Dispozitive electrovacuum: principiul de funcționare, exemple. Becurile incandescente ale lui Thomas Edison

Apariția dispozitivelor electronice moderne se datorează inventatorului american Thomas Edison. Acesta a fost cel care a dezvoltat prima modalitate reușită de iluminare, folosind un bec pentru acest lucru.

Istoria lămpii

În prezent, este greu de crezut că electricitatea nu există în toate perioadele istorice. Primele becuri cu incandescență au apărut abia la sfârșitul secolului al XIX-lea. Edison a reușit să dezvolte un model de bec, în care erau amplasate fire de cărbune, platină și bambus. Este acest om de știință care pe bună dreptate este numit "tatăl" celui modern o lampă electrică. Acestea au simplificat schema becului, au redus semnificativ costul producției. Ca urmare, nu au apărut pe străzi electrice de iluminat, ci de iluminat electric, iar noile dispozitive de iluminat au început să se numească lămpi Edison. Thomas a lucrat mult timp la îmbunătățirea invenției sale, ca rezultat, utilizarea lumanarilor a devenit un exercițiu neprofitabil.

Principiul de funcționare

Ce fel de aparate au becurile incandescente ale lui Edison? Fiecare dispozitiv are un corp strălucitor, un bec de sticlă, un contact principal, electrozi, un plin. Fiecare dintre ele are propriul scop funcțional.

Esența acestui dispozitiv este după cum urmează. Cu o încălzire puternică a corpului de incandescență printr-un curent de particule încărcate, energia electrică este transformată într-o formă luminată.

Pentru ca radiația să poată percepe ochiul uman, este necesar să se atingă o temperatură de cel puțin 580 de grade.

Printre metale, tungstenul are punctul de topire maxim, astfel încât corpul strălucirii este făcut din el. Pentru a reduce volumul, firul a fost plasat sub formă de spirală.

În ciuda rezistenței chimice ridicate a tungstenului, pentru protecția maximă împotriva procesului de coroziune, corpul de incandescență este plasat într-un vas de sticlă sigilat, din care aerul este pre-pompat. În schimb, în ​​recipient este pompat un gaz inert, care împiedică intrarea firului de tungsten în reacția de oxidare. Cel mai adesea, argonul este utilizat ca gaz inert, uneori se utilizează azot sau kryptonă.

Esența invenției lui Edison este că evaporarea care apare în timpul încălzirii prelungite a metalului este împiedicată de presiunea creată de gazul inert.

Caracteristici lămpi

Există destul de multe lămpi diferite concepute pentru a ilumina o zonă mare. Particularitatea invenției lui Edison este capacitatea de a regla puterea acestui dispozitiv, luând în considerare zona luminată.

Producătorii oferă diferite tipuri de lămpi, care diferă în termeni de viață, dimensiune, putere. Să ne ocupăm de anumite tipuri de dispozitive electrice.

Cele mai comune lămpi de vid sunt LON. Acestea respectă pe deplin cerințele igienice, iar durata medie de viață este de 1000 de ore.

Printre neajunsurile lămpilor cu destinație generală se numără un coeficient de eficiență scăzut. Aproximativ 5% din energia electrică este transformată în energie luminoasă, restul este eliberat sub formă de căldură.

faruri

Ele au o putere suficient de mare, concepute pentru a ilumina zonele mari. Dispozitivele Electrovacuum sunt împărțite în trei grupe:

• de film de proiectare;
• Farul;
• scop general.

Sursa de lumină a proiectorului diferă în lungimea corpului strălucirii, are dimensiuni mai compacte, ceea ce permite creșterea luminozității totale, pentru a îmbunătăți focalizarea fluxului de lumină.

Dispozitivele electrovacuumului cu oglindă au un strat reflectorizant din aluminiu, un design diferit al becului.

Acea parte a acesteia, care este proiectată pentru a transporta lumină, este făcută din sticlă mată. Acest lucru vă permite să faceți lumina moale, reduceți umbrele contrastante din diferite obiecte. Astfel de dispozitive electrovacuum sunt utilizate pentru iluminat interior.

În interiorul becului cu halogen sunt compuși de brom sau iod. Datorită capacității lor de a rezista la temperaturi de până la 3000 K, durata de funcționare a lămpilor este de aproximativ 2000 de ore. Dar chiar și în această sursă lumina alba există dezavantaje, de exemplu, o lampă cu halogen, are o rezistență electrică scăzută atunci când se răcește.

Parametrii de bază

În lampa cu incandescență Edison, filamentul de tungsten are diferite forme. Pentru funcționarea stabilă a unui astfel de dispozitiv, este necesară o tensiune de 220 V. În medie, timpul său de funcționare variază între 3000 și 3500 de ore. Având în vedere că temperatura de culoare este de 2700 K, lampa oferă un spectru alb cald sau galben. În prezent sunt oferite lămpi cu socluri diferite (E14, E27). Dacă doriți, puteți alege o lampă în candelabru de plafon sau o lampă de perete sub formă de ac de păr, herringbone, spirală.

