白炽电灯的发明过程
及其给我们的启示
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白炽电灯的发明过程及其给我们的启示
历史背景
19世纪初，电已经引起科学界的广泛关注。受到富兰克林接引雷电产生电火花的启发，俄国的彼得罗夫提出了“以电取光”的大胆设想。差不多是同时，英国的戴维在进行电化学实验时发现，两个碳棒分别接在电源两极上，适当减小碳棒间的距离，在高电压的作用下，碳棒间的空气会被击穿，形成强电流，产生耀眼的弧光。戴维据此制成了人类有史以来第一个电光源——电弧灯。弧光灯被广泛用在大街、广场和灯塔的照明。弧光灯的发明，标志着人类在有电到光的转化过程中迈出了具有决定性意义的第一步。但是，弧光灯耗电量太大、成本太高、亮度太强、寿命短暂，而且还产生一些有害气体，难以大规模推向普通民众生活之用。于是，制造一种发光柔和、成本低廉、使用寿命长的电灯，便成为摆在科学家和发明家目前的重要问题。
解决问题的过程与方法
弧光灯是没有灯丝的，实际上，那时人们并没有意识到需要灯丝的问题。正当人们一筹莫展的时候，戴维的一个发现，给人们以重要的启示作用。戴维发现，电流通过白金丝的时候，白金丝会发热发光，并很快在空气中烧掉。这是电流热效应的典型表现，它为白炽电灯的发明带来了一缕曙光，指明了研究的方向。由此，确定了白炽电灯靠
电流的热效应使灯丝发热达到白炽状态，进而能够发光的基本原理，白炽电灯或白炽灯泡的名称即由此而来。
确定了基本原理，下面需要解决的就是技术问题：选择什么材料做灯丝能够发光，而且寿命较长？如何防止灯丝被烧断？
通电后灯丝很快就被烧断，当时人们已经认识到是由于灯丝在高温下与空气中的氧气发射化学反应的缘故，所以做灯泡时要抽掉里面的空气，形成真空。为了制造能长时间发光的灯泡，大大促进了抽真空技术的发展。到1878年，灯泡抽成真空的问题已基本得到解决，剩下的就是灯丝问题了。
图×-×爱迪生
1878年，爱迪生的兴趣转到研制电灯上来。爱迪生在1878年开始了改革弧光灯的试验，提出了要搞分电流，变弧光灯为白光灯。这项试验要达到满意的程度。必须找到一种能燃烧到白热的物质做灯丝，这种灯丝要经住热度在二千度一千小时以上的燃烧。同时用法要简单，能经受日常使用的击碰，价格要低廉，还要使一个灯的明和灭不影响另外任何一个灯的明和灭，保持每个灯的相对独立性为了选择这种做灯。这在当时是极大胆的设想，需要下极大的功夫去探索，去试验。 丝用的物质，爱迪生先是用炭化物质做试验，失败后又以金属铂与铱高熔点合金做灯丝试验，还做过上质矿石和矿苗共一千六百种不同的试验，结果都失败了。但这时他和他的助手们已取得了很大进展，已知道白热灯丝必须密封在一个高度真空玻璃球内，而不易溶掉的道理。这样，他的试验又回到炭质灯丝上来了。他昼夜不息地试验着，爱迪生的白热灯试验仍无结果。有一天，他把试验室里的一把芭蕉扇边上缚着一条竹丝撕成细丝，全副精力在炭化上下功夫，仅植物类的炭化试验就达六千多种。他的试验笔记簿多达二百多本，共计四万余页，先后经过三年的时间。他每天工作十八、九个小时。每天清早三、四点的时候，他才头枕两、三本书，躺在实验用的桌子下面睡觉。有时他一天在凳子上睡三、四次，每次只半小时。他带领他的研究所尝试了各种材料，可是收获不大，许多发光材料有的一闪就熔
