. А. Лачинов тоже пытался усовершенствовать прибор И. П. Лазаревича и предложил в таком же светильнике использовать другой разряд, так как светильник Лазаревича давал недостаточно яркий свет. Прибор Д. А. Лачинова приобрел известность и начал применяться в медицинской практике, но был более опасен для больного (напряжение питания более 30 В) и требовал регулирования зазора между электродами, что усложняло работу с ним, поэтому его конструкция распространения не получила [3, с. 111]. Однако такой метод охлаждения электрических ламп не был забыт. Несколько десятилетий спустя русский радиоинженер М. А. Бонч-Бруевич применит его для охлаждения колб мощных генераторных электронных ламп, [6, с. 173]. Заметим также, что современные конструкции аналогичных устройств используют световые волокна и электрические лампы накаливания, охлаждаемые струями воздуха, как в первой конструкции И. П. Лазаревича, правда с помощью вентилятора.
Свой аппарат автор называет диафаноскопом, а метод диафаноскопией. «Просветителем,— пишет он,— может быть исследовано только одно из качеств какой-либо части организма, а именно ее просвечиваемости или прозрачности, или способности пропускать сквозь себя световые лучи; а потому я нахожу вполне соответственным этот способ исследования назвать диафаноскопией [diaphaines ’(греч.) — прозрачный, skopeo (греч.) — рассматриваю, наблюдаю]. Это название может быть прилично, какая бы часть организма не была подвергнута исследованию просвечиванием, будет ли это часть тела, как например, рука, или орган, или какая-нибудь ткань, как например, соединительная ткань в окружности матки». Диафаноскопия пережила появление в 1895 г. рентгенодиагностики и в настоящее время используется при исследованиях глаз, околоносовых пазух и др. [7, с. 276—277].

Несколько слов о личности изобретателя.

Иван Павлович Лазаревич (1829—1902 гг.) окончил в 1853 г. Киевский университет,  в 1857 г. защитил докторскую диссертацию. С 1862 г. был профессором медицинского факультета Харьковского университета. Он является автором фундаментального труда «Курс акушерства». Диафаноскоп — не единственное изобретение И. П. Лазаревича. Им разработан и внедрен ряд медицинских инструментов для родовспоможения и др. За свои инструменты, среди которых был и диафаноскоп, и атлас гинекологических и акушерских инструментов И. П. Лазаревич был награжден Золотой медалью на выставке в Лондоне (1873 г.). Он был почетным членом ряда научных обществ в России, Великобритании и США [8, с. 290].
К сожалению, труды И. П. Лазаревича по созданию электрической лампочки накаливания и разработке нового метода диагностики, которому он дал название, остались почти незамеченными. Даже в Большой медицинской энциклопедии в статье о И. П. Лазаревиче по рассматриваемому нами вопросу лишь отмечено: «известны его работы по диафаноскопии». Это, конечно слишком скромное упоминание о деятельности пионера применения электрической лампочки накаливания не только в медицине, но и светотехнике вообще.

Список литературы


1. Шателен М. А. Из истории изобретения лампы накаливания.— Архив истории науки и техники, 1934, вып. 4. с. 299—312.
2. Лазаревич И. П. Диафаноскопия или просвечивание в применении к исследованию тканей и органов в женском тазе.— Харьков, 1868.
3. Ржонсницкий Б. Н. Дмитрий Александрович Лачинов. Жизнь и труды.— М.— Л.: Госэнергоиздат, 1955.
4. Гано А. Полный курс физики. 3-е изд., испр. и доп. / Пер. с фр. Ф. Павленкова и В. Черкасова.— СПБ, 1874/. Дополнения к главе X В. Черкасова.
5. Хвольсон О. Популярные лекции об электричестве и магнетизме.— СПБ, 1884.
6. Бонч-Бруевич М. А. Собрание трудов.— М.— Л.: Изд-во АН СССР, 1956.
7. Филиппов М. М., Шевелев И. Н., Тамарова Р. М. Диафаноскопия.— Большая медицинская энциклопедия. Т. 7, 3-е изд.— М.: Советская энциклопедия, 1977.
8. Кирющенков А. П. Лазаревич Иван Павлович (1829— 1902).— Большая медицинская энциклопедия. Т. 12, 3-е изд.— М.: Советская энциклопедия, 1980.

Автор: Хасапов Б. Г.
Источник: Журнал Электричество 1991, №10 стр. 79-81

Все права сохранены  ©  Старые журналы для энергетиков

Перепубликация материалов возможна только с устного или письменного разрешения администрации сайта!