Edison Thomas Alva - życie i wynalazki

Spis Treści:
- Biografia - -
- Wywiad z Edisonem -
- Żarówka -
- Fonograf -
- Kineskop -
- Akumulator zasadowy –
- Zjawisko termoemisji elektronów –



BIOGRAFIA
Przedsiębiorczy wynalazca Tomasz Alva Edison urodził się w lutym 1846 roku w Milan w stanie Ohio. Jego rodzice byli Kanadyjczykami, ojciec zajmował się handlem drewnem budowlanym. Thomas Alva był siódmym dzieckiem w tej rodzinie, jednak troje jego rodzeństwa zmarło. Mały Edison, zwany w domu Alem, był bardzo ciekawski świata i zadawał wiele pytań dotyczących wszystkiego co było wokół niego. Spędził w szkole zaledwie trzy miesiące - tamtejsze metody „wbijania” wiedzy w głowy uczniów, były udręką dla Edisona, który wielu rzeczy nie potrafił spamiętać. Gdy jego nauczyciel powiedział , że Edison jest opóźniony w rozwoju, ten rozgniewany wyszedł ze szkoły i już do niej nie wrócił. Uczęszczał potem przez krótki czas do innych szkół, ale przeważnie matka uczyła go sama w domu - chłopcu nauka w domu przychodziła z łatwością; był samoukiem. Czytywał sam Shakespeare’a, książki historyczne, Biblię. Wcześnie zainteresował się chemią i robił różne dziwaczne doświadczenia w małym laboratorium w piwnicy domu.
Gdy w czasie trwania wojny secesyjnej Edison zajmował się roznoszeniem gazet, wpadł na pomysł olbrzymiego zarobku. Namówił telegrafistę by przesłał do wielu miast telegrafem wiadomość o bitwie pod Shiloh-Edison zakupił 1500 gazet, zamiast zwykłej ilości 100, i jadąc pociągiem wysiadał z gazetami na stacjach wielkich miast, które dostały telegraficzny przekaz o bitwie. Sprzedał wszystkie gazety i zarobił dużo pieniędzy. Później Edison często zmieniał miejsce i rodzaj pracy. Mimo głuchoty, na którą cierpiał od okresu dojrzewania, został telegrafistą w Port Huron, później w Stadford i w Memphis. Lepszą posadę Edison dostał w wieku 21 lat w Bostonie, w wielkim Towarzystwie Telegraficznym „Western Union”. Edison, spokojny już o pracę, rzucił się w wir bostońskiego życia, który w tych czasach był kolebką wynalazców. Przyłączył się do nieoficjalnego klubu wynalazców i przeniósł do niego swoje laboratorium. Wkrótce porzucił pracę w Towarzystwie telegraficznym, by zająć się całkowicie produkowaniem wynalazków.

Młody Edison zapewne nie miałby z czego wyżyć, gdyby nie jego charyzma i zdolność przekonywania ludzi do swoich pomysłów - w ten sposób namawiał bogatych Bostończyków do wspierania go finansowo. Wynalazł wtedy ulepszony rejestrator notowań giełdowych. Jednak po porażce z dupleksem - systemem telegraficznym, Edison postanowił zacząć od nowa. Wyjechał do Nowego Jorku i znowu był bez grosza przy duszy. Tam miał szczęście – trafił na twórcę wcześniejszego rejestratora notowań giełdowych, Franklina L. Pope’a, który pracował w Nowojorskim Towarzystwie Wskaźnika Cen Złota i ponieważ chwilowo w jego Towarzystwie wszystkie miejsca pracy były zajęte, zaproponował Edisonowi by zamieszkał i tworzył wynalazki w głównym budynku Towarzystwa. Zaczęło mu się naprawdę układać dopiero wtedy, gdy naprawił centralną maszynę nadawczą, od której zależało czy setki przedsiębiorstw dowiedzą się o obecnym kursie złota. Tylko Edison dał radę szybko naprawić usterkę i został pomocnikiem Pope’a. Jednak szybko założył własną firmę inżynieryjną i „Western Union” kupiło do swoich urządzeń ulepszenia za czterdzieści tysięcy dolarów!

