Ми були першими
Відкриття Петрова залишилося непоміченим. Через десять років електричну дугу знову відкрив англієць Гемфрі Деві. Але до появи електричної лампи лишалося ще 60 років.
Для того щоб використовувати електричну дугу для освітлення, необхідно було вирішити три завдання.
По-перше, кінці вугілля, між якими спалахувала дуга, швидко згоряли в її полум'ї. Відстань між ними збільшувалася, і дуга гасла. Тому необхідно було знайти спосіб підтримувати полум'я не кілька хвилин, а сотні годин, тобто створити зручний для користування електричний світильник. Це виявилося найважчим.
По-друге, потрібен був надійний та економічний джерело струму. Потрібна була машина, що виробляє дешевий електричний струм. Існували тоді гальванічні батареї були громіздкі, і їх виготовлення вимагалося багато дорогого цинку.
І нарешті, по-третє, потрібен був спосіб «дробити електричну енергію», іншими словами, використовувати струм, що виробляється машиною, для декількох світильників, встановлених у різних місцях.
Завдяки відкриттю Майклом Фарадеєм ефекту виникнення електричного струму в ізольованому дроті під час його руху в магнітному полі були побудовані перші генератори електричного струму — динамомашини.
Основний внесок у створення електричної лампочки зробили троє людей, які за іронією долі народилися в той самий 1847 рік. Це були українські інженери Павло Миколайович Яблочков, Олександр Миколайович Лодигін та американець Томас Алва Едісон.
О. М. Лодигін закінчив військове училище, але потім подав у відставку і вступив до Петербурзького університету. Там він розпочав роботу над проектом літального апарату. В Україні у нього не було можливості побудувати свій винахід, і 23-річний Лодигін їде в 1870 р.Францію. Тоді йшла франко-пукраїнська війна і молодий винахідник хотів пристосувати своє дітище для військових потреб. Французький уряд прийняв його пропозицію, і почалося будівництво апарату, що нагадував сучасний гелікоптер. Але Франція програла війну, і роботи було зупинено. Сам Лодигін, працюючи над своїм винаходом, зіштовхнувся із проблемою його висвітлення вночі. Ця проблема настільки його захопила, що після повернення в Україну Лодигін повністю переключився на її вирішення.
Лодигін почав досліди з електричною дугою, але дуже швидко від них відмовився, бо побачив, що розпечені кінці вугільних стрижнів світять яскравіше, ніж сама дуга. Винахідник дійшов висновку, що дуга не потрібна, і почав досліди з різними матеріалами, розжарюючи їх струмом. Експерименти з дротом із різних металів нічого не дали — дріт світився лише кілька хвилин, потім перегорав. Тоді Лодигін повернувся до вугілля, яке користувалися для отримання електричної дуги. Але він брав не товсті вугільні стрижні, а тонкі. Вугільний стрижня поміщався між двома мідними тримачами в скляну кулю, по ньому пропускався електричний струм. Вугілля давало світло досить яскраве, хоч і жовте. Вугільний стрижень витримував приблизно півгодини.
Для того, щоб стрижень не згоряв, Лодигін поставив у лампу два стрижні. Спершу розпалювався лише один і швидко згоряв, поглинаючи весь кисень у лампі, після чого починав світитися другий. Оскільки кисню залишалося дуже мало, він світив приблизно дві години. Тепер треба було викачати повітря з лампочки і виключити його просочування всередину. Для цього нижній кінець лампи поринав у масляну ванну, через яку від джерела струму до лампи йшли дроти. Незабаром і від цього способу довелося відмовитись, була зроблена лампочка, в якій можна буломіняти вугільні стрижні після згоряння. Але незручності виникали через необхідність відкачувати повітря.
Влітку 1873 р. «Товариством Лодигін та компанія» був організований вечір, де були показані ліхтар для освітлення кімнати, сигнальний ліхтар для залізниць, підводний ліхтар, вуличний ліхтар. Кожен ліхтар міг запалюватися і гаситись окремо від інших.
