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電燈是那位科學家發明的?


很難追溯誰才是最早發明電燈的人,只有這麼一個說法:

家喻戶曉、被傳得神乎其乎的愛迪生算起來,是第23個發明電燈的人。

因為早在他之前就有許多科學家做出了電燈,他只是拿到了專利,恰巧又很出名罷了。

我們可以逆著推。

先說說,愛迪生那電燈的想法從哪裡順來的——

約瑟夫·斯萬爵士,英國知名的化學家、物理學家和發明家↓

圖:我的電燈,我做主

早在1848年,20歲的斯萬就開始著手研發電燈了,並在燈絲的材質選擇上有重大突破。

在斯萬之前已經有一些發明家嘗試使用金屬作為燈絲,比較常見的是用鉑絲。但鉑絲成本非常高,並且它1768攝氏度的熔點導致耐用性較差,並不是一種好的選擇。斯萬嘗試用碳來替代鉑絲,碳的熔點高達3500攝氏度,不容易因為通電後的熾熱而熔斷。

斯萬的真空碳絲電燈方案就這樣敲定了,雖然斯萬的燈泡只亮了13.5個小時就燒壞了,但這不妨礙它成為一個偉大的突破。

這年,愛迪生1歲。

不過,如果說電燈是英國人斯萬發明的,那俄國人肯定就不願意了。

在他們的國家,前有洛德金於1872年發明的白熾燈,後有亞布羅契科夫於1875年發明的「蠟燭」碳棒電燈。

但是,德國人也不甘示弱。

德國人亨利·戈培爾1854年發明的碳化竹絲白熾燈當時就可持續照明400個小時,那時他還沒有加入美國國籍。

英國人決定截胡。

在1801年,大化學家、英國皇家學會會長戴維就通過實驗讓鉑絲通電發光。

8年之後,戴維和他的學生法拉第一起研製了碳棒弧光燈,但因為亮度太高損耗太快而不適合家用。

電燈究竟是誰發明的?

是把電燈推廣到每家每戶的第23個發明人愛迪生?還是更早製作出實用白熾燈的其他發明者?

都不是,沒有人真正發明了電燈,電燈只是人類科技發展道路上一個必然的里程碑。

雖然這樣答案很和稀泥,但仔細想想,是電燈的創想偉大嗎?

沒有直流發電機技術,沒有成熟的真空技術,沒有電學理論的基礎,電燈如何能夠照耀我們的世界。

而這些理論與技術,又有那一個人敢說自己能夠一力承包?


在電燈的發明史上,首先要提的是英國化學家亨弗萊·戴維爵士(Sir Humphry Davy)。1802年,戴維正就職於英國王家研究院(Royal Institution),他給不同的金屬條通電至白熾狀態,發現金屬鉑可以維持相當一段時間的白熾狀態而不氧化。這就是最早的將電能轉換為光能的裝置,也是後來的白熾燈的基本原理。1809年,他在皇家學會(Royal Society)作了如下的展示:將兩根炭棒接在大功率電池(2000個電池單元)兩端,炭棒短暫接觸後再分開約3英寸,發現炭棒之間產生了極為耀眼的亮光。因為其形狀呈拱形(arch),戴維將其稱為「電弧」(arc)。這就是後來弧光燈的基本原理。戴維的發現為白熾燈和弧光燈的發明奠定了理論基礎。

1840年,英國科學家威廉·羅伯特·格羅夫爵士(Sir William Robert Grove)製作了第一台使用意義上的電燈(見圖1)。他採用金屬鉑線圈作為燈絲,用兩段銅線(表面塗漆以絕緣)對其通電。為了避免燈絲氧化和冷卻,他將燈絲置於倒扣在水中的玻璃杯內。在一次公開演講中,他用這些電燈點亮了王家研究院的禮堂。不過,格羅夫的電燈發出的光比較微弱,且鉑絲長時期處於接近其熔點的溫度環境,極易熔斷。最重要的是耗電量巨大(據估計每千瓦時要花費700美元),完全不具備商業化的條件。

圖1 格羅夫的白熾燈(1840)

1841年,另一個英國人德莫林斯(Frederick De Moleyns)獲得了世界上第一個白熾燈的專利。該燈同樣是利用鉑絲通電至白熾狀態,其重要的改進有兩點:一是用球形玻璃罩進行真空密封,二是上部的管中填充炭粉,在兩段鉑絲中間形成「炭橋」,且可以不斷自行補充。不過這項專利存在一個嚴重的問題:使用時隨著炭粉的氣化,玻璃燈罩會迅速變黑,因此仍然是不實用的。

圖2 德莫林斯的白熾燈(1841)

