Inventarea becului electric

În jurul personalităţii lui Thomas Alva Edison, considerat în general şi probabil pe bună dreptate drept cel mai mare inventator din toate timpurile, s-au creat multe mituri şi legende. Mulţi îl privesc ca pe un fel de Huck Finn îmbrăcat într-un costum negru boţit şi cu părul vâlvoi, genul de profesor bătrân şi inofensiv. De fapt, Edison era un bărbat obsedat de muncă, uneori nemilos, egoist, care putea deveni indecent şi chiar crud.

De exemplu, la o petrecere, oferindu-i-se o scuipătoare, a refuzat-o, afirmând că preferă să folosească podeaua deoarece aşa „nu poţi rata”. Un alt mit este acela că el a inventat becul cu lumină incandescentă. Mulţi alţii creaseră becuri incandescente înaintea lui Edison, unii chiar cu 30 de ani înaintea lui. Dar nici una dintre aceste creaţii nu funcţiona satisfăcător. Realizarea lui Edison a constat în obţinerea unui bec care realmente funcţiona şi care putea fi folosit în viaţa de zi cu zi.

Implicarea lui Edison în domeniul luminii incandescente a debutat în primăvara anului 1878 când, în vârstă de 31 de ani, a plecat în concediu împreună cu George Barker, de asemenea profesor universitar. În timpul călătoriei, Barker i-a sugerat lui Edison, deja celebru pe plan mondial pentru inventarea fonografului, precum şi pentru o serie de alte invenţii, că următorul său ţel ar trebui să devină iluminarea caselor din America.

Lui Edison i-a plăcut ideea, iar când s-a întors la „fabrica de invenţii” pe care o construise în Menlo Park, în New Jersey, a alcătuit o echipă de experţi şi a anunţat public că avea să introducă lumină în casele americanilor în cel mult 6 săptămâni, previziune care s-a dovedit a fi exagerat de optimistă. Încă de la început, Edison a avut viziunea creării unui bec funcţionând într-un sistem electric care să aibă nevoie de o cantitate mică de energie şi să reziste un timp îndelungat, iar energia electrică să fie „împărţită”.

În cazul arderii unui bec, celelalte să funcţioneze în continuare; de asemenea, fiecare bec urma să poată fi controlat individual prin intermediul unui întrerupător. Prin urmare, în timp ce el şi echipa sa lucrau la obţinerea becului, lucrau, în acelaşi timp, şi la conceperea sistemului, deoarece nici una dintre aceste două invenţii nu putea funcţiona fără cealaltă.

Becul incandescent este un dispozitiv simplu, iar principiul ştiinţific care stă la bază este fenomenul rezistenţei electrice. Un curent electric este trecut printr-un material care i se opune mai mult sau mai puţin, provocându-se astfel încălzirea materialului până la incandescenţă, în final acesta devenind o sursă de lumină. Becurile cu incandescenţă anterioare invenţiei lui Edison prezentaseră o serie de neajunsuri, dar două dintre acestea erau semnificative.

Filamentele prin care era condus curentul electric nu puteau rezista la căldura impusă şi se ardeau sau se topeau (în cazul metalelor). În atmosferă, acest fenomen se produce după câteva minute sau chiar secunde, astfel încât inventatorii au încapsulat sau au sigilat filamentul într-un glob de sticlă din care mai apoi au evacuat oxigenul, creând un vid în care filamentul avea o rezistenţă mai bună la căldură.

Edison ştia că trebuie să conceapă un „superfilament”, deoarece, pentru ca acesta să fie practic şi să folosească puţin curent electric, trebuia să fie subţire şi, potrivit legii lui Ohm referitoare la rezistenţa electrică, acest lucru însemna că ar consuma o cantitate foarte mare de căldură. Însă acest fapt permitea reducerea semnificativă a dimensiunii conductorilor din cupru folosiţi pentru alimentarea becului. Aşa cum comenta Matthew Josephson în biografia Edison: „pentru un astfel de sistem ar fi necesară doar o sutime din greutatea unui conductor de cupru dintr-un sistem cu rezistenţă scăzută”.

În timpul cercetărilor pentru obţinerea filamentului perfect, Edison şi echipa sa au testat mai multe tipuri de filamente şi, în final, s-au oprit la platină, ce avea o temperatură de topire foarte ridicată, de 1.755°C. În acelaşi timp, alţi membri ai echipei lucrau la obţinerea unor metode superioare de evacuare a oxigenului din globul de sticlă pentru a crea un vid mai bun.

Becul cu filament de platină a funcţionat, dar numai aproximativ 10 minute, după care s-a topit. În plus, platina era un metal rar şi scump, deloc practic. Edison a testat împreună cu echipa multe alte materiale, în total aproximativ 1.600, în tot acest timp continuând încercările de îmbunătăţire a vidului din globul de sticlă. Dar n-au reuşit să găsească nici o variantă suficient de funcţională.