Szybko zainwestował fortunę w nową, wielką pracownię w Newark. Produkował tam rejestratory notowań giełdowych i inne urządzenia telegraficzne. W 1871 zakochał się i ożenił z piękną Mary Stilwell. Miał z nią potem troje dzieci. Pomimo dopiero co założonej rodziny, Edison całe noce i dnie spędzał w fabryce na obmyślaniu nowych wynalazków. Następnie „Western Union” zatrudniło Edisona, by pomógł im udoskonalić nowy wynalazek Bella – telefon, którego głos był słabo słyszalny i mógł być przenoszony tylko na odległość kilku kilometrów. Edison rozwiązał ten problem, używając do tego prądu elektrycznego. Aby podnieść napięcie prądu elektrycznego użył cewkę indukcyjną z dwoma uzwojeniami. Stworzył też mikrofon z guziczkiem z kopcia. Urządzenie działało teraz znacznie sprawniej i głośniej. Zachwycone „Western Union” wypłaciło za to Edisonowi i jego firmie sto tysięcy dolarów. Ttak powstał mikrofon telefoniczny z którego korzystamy do dziś. Następnym przedmiotem wynalezionym przez Edisona był fonograf. Działał on w następujący sposób: głos Edisona recytującego wierszyk powodował drgania membrany rejestrującej. W tym czasie wałek obracał się i przesuwał w taki sposób, że pod igłą przymocowaną do membrany biegło przez cały czas wyżłobione w mosiądzu spiralne nacięcie, pokryte owiniętą wokół wałka cynfolią. Podczas drgań membrany igła naciskała mocniej lub słabiej przesuwającą się pod nią cynfolię. W ten sposób wszystkie dźwięki „Baranka Marysi” zostały przełożone na zmiany głębokości rowka wyrytego w cynfolii. Aby te zmiany przełożyć z powrotem na dźwięk, trzeba było przenieść je znów na membranę, za pośrednictwem przymocowanej do niej igły. Membrana drgała i nagrany wcześniej, wysoki głos Edisona popłynął z głośników. Następnym, chyba najsłynniejszym wynalazkiem Edisona była żarówka, do której wytworzenia przetestował 6000 różnych materiałów, które mogłyby się nadawać jako włókno do żarówki. Stworzono ją w końcu w roku 1879 z pomocą nitki, drutu, metalowego klocka, pieca i właśnie włókienka bawełnianego. Pierwsza żarówka paliła się przez 13 godzin, po czym bańka pękła. A na Boże Narodzenie Edison oświetlił swój dom i laboratorium mnóstwem nowych lamp. Tak ludzie poznali światło z żarówki elektrycznej. Edison dokonał później jeszcze wielu ważnych rzeczy: stworzył prądnicę, by ograniczyć monopol przemysłu gazowniczego. Dzięki niej, 4 września 1882 roku przy Pearl Street w Nowym Jorku, zapłonęło 400 lamp. Nadeszła era elektryczności. Dwa lata po ślubie z drugą żoną, Miną, Edison ulepszył fonograf w roku 1887. Następnie Edison opracował jeszcze kinetoskop, wybudował własną kopalnię rudy, jednak przedsiębiorstwo zakończyło się klapą. W 1901 roku Edison postanowił stworzyć metodę budowy na masową skalę betonowych domów mieszkalnych, na które stać byłoby każdą ciężko pracującą rodzinę amerykańską. Miano je wznosić w nowych osiedlach za nie więcej niż 1200 dolarów. Na rysunku ze zgłoszenia patentowego wszystkie elementy budynku, ściany zewnętrzne i działowe, dach, schody, stropy, okna mansardowe, a nawet spiżarnie i ozdobne sufity zbudowane są z betonu o kruszywie kwarcowym z domieszką gliny, wlewanego od góry w żeliwne „deskowanie” w ciągu 6 godzin. Po upływie 10 dni beton utwardzał się całkowicie i deskowanie usuwano; wystarczyło tylko dodać drzwi i okna i dom był gotów. Następnie Edison udoskonalił akumulator samochodowy, jednak i to nie przyniosło takich rezultatów, jakich się spodziewał osiągnąć. Edison nie wierzył w zbawienne skutki gimnastyki, żuł stale tytoń i palił po kilka cygar dziennie. Całymi latami żywił się wyłącznie mlekiem, od czasu do czasu wypijając szklankę soku pomarańczowego. Pod koniec życia cierpiał na wrzody, cukrzycę i zapalenie nerek. Mimo to zachował bystrość umysłu. Umierając 18 października 1931 roku, ocknął się na chwilę ze śpiączki i powiedział do pochylonej nad nim żony: „Bardzo pięknie jest po tamtej stronie”
WYWIAD Z EDISONEM

