Os dispositivos de eletrovácuo modernos devem sua aparência ao inventor americano Thomas Edison. Foi ele quem desenvolveu a primeira forma bem sucedida de iluminação, usando uma lâmpada elétrica para isso.
A história da lâmpada
Atualmente, é difícil acreditar que a eletricidade não existiu em todos os períodos históricos. As primeiras lâmpadas incandescentes surgiram apenas no final do século XIX. Edison conseguiu desenvolver um modelo de lâmpada, na qual estavam localizados filamentos de carbono, platina e bambu. É este cientista que é justamente chamado de "pai" da lâmpada elétrica moderna. Ele simplificou o circuito da lâmpada, reduziu significativamente o custo de produção. Como resultado, não a gás, mas a iluminação elétrica apareceu nas ruas, e novos dispositivos de iluminação começaram a ser chamados de lâmpadas Edison. Thomas trabalhou por muito tempo para melhorar sua invenção, como resultado, o uso de velas tornou-se uma medida pouco lucrativa.
Princípio de funcionamento
Qual dispositivo as lâmpadas incandescentes Edison possuem? Todo dispositivo tem um corpofilamento, bulbo de vidro, contato principal, eletrodos, base. Cada um deles tem seu próprio propósito funcional.
A essência deste dispositivo é a seguinte. Quando o corpo de aquecimento é fortemente aquecido por um fluxo de partículas carregadas, a energia elétrica é convertida em uma forma de luz.
Para que a radiação seja percebida pelo olho humano, é necessário atingir uma temperatura de pelo menos 580 graus.
Entre os metais, o tungstênio tem o maior ponto de fusão, então é dele que é feito o corpo de aquecimento. Para diminuir o volume, o fio passou a ser colocado em forma de espiral.
Apesar da alta resistência química do tungstênio, para sua máxima proteção contra o processo de corrosão, o corpo do filamento é colocado em um recipiente de vidro selado, do qual o ar foi previamente bombeado. Em vez disso, um gás inerte é bombeado para o frasco, o que evita que o fio de tungstênio entre em reações de oxidação. O gás inerte mais comumente usado é o argônio, às vezes é usado nitrogênio ou criptônio.
A essência da invenção de Edison é que a evaporação que ocorre durante o aquecimento prolongado do metal é evitada pela pressão criada por um gás inerte.
Características da lâmpada
Existem várias lâmpadas diferentes projetadas para iluminar uma grande área. Uma característica da invenção de Edison é a capacidade de ajustar a potência deste dispositivo, levando em consideração a área iluminada.
Os fabricantes oferecem diferentes tipos de lâmpadas, diferindo em vida útil, tamanho e potência. Vamos nos debruçar sobre alguns tipos desses aparelhos elétricos.
Os tubos de vácuo mais comuns são LON. Eles são totalmente higiênicos e têm uma vida útil média de 1000 horas.
Entre as deficiências das lâmpadas de uso geral, destacamos a baixa eficiência. Aproximadamente 5% da energia elétrica é convertida em luz, o restante é liberado como calor.
Luzes
Eles têm uma potência bastante alta, projetados para iluminar grandes áreas. Os dispositivos de eletrovácuo são divididos em três grupos:
- projeção de filme;
- faróis;
- uso geral.
A fonte de luz do projetor difere no comprimento do corpo do filamento, possui um tamanho mais compacto, o que permite aumentar o brilho geral, melhorar o foco do fluxo de luz.
Os aparelhos de eletrovácuo espelhados têm uma camada refletiva de alumínio, um design de lâmpada diferente.
A parte dele, que é projetada para conduzir a luz, é feita de vidro fosco. Isso permite tornar a luz suave, reduzir sombras contrastantes de vários objetos. Esses dispositivos de eletrovácuo são usados para iluminação interna.
Dentro do frasco de halogênio estão compostos de bromo ou iodo. Devido à sua capacidade de suportar temperaturas de até 3.000 K, a vida útil das lâmpadas é de cerca de 2.000 horas. Mas esta fonte de luz branca também tem suas desvantagens, por exemplo,lâmpada halógena, tem baixa resistência elétrica quando resfriada.
Parâmetros principais
Em uma lâmpada incandescente Edison, o filamento de tungstênio é disposto em diferentes formas. Para uma operação estável de tal dispositivo, é necessária uma tensão de 220 V. Em média, sua vida útil é de 3.000 a 3.500 horas. Considerando que a temperatura de cor é de 2700 K, a lâmpada fornece um espectro branco ou amarelo quente. Atualmente, as lâmpadas são oferecidas com diferentes tamanhos de solas (E14, E27). Se desejar, você pode pegar uma lâmpada na forma de um grampo de cabelo, espinha de peixe, espiral em um lustre de teto ou luminária de parede.