化了，有的一亮就烧断了，有的虽然能亮，但寿命也不长，没有实用价值。他们又对所有能找到的材料进行尝试，据说试验了1600多种耐热材料，还是没有成功。由于钨的熔点是常见金属中最高的，他们也试过用钨，但由于加工水平不足，也失败了。不少人对爱迪生的研究丧失了信心，爱迪生面临着严峻的考验。但是爱迪生却认为，并不是自己失败了1600多次，而是已经证明了1600多种材料不能用来作灯丝。他一直满怀信心地寻找合适的灯丝材料。
图×－×爱迪生发明的电灯
1979年10月，爱迪生在一本杂志上看到英国的电机工程师斯旺用碳丝制作白炽灯的报道，深受启发。立即尝试把一些植物纤维放在坩锅里加热碳化，制成碳丝进行试验。有一次，他用碳化的棉线进行试验，由于碳化后的棉线又细又脆，断了重来，费了好大的劲才把碳丝安装在灯泡里，然后小心地抽出里面的空气，再通电试验，碳丝竟然发出了稳定、柔和的光芒，这只灯泡连续点亮了45个小时才烧断熄灭。经历了几千次的失败，终于成功了！真是功夫不负有心人，有志者事竟成！
图×－×白炽灯泡的结构
但是，爱迪生并没有一味沉浸在成功的欢乐中，他仍未满足。他非常清醒，对于实用来说，45个小时地寿命，仍然是太短了。为了提高灯丝的寿命，爱迪生一刻也没有停止新的探索。经过一次又一次的反复试验，他终于发现竹子纤维在碳化后做灯丝效果最好，其寿命可以达到1200小时。爱迪生马上派人到世界各地选择竹子，最后发现日本生产的一种竹子最适合做灯丝。由此也可以发现爱迪生的工作量有多大。就这样，爱迪生经过两年的艰苦努力，历经7000多次试验，终于制造出了可以实用的白炽灯泡。
相关链接
1909年，美国通用电气公司的库里奇用耐热金属钨替代了碳丝，钨受热时蒸发较少，因而使灯泡的寿命延长。1913年，朗缪尔建议在灯泡中充入惰性气体氦，以防止灯丝在高温下的蒸发。1920年，又改为充氩，既可使灯丝温度更高，发光更强，又延长灯丝的寿命，这种办法一直沿用到今天。1934年，朗缪尔又把灯丝绕成螺旋状，减少灯丝所占空间，减少散热，提高灯丝温度，大大提高了发光效率。
托马斯〃爱迪生
众所周知，托马斯〃爱迪生是一.位伟大的发明家，他一生总共获得1093项发明专利，是实行专利制度以来获得个人专利最多的人。他的名言“天才是百分之九十九的勤奋加百分之一的灵感”成为激励人们勤奋努力的座右铭。可以说，爱迪生的贡献极大地改变了人类生活。在他众多的发明中，爱迪生认为电灯最重要，但他最钟爱的是留声机。下面是电灯发明的过程：灯是人类征服黑夜的一大发明。19世纪以前，人们一般用油灯、蜡烛等来照明。在电灯问世以前，人们普遍使用的照明工具是煤油灯或煤气灯。这虽已冲破黑夜，但仍未能把人类从黑夜的限制中彻底解放出来。只有发电机的诞生，才使人类能用各色各样的电灯使世界大放光明，把黑夜变为白昼，扩大了人类活动的范围，赢得更多时间为社会创造财富。
19世纪初，英国一位化学家制成世界上第一盏弧光灯。但这种光线太强，只能安装在街道或广场上，普通家庭无法使用。无数科学家为此绞尽脑汁，想制造一种价廉物美、经久耐用的家用电灯的这一天终于来到了。1879年10月21日，一位美国发明家通过长期的反复试验，终于点燃了世界上第一盏有实用价值的电灯。从此，这位发明家的名字，就象他发明的电灯一样，走入了千家万户。他，就是被后人赞誉为“发明大王”的爱迪生。
爱迪生是一个异常勤奋的人，喜欢做各种实验，制作出许多巧妙机械。他对电器特别感兴趣，自从法拉第发明电机后，爱迪生就决心制造电灯，为人类带来光明。