W 1905 roku ukazała się książka Little Visits with Great Americans zawierająca rozmowy z wybitnymi ludźmi. Pytano tam Edisona, jakim był dzieckiem i co go wtedy interesowało. Niektóre odpowiedzi mogą cię zaskoczyć.
Pytanie: Czy lubiłeś matematykę?
Edison: "Nie za bardzo. Kiedy miałem jedenaście lat próbowałem czytać "Zasady" Newtona. To mnie zniechęciło do czystej matematyki"
Pytanie: Czy chciałeś się uczyć?
Edison: "Tak, oczywiście Próbowałem przeczytać wszystko, co było w bibliotece w Detroit, ale przeszkodziły mi w tym inne rzeczy"
Pytanie: Byłeś molem książkowym i marzycielem?
Edison: "Wcale nie"
Pytanie: A jakie były początki twojej drogi jako wynalazcy?
Edison: "Przeprowadziłem linię telegraficzną pomiędzy moim domem a domem kolegi. Zrobiłem ją ze starego kabla, jakiejś rury od piecyka oraz izolatorów z butelek" "Nigdy nie zależało mi na oszczędzaniu pieniędzy dla nich samych. Nie oglądając się na przyszłe potrzeby życiowe, każdy grosz przeznaczałem na książki naukowe i materiały do eksperymentów. Bardzo mi to pomogło w późniejszych sukcesach". "Żaden z moich wynalazków nie był przypadkowy. Zawsze ściśle trzymałem się tego, żeby dokonywać wynalazków pożytecznych. Nie traciłem nigdy czasu na elektryczne cudeńka, których jedyna wartość polega na tym, że są nowe i dlatego wzbudzają zainteresowanie" - wyjaśnił Edison
ZAROWKA

Praktyczną, w pełni użyteczną żarówkę wynalazł zespół badawczy w laboratorium w Menlo Park (USA) pod kierownictwem T.A. Edisona.
Po kilkumiesięcznych żmudnych pracach udało się im w roku 1879 skonstruować żarówkę z włóknem węglowym świecącą przez kilkadziesiąt godzin, a później przedłużyć czas jej świecenia do ponad 100 godzin.
W noc sylwestrową 1879 roku Edison mógł już oświetlać Menlo Park przy użyciu ponad 800 żarówek.
W XX wieku zaczęto używać w żarówkach drucików z wolframu (1907) i wypełniać je rozrzedzonym gazem obojętnym (najpierw argonem, a następnie kryptonem). Nowoczesną żarówkę skonstruował w 1913 roku I. Langmuir.

Podczas prac nad żarówką Edison przebadał ogromną ilość materiałów z których można by zrobić włókno. Pośród jego zachowanych notatek można znaleźć wpis z dnia, w którym włókno próbował zrobić z włosów z brody rudego Szkota!



FONOGRAF

Fonograf Edisona działał na zasadzie przetwarzania drgań akustycznych do postaci rowków na powierzchni cylindra pokrytego folią. Cylinder był obracany ręcznie, poruszając się wzdłuż, dzięki mechanizmowi śrubowemu. Rowki nacinała ostra, stalowa igła umieszczona na membranie zamontowanej na końcu dużej tuby. Dźwięk przechodząc przez tubę wprawiał membranę w drgania, powodując jednocześnie odpowiedni ruch ostrza igły wykonujący ścieżkę dźwiękową o różnej głębokości. Identyczny zestaw był używany do odtwarzania nagranych dźwięków: poprzez umieszczenie igły w pozycji początkowej i obracanie walca z taką samą prędkością jaka była przy nagrywaniu. Zmienna głębokość rowka z cynfolii zmuszała igłę, a przez to i membranę, do wykonywania drgań i w rezultacie odtwarzany był nagrany głos. Nagrania brzmiały bardzo metalicznie i były mocno zniekształcone przez towarzyszące trzaski i szumy, lecz bez trudu dało się rozpoznać słowa piosenek. Lepsze rezultaty otrzymano w 1888 roku zastępując cynfolię woskiem. Fonograf, urządzenie służące do mechanicznego zapisywania i odtwarzania dźwięku. Jego działanie polegało na drążeniu rowków stalową igłą na pokrytym parafiną papierze. W rok później Edison zamienił papier na folię cynową. Kiedy po raz pierwszy można było kupić nagraną muzykę w 1886 roku, była ona zarejestrowana na cylindrach z wosku. Podczas nagrywania przytwierdzony do membrany rylec metalowy przesuwał się po powierzchni walca pokrytego cienką warstwą wosku, żłobiąc w nim rowek o głębokości zależnej od częstotliwości drgań membrany. Przy odtwarzaniu igła poruszając się w rowku drgała, wprawiając w ruch membranę.