A invenção de Edison é dividida em classes separadas de acordo com o número de filamentos de tungstênio. O custo da luminária, sua potência e vida útil dependem diretamente deste indicador.
princípio de funcionamento do EVL
Emissão termiônica consiste na emissão de elétrons por um corpo incandescente aquecido no vácuo ou em um meio inerte criado dentro da lâmpada. Para controlar o fluxo de elétrons, um campo magnético ou elétrico é usado.
A emissão termiônica permite que você use praticamente as qualidades positivas do fluxo de elétrons - para gerar, amplificar vibrações elétricas de várias frequências.
Características dos tubos de rádio
O diodo eletrovácuo é a base da engenharia de rádio. O design da lâmpada possui dois eletrodos (cátodo e ânodo), uma grade. O cátodo fornece emissão, para isso a camada de tungstênio é coberta com bário ou tório. O ânodo é feito na forma de uma placa de níquel, molibdênio e grafite. Interneté o separador entre os eletrodos. Quando o fluido de trabalho é aquecido, uma poderosa corrente elétrica é criada a partir de partículas em movimento no vácuo. Dispositivos de eletrovácuo deste tipo formam a base da engenharia de rádio. Na segunda metade do século passado, os tubos de vácuo foram usados em vários campos da indústria técnica, rádio-eletrônica.
Sem eles era impossível fabricar rádios, televisores, equipamentos especiais, computadores.
Áreas de aplicação
Com o desenvolvimento da instrumentação de precisão, rádio eletrônica, essas lâmpadas perderam a relevância, deixaram de ser usadas em larga escala.
Mas ainda hoje existem áreas industriais que exigem EVL, pois apenas uma lâmpada a vácuo é capaz de garantir o desempenho dos dispositivos de acordo com os parâmetros especificados, em um determinado ambiente.
EVL são de particular interesse para o complexo militar-industrial, pois são os tubos de vácuo que se distinguem pelo aumento da resistência aos impulsos eletromagnéticos.
Um aparato militar pode conter até cem EVL. A maioria dos materiais semicondutores, REC, não pode funcionar com radiação aumentada, bem como em condições naturais de vácuo (no espaço).
EVL ajuda a melhorar a confiabilidade e durabilidade de satélites e foguetes espaciais.
Conclusão
Nos dispositivos de eletrovácuo que permitem gerar, amplificar, converter energia eletromagnética, o espaço de trabalho é completamente livre de ar,protegido da atmosfera por uma concha impenetrável.
A descoberta da emissão termiônica contribuiu para a criação de uma lâmpada simples de dois eletrodos chamada de diodo a vácuo.
Quando conectado a um circuito elétrico, uma corrente aparece dentro do dispositivo. Quando a polaridade da tensão muda, ela desaparece e não importa o quão quente o cátodo esteja. Mantendo um valor constante da temperatura do cátodo aquecido, foi possível estabelecer uma relação direta entre a tensão do ânodo e a intensidade da corrente. Os resultados obtidos foram utilizados no desenvolvimento de dispositivos eletrônicos a vácuo.
Por exemplo, um triodo é um tubo de vácuo com três eletrodos: um ânodo, um cátodo termiônico, uma grade de controle.
Foram os triodos que se tornaram os primeiros dispositivos usados para amplificar sinais elétricos no início do século passado. Atualmente, os triodes foram substituídos por transistores semicondutores. Os triodos a vácuo são usados apenas nas áreas em que é necessário converter sinais poderosos com um pequeno número de componentes ativos, e o peso e as dimensões podem ser desprezados.
Os tubos de rádio potentes são comparáveis aos transistores em termos de eficiência, confiabilidade, mas sua vida útil é muito menor. Nos triodos de baixa potência, a maior parte do calor vai para a potência consumida em cascata, às vezes seu valor chega a 50%.
Tetrodes são uma lâmpada eletrônica de duas grades, projetada para aumentar a potência e a tensão desinais. Esses dispositivos possuem um ganho maior em relação ao triodo. Esses recursos de design possibilitam o uso de tetrodos para amplificar baixas frequências em televisores, receptores e outros equipamentos de rádio.
Os consumidores usam ativamente lâmpadas incandescentes, nas quais o corpo do filamento é um filamento ou fio de tungstênio. Esses dispositivos têm uma potência de 25 a 100 W, sua vida útil é de 2500 a 3000 horas. Os fabricantes oferecem lâmpadas com diferentes bases, formas, tamanhos, para que você possa escolher a opção de lâmpada, levando em consideração as características do dispositivo de iluminação, a área da sala.