1845年,英國人托馬斯·萊特(Thomas Wright)獲得了第一個弧光燈的專利。萊特用五個碳盤來製造電弧,通電後手動將其中兩個盤拉出,就可以在碳盤間形成四道電弧。當然,這個專利仍然只是紙上談兵,遠沒有到商業化的程度。

圖3 萊特的弧光燈(1845)

上面這些發明者,提供了白熾燈和弧光燈的雛形。在接下來30多年時間裡,世界各國的發明者們不斷提出各式各樣的電燈設計,但大多可操作性差、穩定性不高、耗能巨大——總之一句話,不實用。這一局面的改變,要等到愛迪生的出現。

關於愛迪生對電力照明行業的貢獻,我會在其他問題下詳細回答。簡單地說,愛迪生不僅僅是一個發明家,而是一個「系統建構師」(system builder)。上面提到的這些人,戴維奠定了電燈的理論基礎,格羅夫、德莫林斯、萊特等人提供了電燈的雛形,而愛迪生才是真正完成從電燈到電力照明系統轉變的人,同樣具有里程碑式的意義。

參考文獻

Henry Schr?der. History of Electric Light. Washington, D.C.: Smithsonian Institution, 1923.

Thomas Parke Hughes. Networks of Power: Electrification in Western Society, 1880-1930. Baltimore: Johns Hopkins University Press, 1983.

附錄:電燈編年表1800-1913

Henry Schr?der在History of Electric Light一書中列了一個《電燈編年表》,其中不僅有關於電燈的發明改進,也包括電磁學方面的進展。我簡單翻譯一下,主要是列出一些重要的發明者的名字,供大家參考。

1800——伏打發明化學電池。

1802——戴維發現白熾現象。

1809——戴維發現電弧。

1820——安培發現電流的磁效應。

1825——歐姆發現歐姆定律。

1831——法拉第發現電磁感應現象。

1840——格羅夫製作出實驗性的電燈。

1841——德莫林斯獲得第一個白熾燈專利。

1845——萊特獲得第一個弧光燈專利。

1845——J. W. Starr白熾燈。

1856——Joseph Lacassagne和Henry Thiers發明控制電弧的方法。

1862——英國安裝了第一盞商用弧光燈。

1866——Charles Wheatstone爵士發明自勵發電機(self-excited dynamo)。

1872——Lodyguine發明石墨燈絲、氮氣保護的白熾燈。

1876——Paul Jablochkoff發明「電蠟燭」,一種用於巴黎街道照明的商用弧光燈。

1877-1878——William Wallace、Moses Farmer教授、Edward Weston、Charles F. Brush、Elihu Thomson教授、Edwin J. Houston等人在美國建立起商用弧光燈系統。

1879——愛迪生髮明高阻值碳燈絲真空白熾燈,建立起全新的常壓電力輸送系統。

1882——Lucien Goulard和John D. Gibbs發明交流輸電系統,未商用。

1886——William Stanley的常壓交流輸電系統。

1893——Louis B. Marks發明密封碳弧光燈。

1898——Bremer發明的焰弧燈(flame arc lamp)實現商用。

1900——Walther Nernst的Nernst牌電燈實現商用,使用多種氧化物作為燈絲。

1901——Peter Cooper Hewitt發明的水銀弧光燈實現商用。

1902——C. A. B. Halvorson發明磁鐵礦弧光燈,其負極電極材料為填充在鐵管中的磁鐵礦混合物。

1904——McFarlan Moore發明的Moore真空管燈實現商用。

1905——Auer von Welsbach發明的鋨絲白熾燈在歐洲小範圍商用。

1905——Willis R. Whitney發明的寶石白熾燈實現商用,效率比普通的碳白熾燈高25%。

1906——Werner von Bolton發明的鉭絲白熾燈實現商用。

1907——Alexander Just和Franz Hanaman發明的鎢絲白熾燈實現商用。

1911——William D. Coolidge發明的冷拔鎢絲實現商用。

1913——Irving Langmuir發明的充氣鎢絲白熾燈實現商用。


第一個發明電燈的是螢火蟲。

第二個發明電燈的愛迪生。


在斯旺之前就已經有電燈泡的發明了在1845年辛辛那提的斯塔爾先生就已經研究出了燈泡的雛形不過只能使用幾個小時沒有太普及的應用價值,斯旺發明了真正具有使用價值的電燈泡,後來愛迪生又進一步提升了燈泡的性能,由於愛迪生借用了斯旺的想法,所以法院判定愛迪生的燈泡公司和斯旺進行分配。


樓下酒匯蝦碧碧 如果你只是說燈泡的話 那麼它的發明人是亨利·戈培爾 愛迪生只是找到了更好的材料來延長白織燈的壽命 所以話說回來 燈泡的真正發明者還是亨利·戈培爾 可能大多數人並不熟悉這個事情 不同國家的人有不同的說法 (圖片是因為頭條字數太少會摺疊起來)


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