Большинство людей не задумываются о том, кто изобрел электричество. А оно стало постоянным атрибутом нашей жизни, и если происходит кратковременное отключение электроэнергии, то это не просто метафорический, а буквальный конец света.
Поэтому разберем подробно историю и значение открытия.
История открытия
Наши предки давно уже знали, что некоторые рыбы обладают способностью посылать электрические разряды, которые обездвиживают их добычу. А как насчет открытия «багдадской батареи» — говорят, что это первый химический источник энергии, который работал более двух с половиной тысяч лет назад.
Конечно, теория о том, что древний человек мог создать источник тока, имеет своих критиков. Они утверждают, что не нашли никаких устройств, которые могли бы работать от электричества. В конструкции батареи вся верхняя часть покрыта слоем смолы, что не позволяет предположить, что она использовалась как источник электроэнергии, а скорее напоминает обыкновенный контейнер. Электричество было формой энергии, которую не нужно было изобретать, а только открывать и изучать.
История воздает должное Бенджамину Франклину, первооткрывателю. Бенджамин Франклин основоположник теории взаимодействия молнии и тока.
Кто придумал электричество
Тема изобретения электричества гораздо сложнее, чем принято думать, поскольку в его истории нет определяющего момента, который бы прямо отвечал на вопрос, кто его изобрел. Неведомые силы притягивают внимание, и поэтому, люди пытались их исследовать.
К сожалению, до нашего времени дошло очень мало данных. В результате ответ на вопрос о том, кто первым изобрел электричество, кажется, навсегда скрыт во мраке истории.
Известно, что арабские, римские и греческие врачи для лечения подагры и головных болей использовали рыбу скат.
Лечение заключалось в прикосновении к ней и получении мощного разряда.
Знаменитый римский ученый Гален, живший во II веке н.э., настолько успешно применял этот метод лечения, что император Марк Аврелий взял его к себе в качестве врача. В Древнем Египте, на стенах храма построенного более 4 500 лет тому назад видны рисунки, которые напоминают газоразрядные лампы, что позволяет предположить, что они использовались как освещение для храма. В 600 году до нашей эры Фалес, экспериментально обнаружил, что янтарь притягивает различные светлые предметы, если потереть его о шерсть животных.
Природа этого явления не была полностью изучена из-за отсутствия знаний в то время.
Какое было первое электрическое изобретение
Уильям Гилберт был создателем рудиментарного устройства под названием Версориум. Устройство было разработано для обнаружения наличия электрического поля.
Ученый Ван Гог пытался продемонстрировать способность притягивать при трении предметы небольшого веса характерные не только для янтаря, но и для других материалов.
Он также первым описал изоляционные и экранирующие свойства материалов. В 1663 г. Отто фон Герике, мэр Магдебурга, Германия создал электростатическую машину.
Она применялась для изучения влияния притягательных и отталкивающих сил на различные объекты. Машина состоит из шара со стержнем, который производят путем заливки расплавленной серы в стеклянную емкость. После застывания серы этот контейнер разбивают.
Шар был установлен на специальной подставке и вращался с помощью специального кривошипа.
- Положив на него руку, видно как частицы отталкиваются или притягиваются при взаимодействии электростатических сил.
Ученые также доказали, что статическое электричество может передаваться на короткие расстояния через льняные нити.
Кто изобрел электричество и когда
Ученый из Англии Стивен Грей в 1729 г., провел эксперименты, которые позволили обнаружить перенос электрических зарядов на расстояние в 250 метров. Он также обнаружил, что электричество не проходит сквозь землю.
Впоследствии это позволило разделить всю материю на изоляторы и проводники. Шарль Дюфи в 1733 году открыл, что в природе существует два вида зарядов, или, как он их назвал, «электричество смолы и электричество стекла».
Затем он исследовал электрические взаимодействия, доказав, что объекты с разными полюсами притягиваются, а объекты с одинаковым полюсом отталкиваются друг от друга. Во время этих экспериментов французский изобретатель придумал электрометр, который позволил ему измерить величину зарядов. В 1745 г.
