المصباح الكهربائي هو جهاز يحول الطاقة الكهربائية إلى ضوء، وبعد عدة تجارب فاشلة في عام 1879 ابتكر المخترع الأمريكي توماس إديسون وفريقه أول مصباح كهربائي عملي باستخدام الخيط القطني واستمر المصباح في الإضاءة لمدة أربعين ساعة متواصلة وقام إديسون بعد ذلك بمحاولات ناجحة لإطالة مدة أنارته إلا أن المصباح الذي يستخدم الآن هو من تطوير شركة جنرال إلكتريك والذي يستخدم فتيل من معدن التنجستين القصيف بعد معالجة معقدة لإكسابه المرونة.[1][2]
أنواع المصابيح
مصابيح تفريغ الغازات
- مصابيح فلورسينت.
- مصابيح صوديوم (ضغط عالي ومنخفض).
المصباح الكهربي - مصابيح الزئبق ذات الضغط العالي.
- مصابيح الهاليد المعدني.[3]
رمز المصباح في الدائرة الكهربائية
|
تركيب المصباح الكهربائي
يتركب المصباح الكهربائي المتوهج من:
- الفتيلة: وهي مصنوعة من مادة التنجستين وهى التي تصل إليها الكهرباء وتجعلها تشتعل مما يضيء المصباح .
مصباح كهربي - سلك من الرصاص: هو سلك يوصل الكهرباء للفتيلة مما يساعدها على الاشتعال وهى التي تسند الفتيلة .
مصباح كهربي داخل فانوس - غاز خامل: وهو الغاز الذي يحمى الفتيلة ويطيل عمرها وهو غاز لا يتحد مع اشتعال الفتيلة لأنه خامل والسبب في أنهم وضعوا غاز خامل (لا يتحد مع أي شيء) لكي لا يتحد مع الفتيلة.
- الزجاج: وهو الذي يحصن الفتيلة ويمنع خروج الغاز أو دخول الهواء الجوى إلى الفتيلة لأنه إذا اتحد الهواء مع الفتيلة سوف تحترق ويتلف المصباح.
- القاعدة: وهى يمكن أن تكون حلزونية (قلاووظ) ومسمارية وهى التي تربط المصباح بالدواية.
- نقاط التوصيل: هو سلك من الرصاص يوجد في طرف القاعدة ليوصل الكهرباء بالدائرة الكهربية.
تركيب مصابيح فلورية
- فتيلتان على طرفي المصباح من التنجستن وهي مادة متوهجة درجة انصهارها عالية جداً.
- أنبوبة زجاجية حتى لا تسمح بدخول الهواء أو خروج الغاز وبها غاز الأرجون (غاز خامل) وهذا الغاز اُخْتير خاصة لأنه لا يتحد مع الفتيل وقليل من الزئبق حتى يزيد التوهج ويطيل عمر المصباح أكثر ومادة فسفورية.
- نقاط التوصيل: هي نقتطان على طرفي المصباح توصل المصباح بالدائرة الكهربية.
- مادة فسفورية: هي مادة تعطي المصباح لونه ويوجد منها جميع الألوان ولا تكون إلا في المصابيح الفلورية فقط.
تركيب مصابيح المسمار
- فتيلة مصنوعة من التنجستين تصل إليها الكهرباء وتجعلها تتوهج فيضيء المصباح.
- زجاج: يمنع دخول الهواء وخروج الغاز الخامل لكى لا تحترق الفتيلة.
- غاز خامل: غاز يساعد على زيادة عمر الفتيلة ويحميها.
- القاعدة: هي قاعدة مسمارية تربط المصباح بالدواية.
- نقاط التوصيل: هما سلكان من الرصاص والنحاس يوصلان المصباح بالدائرة الكهربية ويوجدان داخل المصباح ويتوصلان بالقاعدة.
كيفية التعامل مع المصباح
- عند تركيب المصباح ينبغي علينا فصل التيار الكهربي عن الدواية.
- يلزم لف المصباح من اليمين إلى اليسار حتى يولج في الدواية.
- عند نزع المصباح ينبغي فصل الكهرباء عنه بوقت حتى يبرد لأنه يولد طاقة حرارية من اشتعال الفتيلة.
- عند انكسار المصباح داخل الدواية يتم إخراج القاعدة بقصافة سلك عن طريق لفها عكس طريقة تركيبها.
حساب استهلاك اللمبة
العلاقة بين القدرة الكهربية والطاقة:
القدرة = الطاقة / الزمن
أو:
وات = جول / ثانية
فإذا كان لدينا لمبة قدرة 100 وات وتعمل بفرق جهد 220 فولت، نستطيع حساب استهلاك اللمبة خلال 10 ساعات، كالآتي:
وبتنظيم المعادلة نحصل على :
الطاقة = 100 وات * 10 * 60 * 60 ثانية
الطاقة = 3600000 جول
هذه هي الطاقة المستهلك خلال 10 ساعات بالجول.
حساب عدد الإلكترونات
في المثال السابق نريد معرفة عدد الإلكترونات التي مرت في اللمبة خلال ساعة واحدة.
لكي نحصل علي التيار المار في اللمبة يجب معرفة مقاومة اللمبة أولا:
المقاومة = الجهد فولت * الجهد فولت / القدرة وات
المقاومة = 220فولت * 220 فولت / 100 وات
المقاومة = 484 أوم
شدة التيار = 45 و0 أمبير
كمية الشحنة = 45 و0 أمبير * 60 * 60 ثانية
كمية الشحنة = 45 و0 * 3600 كولوم
كمية الشحنة = 1620 كولوم
- شحنة الإلكترون= 6 و1 * 19-10 كولوم
عدد الإلكترونات = 1620 / 6 و1 * 19-10
عدد الإلكترونات = 01 و1 * 2210[4]
انظر أيضاً
المراجع
- الموسوعة العربية للمعلومات - تصفح: نسخة محفوظة 21 أكتوبر 2018 على موقع واي باك مشين.
- "Edison's Lightbulb". The Franklin Institute. 8 مارس 2014. مؤرشف من الأصل في 17 أبريل 2019.
- Electric Lamp - The Edison Papers - تصفح: نسخة محفوظة 13 سبتمبر 2017 على موقع واي باك مشين.
- تاريخ تطور المصباح الكهربي - تصفح: نسخة محفوظة 12 مايو 2017 على موقع واي باك مشين.
روابط خارجية
- U.S. Department of Energy, Building Technologies Program: Lamps
- The Secret Life of Machines: The Electric Light (video)
- The Great Internet Light Bulb Book
- SSL Bulbs (Solid State Lighting)