Thomas Edison là nhà khoa học, nhà sáng chế và một thương nhân đã phát minh ra rất nhiều thiết bị có ảnh hưởng sâu sắc tới cuộc sống của chúng ta ngày nay. Trong cuộc đời minh, nhà phát minh vĩ đại này đã có 1093 bằng sáng chế mang tên ông tại Hoa Kì cũng như các bằng sáng chế tại Pháp, Anh, Đức.
1. Đèn sợi đốt
Tháng 3 năm 1878 là đầu thời kỳ Edison bắt tay vào việc nghiên cứu đèn điện. Vào thời bấy giờ người ta chỉ biết tới nguyên tắc của đèn hồ quang là loại đèn được phát minh vào khoảng năm 1809. Khi đốt đèn hồ quang, người ta phải luôn luôn thay thỏi than, ngoài ra đèn còn phát ra tiếng cháy sè sè và cho một sức nóng quá cao, kèm theo một mùi khó chịu, không thích hợp với việc xử dụng trong nhà.
Năm 1879, Thomas Edison nảy ra một ý tưởng mới và phát minh ra một chiếc đèn có sức chịu đựng cao trong một môi trường chân không lớn, nó sẽ cháy sáng hàng trăm giờ.
Tháng 1 năm 1879, tại phòng thí nghiệm của mình tại Menlo Park,Thomas Edison đã chế tạo bóng đèn điện sợi đốt đầu tiên. Đèn phát sáng khi dòng điện đi qua dây tóc mỏng platin đặt trong một bóng thủy tinh hút chân không để chống ôxy hóa. Lúc đó, đèn chỉ cháy trong vài giờ. Chiếc đèn hiệu quả đầu tiên dùng dây tóc là sợi vải tẩm carbon.
Trưa ngày 21 tháng 10 năm 1879, mẫu đèn đầu tiên của Edison đã cháy trong 45 giờ. Ngày hôm sau Edison bắt đầu thí nghiệm mới dùng bìa các tông tẩm carbon làm dây tóc. Cuối cùng, sau bao sự tìm tòi miệt mài không ngừng nghỉ, vào ngày 31 tháng 12 năm 1879,Thomas Edison đã công bố phát minh đèn sợi đốt của mình trước công chúng và làm thay đổi hoàn toàn thế giới lúc đó.
Mặc dù, các nhà lịch sử Robert Friedel và Paul Israel đã liệt kê 22 nhà phát minh loại đèn này trước Joseph Swan và Thomas Edison nhưng họ kết luận rằng phiên bản đèn sợi đốt của Edison hơn các phiên bản khác do kết hợp ba yếu tố: vật liệu đốt hiệu quả hơn, độ chân không trong bóng đèn cao hơn các phiên bản khác và điện trở cao hơn.
2. Máy hát đĩa quay tay
Ngày 29/11/1877, ông giới thiệu với công chúng phát minh đầu tiên của mình là chiếc máy hát quay tay. Chiếc máy quay đĩa đầu tiên của ông ghi lại âm thanh trên các trụ bọc thiếc cho chất lượng âm thanh thấp và nó phá hủy luôn đường rãnh ghi âm khi nghe lại nên chỉ có thể nghe được một lần.
Bằng cách quấn các lá thiếc quanh ống trụ, và nhờ một mũi kim dao động theo các rung động của âm thanh tạo ra các đường rãnh có độ sâu khác nhau trên các thiếc ông đã ghi lại được bài hát “Mary had a little lamb”. Và bằng cách sử dụng một cây kim và màng rung, Edison đã tái hiện được bản thu âm.
Sau đó, ông phát minh ra ống hình trụ hàng loạt bằng cách tạo ra một khuôn đúc hình trụ nguyên khối của hình trụ gốc thông qua phương pháp mạ điện. Năm 1887,Thomas Edison tiếp tục sản xuất hàng loạt các máy hát ống quay hình trụ. Quá trình này kéo dài cho đến tận năm 1890 khi ông sử dụng một loại sáp mà khi cho vào khuôn có thể co lại lúc nguội, giúp lấy ra dễ dàng. Về mặt lý thuyết, các ống quay hình trụ của Edison có thời lượng ghi/phát từ 2 đến 4 phút, thu với tốc độ 160 vòng/phút. Tất cả chỉ đủ sức ghi lại một bản nhạc duy nhất.