в Лейдене, Нидерланды учёные Шарль Дюфе и Эвальд фон Клейст обнаружили возможность накопления заряда в конденсаторе. Эвальд заряжал стальной гвоздь от электрической машины и начал вынимать его из банки, которую держал другой рукой. Когда он коснулся ногтя, то получил ощутимый энергетический удар.
В результате была обнаружена возможность накопления энергии. Чуть позже профессор Петер фон Мушенбрук повторил свой опыт. Он налил воду в стеклянную емкость и окунул в нее медные провода.
Когда ученый попытался дотронуться до заряженного медного провода, он получил сильный удар током.
Так начала развиваться физика как наука.
Опыты с электричеством
Примерно в то же время в России такие великие ученые, как Джордж Ричман и Михаил Ломоносов, изучали атмосферное электричество.
Для изучения этого явления они сконструировали громоотвод и применяли его для зарядки «лейденской банки». В 1753 г., к сожалению, Джордж Ричман был трагически убит молнией во время эксперимента по изучению атмосферного электричества. Изучением молний занимался также Франклин, который предложил сделать верхнюю часть молниеотвода шипованной для повышения его эффективности. Он построил громоотвод, чтобы доказать, что природа молнии — это электричество. Джованни Альдини, философ и профессор анатомии, прославился тем, что устроил жуткое зрелище из открытий своего дяди, изучавшего сокращение мышц лягушки под воздействием электрического тока. Вместо того чтобы препарировать лягушек, он экспериментировал с трупами. Труп шевелился, открывал глаза и гримасничал. После таких выступлений некоторые люди страдали длительными психическими расстройствами.
В 1800 году Алессандро Вольт изобрел столб Вольтака — химический источник энергии.
Устройство состояло из дисков различных металлов, между которыми были помещены бумажные диски, погруженные в щелочной раствор. Когда он экспериментировал с лягушачьими лапками, он понял, что величина заряда зависит от типа металла. Когда они вступали в контакт с проводником из того же типа металла, никакого эффекта не наблюдалось.
Благодаря этому исследованию он узнал о потенциальных различиях. Вольта продолжил свои эксперименты и обнаружил, что нервы возбуждаются легче, чем мышцы. Он также обнаружил, что его органы вкуса и зрения чувствительны к электричеству. На открытии Вольта, русский Василий Петров в 1802 г.
построил большую батарею, состоящую из большого количества цинковых и медных последовательных дисков, разделенных, картоном. Диски помещаются в деревянную коробку и погружаются в раствор аммиака. В результате была получена батарея длиной 12 метров. Генерирование такого мощного источника электроэнергии позволяет получить электрическую дугу.
На практике была продемонстрирована возможность дуг для сварки и иных целей. Связь между магнитными и электрическими проявлениями была экспериментально продемонстрирована в 1820 году Хансом Эрстедом.
Во время демонстрации нагрева провода при подключении провода к вольтову столбу, было замечено отклонение иглы компаса.
Кто является основоположниками науки об электричестве
В 1822 г. Георг Ом обнаружил магнитный эффект электрического тока, проходящего через соленоид. Ампер предложил исследовать стальной сердечник, помещенный внутрь соленоида для усиления магнитного поля.
В 1826 году Георг Ом открыл закон ома — взаимодействия между сопротивлением, силой тока и напряжением в электрической цепи.
Британский физик Майкл Фарадей в 1831 г. открыл электромагнитную индукцию — явление индукции, при которой в замкнутом проводнике возникает ток. Так были созданы генераторы и электродвигатели — основа электротехники. Его идея заключалась в том, что электричество переносится атомами материи. В период с 1834 до 1861 года появился электродвигатель с полюсным якорем.
Устройство, созданное Борисом Якоби в 1834 г., стало первым в мире электродвигателем, приводившим в действие вращающийся вал.
