Старт в науке
Научный журнал для школьников ISSN 2542-0186
О журнале Выпуски Правила Олимпиады Учительская Поиск Личный портфель

СВЕТ В ОКОШКЕ

Маркелов В.А. 1
1 МАОУ школа №9
история искусственного освещения
сравнение современных ламп
1. Жукова, Л.Н. Лодыгин Жизнь замечательных людей / Л.Н. Жукова. – Москва: Молодая гвардия, 1989. – 304 с.
2. Маршак, С. Вчера и сегодня / С. Маршак. – Москва: Дом, 1995. – 128 с.
3. Виртуальный музей русского народного быта и культуры "Русская изба" г. Павловск [Электронный ресурс] /. — Электрон. текстовые дан. — Павловск: Режим доступа: http://muzey.pav8.caduk.ru/p6aa1.html, свободный
4. Статьи Электрооборудование [Электронный ресурс] /. — Электрон. текстовые дан. — Режим доступа: http://www.vashdom.ru/articles/grpindex17.htm, свободный
5. Livejournal. Огни Москвы. Часть 1. От лучины до керосиновой лампы [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://foto-programmer.livejournal.com/2823.html. – Дата доступа: 17.01.2020.
6. Livejournal. Огни Москвы. Часть 2. Век электричества [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://foto-programmer.livejournal.com/3165.html, свободный

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования: Каждому человеку нужен свет в доме. Условия освещенности влияют на настроение человека и его самочувствие. Однако, многообразие источников света в магазинах и обилие рекламы разных производителей, способны сбить с толку любого. Поэтому важно знать и понимать, чем мы освещаем свой дом.

Цель моей работы: исследовать искусственные источники света, изобретенные человеком, и выбрать лучший из них для освещения детской комнаты.

Задачи:

1. Проследить историю развития искусственного освещения

2. Изучить устройство и принцип работы различных осветительных приборов, выявить их достоинства и недостатки

3. Провести сравнительный эксперимент с использованием современных ламп

4. Провести анализ полученных данных

Практическая значимость проекта: если знать все плюсы и минусы всех видов освещения, то каждому из нас представится возможность сделать правильный выбор при приобретении и использовании осветительных приборов.

Полученный в ходе исследования материал можно использовать на уроках окружающего мира.

 

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Моя работа над проектом началась с посещения музея света «Огни Москвы». Там я узнал много интересных фактов об истории освещения. Оказалось, что электрическая лампочка появилась в России всего-то около ста лет назад. А до этого времени люди освещали свои жилища с помощью огня.

Лучина и светец

В Древней Руси избы освещали при помощи лучин. Лучиной называли тонкую щепку из берёзы, сосны, осины, дуба, ясеня, клёна. Для получения тонкой щепы полено распаривали в печи над чугунком с кипящей водой и надкалывали с одного конца топором, затем раздирали на лучины руками.

Вставляли лучины в светцы. Простейшим светцом был стержень из кованого железа с развилкой на одном конце и остриём на другом. Этим остриём светец вставляли в щель между брёвнами избы. В развилку вставляли лучину. Сгорала она, конечно, очень быстро. Для падающих угольков под светец подставляли корыто с водой. Тлея, угольки падали в воду, предотвращая пожар в доме. В крестьянском быту светец сохранялся вплоть до 1917 г.

На фото представлен светец из моей личной коллекции.

Масляные лампы

Масляные лампы делали из камня, глины, или изготавливали из меди и других металлов. В чашу наливали масло, помещали в него один конец фитиля, а свободный край поджигали. Свет от такой лампы был тусклый, но уютный – как от церковной лампады.

Несмотря на сравнительно небольшие размеры, в зависимости от толщины фитиля светильник мог гореть от 30-40 минут до 2-3 часов. Правда, был один существенный недостаток – масляная лампа чадила и коптила стены и потолки в домах. Только после того, как было изобретено ламповое стекло, чада и копоти от масляной лампы стало значительно меньше.

На фото представлена масляная лампа из моей личной коллекции.

Свечи

В России в XII веке пользовались свечами из сала, называли их «маканцами». Для их изготовления брали говяжье, баранье, козье сало, растапливали его и макали в него фитиль, перекинутый через лучину, замораживали и так несколько раз, получали «маканцы», которые часто выходили тощими и неровными. Сальная свеча была неприятна на ощупь, оставляла на вещах жирные пятна, обладала весьма неприятным запахом.