爱迪生在发明电灯的过程中，认真总结了前人制造电灯的失败经验后。前后经历了无数次的失败，但是他毫不气馁，终于用棉纱变成了焦焦的炭。他小心地把这根炭丝装进玻璃泡里，一试验，效果果然很好。灯炮的寿命一下子延长13个小时，后来又达到45小时。就这样，世界上第一批炭丝的白炽灯问世了。1879年除夕，爱迪生电灯公司所在地洛帕克街灯火通明。最后，爱迪生把炭化后的竹丝装进玻璃泡，通上电后，这种竹丝灯泡竟连续不断地亮了1200个小时！
爱迪生发明的这种炭丝电灯与以往的电弧灯相比，无疑显得实用多了。它的出现，标志着人类使用电灯的历史正式开始。然而，这种炭丝电灯亮度不理想，灯丝的制作方法比较复杂，使用的寿命也不是很长。因此，世界各国的科学家都在致力于白炽灯的改进。
在炭丝电灯诞生30年后的1909年，美国通用电器公司的库里基发明了以钨丝做灯丝的电灯泡。这种电灯与炭丝电灯相比，又前进了一步，但由于通电后钨丝极易变脆，因此它的使用寿命也受到影响。
对我们的启示
失败乃成功之母、要经得起失败的考验
爱迪生发明白炽电灯的过程正是这句话的绝佳写照。几千次的失败，最终才能迎来那魂牵梦绕、朝思暮想、苦心追求的一次成功。爱迪生成功的背后经历了许多失败。不仅寻找灯丝如此，他为了试制一种蓄电池，失败了8000次，……爱迪生一生获得了1000多项发明成果，他该失败过多少次呀！他应该是世界上失败最多的人，但他又何尝不是世界上最成功的人呢！爱迪生常说：“天才不过是百分之一的灵感，再加上百分之九十九的汗水。”科学研究也好，发明创造也好，人生其他事情也好，失败是常事，关键是我们从失败中看到什么，是懊恼、沮丧和退缩，还是寻找不足，发现新的机会。不同的选择会把你引领到完全不同的结局。搞科学研究要有不怕失败的顽强精神和百折不回的毅力
参考文献：孔祥龙 《科学探究史例之——白炽电灯的发明》
白炽电灯的发明过程
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白炽电灯的发明过程及其给我们的启示
历史背景
19世纪初，电已经引起科学界的广泛关注。受到富兰克林接引雷电产生电火花的启发，俄国的彼得罗夫提出了“以电取光”的大胆设想。差不多是同时，英国的戴维在进行电化学实验时发现，两个碳棒分别接在电源两极上，适当减小碳棒间的距离，在高电压的作用下，碳棒间的空气会被击穿，形成强电流，产生耀眼的弧光。戴维据此制成了人类有史以来第一个电光源——电弧灯。弧光灯被广泛用在大街、广场和灯塔的照明。弧光灯的发明，标志着人类在有电到光的转化过程中迈出了具有决定性意义的第一步。但是，弧光灯耗电量太大、成本太高、亮度太强、寿命短暂，而且还产生一些有害气体，难以大规模推向普通民众生活之用。于是，制造一种发光柔和、成本低廉、使用寿命长的电灯，便成为摆在科学家和发明家目前的重要问题。
解决问题的过程与方法
弧光灯是没有灯丝的，实际上，那时人们并没有意识到需要灯丝的问题。正当人们一筹莫展的时候，戴维的一个发现，给人们以重要的启示作用。戴维发现，电流通过白金丝的时候，白金丝会发热发光，并很快在空气中烧掉。这是电流热效应的典型表现，它为白炽电灯的发明带来了一缕曙光，指明了研究的方向。由此，确定了白炽电灯靠
电流的热效应使灯丝发热达到白炽状态，进而能够发光的基本原理，白炽电灯或白炽灯泡的名称即由此而来。
确定了基本原理，下面需要解决的就是技术问题：选择什么材料做灯丝能够发光，而且寿命较长？如何防止灯丝被烧断？
通电后灯丝很快就被烧断，当时人们已经认识到是由于灯丝在高温下与空气中的氧气发射化学反应的缘故，所以做灯泡时要抽掉里面的空气，形成真空。为了制造能长时间发光的灯泡，大大促进了抽真空技术的发展。到1878年，灯泡抽成真空的问题已基本得到解决，剩下的就是灯丝问题了。