Более ранние конструкции производили только колеблющийся или возвратно-поступательный якорь. Этот двигатель постоянного тока имеет два комплекта электромагнитов. Подвижный соленоид (3) установлен на роторе (2), а неподвижный соленоид — на статоре (1). Смена полярности осуществляется с помощью переключателя (4). Источником питания служит электрическая батарея (6) постоянного напряжения. В период между 1860 и 1887 годами разрабатывались двигатели с круговыми, неявно поляризованными якорями и постоянным моментом.
В 1888 г. сербский ученый и изобретатель Никола Тесла получил патент на систему переменного тока с использованием двухфазного электродвигателя.
Когда в России появилось электричество
Ни одно из открытий не стало бы легендарным без практического применения. Начальным возможным применением был электрический свет, который появился после изобретения лампы накаливания в 1970-х годах. Его создателем был российский инженер-электрик Александр Николаевич Лодыкин.
В 1874 г. Лодыгин А.Н. запатентовал электрическую лампочку с угольным стержнем, помещенный в вакуумную среду контейнера из стекла.
Это были первые лампочки в России. Всего 16 лет спустя, в 1890-х годах, он применил нить накаливания из тугоплавкого металла вольфрама. Невозможно указать год, в котором была создана лампа. Хотя многие историки считают, что лампочку изобрел американец Томас Эдисон, но первая лампа с платиновой нитью накаливания была представлена в 1840 г. изобретателем Деларю из Англии.
Есть интересный документ, где русского ученого П.Н. Яблочкова благодарят за изобретение электрической дуговой лампы, которая активно работает в Зимнем дворце в течение почти пяти лет, несмотря на то, что срок ее службы не превышал четырех часов.
Из чего состоит электрическая энергия
Электрическая энергия вырабатывается в результате направленного движения электронов от одного атома к другому. Такам образом электрон служит для передачи заряда Частицы с разными электрическими зарядами притягиваются друг к другу, а одинаковые заряды отталкиваются.
В результате образуется электрический ток, который может быть передан через проводник (обычно металлический).
Откуда берется электрический ток
Электричество, поступающее по проводам в дома, вырабатывается генераторами на различных электростанциях. В этих случаях генераторы подключаются к постоянно вращающейся турбине. Осциллятор имеет ротор — катушку, расположенную между полюсами магнита.
Когда турбина вращает этот ротор в магнитном поле в соответствии с законами физики, возникает или индуцируется электрический ток.
Таким образом, цель генератора — преобразовать кинетическую энергию вращения в электричество. Турбины могут вращаться любыми способами, которые имеют различные источники энергии.
Они делятся на три типа: не возобновляемые, возобновляемые, ядерные. В настоящее время активно разрабатывается альтернативная энергетика.
Это ветряные турбины, солнечные элементы и любые другие способы получения электроэнергии с помощью альтернативных явлений.
Альтернативные источники значительно уступают традиционным источникам по производительности и окупаемости, но в некоторых случаях они могут помочь сэкономить деньги и снизить нагрузку на электросеть.
Виды электричества в природе
Молния – это когда два облака находятся достаточно близко друг к другу, но на разной высоте и заряды положительного потенциала одного облака притягиваются отрицательными частицами другого облака. В это время возникает молния. Поверхность земли и облако тоже создают взаимодействующие поверхности. Заряд сформированной органами рыб.
Скаты, например, содержат заряд в 500 вольт, а угри могут вырабатывать напряжение до 0,5 киловольта. Природу источника статического электричества можно найти в каждом доме. В повседневной жизни людям приходится сталкиваться с этим постоянно, ведь в каждом доме есть химическая одежда. И в процессе трения он накапливает заряд.
Одежда производит искрящийся эффект, когда ее снимают или надевают.
Это проявлялось в виде искр и трескающихся звуков.
Кто придумал электричество
Главная > Теория > Кто придумал электричество
В наше время жизнь без электричества просто остановится. Однако, так было не всегда – раньше люди и слова такого не слышали. На протяжении веков, благодаря усилиям поколений талантливых ученых и исследователей, человечество продвигалось к открытию и использованию этого чудесного природного явления. Освоение электрического тока можно смело считать одним из главных достижений человечества.
