كيفية صنع مصباح كهربائي

كيفية صنع مصباح كهربائي

كان التحدي الأكبر للعالم Thomas Edison هو ابتكار وتطوير لمبة كهربائية مشعة، وعلى النقيض مما يعتقده أغلب الناس فإن توماس لم يخترع اللمبة (المصباح الكهربائي) وإنما عكف طوال 50 عاماً على تطوير فكرتها القديمة والموجودة أصلاً، ففي عام 1879م قام باستخدام تيار كهربائي ذي قيمة متدنية مع سلك كهربائي صغير قابل للاشتعال موضوع داخل كرة زجاجية مفرغة من الهواء كانت من ابتكاره، ومنها تمكن من صنع مصباح كهربائي يستطيع أن يمضي لفترة أطول وهو مضيء،^[١] ويمكن ببساطة صناعة مصباح كهربائي بيتي الصنع من بعض الأدوات التي تكون بالعادة متوفرة ضمن أقنية البيت مثل وعاء زجاجي مع غاز ثاني أكسيد الكريون ومادة الجرافيت (الكربون/قلم الرصاص)، ومن خلال تلك المكوّنات يمكن صناعة ذاك المصباح الذي قام إيديسون بصناعته قبل اختراع مصابيح سلك التنجستون (بالانجليزية:tungsten)، وفيما يلي الخطوات التي توضح لنا كيفية صناعة مصباح كهربائي:^[٢]

تحضير المواد والعدة

المواد:

• وعاء زاجاي مع غطاء.
• قلم رصاص.
• سلك مطاوع ومرن.
• أنبوب بلاستيكي لتغليف الأسلاك الكهربائية بالحرارة.
• مثقاب برأس لشد وفك البراغي.
• صامولة (العدد 4).
• صامولة ذات غطاء مضلع (العدد 2).
• مادة لحام تتكون من مادة لاصقة ومادة منشفة.
• سيليكون لاصق.
• اسطوانة (حجم صغير) غاز ثاني أكسيد الكربون.
• قطعة صغيرة من سلك تربيط.

العدة:

• مثقاب مع ريش الثقب.
• قطاعة أسلاك.
• كماشة ذات رأس مدبب.
• زرادية كبس.
• مقص أوراق.
• سكين.
• شمعة (مصدر لهب).
• منفاخ هواء.
• فرن.
• مصدر كهربائي.
• سلك كهربائي.

إحداث ثقب في منتصف كل برغي

باستخدام ريشة ثقب ثياس 3/32 إنش يتم ثقب منتصف كل برغي لاستخدام اثنين منهما كأداة تنفيس للوعاء الزجاجي عند ملئه بغاز ثاني أكسيد الكربون والإثنان المتبقيان لتثبيت سلك الحمالة.

تجهيز غطاء الوعاء الزجاجي

إحداث أربعة ثقوب في الغطاء الزجاجي تكون على إحداثيات ربع دائرة الغطاء.

تجهيز حمالات المصباح

قطع سلكين بطول عشرة إنشات لكل واحد ومن تثبيت كل سلك من طرف بزرادية الكبس مع ثني السلك بزاوية قائمة ثم برم سلك باستخدام الكماشة ذات الرأس المدبب لجعل السلك يلتف حول نفسه بشكل مجدول بحيث يصبح فيه تعرجاً ومن تكرار هذه الخطوة مع السلك الآخر.

توصيل الأسلاك الحمالة

فك زرادية الكبس عن الأسلاك ليصبح عندنا سلكان بأطراف متعرجة كَتَعَرُّج الملف الكهربائي بحيث يصبح من الممكن تثبيت السلك الكهربائي عليها، ثم معايرة الملف باستخدام الكماشة ذات الرأس المدبب بحيث يمكنه احتضان قلم الرصاص (تكرار هذه العملية مع السلك الآخر)، ثمّ ثني السلكين بحيث كل منهما سيثبت قلم الرصاص بشكل عامودي في المنتصف بحيث يكون على خط متساوٍ مع السلك الكهربائي.

عزل الأسلاك الحمالة

تثبيت قطعة من المادة التغليفية العازلة على سلك الحمالة من عند المنطقة التي سينفد منها من الغطاء (تكرار هذه العملية على السلك الآخر).

تثبيت البراغي

خلط كمية صغيرة من مادتي اللاصق (اللاصق والمنشف) ووضعها على مادة العزل، ثمّ إدخال البرغي المثقوب بالسلك وهو موجه للأسفل بحيث يثبت عند المادة العازلة واللاصقة (تكرار هذه الخطوة على السلك الآخر).

التثبيت على الغطاء

خلط كمية أخرى قليلة من مادة اللاصق و وضعها على الناحية السفلى من البرغي المثقوب ثم إدخال البرغي من خلال أحد ثقوب الغطاء بحيث يكون رأسه موجهاً للأسفل داخل الوعاء الزجاجي، أما الناحية الأخرى المُسننة فيتم تثبيتها بصامولة من الجهة الخارجية للغطاء مع التأكيد أن المادة اللاصقة قد أغلق الثقب بإحكام بحيث تمنع أي تسرب للهواء (تكرار هذه الخطوة مع بقية البراغي والسلك الحمالة الآخر).

