נורת להט

מבוא

עד המצאת נורת הלהט החשמלית אמצעי התאורה הנפוץ היה עששית נפט. לשימוש בעששיות הנפט היה מספר רב של חסרונות. בזמן בעירתן הן מפיצות באוויר פיח הנדבק לכל דבר. הן צורכות חמצן בזמן בעירתן וגורמות לירידה באיכות האוויר. הן לא בטוחות לשימוש והיוו מקור לשריפות. הן דורשות אספקה שוטפת של חומר בעירה. הן מפיצות גם חום רב שהופך לבלתי נסבל בימי הקיץ. עם גילוי מקור החשמל הפכה מציאת תחליף תאורה חשמלי לעששיות הנפט למשימה הכרחית.

בשנת 1800 המציא

הַאמְפְרִי דֵייְבִי (Humphry Davy)

האנגלי את הנורה החשמלית הראשונה. ממציא זה עסק בחקר תופעת החשמל ובפיתוח של סוללה חשמלית. כאשר חיבר לשני הדקי הסוללה החשמלית שבנה חתיכת פחם לכל הדק וקירבם עד למרחק קצר מאוד, קפץ זרם חשמלי בקשת מהדק אחד להדק השני. חתיכות הפחם התחממו מאוד, זהרו והפיצו אור.

נורת להט של דייבי

דגם פשוט זה שימש את הבסיס לכל נורות הלהט (נורות הליבון) הבאות, אך עדיין לא היה מעשי ואיכותי מבחינה מסחרית לייצר נורות מדגם זה. האור שהופץ היה דל יחסית וחתיכות הפחם התלהטו מאוד והתפוררו אחרי זמן שימוש קצר.

בשנת 1860 הפיסיקאי האנגלי,

סר ג'וֹזֵף ווִילְסוֹן סְווַאן (Sir Joseph Wilson Swan)

מצא כי תיל-להט העשוי מנייר פחם מפיק אור היטב, אך הוא גם נשרף די מהר. הייתה זו נורת הלהט הראשונה שפעלה לפי העיקרון הבא: זרם חשמלי זורם דרך תיל דק בעל התנגדות חשמלית גבוהה. עקב ההתנגדות הגבוהה התחמם התיל מאוד עד כדי להט. התיל הלוהט מפיץ אור.

נורת להט של סוואן

כל נורות הלהט פועלות על פי עיקרון זה, רק החומר ממנו עשוי התיל וסוג הגז בו דולק התיל שונה. סוואן רשם פטנט על המצאתו. בשנת 1878 הוא הציג את הפטנט שלו בניוקאסל, אנגליה, בתיאטרון הרצאות. החום העז שנוצר מהזרם החשמלי הוא כה רב. למעשה גם כיום רק 4%-6% מהספק החשמל שעובר בנורות הלהט החשמליות מנוצל להפקת אור, כל שאר האנרגיה החשמלית מבוזבז על יצירת חום. החומר בו השתמש סוואן, נייר מצופה פחם, נשרף מהר מידי, תוך עשרים שעות בדרך-כלל ועד ארבעים שעות שימוש במקרים נדירים. כך שעדיין לא ניתן היה לייצר נורות חשמליות לשימוש מסחרי.

שני קנדים,

הֵנְרִי ווּדְוּרְד (Henry Woodward)

ו

מֶתְיוּ אִיבַן (Matthew Evan)

, רשמו בשנת 1875 זכויות לפטנט על נורת להט משלהם. אך למרבה הצער לא היה להם מספיק תקציב לפתח את רעיונם. כמוהם היו עוד אנשים נוספים שבלהט התקופה של גילוי החשמל במאה ה-19 ניסוי ניסיונות שונים ומשונים כדי לייצר ממנו אור. אך כדי להצליח נדרש אדם בעל ממון, בעל עניין רב בפיתוח נורה חשמלית ובעל נחישות רבה כדי להפוך את החלום למציאות.

