Темы для докладов и рефератов. Исследование КПД лампы накаливания

Исследование КПД лампы накаливания.

История создания и принцип действия люминесцентных ламп.

Принцип действия и производство светодиодных ламп.

Сравнительные характеристики различных электрических ламп.

Определение экономической эффективности перехода на «энергосберегающие» источники света дома и в учебном учреждении.

Светотехника современного концертного зала.

Литература

1. Надеждин Н.Я. История науки и техники / Н.Я Надеждин.- Ростов н/Д: Феникс, 2006.

2. Решетов, В. Сияющий кристалл / В.Решетов. Вокруг света. №10. 2010.

3. Готлиб, И. Прощайте, лампочки Ильича / И. Готлиб. Вокруг света. №10. 2010.

4. Официальный сайт журнала «Наука и жизнь». – www.nkj.ru.

Радио

В фантастических романах главное это было радио. При нем ожидалось счастье человечества. Вот радио есть, а счастья нет.

Илья Ильф

Передача информации всегда во всех государствах и во все времена представляла важную проблему. Вести передавали барабанным боем, дымом, кострами, голубями, семафорами, гонцами-бегунами и скакунами. Кому неизвестна история про спартанца, пробежавшего 42 км и 195 м от Марафон до Афин с вестью о победе над персами? Если бы не изобрели радио, все бы были марафонцами. Чтобы послать SMS, надо бы было заказать марафонца и вручить ему записку. Но как его заказать? По телефону? Круг замкнулся. Как видно, без радио мы даже не можем представить нашей современной жизни.

Термин «Радио» происходит от лат. radio — «излучаю, испускаю лучи» (ср. лат radius — «луч»). Радио представляет собой разновидность беспроводной связи, при которой в качестве носителя сигнала используются радиоволны, свободно распространяемые в пространстве.

Радио – не просто очередное изобретение. Это открытие новой формы существования материи — электромагнитного поля. Эту материю невозможно пощупать или увидеть, но, как оказалось, ей можно найти практическое применение. Причём это применение оказало настолько глубокое и глобальное воздействие на людей, что качественно их изменило, превратив в единое Человечество. Радио послужило началом новой информационной эпохи в развитии цивилизации.

История изобретения радио является одним из самых наглядных примеров, ещё раз доказывающих объективность научно-технического прогресса, хотя порой кажется, что двигают его отдельные личности. Будущая техническая инновация, подготовленная и созревшая предыдущими открытиями и изобретениями, начинает «витать в воздухе», пока кто-то из исследователей этой области не «увидит» её. Чаще всего, это изобретение приходит в голову нескольким изобретателям. Установить, кто и насколько дней сделал это раньше на самом деле, часто является невыполнимой, да и не очень нужной задачей. Следует отдать дань уважения всем тем, кто благодаря своему уму, таланту, трудолюбию оказались на передовом крае научно-технического прогресса, успешно приняли эстафету, чтобы далее передать её новым поколениям.

Генрих Герц, Никола Тесла, Александр Попов и Гульельмо Маркони – это те люди, которые внесли свой неоценимый вклад в развитие радио. Итальянцы гордятся тем, что Маркони – итальянец, англичане обоснованно ставят себе в заслугу, что Маркони получил все возможности для работы в Англии, Никола Тесла – легенда Сербии, Хорватии и Америки. В России считают отцом радио Александра Степановича Попова. Но можно назвать ещё десятки учёных из самых разных стран и континентов, внёсших свой вклад в развитие радио, но известных только специалистам.

Первые предпосылки появления радио можно отнести к 1820 году, когда Ганс Христиан Эрстед обнаружил, что проволока с электрическим током, вызывает отклонение магнитной стрелки. Затем, естественно, нельзя не упомянуть (уже в который раз!) обнаружение в 1831 г. Майклом Фарадеем явления электромагнитной индукции. Одно из продолжений этого важнейшего открытия связано с дальнейшим развитием фундаментальной физики, а именно, с созданием в 1865 г. Джеймсом Максвеллом теории электромагнитного поля.

