התפתחות נורת החשמל

התפתחות נורת החשמל  \  אהוד קלפון

מחלקים את נורות החשמל לנורות להט ונורות פריקה. בנורת הלהט יש חוט המתחמם כאשר עובר בו זרם חשמלי. ההתנגדות הרבה של חוט הלהט, גורמת להתחממותו ולהופעת אור. חוט הלהט עשוי לרוב ממתכת טונגסטן, כי היא ניתכת רק בטמפרטורות שלמעלה מ-3,400 מעלות צלזיוס. נורות פריקה פועלות כאשר יש מעבר של זרם חשמלי בתוך גז. כתוצאה מהפריקה מופיעה קרינה באורכי גל שונים בנורות פלואורסנטיות, בנורות כספית ועוד.

המצאת נורת הלהט (הליבון) החשמלית מיוחסת בדרך כלל לתומס אלווה אדיסון בשנת 1875.  אחריו בא אירווינג לנגמור בשנת 1915 ושכלל אותה לחוט להט עשוי טונגסטן. חוט הלהט נמצא בתוך בועת זכוכית ריקה מחמצן ומלאה בתערובת גז ארגון.

כתוצאה התלהטות החוט לאורך זמן, מתנדפים האטומים של הטונגסטן, החוט נקרע והנורה נשרפת. נורת הלוגן היא גרסה משופרת של נורת ליבון. בנוסף למרכיבים הרגילים, מוסיפים לה כמות קטנה של יסוד ממשפחת ההלוגן. כמו כן בועת הזכוכית עשויה זכוכית קוורץ אשר אינה משחירה מבפנים.

הנורה הפלואורסנטית, הומצאה בידי הצרפתי ג'ורג' קלאוג  בשנת 1911, על בסיס המצאת שפופרת הפלואורסנט בידי בקרל בשנת 1867. לנורת הפלורוסנט יש ניצולת גבוהה יותר ואורך חייה הרבה יותר גדול מנורת הלהט. נורה זו צריכה אביזרי עזר לשם הפעלתה כמו מתנע (סטרטר) ושנאי המחובר בטור לוויסות עוצמת הזרם לנורה.

הנורה בנויה משפופרת של צינור זכוכית מוארך, המכילה גז, על פי רוב נאון, בלחץ נמוך מאוד. בקצות השפופרת מותקנים סלילי חימום ראשוניים שהופכים לאחר שלב ההתנעה ל- אנודה וקתודה. הכספית שבנורה תפקידה לעזור ביצירת הפלזמה שדרכה עובר הזרם החשמלי במנורה לאחר ההתנעה. שלא כמו במוליכים מוצקים אשר בהם החשמל זורם על ידי נדידת אלקטרונים מאטום אחד למשנהו, בגז החשמל זורם דרך אלקטרונים חופשיים וביונים.

תערובת גז שמורכבת ברובה מאלקטרונים חופשיים ומיונים ומוליכה חשמל נקראת פלסמה. אחד המאפיינים של הפלסמה הוא, שהתנגדותה להולכת חשמל נקבעת על ידי הזרם שעובר דרכה, בנוסף לכל הפרמטרים הרגילים. לכן משתנה ההתנגדות בתוך השפופרת הפלואורסנטית בעת ההדלקה של הנורה.

עם חיבור הנורה לזרם החשמל, נבנה מתח גבוה, על ידי השנאי, בין האנודה לקתודה. כמו כן החימום של האנודה והקטודה, גורם לאידוי הכספית ומספק לאלקטרונים שבגז, אנרגיה נוספת המקפיצה אותם לרמת אנרגיה גבוהה יותר, ואף לשחררם מהאטום וליצור על ידי כך את הפלזמה. 
בשלב זה, השדה החשמלי החזק שנוצר בתוך השפופרת כתוצאה מהמתח הגבוה מנתק את האלקטרונים ומושך אותם אל האנודה. ברגע שמתחיל זרם חשמלי דרך הפלזמה, השנאי מוריד את המתח ומפסיק את חימום האנודה  והאלקטרודה וכך נוצר זרם חשמלי בשפופרת. בזרם חילופין מתאפס המתח 100 פעמים בשנייה (בתדר של 50 הרץ).

כאשר המתח יורד נמצאים חלק מהאלקטרונים ברמת אנרגיה גבוהה, והם שואפים לחזור לרמת האנרגיה הנמוכה. בתהליך החזרה ייתכן שיפלט פוטון (תהליך הפלואורסנציה). אורך הגל של הפוטון הנפלט נקבע על פי מבנה האטום של הגז שנמצא בנורה. פוטון הפוגע בציפוי הזרחני שעל הדופן הפנימית של הנורה גורם לפליטת פוטון אחר בעל אורך גל בתחום האור הנראה.

בנורת כספית שהומצאה בידי פטר קופר הוויט בשנת 1903 - יש מעבר של זרם חשמלי באדי כספית שהמעבר בו גורם להתפרקותו. נורות אלו שאורן עז, משמשות בעיקר לתאורת רחובות וחוץ, צבע אורן כחלחל חיוור, ואינו מאפשר הבחנה טובה בצבעים.

 

Comments