Электричество – одна из основ современной цивилизации
Открытие электричества: первые шаги
Точного ответа на вопрос, когда появилось электричество, не существует. Как природная сила оно существовало всегда, а вот долгий путь к изобретению и использованию электричества был начат еще в 8 веке до н.э.
История даже сохранила имя человека, давшего название этому явлению. Философ Фалес Миллетский, проживавший в Древней Греции обратил внимание на то, что натертый шерстью янтарь может притянуть к себе небольшие предметы за счет какой-то силы.
«Янтарь» по-гречески означает «электрон», отсюда и пошло «электричество».
Фалес Милетский – основоположник исследований электричества
Настоящее зарождение исследований в этой области история электричества относит к середине 17 века, и связано оно с именем бургомистра из немецкого Магдебурга Отто ф.Герике (по совместительству ученый-физик и изобретатель).
Он в 1663 году, после изучения трудов Фалеса, создал особую машину для исследования эффектов электрического притяжения и отталкивания, это и был первый в мире электрический механизм.
Аппарат состоял из серного шарика, который крутился на металлическом стержне и, подобно янтарю, притягивал и отталкивал различные предметы.
Среди первопроходцев, способствовавших появлению в нашей жизни электричества, можно назвать англичанина У. Гилберта, который служил физиком и медиком при дворе. Он считается основоположником электротехники (науки о свойствах и применении электричества), изобрел электроскоп и сделал несколько замечательных открытий в этой области.
Новые открытия
Статическое электричество и защита от него
В 1729 году англичане Стивен Грей и Грэнвилл Уилер впервые обнаружили, что электрический ток свободно проходит через некоторые тела (названные проводниками) и не проходит через другие (непроводники), это было первым шагом к использованию электроэнергии в промышленных целях.
В Англии же впервые в мире пытаются передать электричество на какое-то расстояние, занимался этим ученый С. Грей, в процессе опытов он также столкнулся с разной степенью проводимости тел.
Профессора математики Голландца П.ван Мушенбрука называют тем, кто изобрел первый конденсатор для электричества – это знаменитая «лейденская банка» (названа по имени родного города изобретателя). Прибор представлял собой обычную стеклянную банку, с обоих концов запаянную тонкими листами сплава олова со свинцом. Таким образом, появляется возможность накапливать электричество.
Лейденская банка – первый электрический накопитель
Известный американский политический деятель Бенджамин Франклин также был среди тех, кто открыл электричество для широкого применения в жизни. Он опытным путем определил, что электрические заряды делятся на положительные и отрицательные, а также изучил электрическую природу молний.
На основе открытий Франклина в России ученые Рихман и великий Михайло Васильевич Ломоносов изобрели громоотвод, доказав на практике, что молнии получаются из разности потенциалов атмосферного электричества. Ломоносов вообще оказал огромное влияние на изучение электрических явлений (особенно атмосферных).
Молодая наука об электричестве продолжает стремительно развиваться – на протяжении 18-19 веков появлялись все новые открытия и изобретения, писались новые научные трактаты, главным предметом которых был электрический ток.
Так, в 1791 году выпущена в свет книга об электричестве в мышцах человека и животных, возникающая при их сокращении, автором был итальянский физик Гальвани.
Другой итальянец – Алессандро Вольта, был тем, кто создал в 1800 году доселе неизвестный источник тока, названный «гальванический элемент» (в честь того самого Гальвани), который через несколько сотен лет предстает в виде всем известной батарейки.
Гальванический элемент Вольта – прообраз современной батарейки
«Вольтов столб» был выполнен в виде собственно столба, отлитого из цинка и серебра, между слоями которых была проложена просоленная бумага.
Через несколько лет в России профессор физики из Санкт-Петербурга В. Петров представляет научному миру мощную электрическую дугу, назвав ее «Вольтова дуга». Он тот, кто придумал использовать свет от электричества для освещения внутри помещений.
Были продемонстрированы возможности для использования электрических явлений в хозяйственной жизни. Собранная ученым батарея была действительно гигантской (длина – 12, а высота – около 3 метров), напряжение ее было постоянным и составляло 1700 вольт.