תומס אדיסון

תוֹמַאס אַלְווָה אֵדִיסוֹן (Thomas Alva Edison)

נולד ב-11 לפברואר 1847, בעיר מילאן (Milan) שבמדינת אוהיו, ארה"ב. אביו,

סַמוּאֵל אדיסון (Samuel Edison)

, עבד עבור הצבא כשומר מגדלור וכנגר. אדיסון היה הילד הצעיר ביותר מבין שבעה ילדים (שרק ארבעה מהם שרדו). המשפחה לא נחשבה ענייה, אך גם לא עשירה. אדיסון הצעיר נשלח בילדותו ללמוד בבית-ספר המקומי. אך מכיוון שהיה ילד היפראקטיבי נחשב לילד קשה. העובדה שסבל מבעיות שמיעה חמורות כבר בהיותו צעיר רק החריפה את בעיות המשמעת שלו. אמו,

נֵנְסי אֶלִיוֹט אדיסון (Nancy Elliot Edison)

, לקחה על עצמה את תפקיד ההוראה ואדיסון החל להישאר בבית במקום ללכת לבית-ספר. אדיסון סיגל לעצמו את יכולת הלימוד העצמי מספרי לימוד כבר בגיל צעיר. תחילה למד בהדרכת הוריו היסטוריה ומחזות אנגליים, אך מהר מאוד גילה את משיכתו לתחומים מדעיים כמו פיסיקה וכימייה.

בגיל 12 יצא אדיסון הצעיר לעבוד כרוכל המוכר עיתונים, חטיפים וממתקים בקרונות רכבת נוסעת. כישרונו כאיש עסקים ממולח וכיזם מוצלח התגלה כאשר ניצל את נגישותו לידיעות חדשותיות שהתקבלו בתחנות הטלגרף הפזורות לאורך קו הרכבת. אותה תקופה הייתה ארה"ב על סף פריצת מלחמת האזרחים וידיעות חדשותיות חשובות ומעניינות הועברו בטלגרף. אדיסון סיכם במילותיו הוא את הידיעות שהצליח להיחשף אליהם והדפיס בעצמו עיתון שבועי קצר אותו מכר ברכבת בהצלחה.

בעזרת הכסף הנוסף שהרוויח הוא יכול היה להרשות לעצמו לקנות מכשירים וחומרים למעבדת כימיה אותה התחיל להקים במרתף הבית. מכיוון שאמו לא ראתה בעין יפה את כל התעסקותו בחומרים כימיים, נאלץ אדיסון לאחסן חלק מהדברים בתא הפרטי שלו שבקרון הרכבת. רצה הגורל ובאחת מהנסיעות טלטלה עזה על הפסים גרמה לחומר דליק כלשהו להישפך על רצפת קרון המשא ולגרום לדליקה. כעונש נאסר על אדיסון למכור את מרכולתו על הרכבת, אלא רק בתחנות לאורך הפסים.
באחד הימים הבאים, בזמן שהותו בתחנת הרכבת, הבחין אדיסון בבנו הפעוט של מנהל התחנה כשהוא זוחל על הפסים לפני קרון נוסע. אדיסון מיהר והספיק אך בקושי להציל את עצמו ואת הפעוט מפגיעה. כאות תודה על מעשה הגבורה שלו הציע לו מנהל התחנה ללמוד בתמורה כיצד להפעיל את מכשיר הטלגרף ועל השימוש בקוד מורס.

עם תום מלחמת האזרחים בארה"ב, החליט אדיסון לנסות את מזלו. הוא יצא למסע נרחב במדינות פנים היבשת בחיפוש אחר הזדמנויות. את פרנסתו הוא מצא בתור מפעיל טלגרף בתחנות מקומיות שחסרו כוח אדם מיומן בעקבות המלחמה. מקצוע מפעיל תחנת טלגרף התאים תחילה לאדיסון הכמעט חירש, מכיוון שהעבודה הצריכה תרגום של קוד מורס המודפס על סרט נע כאוסף של קווים ונקודות. מאוחר יותר הוחל בהחלפה של הסרט המודפס ברמקול פשוט הממיר את הקו והנקודה לצלילים באורכים שונים. חידוש טכנולוגי זה היה לרעתו של אדיסון בגלל שמיעתו הלקויה. אדיסון החל לחקור את מכשיר הטלגרף לעומק וכך עלה בידו, עד תחילת שנת 1869, להמציא שתי המצאות חשובות שנועדו לשפר את הטלגרפיה: הטלגרף האוטומטי שתירגם את האותות החשמליים להדפסת אות מתורגמת במקום לקווים ונקודות, ואת הטלגרף הדו-קווי שאפשר לשלוח שתי הודעות טלגרף בו-זמנית על אותו קו. אך מסיבה לא ברורה הוא לא רשם את המצאתו זו כפטנט.