Việc ghi lại âm và phát âm được thực hiện hoàn toàn bằng cơ học với sự hiện diện của chiếc kèn kim loại to tướng và bóng loáng. Khi ghi âm, chiếc kèn có nhiệm vụ “gom” âm thanh lại để tạo nên áp suất lớn cho kim ghi có thể ghi được. Ngược lại, khi phát âm, người ta lại phải dùng chiếc kèn theo hướng ngược lại để khuếch đại âm thanh lên mức có thể nghe được.
Cho đến năm 1913, khi mà phát minh ra đĩa hát trở nên thắng thế và máy hát ống quay hình trụ không còn được tiếp tục sản xuất.
3. Máy chiếu phim
Không chỉ biết đến với những phát minh nổi tiếng về điện, Thomas Edison còn gây ngạc nhiên cho nhân loại trong lĩnh vực điện ảnh, đặt nền móng cho điện ảnh sau này khi phát minh ra máy chiếu phim và tạo ra những thước phim đầu tiên năm 1894.
Vào một buổi chiều năm 1887, Thomas Armat tới thăm Edison và đưa cho nhà phát minh xem một máy chiếu hình, Edison nhận ra ngay giá trị của nó. Ông đã bỏ ra 4 năm công sức vào việc cải tiến máy chiếu bóng và chế tạo máy chiếu phim và như vậy, đã mở đầu cho một ngành kỹ nghệ rộng lớn trên thế giới, chuyên cung cấp món giải trí bình dân nhất.
Edison đăng ký bằng sáng chế cho Kinetoscope, một chiếc máy chiếu phim khá đồ sộ và chỉ chiếu được cho một người xem. Mọi phát minh của thế kỷ trước, bây giờ chúng ta nhìn lại chỉ thấy sao mà nó đơn giản thế: máy làm cho một chuỗi hình ảnh chạy qua một nguồn sáng để tạo thành ảnh động.
Nhưng Kinetoscope là một phát minh quan trọng. Mọi thiết bị chiếu phim hiện nay đều dựa vào nguyên lý hoạt động của nó. Bộ phim đầu tiên trong lịch sử được đăng ký bản quyền ở Mỹ, được chiếu bởi Kinetoscope chỉ kéo dài có 5 giây. Nó mô tả cảnh Fred Ott, một nhân viên của Edison, hít một nhúm thuốc lá bột vào mũi rồi sau đó hắt xì hơi.
Kinetoscope không phải là máy chiếu phim, nhưng đã giới thiệu phương pháp tiếp cận cơ bản có thể trở thành tiêu chuẩn cho tất cả các chiếu phim trước khi video xuất hiện, bằng cách tạo ra ảo giác về chuyển động bằng cách truyền một dải màng đục lỗ mang các hình ảnh liên tiếp qua nguồn ánh sáng với màn trập tốc độ cao.
4. Bút nén khí Stencil
Vào thế kỷ XIX, để có được bản sao hợp đồng, tài liệu, nhiều ngành nghề tốn khá nhiều thời gian, công sức. Chính vì thế, Edison suy nghĩ tạo ra một thiết bị có động cơ điện nhỏ giúp ích trong việc tạo bảng mẫu in ấn. Nhà phát minh Edison đã tạo ra tiền thân của súng xăm – bút nén khí stencil.Thomas Edison được cấp bằng sáng chế cho chiếc máy này vào năm 1876. Nó sử dụng một cây gậy nghiêng với một cây kim thép để xuyên thủng giấy cho việc in ấn. Điều quan trọng nhất là nó là một trong những thiết bị đầu tiên có hiệu quả dùng để chép các tài liệu .
Một công ty đã mua lại sáng chế này và sản xuất những chiếc “bút” này đại trà. Tuy nhiên, khi bán trên thị trường, sản phẩm này bị phàn nàn nhiều bởi sự nặng nề cùng tiếng ồn lớn. Không những vậy, chi phí cho việc thay pin khá tốn kém. Dù đã cố gắng cải tiến, nhưng sau mỗi lần sửa đổi, cây bút càng tệ đi nên ông đành bỏ cuộc, chào thua phát minh phiền phức này và chuyển qua công việc khác.
Tuy nhiên, sản phẩm bị Edison bỏ rơi này lại là tiền đề để năm 1891, nghệ sĩ xăm Samuel O’Reilly tạo ra chiếc máy xăm đầu tiên. Samuel đã được trao bằng sáng chế từ chính cây bút điện của Thomas Edison.
5. Công tơ điện
Mỗi hộ gia đình ngày nay đều sử dụng một thiết bị đo số điện tiêu thụ gọi là công tơ điện. Edison được coi là cha đẻ của thiết bị này bằng phát minh của ông vào năm 1881 để giải quyết vấn đề đo đạc lượng điện năng sử dụng cho gia đình hay doanh nghiệp lúc bấy giờ.
