Věda a technika v pozadí
Jákobův žebřík
Teorie
Obloukový výboj vzniká mezi uhlíkovými nebo kovovými elektrodami připojenými ke zdroji napětí většímu než 50 V. Elektrody je nutné při nižším napětí vzájemným dotykem rozžhavit. Po následujícím oddálení na vzdálenost několika milimetrů se mezi elektrodami ionizuje plyn a vytvoří se výboj charakteristický vysokou teplotou a intenzívním vyzařováním světla. Katoda se zahrocuje vlivem dopadu kladných iontů plynu, kdežto v anodě se vytváří kráter dopadem elektronů. Při obloukovém výboji plynem prochází poměrně velký proud 5 – 10 A. Ten způsobuje, že se elektrody rozžhaví a jejich teplota přispívá k další ionizaci plynu. Proto se výboj udrží i při nižším napětí. Při zvyšování tlaku se zvyšuje i teplota oblouku. To se používá pro svou vysokou teplotu až 6000 K k obloukovému svařování (v tomto případě prochází proud 100 – 300 A). Vysoká teplota výboje způsobuje, že vzniká nejen intenzivní světelné záření, ale i nebezpečné ultrafialové záření.
Vznik obloukového výboje.
Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.
Obloukový výboj sehrál významnou roli ve vývoji osvětlovací techniky. První obloukový výboj o délce 8 cm byl předveden Humphry Davym před Royal Society v Londýně roku 1821. Použil k tomu proud z baterie o dvou tisících článcích a tyčinky z dřevěného uhlí. Zatím však šlo pouze o fyzikální experiment. Leon Foucault nahradil měkké dřevěné uhlí retortovými uhlíky, čímž značně omezil spalování a prodloužil životnost. Uhlíky ale neustále uhořívaly až nastala taková vzdálenost, že se oblouk přerušil a lampa brzy přestala svítit. S prvním zlepšením přišel Foucault, když pomocí hodinového stroje nechal obě tyčinky posunovat k sobě. V roce 1848 bylo touto lampou na zkoušku osvětleno jedno prostranství v Paříži. Stále však nebyl vhodný zdroj elektrického proudu, protože galvanické články byly drahé. Až sestrojení dynama Wernerem Siemensem a Charlesem Wheatstonem přineslo obrat k lepšímu.
Křižíkova obloukovka.
Zdroj: GUTWIRTH, V. Příklad Františka Křižíka. Praha: Nakladatelství F. Borový, 1941.
KŘÍŽÍK, F. Paměti. Druhé vydání. Praha: ČEZ, 1997.
Ruský konstruktér Pavel Jabločkov vynalezl první prakticky použitelnou obloukovou lampu, která se na jeho počest nazývá Jabločkovova svíčka. Uhlíky umístil vedle sebe a oddělil je deskou z nevodivého materiálu: jak postupně odhořívaly, současně si v nevodivé cloně vypalovaly škvíru, v níž mohl oblouk pokračovat. Aby uhlíky neuhořívaly nerovnoměrně, používal střídavý proud. Jabločkovova svíčka vzbudila velký rozruch na světové výstavě v Paříži v roce 1878 a oslnila mladého českého vynálezce Františka Křižíka. Jabločkovovu svíčku vylepšil o mechanizmus, který automaticky posunoval uhlíky tak, aby se jejich vzájemná vzdálenost při chodu lampy neměnila. Na podzim roku 1879 si dal svoje vylepšení v Rakousku–Uhersku patentovat. O rok později byly jeho lampy tak dokonalé, že si požádal o patenty v dalších evropských zemích. V Čechách poprvé zazářila křižíkova lampa v Praze v Hybernské ulici v červnu roku 1881.