אדיסון עזב את נדודיו בפנים היבשת ושם פעמיו לבוסטון. בוסטון של אותה עת הייתה עיר טכנולוגית תוססת. שם הוא התקבל לעבוד כמפעיל טלגרף. בלילות הוא עבד על המצאת מכשיר חדש. המצאתו הראשונה כפטנט הינו מכשיר לספירה אוטומטית בהצבעות. אדיסון הציג את המכשיר היעיל לחברי הממשל האמריקאי, אך הללו דווקא הזדעזעו מהמצאתו יותר מאשר שמחו עליה. טענתם הייתה כי אין כל צורך בהפיכת הליך ההצבעה האיטי של אותם ימים להליך מהיר, אוטומטי ומזורז. את משך הזמן האיטי של ההצבעה וספירת הקולות הם מנצלים לפעמים כדי לשכנע את יריביהם ולהטות את הרוב לטובתם. אדיסון היה מאוכזב מהחלטתם שלא לאמץ את המצאתו.

"אם אי אפשר למכור את זה - אינני רוצה להמציא את זה" – תומס אדיסון

לאחר שהות של כשנה וחצי בבוסטון עבר אדיסון לניו-יורק בשנת 1869. הוא לא מצא שם עבודה והחל לקבץ נדבות ברחוב. במהלך אחד מחיפושי העבודה שלו בין המשרדים השונים בעיר הוא נתקל במנהל שהיה לגמרי בפאניקה בעקבות מכשיר הטבעת תווים על סחורה שהתקלקל. אדיסון שהמכשיר היה מוכר לו הצליח לזהות את התקלה בו ולתקן אותו בזריזות. המנהל היה מרוצה כל-כך מיכולותיו של אדיסון שהחליט להעסיקו מיידית כמתקן מכשירים כללי.

מנקודה זו והלאה החלה הצלחתו הכלכלית של אדיסון בזכות המצאות שונות. בין ההמצאות ניתן למנות מכשיר חדש להטבעת תווים על סחורה ואת הטלגרף הרביעיוני (המסוגל לשגר בו זמנית עד ארבע הודעות טלגרף שונות). בשנת 1871 נישא אדיסון למֶרִי סְטִילְווֵאל (Mary Stilwell), ממנה נולדו לו שלושה ילדים. אדיסון אסף מספיק כסף על מנת שיוכל להקים בית מחקר פרטי מחוץ לניו-יורק שכלל מעבדות שונות. למעשה, אדיסון ייסד בשנת 1876 את מעבדת המחקר הראשונה מסוגה בעולם. מעבדת מחקר זו הוקמה במקום הנקרא "מֵאנְלוֹ פַּארְק". בשנים הקרובות ישהה אדיסון את מרבית שעותיו (לפעמים גם עשרים שעות ביממה) במחקר ובפיתוח של המצאות שונות. לזכותו נזקפים סך הכול 1,093 פטנטים שהוא עצמו הגה או היה שותף להם. כמות אדירה זו של פטנטים זיכתה אותו בכינוי "הקוסם של מאנלו פארק". אף אחת מן ההמצאות לא נועדה ללחימה.

"אני גאה בעובדה כי מעולם לא המצאתי נשקים להרוג" – תומס אדיסון

בשנת 1877 המציא אדיסון את הרמקול והמיקרופון מבוססי פחם שהפכו את השמיעה במכשיר הטלפון החדש של

אַלֵכְּסָנְדֶר גְרַהָאם בֶּל (Alexander Graham Bell)

להרבה יותר איכותית. אדיסון עצמו עבד במקביל לבל על פיתוח טלגרף להעברת קולות (טלפון), אך בטרם סיים את המצאתו כבר נרשם הפטנט לזכות בל, בשנת 1876.