Академія наук надала Лодигіну Ломоносівську премію за те, що його винахід призводить до «корисних, важливих і нових практичних застосувань».
Визнання важливості його праці надихнуло Лодигіна. Він удосконалював свою лампочку, а його майстерня випускала нові її різновиди. Але «Товариство» для виготовлення та продажу лампочок Лодигіна було засновано перш, ніж вдалося зробити нову лампочку, яка витримала б конкуренцію зі старими способами освітлення. Майстерню закрили, «Товариство» розпалося, про лампочки Лодигіна на якийсь час забули. А. сам винахідник надійшов слюсарем на завод.
У цей час власну конструкцію лампи розробляв Яблучків. Працюючи на Курській залізниці, Павло Миколайович запропонував поставити на паровозі поїзда Олександра ІІ електричний ліхтар для освітлення колії. Він являв собою два вугільні стрижні, між якими спалахувала електрична дуга. У міру згоряння стрижнів їх наближав механічний регулятор. Струм давала гальванічна батарея. Молодому винахіднику довелося дві ночі безперервно провести на паровозі, безперестанку підправляючи регулятор.
Яблучків пішов зі служби та відкрив у Москві майстерню фізичних приладів. Але майстерня зазнавала збитків, і йому довелося виїхати за кордон до Парижа. Там він вступив на роботу до майстерні Бреге та відновив роботу над створенням електричного світильника. Його займала одна проблема: якпобудувати лампу, яка не потребує регулятора. Рішення виявилося простим: замість того, щоб розташовувати стрижні один проти одного, їх треба було поставити паралельно, розділивши прошарком тугоплавкого речовини, що не проводить електричний струм. Тоді вугілля згорятиме рівномірно, а прокладка відіграватиме ту ж роль, що і віск у свічці. Для прошарку між електродами Яблучків вибрав каолін — білу глину, з якої роблять порцеляну.
Через місяць після появи цієї блискучої ідеї лампа була сконструйована, і Яблочков отримав патент на неї. Це було 1876 року. Свою електричну свічку він помістив у скляну кулю. Для її запалення використовувався простий пристрій: стрижні зверху з'єднувалися тонкою вугільною ниткою. Коли в лампу пускали струм, нитка розжарювалася, швидко згоряла і між стрижнями спалахувала дуга.
Винахід мав величезний успіх. Магазини, театри, вулиці Парижа були освітлені свічками Яблочкова. У Лондоні ними висвітлили набережну Темзи та корабельні доки. Яблучків став одним із найпопулярніших у Парижі людей. Газети називали його винахід "українським світлом".
«українське світло» не мало успіху лише на батьківщині винахідника в Україні. Французькі винахідники запропонували Яблочкову купити у нього право на виготовлення свічки для всіх країн. Перш ніж погодитися, Яблочков запропонував безкоштовно свій патент українському військовому міністерству. Відповіді не було. І тоді винахідник погодився взяти мільйон франків у французів. Після грандіозного успіху свічки Яблочкова на Паризькій виставці 1878 р., яку відвідало багато українців, нею зацікавились і в Україні. Один із великих князів, побувавши на виставці, обіцяв Яблочкову допомогу в організації виробництва його ламп в Україні. Заради можливості працювати на батьківщині винахідник,повернувши мільйон франків, викупив декларація про виробництво своїх свічок і виїхав у Петербург.
Там утворилося товариство «Яблучків та компанія», яке збудувало завод електричних апаратів і при ньому лабораторію для винахідника. Для поширення електричного освітлення Яблочкову необхідно було вирішити усі три завдання, про які було сказано вище.