Într-o zi, asemenea unui detectiv care a deţinut tot timpul cheia dezlegării unui mister, dar a lăsat-o deoparte, iar acum se întoarce pentru o nouă evaluare, Edison s-a reîntors la testarea filamentului de carbon, pe care o realizase cu un an mai devreme, dar de care fusese nemulţumit. Între timp, rezolvase alte probleme. În interiorul becului se putea obţine un vid mult mai avansat cu ajutorul unei „pompe Sprengal”, vid în care se regăsea doar o milionime din cantitatea normală de oxigen din atmosferă, şi se descoperise o metodă de eliminare a gazelor faţă de care carbonul prezenta o afinitate de absorbţie în stare poroasă, care i-ar fi accelerat distrugerea.

Edison ştia că există un avantaj major al carbonului, şi anume temperatura de topire foarte ridicată, de aproximativ 3.500°C. A calculat că, pentru ca filamentul să prezinte rezistenţa electrică necesară, ar trebui să aibă un diametru de 0,4 mm şi o lungime de 15 cm. Pentru a-l fabrica, a adunat negru de fum de pe lămpile de gaz şi a amestecat acest carbon cu gudron ca să-i dea formă de filament.

Testele realizate au demonstrat că acest filament rezistă între una şi două ore înainte de a fi distrus. Edison însă era convins că, din moment ce filamentul din negru de fum gudronat dădea rezultate atât de bune, alte materiale, în urma unui proces de carbonizare, ar da rezultate şi mai bune. Plecând de la această idee, a testat o bucată din fir obişnuit de bumbac pe care a supus-o procesului de carbonizare, arzând-o într-un creuzet de lut.

Filamentul era foarte uşor friabil, iar mai multe astfel de mostre s-au rupt în timpul montării, dar în cele din urmă echipa a reuşit să fixeze firul subţire la locul său, l-a închis într-un glob de sticlă, a evacuat oxigenul şi a pornit curentul, noaptea târziu, pe 21 octombrie 1879. Membrii echipei erau obişnuiţi ca filamentele să se ardă după un scurt interval. Dar acesta nu se ardea.

Emitea o strălucire slabă, roşiatică aproximativ o sutime din cantitatea de energie luminoasă a unui bec modern de 100 de waţi - şi, în mod surprinzător, ardea încontinuu. Edison a început apoi să amplifice curentul, iar lumina emisă a început să fie din ce în ce mai strălucitoare, până când filamentul a cedat. Rezistase 13 ore şi jumătate, iar toată lumea a ştiut că acel bec mic şi fragil anunţa epoca luminii electrice.

Evident, Edison nu s-a oprit aici. A examinat filamentul la microscop şi a tras concluzia că acel carbon cu rezistenţă ridicată de care avea nevoie trebuia să provină din materiale fibroase, cu o rezistenţă sporită şi, cel mai important, să fie o formă de celuloză. În final, Edison a folosit bambus importat din Japonia, ce a ars timp de 900 de ore. Edison a avut nevoie de numai 3 ani - o perioadă incredibil de scurtă - pentru a concepe şi a instala sistemul electric necesar pentru ca lumina să devină practică. Compania sa, Edison Electric Light Company, a construit o centrală electrică în Pearl Street, în New York, şi a tras firele prin ţevi vechi de gaze către noii clienţi.

La început, a avut numai 85 de abonaţi, iar sistemul prezenta o serie de neajunsuri, dar pe măsură ce problemele au fost rezolvate, iar becurile îmbunătăţite s-au abonat din ce în ce mai mulţi. La începutul secolului al XX-lea lumina electrică se regăsea în peste un milion de case. În prezent, becul electric este format din wolfram (filamentul) şi din azot (în locul vidului).

Cât de mare a fost impactul becului electric în viaţa oamenilor? Aparent, s-ar putea vorbi la nesfârşit despre importanţa acestuia şi, dacă ar fi comparat cu alte invenţii din lista primelor zece, precum praful de puşcă (ce a dus atât la obţinerea libertăţii, cât şi la moartea multor oameni) sau motorul cu ardere internă (care a schimbat imaginea comerţului), acestea pur şi simplu nu pot fi puse pe aceeaşi treaptă.

Se poate spune că becul a transformat noaptea în zi. Oamenii puteau să citească, să înveţe, să se culce târziu, să fie operaţi, să iasă în oraş la un film sau la o cină târzie. Robert Freidel, coautor al lucrării Edison’s Electric Light, a exprimat foarte plastic impactul becului electric: „Acesta a reconstruit lumea în care oamenii munceau, se jucau, trăiau şi mureau... A fost genul de invenţie care a remodelat lumea şi percepţia pe care o aveau oamenii asupra posibilităţilor acesteia”.

Check Also

Inventarea telegrafului

Ceea ce este interesant de remarcat este că Samuel F.B. Morse, inventatorul telegrafului, şi-a început …

Inventarea telefonului

Inventarea telefonului Inventarea telefonului, Invenţii, Telefon În mod ironic, inventarea telefonului a fost marcată de o lipsă …

Inventarea tancului

Ca armă militară, tancul a schimbat pentru totdeauna aspectul bătăliilor terestre. Acesta a apărut ca …

Inventarea şurubului

Se spune că în timpul unei vizite în Egipt, filozoful grec Arhimede ar fi realizat un …

Inventarea submarinului

Nu este nevoie să ne gândim prea mult pentru a putea aprecia efectul submarinului asupra …