Блестящее практическое подтверждение теоретических положений Максвелла было получено Генрихом Герцем. На своей экспериментальной установке, хорошо известной школьникам из учебника физики, он изучил и описал основные свойства электромагнитных волн: обнаружил отражение, интерференцию, дифракцию и поляризацию электромагнитных волн, доказал что скорость их распространения совпадает со скоростью распространения света, что свет представляет собой разновидность электромагнитных волн. Всё это было изложено в работе «О лучах электрической силы», вышедшей в декабре 1888 г., которая, несомненно, послужила катализатором поиска надёжных способов осуществления беспроволочной связи во всём мире. Кроме того, он заметил, что электромагнитные волны проходили через одни виды материалов и отражались другими. Описание Герцем этих свойств можно считать началом истории появления и развития радаров.

Совершенно очевидно, что если бы Генрих Герц не умер в 1894 году от заражения крови в возрасте 36 лет, то он успел бы сделать ещё очень многое, в том числе, и в области развития радио.

Но и до публикаций Герца, когда свойства электромагнитных волн были теоретически рассмотрены Максвеллом, а их реальное существование только осознавалось физиками-экспериментаторами на уровне смутных подозрений, практические работы по их использованию уже велись! Так, в 1872 году, за шесть лет до исследований Герца Малон Лумис получил первый в мире патент на беспроводную связь. Этот пример показывает, что не всегда фундаментальная наука идёт впереди прикладных исследований и определяет их развитие, хотя, конечно, отсутствие теории значительно тормозит практику. В свое время, отсутствие соответствующей теории помешало Томасу Эдисону: 28 ноября 1875 года он рассказал журналистам о замеченном им странном явлении во время опытов с телеграфом. Сегодня каждый из нас знает, как реагируют динамики компьютера или радиоприёмника на отклик вызову, идущему к нашему телефону. Но ни телефонов, ни радиоприёмников в те времена не было. Поэтому только остаётся удивляться внимательности и скрупулезности Эдисона как исследователя, не упускающего из вида никаких деталей, которые большинству кажутся досадной случайной мелочью. Эдисон как смог объяснил это явление некими «эфирными силами», был высмеян за это другим великим изобретателем – Элиу Томсоном и, в конце концов, не стал этим больше заниматься.

В 1878 году Дэвид Хьюз, изобретатель микрофона, был первым, кто передал и принял радиоволны. Когда он продемонстрировал, что индуктивный маятник вызывает шум в приемнике его телефона, научное сообщество единодушно отметило, что это всего лишь наводимая индукция.

Наконец, в 1893 году, когда работы Герца уже были широко известны, Никола Тесла перед слушателями Института Франклина и Национальной Ассоциации Электрического Света в Сент-Луисе (США) провёл успешную и бесспорную демонстрацию беспроводной радиосвязи. В своём выступлении он изложил принципы радиосвязи, определил элементную базу радиосистем, просуществовавшую затем довольно долго. После этого выступления стало понятно, что радио имеет большие перспективы в самом ближайшем времени. Это подогрело интерес учёных к этой проблематике. Именно этот патент стал предметом дальнейших судебных разбирательств, так как многими считался точкой отсчета изобретения радио.

Были ещё несколько попыток доказать первенство в изобретении радио - это и бразильский священник и ученый Роберто де Мора, и даже фермер из Кентукки Натан Стаблфилд. Но первый до 1900 года не отметился ни одной публикацией по этому поводу, а второй не смог доказать, что это не индукция.

Уже 19 августа 1894 года британский физик Оливер Лодж продемонстрировал прием сигнала азбуки Морзе с помощью радиоволн. Для этого он использовал изобретённый ранее трудами Эдварда Бранли и Фемистокла Кальчецци-Онести «когерер» – трубку, наполненную железными опилками. Интересные свойства этого, на первый взгляд, совершенно заурядного устройства заключались в том, что при пропускании через него электрического разряда его сопротивление падало в сотни раз. При встряхивании сопротивление восстанавливалось. Этот элемент стал основным элементом для беспроводных телеграфных аппаратов на протяжении еще десяти лет, пока не были разработаны более совершенные датчики.

Лодж изложил принципы настройки радио на нужную частоту и в 1898 году получил патент на использование антенного контура, в котором предлагалось «использовать настраиваемую индукционную катушку или антенный контур в беспроводных передатчиках или приемниках, или в обоих устройствах».