Công tơ điện phân sử dụng hiệu ứng điện phân của dòng điện để đo tổng lượng điện năng thay cho việc đo thời gian cấp điện năng ở kiểu trước đây. Công tơ điện kiểu này thực chất là một cơ cấu điện phân, được đấu vào tải thông qua shunt, trong công tơ có các zắc cài được lắp đặt trong dung môi lỏng là hóa chất điện phân và các tấm kẽm dùng để đo điện năng sẽ được làm sạch trước khi sử dụng. Một tấm dùng để lấy số liệu đo chính còn tấm kia để kiểm chứng so với hiện trạng ban đầu.
Vào thời điểm bắt đầu chu kỳ tính tiền điện, các tấm kẽm được tẩy sạch và cân cẩn thận bằng cân trong phòng thí nghiệm rồi cắm vào các zắc đặt trong chất điện phân. Khi có dòng điện chạy qua chất điện phân sẽ tạo ra một lượng kẽm phủ đọng lại trên tấm kia. Đến cuối kỳ tính tiền điện, đem các tấm kẽm cân lại một lần nữa.
Sự khác biệt về trọng lượng kẽm giữa hai lần cân sẽ biểu trưng cho tổng lượng điện năng đã đi qua. Công tơ điện này được hiệu chỉnh sao cho đơn vị thanh toán sẽ tương đương với đơn vị đo thể tích khí đốt là feet khối.
Sau này Edison có bổ sung thêm bộ đếm cơ khí để giúp cho việc đọc chỉ số. Công tơ điện kiểu này vẫn được sử dụng cho đến tận cuối thế kỷ thứ 19 và được cải tiến thành chiếc công tơ hiện đại ngày nay sử dụng.
6. Cầu chì
Tiếp tục một phát minh về điện của Edison là cầu chì. Cầu chì là một phần tử hay thiết bị bảo vệ mạch điện bằng cách làm đứt mạch điện. Cầu chì được sử dụng nhằm phòng tránh các hiện tượng quá tải trên đường dây gây cháy, nổ.
Trong tiếng Anh, fuse (cầu chì) có nghĩa gốc là “tự tan chảy”. Cầu chì thực hiện theo nguyên lý tự chảy hoặc uốn cong để tách ra khỏi mạch điện khi cường độ dòng điện trong mạch tăng đột biến. Để làm được điều này, điện trở của chất liệu làm dây cầu chì cần có nhiệt độ nóng chảy, kích thước và thành phần thích hợp.Thành phần không thể thiếu trong một cầu chì là một dây chì mắc nối tiếp với hai đầu dây dẫn trong mạch điện.
Vị trí lắp đặt cầu chì là ở sau nguồn điện tổng và trước các bộ phận của mạch điện, mạng điện cần được bảo vệ như các thiết bị điện,…Các thành phần còn lại bao gồm: hộp giữ cầu chì, các chấu mắc, nắp cầu chì, v.v… được thay đổi tùy thuộc vào loại cầu chì cũng như mục đích thẩm mỹ.
7. Tasimeter
Tasimeter một thiết bị để đo thay đổi nhiệt độ rất nhỏ. Nó phụ thuộc vào những thay đổi của áp suất do mở rộng hoặc co lại chất rắn. Năm 1878, các nhà khoa học Mỹ khác cần một dụng cụ nhạy cảm cao có thể được sử dụng để đo nhiệt độ phút thay đổi nhiệt phát ra từ quầng hào quang của Mặt trời trong nhật thực 29 tháng 7, do xảy ra dọc theo Dãy núi Rocky. Để đáp ứng những nhu cầu đó, Edison đã nghĩ ra một chiếc tasimeter sử dụng carbon để đo các bức xạ hồng ngoại được phát ra từ mặt trời.
Giá trị của công cụ nằm trong khả năng phát hiện các biến thể nhiệt độ nhỏ. Điều này được thực hiện gián tiếp. Sự thay đổi nhiệt độ gây ra sự giãn nở hoặc co lại của một que bằng đồng, làm thay đổi sức đề kháng của một mạch điện bằng cách thay đổi áp suất mà nó tạo ra khi một nút carbon có trong mạch điện. Trong toàn bộ nhật thực của mặt trời vào năm 1878, nó đã chứng minh thành công sự tồn tại của nhiệt trong hào quang của Mặt trời. Nó cũng là dịch vụ trong việc xác định sự mở rộng tương đối của các chất do sự gia tăng nhiệt độ.