图×-×爱迪生
1878年，爱迪生的兴趣转到研制电灯上来。爱迪生在1878年开始了改革弧光灯的试验，提出了要搞分电流，变弧光灯为白光灯。这项试验要达到满意的程度。必须找到一种能燃烧到白热的物质做灯丝，这种灯丝要经住热度在二千度一千小时以上的燃烧。同时用法要简单，能经受日常使用的击碰，价格要低廉，还要使一个灯的明和灭不影响另外任何一个灯的明和灭，保持每个灯的相对独立性为了选择这种做灯。这在当时是极大胆的设想，需要下极大的功夫去探索，去试验。 丝用的物质，爱迪生先是用炭化物质做试验，失败后又以金属铂与铱高熔点合金做灯丝试验，还做过上质矿石和矿苗共一千六百种不同的试验，结果都失败了。但这时他和他的助手们已取得了很大进展，已知道白热灯丝必须密封在一个高度真空玻璃球内，而不易溶掉的道理。这样，他的试验又回到炭质灯丝上来了。他昼夜不息地试验着，爱迪生的白热灯试验仍无结果。有一天，他把试验室里的一把芭蕉扇边上缚着一条竹丝撕成细丝，全副精力在炭化上下功夫，仅植物类的炭化试验就达六千多种。他的试验笔记簿多达二百多本，共计四万余页，先后经过三年的时间。他每天工作十八、九个小时。每天清早三、四点的时候，他才头枕两、三本书，躺在实验用的桌子下面睡觉。有时他一天在凳子上睡三、四次，每次只半小时。他带领他的研究所尝试了各种材料，可是收获不大，许多发光材料有的一闪就熔
化了，有的一亮就烧断了，有的虽然能亮，但寿命也不长，没有实用价值。他们又对所有能找到的材料进行尝试，据说试验了1600多种耐热材料，还是没有成功。由于钨的熔点是常见金属中最高的，他们也试过用钨，但由于加工水平不足，也失败了。不少人对爱迪生的研究丧失了信心，爱迪生面临着严峻的考验。但是爱迪生却认为，并不是自己失败了1600多次，而是已经证明了1600多种材料不能用来作灯丝。他一直满怀信心地寻找合适的灯丝材料。
图×－×爱迪生发明的电灯
1979年10月，爱迪生在一本杂志上看到英国的电机工程师斯旺用碳丝制作白炽灯的报道，深受启发。立即尝试把一些植物纤维放在坩锅里加热碳化，制成碳丝进行试验。有一次，他用碳化的棉线进行试验，由于碳化后的棉线又细又脆，断了重来，费了好大的劲才把碳丝安装在灯泡里，然后小心地抽出里面的空气，再通电试验，碳丝竟然发出了稳定、柔和的光芒，这只灯泡连续点亮了45个小时才烧断熄灭。经历了几千次的失败，终于成功了！真是功夫不负有心人，有志者事竟成！
图×－×白炽灯泡的结构
但是，爱迪生并没有一味沉浸在成功的欢乐中，他仍未满足。他非常清醒，对于实用来说，45个小时地寿命，仍然是太短了。为了提高灯丝的寿命，爱迪生一刻也没有停止新的探索。经过一次又一次的反复试验，他终于发现竹子纤维在碳化后做灯丝效果最好，其寿命可以达到1200小时。爱迪生马上派人到世界各地选择竹子，最后发现日本生产的一种竹子最适合做灯丝。由此也可以发现爱迪生的工作量有多大。就这样，爱迪生经过两年的艰苦努力，历经7000多次试验，终于制造出了可以实用的白炽灯泡。
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1909年，美国通用电气公司的库里奇用耐热金属钨替代了碳丝，钨受热时蒸发较少，因而使灯泡的寿命延长。1913年，朗缪尔建议在灯泡中充入惰性气体氦，以防止灯丝在高温下的蒸发。1920年，又改为充氩，既可使灯丝温度更高，发光更强，又延长灯丝的寿命，这种办法一直沿用到今天。1934年，朗缪尔又把灯丝绕成螺旋状，减少灯丝所占空间，减少散热，提高灯丝温度，大大提高了发光效率。