Invenția lui Edison este împărțită la numărul de filamente de wolfram în clase separate. Din acest indicator depinde direct costul dispozitivului de iluminat, capacitatea acestuia, perioada de funcționare.

Principiul de funcționare al EVL

Emisia termică constă în emisia de electroni încălzite de un corp de electroni într-un vid sau într-un mediu inert creat în interiorul becului. Pentru a controla fluxul de electroni, se utilizează un câmp magnetic sau electric.

Emisia termoelectronică face posibilă utilizarea practică a calităților pozitive ale fasciculului de electroni - pentru a genera, amplifica oscilațiile electrice ale diferitelor frecvențe.

Caracteristicile tuburilor radio

Dioda electrovacuum este baza radiotehnicii. În proiectarea lămpii există două electrozi (catod și anod), o rețea. Catodul oferă emisii, pentru care stratul de tungsten este acoperit de bariu sau toriu. Anodul este realizat sub forma unei plăci din nichel, molibden, grafit. Grila este separatorul dintre electrozii. Când lichidul de lucru este încălzit, se formează un curent electric puternic în vid, din particulele în mișcare. Dispozitivele electrovacuate de acest tip formează baza radiotehnicii. În a doua jumătate a secolului trecut, tuburile vid au fost utilizate în diferite sfere ale industriei tehnice și radio electronice.

Fără ei era imposibil să producă receptoare radio, televizoare, echipamente speciale, calculatoare.

Domenii de aplicare

Odată cu dezvoltarea instrumentelor de precizie, electronice radio, aceste lămpi și-au pierdut relevanța, au încetat să mai fie aplicate la scară largă.

Dar, în prezent, există direcții industriale în care este necesară EVL, deoarece numai o lampă de vid este capabilă să asigure funcționarea dispozitivelor în funcție de anumiți parametri, într-un anumit mediu.

Interesul EVL este pentru complexul militar-industrial, deoarece lămpile cu vid sunt caracterizate de o rezistență sporită la impulsurile electromagnetice.

Într-un aparat militar poate conține până la sute de EVL. Majoritatea materialelor semiconductoare, REC nu pot funcționa cu radiații crescute și, de asemenea, în condiții de vid natural (în spațiu).

EVL contribuie la creșterea fiabilității și durabilității sateliților și a rachetelor spațiale.

concluzie

În dispozitivele electrovacuate care permit generarea, amplificarea, transformarea energiei electromagnetice, spațiul de lucru este complet eliberat de aer, acesta este împrăștiat din atmosferă de o cochilă impenetrabilă.

Descoperirea emisiei termionice a promovat crearea unei lămpi simple cu două electrozi, numită dioda de vid.

Când este pornit, apare un curent în circuitul electric din interiorul aparatului. Când polaritatea tensiunii se schimbă, ea dispare, indiferent de cât de încălzit este catodul. În timp ce se menține temperatura constantă a catodului încălzit, a fost posibilă stabilirea unei relații directe între tensiunea anodică și puterea curentului. Rezultatele obținute au fost aplicate în dezvoltarea dispozitivelor electronice de vid.

De exemplu, un triod este un tub cu electroni care are trei electrozi: un anod, un catod termionic, o rețea de control.

Erau triode care erau primele aparate folosite pentru amplificarea semnalelor electrice la începutul secolului trecut. În prezent, tranzistoarele semiconductoare au înlocuit triodele. Triodurile de vid sunt utilizate numai în acele zone în care este necesară conversia semnalelor puternice cu un număr mic de componente active, iar masa și dimensiunile pot fi neglijate.

Radiile radio puternice sunt comparabile cu cele ale tranzistorilor în ceea ce privește eficiența, fiabilitatea, dar durata lor de viață este mult mai mică. În triodele cu putere redusă, cea mai mare parte a căldurii ajunge la puterea cascadă consumată, uneori valoarea acesteia atingând 50%.

Tetrodele sunt o lampă electronică cu două grile, destinată creșterii puterii și tensiunii semnalelor electrice. Aceste dispozitive au un câștig mai mare în comparație cu triodul. Astfel de caracteristici de design permit utilizarea tetrodelor pentru amplificarea frecvențelor joase la televizoare, receptoare, alte echipamente radio.

Consumatorii folosesc în mod activ lămpi incandescente, în care corpul strălucirii este o spirală sau sârmă de tungsten. Aceste dispozitive au o putere de 25 până la 100 W, durata lor de funcționare fiind de 2500-3000 de ore. Producătorii oferă lămpi cu altă bază, formă, dimensiune, astfel încât să puteți alege opțiunea pentru lămpi, luând în considerare caracteristicile dispozitivului de iluminat, zona camerei.