Это изобретение положило начало опытам по созданию ламп накаливания и методов электрической сварки металлов.
Великие открытия в области электричества
Опыты Петрова в России способствовали тому, что в 1809 году ученый Деларю в Англии сконструировал первую в мире лампу накаливания. А сто лет спустя американский химик и Нобелевский лауреат И.
Ленгмюр выпустил первую лампочку, у которой была светящаяся спираль из вольфрама, помещенная в запаянную колбу с инертным газом. Это дало старт новой эпохе.
Многие ученые и в Европе, и в США, и в России проводили многочисленные опыты и исследования, чтобы лучше понять природу электричества и поставить его на службу человеку.
Так, в 1820 году датчанин Эрстред выявил взаимодействие электрических частиц, а в 1821 знаменитый Ампер выдвинул и доказал теорию о связи магнетизма и электрических явлений. Свойства электромагнитного поля углубленно исследовал англичанин М.
Фарадей, он же открыл закон электромагнитной индукции, гласящий, что в замкнутом проводящем контуре при временном изменении магнитного потока возникают электрические импульсы, а также сконструировал первый электрогенератор.
Работы этих ученых и десятков других менее известных привели к появлению новой науки, которой немецкий инженер Вернер фон Сименс дал название «электротехника».
В 1826 году Г.С.Ом после многочисленных опытов выдвинул закон электроцепи (известный также, как «закон Ома»), а также новые термины: «проводимость», «электрическая движущая сила», «напряжение электротока». Его последователь, А-М. Ампер, вывел знаменитое правило «правой руки», т.е.
определение направлений течения электротока с помощью магнитной стрелки. Он же изобрел прибор для усиления электрополя – катушки медных проводов вокруг железных сердечников.
Эти наработки стали предвестниками одного из главных изобретений в области электротехники (электромагнитного телеграфа) немецким учёным Самуилом Томасом Земмерингом.
Электромагнитный телеграф Земмеринга
В России изобретатель Александр Лодыгин придумал лампочку, максимально напоминающую современные аналоги: вакуумная колба, внутри которой помещена спиралевидная нить накаливания, сделанная из тугоплавкого вольфрама.
Ученый продал права на это изобретение американской корпорации «Дженерал Электрик», которая запустила их в массовое производство.
Поэтому справедливо было бы считать первооткрывателем лампочек именно россиянина, хотя во всех американских учебниках физики «отцом лампочки» значится их ученый Т.Эдисон, который тоже внес немалый вклад в изобретение электричества.
Современный виток исследований
Что такое мини катушка Тесла
Недавние грандиозные открытия в области электричества связаны с именем великого Николы Теслы, значение и масштабы которых до сих пор не оценены по достоинству. Этот гениальный человек изобрел такие вещи, которые еще только предстоит использовать:
- синхронный генератор и асинхронный электродвигатель, совершившие промышленную революцию в современном мире;
- флюоресцентные лампы для освещения больших пространств;
- концепция радио была представлена Теслой на несколько лет раньше «официального отца» радио – Маркони;
- дистанционно управляемые приборы (первой была лодка на больших батареях, управляемая с помощью радио);
- двигатель с вращающимися магнито-полями (на этой основе сейчас производят новейшие автомобили, не нуждающиеся в бензине);
- промышленные лазеры;
- «Лазер Башня» – первый в мире прибор для беспроводного коммуникацирования, прообраз всемирной сети Интернет;
- множество бытовых и промышленных электроприборов.
Гений в мире электричества – Никола Тесла
В России в Советские годы проводилась массированная электрификация, массово производились «лампочки Ильича», советские ученые развивали и совершенствовали познания в электричестве и электротехнике.
Все знают, что такое электричество, и сталкиваются с ним постоянно в повседневной жизни. Однако однозначно назвать того, кто изобрел электричество, невозможно. Каждый из великих ученых и исследователей внес свой неоценимый вклад в дело изучения и использования этого замечательного природного явления.