На каком-то отрезке времени он продвинулся на пути к изобретению радио дальше всех, но так его и не изобрёл. Когда Лоджа спросили о причинах такой неудачи, он ответил: «Я был слишком занят работой, чтобы браться за развитие телеграфа или любого другого направления техники. У меня не было достаточного понимания того, чтобы почувствовать, насколько это окажется экстраординарно важным для флота, торговли, гражданской и военной связи».

Ииндийский физик Джагадис Чандра Бозе тоже не увидел перспектив открытия, сделанного им в 1894 году. Посредством радиоволн он смог воспламенить порох и заставил звенеть колокол на расстоянии, но далеко идущих последствий от этой демонстрации не случилось: физик вполне удовлетворился удивлением зрителей и не сделал никаких дальнейших попыток запатентовать своё изобретение.

25 апреля 1895 года на заседании Русского физико-химического общества в Петербургском университете российский физик Александр Степанович Попов прочитал лекцию, на которой продемонстрировал прибор для беспроводного телеграфирования. К сожалению, из-за секретности этого сообщения до сих пор не совсем ясно, была ли передана при этом связная радиограмма или был продемонстрирован всего лишь принцип действия прибора. Известно совершенно точно, что 18 декабря 1897 года приёмник А.С. Попова, размещённый в физической лаборатории Петербургского университета, смог принять слова «Генрих Герц» от передатчика в здании химической лаборатории на расстоянии 250 м.

Маркони же сразу понял всю выгоду сделанных изобретений, и в 1912 году его компания приобрела патент Лоджа. Интрига заключается в том, что в этот промежуток времени между 1895 и 1897 годами, а именно 2 июня 1896 года Гульельмо Маркони подал заявку на «усовершенствования в передаче электрических импульсов и сигналов и в аппаратуре для этого» и получил Британский патент, первый в области радио, а 2 сентября Маркони провёл первую публичную демонстрацию своего изобретения, добившись передачи радиограмм на расстояние 3 км.

Национальная гордость итальянцев, англичан и русских не позволяет поставить окончательную точку в этом вопросе: в СССР был официально утверждён день Радио, связанный с открытием радио А.С. Поповым, о Маркони упоминалось лишь в контексте дальнейшего коммерческого использования радио; на Западе, наоборот, приоритет безоговорочно отдаётся Маркони, о Попове часто даже и не упоминают, хотя в радиоустройствах Маркони использовались детали, очень похожие на отдельные части радиоприёмника Попова.

Но, по большому счёту, так уж ли это важно? Допустим, что Маркони первым передал радиограмму. Умаляет ли это заслуги Попова? Отнюдь нет. Патент, полученный Поповым, был первым в своем роде, хотя в нём были применены методы, использованные ранее другими экспериментаторами (в первую очередь, Тесла), и использованы инструменты, похожие на те, которые ранее демонстрировали другие (в частности, О.Лодж и Э. Бранли).

А.С. Попов вошёл бы в историю науки даже в том случае, если бы не изобрёл радиоприёмник. Им было сделано ещё немало интересных изобретений: прибор для регистрации электромагнитных колебаний в атмосфере – «грозоотметчик»; летом 1901 года он получил русскую привилегию (российский аналог патента) № 6066, группа XI, с приоритетом 14 июля 1899 года на новый, линейно-амплитудный тип «телеграфного приёмника депеш, посылаемых с помощью какого-либо источника электромагнитных волн по системе Морзе». Это позволило в дальнейшем наладить выпуск телефонных приёмников.

А.С. Попов занимался опытами с радием, исследованием затухающих электрических колебаний и т.п. Можно сказать, что он был выдающимся учёным-инженером, но он не был бизнесменом-учёным, который не только сам является талантливым изобретателем, но и умеет извлечь максимальную прибыль из своих изобретений, как это делали Эдисон, Маркони или Томсон.

Долгие годы в произведениях художественной литературы, в фильмах (не только в советских, но и, не в меньшей степени, западных) учёный-предприниматель преподносился как однозначно отрицательный герой. На самом деле именно учёные-предприниматели наиболее энергично и последовательно внедряют инновации, меняя нашу жизнь и двигая научно-технический прогресс. При этом получение больших денег является приятным следствием титанических усилий по организации цепочки от изобретения до массового производства и всеобщего использования.