В XV веке популярными стали свечи из пчелиного воска. Такие свечи горели ярче и дольше, меньше коптили и пахли лучше. Но как же дороги они были! Средневековые рыцари даже давали обеты – поставить в церкви пудовую свечу, что приравнивалось к пожертвованию золотом. Вот и пользовались, чаще всего, ароматными восковыми свечами богатеи, а простой люд довольствовался свечами из жира.

С развитием китобойного промысла в XVIII веке, в масляных лампах и для изготовления свечей стали использовать жир китов. Этот продукт не издавал неприятного запаха, от него не было копоти, и горел он ярче. В итоге численность китов сократилась до катастрофических пределов и многие виды оказались на грани вымирания.

Спасло китов от уничтожения появление нефтяной промышленности. В конце XIX века химикам удалось выделить нефтяной воск – парафин, из которого и по сей день изготавливается большинство свечей. А путём перегонки нефти получили керосин.

Керосиновая лампа

В 1853 году во Львове аптекари Ян Зех и Игнаций Лукасевич, занимаясь исследованиями практического применения керосина, сконструировали керосиновую лампу. Принцип действия керосиновой лампы прост: в ёмкость заливается керосин, опускается фитиль. Другой конец фитиля зажат поднимающим механизмом в горелке. Сверху горелки устанавливается ламповое стекло для защиты от ветра.

Керосиновое освещение получило молниеносное распространение – использовать для освещения керосин оказалось гораздо дешевле, чем свечи или масло, а горели керосиновые лампы намного ярче. Стали бурно развиваться мастерские по производству ламп. Менялись материалы для изготовления, а также декор и техника украшения. Керосиновые лампы из фарфора, стекла и золота украшали быт зажиточных людей, а из железа, чугуна и даже дерева — обычных крестьян.

Керосиновые лампы используются до сих пор там, где нет электричества, в качестве аварийных источников освещения на случай отключения электроэнергии.

На фото представлена моя коллекция керосиновых ламп.

Электрические лампы. Лампа накаливания

В создании электрической лампы накаливания принимали участие изобретатели из разных стран. Особого внимания заслуживает изобретение российского ученого Александра Николаевича Лодыгина.

В качестве нити накаливания Лодыгин применил угольный стержень, который поместил в герметично закрытый сосуд. Продолжая работать с тугоплавкими металлами, Лодыгин создает лампочку с вольфрамовой нитью накаливания. В 1906 году он продает свой патент компании из США – General Electric, основателем которой был Томас Эдисон. Именно Эдисон сумел наладить промышленное производство ламп накаливания.

Изобретенную Лодыгиным лампу во всем мире называют лампой Эдисона. А в России в послереволюционные годы лампу накаливания называли «лампочка Ильича», в честь Владимира Ильича Ленина, создавшего план электрификации всей страны.

Электрическая лампа накаливания вытеснила источники света, в которых применялся открытый огонь. Этому периоду посвящено замечательное стихотворение С.Я. Маршака «Вчера и сегодня».

Лампа плакала в углу,

За дровами на полу:

- Я голодная,

Я холодная!

Высыхает мой фитиль.

На стекле густая пыль.

Почему - я не пойму -

Не нужна я никому?

Лампа с вольфрамовой нитью накала, используется и сегодня. Однако, она потребляет слишком много электроэнергии. Всего 5% энергии накаливания тратится на освещение помещения, тогда как 95% расходуются на выделение тепла. Со временем из-за образующегося тепла и большого нагрева вольфрамовая нить перегорает. И именно в этом и заключается главный недостаток лампы накаливания.

Галогенные лампы также относятся к лампам накаливания. Их отличие лишь в том, что для увеличения срока службы в их колбу добавляют буферный газ – пары галогенов (брома или йода). Благодаря этому срок эксплуатации лампы увеличивается, а расход электроэнергии снижается.

Недостатки галогенных ламп:

· Сильно нагревается во время работы, что может привести к пожару.

· Колбу нельзя трогать руками. На лампе остаются пятна жира из-за этого она быстро перегорает.