Видео
История изобретения электричества, кто его изобрел: когда появилось электричество в мире и России
В современном мире каждый ребёнок в сознательном возрасте сталкивается в доме с электричеством. Первые упоминания о наблюдениях в природе этого физического явления относятся к IV веку д. н. э. Великий философ Аристотель изучал поведение угрей, которые поражали свои жертвы электрическими разрядами.
Легендарный учёный Фалес Милетский, живший в Древней Греции (V век д.н.э.), упоминал в своих трудах о таком явлении, как электричество. Он наблюдал за тем, как янтарь, натёртый комком шерсти, притягивал к себе различную мелочь. Историки признают время описания опытов периодом открытия электричества.
Важно! Термин «электричество» происходит от слова «электрон», что означает янтарь.
Далее в истории человечества происходит длительный временной промежуток, в котором не осталось сколь-нибудь существенных упоминаний об электричестве.
Лишь, начиная с 17 века, стартует череда открытий и изобретений, касающаяся электроэнергии. Об истории электричества сообщает Википедия достаточно подробно. Вот краткий перечень основных вех развития науки об электрической энергии:
- Англичанин Уильям Гилберт в начале XVII века, изучая магнитоэлектрические явления, ввёл впервые такое понятие, как электричество (янтарность).
- Через два года в 1663 году бургомистр Магдебурга Отто фон Генрике продемонстрировал электростатический прибор, состоящий из серного шара, насаженного на металлическую ось. На поверхности сферы в результате трения о ладони накапливался статический заряд тока, который своим магнитным полем притягивал или отталкивал мелкие предметы.
Электростатическая машина Отто фон Генрике
- Почти через 60 лет (1729 г.) английский физик Стивен Грей опытным путём определил способность проводить ток различных материалов.
- Четыре года спустя (1733 г.) французский физик Шарль Дюфе выдвинул сомнительную версию о существовании двух типов электричества, имеющих стеклянное и смоляное происхождение. Он пояснял это тем, что он получал электрический заряд на поверхности стеклянного стержня и комка смолы путём их трения о шёлк и шерсть, соответственно.
- В 1745 году была изобретена Лейденская банка – прообраз современного конденсатора. Автором изобретения был голландский исследователь Питер ван Мушенброк.
Лейденская банка
- В это же время выдающиеся русские учёные Рихман и Ломоносов в Санкт-Петербурге добиваются получения искусственного грозового разряда в лабораторных условиях. Во время проведения очередного эксперимента, получив электрический удар, погибает Рихман.
- 1785 г. ознаменовался регистрацией в Лондоне закона Кулона, носящего имя его автора. Учёный обосновал величину силы взаимодействия точечных зарядов в зависимости от длины промежутка между ними.
- Спустя несколько лет, в 1791 году, Гальвани выпускает в свет трактат, в котором доказывает протекание электрических процессов в мышцах животных.
- В этой же стране Вольта в 1800 г. демонстрирует гальванический элемент – источник постоянного тока. Прибор представлял вертикальное сооружение из серебряных и цинковых дисков, переложенных бумагой, вымоченной в соляном растворе.
Вольтов столб
- Через двадцать лет датский физик Эрстед обнаружил существование электромагнитного эффекта. Размыкая контакты электрической цепи, он заметил колебания стрелки рядом положенного компаса.
- Спустя год, великий французский учёный Ампер в 1821 г. обнаружил магнитное поле вокруг проводника переменного тока.
- 1831 г. – Фарадей создаёт первый в мире генератор тока. Двигая намагниченный сердечник внутри катушки из металлической проволоки, он зафиксировал проявление электрического заряда в её витках. Учёный был одним из тех физиков, кто первый создал электричество в лабораторных условиях. Им же была обоснована теория об электромагнитной индукции.
Обратите внимание! По мере накопления практики в результате многочисленных опытов стала возникать потребность теоретического обоснования явлений и появления науки, связанной с электричеством.
История возникновения
Еще до нашей эры философ из Греции Фаллес заметил, что после трения янтаря о шерсть к камню притягиваются мелкие предметы.
Затем исследованием таких явлений долгое время никто не занимался. Только в 17 веке исследовав магниты, их свойства английский ученый Уильям Гильберг ввел новый термин «электричество».