לזכותו של אדיסון נרשם הפטנט על הפונוגראף הראשון. הפונוגראף הנו מכשיר להקלטת צלילים וקול אנושי על-ידי חריטה על גליל או דיסק. הקלטת הקול האנושי והשמעתו מאוחר יותר שוב ושוב הייתה פלא עולמי. אדיסון זכה לתהילת עולם בזכות המצאה זו. מילותיו האלמותיות שנלקחו משיר ילדים מפורסם ושהיו הראשונות להיות מוקלטות על-ידי מכשיר כלשהו נחקקו לעד: "למרי הייתה כבשה קטנה..." (ואולי הכוונה גם במשמעות כפולה לאשתו – מרי).

כעת, יותר מתמיד, הייתה סלולה הדרך להמצאתו הגדולה מכולם. המצאה אשר שמו יקושר עמה יותר מעם כל האחרות – הנורה החשמלית.

בשנת 1878 ייסד אדיסון את החברה "אדיסון אור חשמלי" במימון משקיעים חיצוניים. כפי שכבר צוין במבוא, הרעיון הכללי ליצירת אור מחשמל היה ידוע, אך היו חסרים המרכיבים הנכונים כדי לייצר נורה חשמלית שלא תישרף מהרי מידי מהחום הרב שנוצר. כאן נכנס לתמונה אדיסון רב התושייה ובעל הסבלנות הרבה. אדיסון ניסה חומרים רבים אחד אחרי השני כחומר בעירה שיפיק אור. ניסיונות רבים עלו בתוהו, אך אדיסון לא הכיר בכך ככישלון.

"לא נכשלתי, רק מצאתי עשרת אלפים דרכים שאינן עובדות" – תומס אדיסון

בשנת 1879 אדיסון, אחרי אלפי ניסיונות שונים, מצא כי תיל פחם בסביבה נטולת חמצן מחזיק מעמד כ- 40 שעות שימוש.

"אני לא נרתע, כי כל ניסיון כושל שאני נפטר ממנו הוא צעד אחד נוסף קדימה" – תומס אדיסון

נורת להט של אדיסון

התפנית הגיע כאשר אדיסון החל להשתמש בסיבי במבוק מצופים בפחם כחומר הבעירה בנורה החשמלית בסביבה נטולת חמצן. נורות כאלו החזיקו מעמד כ- 1,200 שעות שימוש לפני שנשרפו.
בסופו של דבר הוא ייצר נורות להט שמחזיקות מעמד גם מעבר ל- 1,500 שעות הפעלה. מנקודת פריצת דרך זו כבר ניתן היה לייצר נורות להט באופן מסחרי. הייתה זו מהפכה של ממש, וכדי להימנע מתקלות עם ציבור הרגיל לתאורת הגז והנפט הושמו פתקים "אין טעם לנסות להדליק עם גפרור" על עמודי התאורה הציבוריים.

אדיסון תבע פטנט על החומרים בהם השתמש כדי לייצר נורה חשמלית שתהא טובה מספיק מבחינה כלכלית ומעשית לשימוש מסחרי. סוואן האנגלי הגיש נגדו תביעה על הפרת הפטנט שלו על נורה חשמלית המורכבת מתיל. למעשה, סוואן הגיע באותה שנה כמו אדיסון לייצור נורה חשמלית דומה מאוד לזו של אדיסון. בית המשפט האנגלי קיבל את טענתו של סוואן. כחלק מההסדר אליו הגיעו הצדדים כפשרה הוקמה חברה משותפת לאדיסון ולסוואן שנקרא "אדיסון וסוואן חברה חשמלית מאוחדת" ומאוחר יותר בשם "אדיסוואן".

תחנות לייצור חשמל וקווי חשמל לא היו בנמצא באותה תקופה. על מנת לספק את החשמל הנדרש למערכת תאורה הציע אדיסון ללקוחותיו מערכת משולבת של גנרטור לייצור חשמל (זרם ישר של 110 וולט) ומערכת תאורה המורכבת מנורות להט. המערכת נמכרה בשלמותה לבעלי עסקים שונים בניו-יורק.

בשנת 1884 מתה אשתו מרי. אדיסון נישא שנית ל

מִינַה מִילֵר (Mina Miller)

בשנת 1886, ממנה נולדו לו עוד שלושה ילדים.