Люминесцентные лампы

Многочисленные изобретатели продолжали совершенствовать лампочки. В середине ХХ века появилась люминесцентная лампа.

Принцип работы этой лампы в корне отличается от лампы накаливания. Она состоит из 3 основных компонентов: цоколя, колбы и электронного пускового блока.

Цоколь предназначен для подключения лампы к сети.

Электронный блок обеспечивает зажигание (пуск) и дальнейшее горение лампы.

Колба в виде изогнутой трубки наполнена парами ртути и инертным газом, а её внутренние стенки покрыты люминофором. Под действием высокого напряжения в лампе происходит движение электронов. Столкновение электронов с атомами ртути образует невидимое ультрафиолетовое излучение, которое, проходя через люминофор, преобразуется в видимый свет.

Сейчас достаточно широко используют, так называемые «энергосберегающие» лампы, которые, по сути, являются компактными люминесцентными лампами (КЛЛ).

Люминесцентные лампы выпускаются разнообразных видов и форм. Они используются для освещения жилых помещений, офисов, торговых залов, магазинов, производственных помещений, наружного освещения.

Потребляют такие лампы гораздо меньше электроэнергии, чем лампы накаливания. Главный их недостаток в том, что люминесцентные лампы сделаны с использованием ртути, и поэтому их нельзя выбрасывать в мусорное ведро, они подлежат утилизации на специальных предприятиях.

Светодиодные лампы

Тяга человечества к знаниям привела к тому, что был открыт еще один источник света – светодиод – кристалл, который при пропускании через него тока излучал свет. Первые светодиоды были очень дороги и поэтому применялись редко. Со временем технологии совершенствовались, и сейчас светодиоды стали доступны настолько, что их начали использовать в качестве источника света в быту.

В отличие от других источников света, освещение при помощи светодиодов имеет ряд преимуществ:

· незначительные потребления энергии,

· длительная продолжительность работы,

· безопасное использование – светодиодные лампы не содержат ядовитых веществ, поэтому они не представляют опасности в случае выхода из строя или разрушения.

Но прогресс не стоит на месте. На основе светодиодных ламп изобретены новые «умные» лампы. Ими можно управлять с мобильного телефона с помощью голосовых помощников. Умные лампы могут менять яркость, цвет, им можно настроить автоматический режим работы с настройками пользователя.

Эксперимент с использованием различных ламп

В музее света «Огни Москвы» мне удалось провести опыт, который наглядно показывает, какая из современных ламп потребляет наименьшее количество электроэнергии.

В эксперименте участвовали три основных типа источников света, используемых для внутреннего освещения: лампа накаливания, люминесцентная (энергосберегающая) и светодиодная лампа.

Каждая лампа подключена к ваттметру, который измеряет мощность потребителей электроэнергии.

Когда я переключал тумблер, загоралась соответствующая лампа, и стрелка ваттметра отклонялась в сторону.

Вот какие показания ваттметра мне удалось получить:

· Лампа накаливания – 43 Ватт

· Люминесцентная лампа – 9 Ватт

· Светодиодная лампа – 5 Ватт

Вывод: при одинаковой силе света, светодиодная лампа потребляет в 8 раз меньше электричества, чем лампа накаливания.

Все данные, полученные в результате моего исследования, я внес в таблицу.

Таблица 1.

Сравнение современных ламп

Проанализировав полученные данные, я пришел к выводу, что для освещения в детской комнате целесообразнее выбрать светодиодные лампы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе исследования мною были собраны интересные факты из истории развития осветительных приборов, сделаны фотографии из личной коллекции, изучено устройство и принципы работы современных электрических ламп, выявлены их преимущества и недостатки.

Экспериментальным путём было доказано, что при одинаковой силе света, светодиодная лампа потребляет в 8 раз меньше электричества, чем лампа накаливания. Анализ данных, полученных в результате исследования, позволяет сделать вывод, что для освещения в детской комнате целесообразнее выбрать светодиодные лампы, так как они наиболее безопасны и экономят электроэнергию.


Библиографическая ссылка

Маркелов В.А. СВЕТ В ОКОШКЕ // Старт в науке. – 2020. – № 6. ;
URL: https://science-start.ru/ru/article/view?id=1969 (дата обращения: 23.06.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674