Сочетание личностных качеств, требуемых для такой деятельности, является достаточно редким: огромная работоспособность, коммуникативные, организационные качества должны сочетаться не только с талантом учёного, знаниями инженера, но и с прагматизмом, хваткой предпринимателя. Всеми этими качествами в полной и даже избыточной мере обладал Гульельмо Маркони.

Родившись в Италии, в 22 года Маркони переехал в Англию, главным образом потому, что там ему были созданы более благоприятные условия для изобретательской и коммерческой деятельности.

В Великобритании ему удалось заинтересовать своими приборами Почтовое ведомство и Адмиралтейство, что само по себе является значительным достижением. После получения патента в этом же 1896 году ему удаётся добиться внимания деловых кругов Великобритании и убедить их в перспективах радиотелеграфии, что ещё раз убеждает нас в незаурядных предпринимательских способностях юного итальянца. В результате в 1897 году ему удаётся привлечь значительные инвестиции в 50 тысяч фунтов и организовать достаточно крупное акционерное общество («Маркони К°»). Имея очень приличные материальные ресурсы, Маркони удаётся собрать команду видных учёных и инженеров, которая в этом же году строит радиостанцию на острове Уайт в Англии.

В 1898 г. Маркони открывает первый радиозавод в Англии, обеспечивший работой полсотни человек.

В 1901 г. им была осуществлена радиосвязь через Атлантический океан. Многими этот факт подвергается сомнению, они считают, что Маркони мог выдать желаемое за действительное. Но именно эта дата знаменует открытие эпохи трансконтинентальной радиосвязи. Тем более, что Маркони всё же удалось установить эту связь надёжно, но несколько позже заявляемой им даты. Параллельно Маркони ведёт судебную тяжбу, пытаясь оспорить решение Патентного ведомства США о вручении Томасу Тесла патента на изобретение радио.

Влияние финансовых покровителей Маркони (один из которых – Томас Эдисон) и нежелание правительства США отчислять Томасу Тесла большие деньги, привели к тому, что было принято решение «забрать» патент у Тесла и «перевручить» его Маркони. Так Маркони стал изобретателем радио и в Америке.

В 1905 г. Маркони патентует направленную передачу сигналов. В 1907 г. ему удаётся наладить первую трансатлантическую службу беспроволочной связи.

В результате фирма Маркони стала практически мировым монополистом в области поставки средств для радиосвязи. Неудивительно, что Маркони стал весьма богатым человеком, а его заслуги в развитии радиотехники и в распространении радио как средства связи были оценены Нобелевской премией в 1909 году (вместе с Карлом Фердинандом Брауном).

В 1943 году многострадальный патент № 645576 на изобретение радио Верховным судом США был отобран у Маркони, а Никола Тесла уже после своей смерти снова стал изобретателем радио в Америке. Историческая справедливость восторжествовала, а правительство США избежало выплат по использованию патента и тому, и другому.

Если проводить параллели жизни и деятельности Маркони и Попова, то они расходятся уже с 1897 года, когда на своё предложение осуществить связь через Ла-Манш, в почтовом ведомстве Великобритании Маркони получил ответ «Не останавливаться ни перед какими тратами на осуществление проекта мистера Маркони». Попову же в аналогичном ведомстве Петербурга написали прямо противоположное: «На подобные химеры денег не отпускать».

Какие-то средства были выделены только после того, как радиотелеграф Попова помог снять с камней броненосец «Генерал-адмирал Апраксин». Но время было безнадёжно упущено. Позже, когда пришлось уже все корабли русского флота оборудовать радиотелеграфом, оборудование было закуплено конечно же у фирмы «Маркони К°» за весьма внушительные деньги.

Некоторое время спустя была создана компания «Бритиш Маркони», которая устанавливала радиосвязь между береговыми радиостанциями и судами в море. Компания, имея практически монополию, вплоть до 1983 года скупала внутреннее оборудование других компаний (например, американской АТТ), и заставляла их просто отказываться от связи с кораблями, оборудованными аппаратурой типа «Не-Маркони». Так бывшая инновация, стараясь сохраниться, превращается в тормоз. Но прогресс неумолим, и новая инновация сменяет старую, и появляются новые герои.

Date: 2015-09-23; view: 524; Нарушение авторских прав