בשנת 1889 שונה שמה של החברה "אדיסון אור חשמלי" ל- "אדיסון ג'נרל אלקטריק" (מאנגלית: חברה כללית לחשמל). בשנת 1892 התמזגה חברתו של אדיסון, "אדיסון ג'נרל אלקטריק", עם חברה אחרת ונוסדה חברה חדשה תחת השם "ג'נרל אלקטריק".

אדיסון תרם תרומה גם לעולם הקולנוע כאשר ניסה, ללא הצלחה, לבנות מכשיר להקרנת סרטים יחד עם קול מוקלט. במקום סרטים עם קול, יצא אדיסון בשנת 1904 עם המצאת הסרט האילם ועם המצאת הקינטוגראף – מכשיר בעל חור הצצה שאפשר לצופה יחיד לראות תמונות נעות ברצף המדמות תנועה וסרט.

אדיסון נפטר ב-18 לאוקטובר 1931, בגיל 84. כאות כבוד אחרון לממציא אמריקאי דגול זה עומעמו כל אורות החשמל בארה"ב למשך דקה בליל ה-21 לאוקטובר, מספר ימים לאחר מותו.

"גאונות היא אחוז אחד של השראה ותשעים ותשע אחוז זיעה" – תומס אדיסון

מאז ועד היום

1903 -

ווִילִיס ר. ווִיטְנִי (Willis R. Whitney)

ממציא שיטה לייצור התיל כך שלא ישחיר את מעטפת הזכוכית מבפנים בזמן הבעירה.
1910 -

ווִילִיאַם דֵייוִיד קוֹלִידְגְ' (William David Colidge)

מגלה כי תיל מחומר הקרוי טונגסטן נותן זמן בעירה טוב יותר. בשיתוף עם "ג'נרל אלקטריק" מיוצרות נורות חשמליות איכותיות אשר עדיין בשימוש באותה צורה עד היום.
1915 –

ג'וֹרְג' קְלַאוּד (Georges Claude)

הצרפתי ממציא את נורת הניאון המעשית הראשונה.
1923 – שלטי הניאון הראשונים מופיעים באמריקה.
1936 –

ג'וֹרְג' אִינְמַן (George Inman)

משפר את נורת הפלורסנט, ובתוך שנתיים "ג'נרל אלקטריק" מוכרת את הנורות הראשונות לשימוש מסחרי.
1950 – מהנדסים בחברת "ג'נרל אלקטריק" ממציאים את נורת ההלוגן. כעבור עשר שנים יהיה מוכן דגם מסחרי ראשון.
1962 –

נִיק הוֹלוֹנְיַאק (Nick Holonyak)

ממציא את תאורת הלד, אור המופץ מדיודה חשמלית (LED – Lightning Emitting Diode). תאורה זו מאוד חסכונית לעומת נורת הלהט, אך חסרת אותה בהירות ההארה.





[ עמוד ראשי - המצאות | מתמטיקה קדומה | מספרים אי-רציונליים | משפט פיתגורס | גיאומטריה אוקלידית | אלגברה | התפתחות הסְפַרוֹת | משוואות קוביות וקווארדיות | מספרים מורכבים | לוגריתם | חשבון דיפרנציאלי ואינטגראלי | עיקרון הציפה | זכוכית מגדלת | משקפיים | מיקרוסקופ | טלסקופ | חוק סְנֵל | חוק בויל | חוקי התנועה | עיקרון ברנולי | שלושת חוקי התרמודינמיקה | טבלה מחזורית | מדידת מהירות האור | כוח לורנץ | קרינת רנטגן | טרנספורמצית לורנץ | תורת היחסות הפרטית | גילוי האטום | תורת היחסות הכללית | חשמל | חוק קולון | חוק אוהם | חוקי קירכהוף | נורת להט | מנוע קיטור | מנפה כותנה | מצלמה | מקרר | מזגן | מחשב | מכבש דפוס | כתב ברייל | טלגרף | טלפון | רדיו | טלוויזיה | כדור פורח | מצנח | רכבת | אופניים | מכונית | אווירון מדחף | מטוס סילון | אבק שריפה | תותח | רובה מוסקט | מרגמה | אקדח | מוקש | מקלע | רובה-מטען | הוביצר | תת-מקלע | רימון-יד | טנק | רובה-סער | פצצת אטום | תורת האבולוציה | פסטור | תיאוריית התורשה | פניצילין ]