Для цього вже були всі передумови. Винахідники пропонували багато конструкцій машин, які виробляли електричний струм. Свій генератор створив і яблучко. Крім того, він знайшов спосіб живити струмом багато ламп, тому його завод пропонував не тільки «свічки», а й брав на себе пристрій електричного освітлення повністю. Яблучків висвітлив у Петербурзі Ливарний міст, площу перед театром та деякі заводи.
Між Яблочковим та Лодигіним довго йшла творча суперечка про шляхи розвитку електричного освітлення. Яблучків вважав, що відмова від дуги — помилка Лодигіна та лампочки розжарювання не зможуть бути міцними та економічними. Лодигін, у свою чергу, наполегливо вдосконалював лампочку розжарювання.
Недоліком свічки Яблочкова було надто сильне світло, яке вона давала — щонайменше 300 свічок. При цьому вона випромінювала стільки тепла, що у невеликій кімнаті було неможливо дихати.
Тому свічками Яблочкова користувалися для освітлення вулиць та великих приміщень: театрів, заводських цехів, морських портів.
У свою чергу, лампочки розжарювання не нагрівали помітно приміщення. Їх можна було робити будь-якої сили. Незважаючи на відмінності у поглядах, Яблочков та Лодигін ставилися один до одного з повагою, разом працювали у науковому суспільстві, організовували журнал «Електрика». На заводі Яблочкова виготовляли і лампочки Лодигіна, який на той час вніс удосконалення у свій винахід:замість вугільних стрижнів почав використовувати вугільні нитки. Нова лампочка споживала менше струму і служила кілька сотень годин.
Близько двох років завод Яблочкова був завалений замовленнями, у багатьох українських містах з'явилося електричне освітлення. Потім кількість замовлень скоротилася, і завод почав занепадати. Винахідник збанкрутував, був змушений знову виїхати до Парижа. Там він вступив на роботу до того самого товариства, яке заснував і якому повернув мільйон франків.
На паризькій виставці 1881 р. свічка Яблочкова була визнана найкращим способом електричного освітлення. Але їх почали використовувати дедалі рідше, і незабаром сам винахідник втратив до них інтерес.
Після того, як закрився завод Яблочкова, Лодигіну не вдалося налагодити в Україні широке виробництво своїх ламп. Він поїхав спочатку до Парижа, потім до Америки. Він дізнався, що там винайдена ним лампочка носить ім'я Едісона. Але український інженер не став доводити пріоритет, а продовжував роботу над удосконаленням свого винаходу.
Говорячи про внесок Едісон в розвиток електричної лампочки, слід зазначити, що перед створенням своєї лампочки в його руках побувала лампочка Лодигіна. Оскільки електричне світло мало витримати конкуренцію з газовим ріжком, Едісон до тонкощів вивчив газову промисловість. Він розробив план центральної електростанції та схему ліній підведення струму будинкам та фабрикам. Потім, підрахувавши вартість матеріалів та електроенергії, визначив ціну лампи 40 центів. Після цього Едісон почав роботу над лампою з вугільною ниткою розжарювання, поміщеною у скляну кулю, з якої викачано повітря. Він знайшов спосіб викачувати повітря з балона краще, ніж це вдавалося іншим винахідникам. Але головне було знайти матеріал для вугільної нитки, який забезпечив би довгий термін служби. Дляцього він перепробував близько шести тисяч рослин із різних країн світу. Зрештою, він зупинився на одному з видів бамбука.
Сам Лодигін в Америці повернувся до дослідів із ниткою із тугоплавких металів. Він і знайшов відповідний матеріал для нитки, що використовується досі - вольфрам. Вольфрамова нитка дає яскраве біле світло, вимагає набагато менше струму, ніж вугільна, і може бути тисячі годин.
Не забули й дугові лампи. Їх використовують там, де необхідне джерело світла багато тисяч свічок: у прожекторах, маяках, на знімальних майданчиках. Причому виготовляють їх не за методом Яблочкова, а за відкинутою схемою — з регулятором, що зближує вугільні стрижні.