KINESKOP
Kineskop jest rodzajem lampy obrazowej. Cechą odróżniającą kineskop od lampy oscyloskopowej jest magnetyczne odchylanie elektronów. Elektrony emitowane przez katodę są formowane w wąską wiązkę przez działo elektronowe następnie przyśpieszane przez anodę i uderzają w powierzchnię ekranu pokrytą luminoforem wywołując jego świecenie. Aby dało się rozświetlić każdy punkt powierzchni ekranu wiązka musi być odchylana w dwóch kierunkach - pionowym i poziomym.Do odchylenia wiązki elektronów wykorzystywane jest pole magnetyczne wytwarzane przez cewki odchylające. Kąt odchylenia wiązki elektronów od linii prostej jest proporcjonalny do natężenie pola magnetycznego, czyli do natężenia prądu elektrycznego płynącego przez cewki. Aby uzyskać liniowy przebieg wiązki po powierzchni ekranu (stałą prędkośc przesuwania) pole a zatem i prąd w cewkach musi narastać liniowo. (ponieważ powierzchnia ekranu nie jest wycinkiem kuli, to kształt prądu musi nieco odbiegać od prostej)Zaletą odchylania magnetycznego jest możliwośc uzyskania bardzo dużego kąta odchylenia, niemalże o 90. umożliwia tworzenie to bardzo krótkich lamp o dużej powierzchni ekranu, odwrotnie niż w lampach oscyloskopowych. Wadą z kolei jest duża moc pobierana przez cewki w celu odchylenia strumienia oraz konieczność używania coraz wyższych napięć wraz ze wzrostem częstotliwości odchylania i rozmiaru ekranu - prędkość poruszania się plamki zależy od szybkości zmian pola magnetycznego, a zmieniające się pole generuje w cewkach odchylających napięcie - tym wyższe im szybciej się zmienia.
AKUMULATOR ZASADOWY
Akumulator, zwany też ogniwem wtórnym, jest to ogniwo odwracalne, przeznaczone do magazynowania energii elektrycznej. Akumulator po wyładowaniu można ponownie doprowadzić do stanu całkowitego naładowania, przy czym proces ładowania i wyładowania może być powtarzany wielokrotnie. Podczas ładowania akumulator jest zasilany z innego źródła energii, przy czym energia elektryczna jest zamieniana w energię chemiczną. W tej postaci energia może być magazynowana. Podczas wyładowania akumulator pracuje jako źródło energii elektrycznej i energia chemiczna zamieniana jest z powrotem w energię elektryczną. W akumulatorze zasadowym elektrolitem jest roztwór wodny ługu potasowego KOH.
Akumulator zasadowy wykazuje w stosunku do akumulatora ołowiowego większą odporność na wstrząsy mechaniczne i przeciążenia elektryczne oraz jest trwalszy. Akumulator zasadowy wytrzymuje do 3000 wyładowań. Napięcie pracy akumulatora zasadowego wynosi 1,2 V. Badania prowadzone nad nowymi typami akumulatorów idą w kierunku ich miniaturyzacji, zmniejszenia masy, zwiększenia pojemności, możliwości szybkiego ładowania, co wiąże się z tendencją do ich stosowania do napędu samochodów i zastąpienia silnika spalinowego silnikiem elektrycznym.



ZJAWISKO TERMOEMISJI ELEKTRONOW

Elektrony związane są z atomem, zawsze krąża dookoła dodatnio naładowanego jądra. Mają ruch. Ale im wyższa jest temperatura atomów tym ruch elektronów jest coraz szybszy. W pewnych wysokich temperaturach ruchy elektronów bąda tak szybkie że niektóre z nich przezwyciężą siły przyciągania atomów i wylecą więc przeciwny ujemny ładunek. Niektóre elektrony na orbicie zewnętrznej mogą opuścić atom i stać się tzw. atomami swobodnymi, mają one chaotyczny nieuporządkowany poza przestrzeń przewodnika w otaczającą ich próżnię. Materiały przewodzące prąd zawsze charekteryzują się dużą ilością elektronów swobodnych. Zjawisko wylatywania elektronów pod wpływem temperatury znalazło zastosowanie w lampach elektronowych, oprócz zwykłych lamp elektronowych z gorącymi katodami mamy również lampy:

- w których elekrony wyciągane są pod wpływem silnego pola elektrycznego
- emisja wtórna, elektrony wylatują pod wpływem bombardowania przez inne elektrony
- fotoemisja, elektrony emitowane są pod wpływem padającego światła.