托马斯〃爱迪生
众所周知，托马斯〃爱迪生是一.位伟大的发明家，他一生总共获得1093项发明专利，是实行专利制度以来获得个人专利最多的人。他的名言“天才是百分之九十九的勤奋加百分之一的灵感”成为激励人们勤奋努力的座右铭。可以说，爱迪生的贡献极大地改变了人类生活。在他众多的发明中，爱迪生认为电灯最重要，但他最钟爱的是留声机。下面是电灯发明的过程：灯是人类征服黑夜的一大发明。19世纪以前，人们一般用油灯、蜡烛等来照明。在电灯问世以前，人们普遍使用的照明工具是煤油灯或煤气灯。这虽已冲破黑夜，但仍未能把人类从黑夜的限制中彻底解放出来。只有发电机的诞生，才使人类能用各色各样的电灯使世界大放光明，把黑夜变为白昼，扩大了人类活动的范围，赢得更多时间为社会创造财富。
19世纪初，英国一位化学家制成世界上第一盏弧光灯。但这种光线太强，只能安装在街道或广场上，普通家庭无法使用。无数科学家为此绞尽脑汁，想制造一种价廉物美、经久耐用的家用电灯的这一天终于来到了。1879年10月21日，一位美国发明家通过长期的反复试验，终于点燃了世界上第一盏有实用价值的电灯。从此，这位发明家的名字，就象他发明的电灯一样，走入了千家万户。他，就是被后人赞誉为“发明大王”的爱迪生。
爱迪生是一个异常勤奋的人，喜欢做各种实验，制作出许多巧妙机械。他对电器特别感兴趣，自从法拉第发明电机后，爱迪生就决心制造电灯，为人类带来光明。
爱迪生在发明电灯的过程中，认真总结了前人制造电灯的失败经验后。前后经历了无数次的失败，但是他毫不气馁，终于用棉纱变成了焦焦的炭。他小心地把这根炭丝装进玻璃泡里，一试验，效果果然很好。灯炮的寿命一下子延长13个小时，后来又达到45小时。就这样，世界上第一批炭丝的白炽灯问世了。1879年除夕，爱迪生电灯公司所在地洛帕克街灯火通明。最后，爱迪生把炭化后的竹丝装进玻璃泡，通上电后，这种竹丝灯泡竟连续不断地亮了1200个小时！
爱迪生发明的这种炭丝电灯与以往的电弧灯相比，无疑显得实用多了。它的出现，标志着人类使用电灯的历史正式开始。然而，这种炭丝电灯亮度不理想，灯丝的制作方法比较复杂，使用的寿命也不是很长。因此，世界各国的科学家都在致力于白炽灯的改进。
在炭丝电灯诞生30年后的1909年，美国通用电器公司的库里基发明了以钨丝做灯丝的电灯泡。这种电灯与炭丝电灯相比，又前进了一步，但由于通电后钨丝极易变脆，因此它的使用寿命也受到影响。
对我们的启示
失败乃成功之母、要经得起失败的考验
爱迪生发明白炽电灯的过程正是这句话的绝佳写照。几千次的失败，最终才能迎来那魂牵梦绕、朝思暮想、苦心追求的一次成功。爱迪生成功的背后经历了许多失败。不仅寻找灯丝如此，他为了试制一种蓄电池，失败了8000次，……爱迪生一生获得了1000多项发明成果，他该失败过多少次呀！他应该是世界上失败最多的人，但他又何尝不是世界上最成功的人呢！爱迪生常说：“天才不过是百分之一的灵感，再加上百分之九十九的汗水。”科学研究也好，发明创造也好，人生其他事情也好，失败是常事，关键是我们从失败中看到什么，是懊恼、沮丧和退缩，还是寻找不足，发现新的机会。不同的选择会把你引领到完全不同的结局。搞科学研究要有不怕失败的顽强精神和百折不回的毅力
参考文献：孔祥龙 《科学探究史例之——白炽电灯的发明》