التفقدات الأخيرة

بعد التأكد من نشاف المادة اللاصقة بشكل جيد بعد مضي بضع ساعات، ثمّ وضع قلم الرصاص للتأكد من قياس الملف، وبتنظيف الحمالة بسائل تنظيف ثم تجفيفها جيداً مع التأكد من أنّ جميع المستوعب الداخلي للوعاء نظيف من أي عوالق أو شوائب بحيث لا تتسبب بتشويهها عند إشعال اللمبة.

التجَهُّز لعملية الشحن

وضع التركيب النهائي الذي تم الحصول عليه في فرن درجة حرارته 180 ليبقى بضع دقائق حتى يسخن، خلال عملية تسخين الوعاء الزجاجي يتم وضع مادة السيليكون اللاصقة على الصواميل ذات الغطاء المضلع.

الحقن بغاز ثاني أكسيد الكربون

يتعين إجراء هذه الخطوة بطريقة سريعة، فيتم إخراج الوعاء الزجاجي من الفرن ووضعه على الطاولة، ثمّ نفخ غاز ثاني أكسيد الكربون باستخدام منفاخ الهواء من خلال أحد فتحان التهوية لمدة دقيقة بحيث يملأ الغاز كل الوعاء طارداً الأكسجين من فتحة التهوية الثانية ليتم بعدها شد صامولة التهوية الثانية بإحكام، وبعدها يتم رفع المنفاخ بسرعة وإغلاق الفتحة التي كان موضوعاً خلالها بسرعة.

التشغيل التجريبي

توصيل الوعاء الزجاجي (المصباح) بمصدر كهربائي (24 فولت) حتى يضيء لمدة ثلاثين ثانية حتى يبرد ويستقر دخان الأوكسجين المتبقي المحترق وبهذا أصبح المصباح الكهربائي جاهزاً.

أنواع المصابيح الكهربائية

تتعدد أنواع المصابيح الكهربائية تبعاً لشكلها ومكان استخدامها ومادة صنعها، وفيما يلي نبين أنواع المصابيح الكهربائية تبعاً لموقع استخدامها:^[٣]

مصابيح داخل الأبنية

• اللمبة الساطعة والتي تقدر قدرتها الكهربائية بين 40-60 واط والتي بتصميمها القديم الذي يقارب عمره أكثر من مئة عام يشبه تصميم مصباح توماس إيديسون وتحوي على بداخلها على سلك تنجيستون.
• لمبة الفلوريسنت ذات الحجم المقلص وهي على شكل لولبي وتعمل بفولتية بين 9 - 13 فولت.
• اللمبة التي تحوي على ديود (LED) وهذا الاختراع حائز على جائزة نوبل للفيزياء عام 2014م.

مصابيح خارج البيت

• مصابيح الهالوجين والتي يمكن استخدامها في السيارات وعلى أسطح المنازل وتعمل بقدرة كهربائية تتراوح بين 53 - 72 واط.
• مصابيح معدن الهاليد Metal Halide والتي بالعادة يتم استخدامها لإنارة الشوارع و مواقف السيارات والملاعب الكبيرة.
• مصابيح الصوديوم الضغط العالي والتي تضيء بفعل تمرير التيار الكهربائي في مجموعة من الغازات ليجعلها تضيء، وهذا النوع مفضل على الطرق الخارجية لأنه يتطلب القليل من أعمال الصيانة.
• مصابيح الصوديوم قليلة الضغط وهي تعمل بنفس طريقة سابقتها لكن لون الضوء ينحصر باللون الأصفر.
• مصابيح الشوارع الـ LED.

اختراع الكهرباء

ينسب اختراع الكهرباء للعالم الأمريكي George Westinghouse والذي كان لاختراعه الفضل الكبير بتطور وسائل الحياة العديدة، حيث ساعد اكتشافه على تطور وسائط النقل في الولايات المتحدة الأمريكية وتوسع خطوط الخطارات التي تعمل بالكهرباء، وكانت وظيفته مديراً صناعياً مما أتاح له هذا الاختراع بجعله مرموقاً لدرجة مكنته من إدارة أكثر 60 شركة، وأصبحت شركته الكهربائية من بين أعظم شركات التصنيع الكهربائي على مستوى الولايات المتحدة الأمريكية.^[٤]

المراجع

1. ↑ Mary Bellis (20-1-2018), "Thomas Edison's Greatest Inventions"، thoughtco, Retrieved 19-8-2018. Edited.
2. ↑ "HOMEMADE LIGHTBULB", instructables,Mr.Fishers3، Retrieved 19-8-2018. Edited.
3. ↑ "Types of Lights", noao, Retrieved 19-8-2018. Edited.
4. ↑ Mary Bellis (13-4-2017), "George Westinghouse - The History of Electricity"، thoughtco, Retrieved 19-8-2018. Edited.