Các bộ phận chức năng được thể hiện ở mặt cắt ngang một phần, cho thấy cấu trúc và phương thức hoạt động của nó. Các chất có mở rộng được đo được hiển thị ở A. Nó được kẹp chặt ở B, đầu dưới của nó lắp vào một khe trong tấm kim loại, M, nằm trên nút carbon.
Sau này là trong một mạch điện, trong đó bao gồm cả một điện kế tinh tế. Bất kỳ sự thay đổi nào về chiều dài của thanh sẽ làm thay đổi áp suất lên carbon, và làm thay đổi sức đề kháng của mạch. Điều này làm cho độ lệch của kim kế chuyển động theo một hướng biểu thị sự mở rộng của A, trong khi chuyển động ngược lại biểu thị sự co lại. Để tránh bất kỳ sự lệch nào có thể phát sinh do sự thay đổi cường độ của pin, tasimeter được đưa vào một cánh tay của một cây cầu dẫn.
Để xác định chính xác số lượng mở rộng trong số thập phân của một inch, vít S, nhìn thấy ở phía trước của quay số, được bật cho đến khi độ võng trước đó gây ra bởi sự thay đổi nhiệt độ được sao chép. Ốc vít hoạt động một ốc vít thứ hai, làm cho thanh lên hoặc xuống, và khoảng cách chính xác mà thanh di chuyển được chỉ định bằng kim, N, trên mặt đồng hồ.
Thiết bị này cũng có thể được sử dụng một cách thuận lợi để đo thay đổi độ ẩm của khí quyển. Trong trường hợp này, dải đồng kim loại được thay thế bằng một chất lỏng trong suốt, thay đổi thể tích của nó bằng cách hấp thụ độ ẩm.
8. Máy đếm phiếu
Edison được biết đến là một người thông minh, luôn mang trong mình sự sáng tạo để cống hiến, do vậy, khi gặp bất cứ sự bất tiện nào thì ông đều tìm tòi ra thiết bị để khắc phục nó. Chính vì lý do đó, khi tới Boston vào năm 1868, ông bắt đầu cho ra các phát minh của mình. Sáng chế về máy đếm phiếu điện tử là bằng sáng chế đầu tiên của Edison khi ông mới 22 tuổi.
Vật dụng này được phát minh chuyên dụng cho các cơ quan lập pháp và hệ thống bầu cử, chẳng hạn như Quốc hội Hoa Kỳ. Nó giúp ghi lại những phiếu bầu của họ một cách kịp thời hơn so với hệ thống cũ. Đó là một thiết bị được kết nối trực tiếp với bàn làm việc cá nhân của những người bỏ phiếu. Tại bàn làm việc, trên những thanh kim loại chia làm 2 cột “có” và không.
Các nhà lập pháp sẽ di chuyển để thiết bị chỉ ra là “có” hoặc “không” sau đó thông tin được gửi tới nơi tổng kết kết quả. Sau khi bình chọn được hoàn thành, người kiểm phiếu sẽ đặt một mảnh giấy hóa học trên đầu trang của các loại kim loại và chạy một con lăn kim loại trên nó. Kết quả sẽ được hiện lên trên giấy, bánh xe theo dõi tổng số phiếu bầu và lập bảng kết quả.
Mặc dù đã nỗ lực nghiên cứu nhưng khi sản phẩm của ông được gửi đến Quốc Hội thì lại bị từ chối bởi Quốc hội không muốn có một thiết bị mất nhiều thời gian và công đoạn như vậy nên chiếc máy này đã bị bỏ rơi vào quên lãng của thời gian.
9. Máy ghi âm
Trong khi phát micro nút Carbon của mình, Edison đã có ý tưởng tạo ra một cỗ máy có thể ghi và phát lại tin nhắn điện thoại. Ý niệm đó khiến ông tưởng tượng mình có thể ghi âm không chỉ giọng nói mà cả âm nhạc và các âm thanh khác, bằng cách sử dụng âm thanh để rung màng loa và đẩy một cây bút tạo ra vết lõm trên một hình trụ được phủ bằng giấy sáp được quay bằng tay quay.
Vào cuối năm 1877, ông đã nhờ một thợ máy chế tạo thiết bị, sử dụng giấy thiếc thay cho sáp và Edison đã ghi lại vần điệu. Năm sau, ông được cấp bằng sáng chế cho thiết kế, bao gồm một cây kim nhẹ hơn để tìm các lùm cây và truyền rung động đến một màng loa thứ hai, tái tạo giọng nói của con người.
Tổng hợp