Ученые стали больше проявлять интереса к нему и заниматься исследованиями в этой области.
Гильбергу удалось изобрести прообраз самого первого электроскопа, он назывался версор. С помощью этого прибора он установил, что кроме, янтаря и другие камни могут к себе притягивать мелкие предметы. В число камней входят:
- алмаз;
- аметист;
- стекло;
- сапфир;
- сланцы;
- опал;
- карборунд.
Благодаря созданному прибору ученый смог провести несколько опытов и сделать выводы. Он понял, что пламя имеет свойство серьезно влиять на электрические свойства тел после трения. Ученый заявил, что гром и молния — явления электрической природы.
Пожалуй, всем полезно знать, как рассчитать, «сколько ампер в одном кВт».
Этапы создания теории
Электричество — как вырабатывается и из чего состоит
Каждая ступень строительства электрической теории возводилась на основе личных открытий выдающихся учёных физиков. Их фамилии составляют список имён, кому принадлежит изобретение электричества. Теоретическая научная база электричества развивалась постепенно, по мере накопления экспериментального опыта.
Появление термина
Выше уже упоминалось то, что понятие «электричество» впервые было введено в употребление Уильямом Гилбертом в 1600 г. С этого момента отмечают дату, когда появилось электричество.
Первая электростатическая машина
Демонстрируемый прибор в 1663 г. бургомистром Магдебурга Отто фон Генрике считают первой электростатической машиной. Она представляла собой смоляной шар, насаженный на металлический стержень.
Лейденская банка
В 1745 году случилось знаменательное событие – голландский исследователь Питер ван Мушенброк создал электростатический конденсатор. Прибор был назван в честь города, где было сделано изобретение, – Лейденской банкой.
Два вида зарядов
Бенджамин Франклин ввёл понятие о полярности зарядов. С тех пор аксиомой является то, что любой электрический потенциал имеет отрицательный и положительный полюсы.
Бенджамин Франклин
В 1747 году американский научный исследователь Бенджамин Франклин создаёт собственную теорию об электричестве. Он представил природу электричества как нематериальную жидкость в виде неких флюидов.
От теории к точной науке
Закон Ома для неоднородного участка
Теоретическая база, накопленная за несколько последних столетий, позволила в ХХ веке полученные знания переформатировать в точную науку. Основополагающие открытия и изобретения появились, благодаря тем учёным, кто открыл природу электрического тока. Точно установить, в каком году изобрели искусственное электричество, невозможно. Это произошло в основном в течение 18 и 19 веков.
Назвать того, кто первый изобрёл ток, довольно затруднительно. Скорее всего, это можно приписать целому ряду великих учёных, упомянутых выше. К этому приложили руку выдающиеся физики Америки, Англии, Франции, Италии, России и многих других стран Европы.
Несомненную бессмертную славу заслужили такие изобретатели и теоретики электротехники, как Эдисон и Тесла. Последний много приложил усилий по теоретическому обоснованию природы магнетизма, успешно реализовывал его на практике. Тесла является создателем беспроводного электричества.
Закон взаимодействия зарядов
Одной из фундаментальных скрижалей науки об электричестве является закон взаимодействия зарядов, известный как закон Кулона. Он гласит о том, что сила взаимодействия двух точечных зарядов находится в прямой пропорциональной зависимости от произведения количеств зарядов и обратно пропорциональна расстоянию в квадрате между этими точками.
Закон Кулона
Изобретение батареи
Документальным подтверждением изобретения электрической батареи считается предложенное устройство итальянским учёным Алессандро Вольта. Прибор назвали вольтовым столбом. Он представлял собой своеобразную этажерку, сложенную из медных и цинковых пластинок, переложенных кусками войлока, смоченного раствором серной кислоты.
Вверху и внизу столба создавался электрический потенциал, разряд которого можно было почувствовать, приложив к столбу ладони рук. В результате взаимодействия атомов металлов, возбуждённых электролитом, внутри батареи накапливалась электроэнергия.
Изобретатель гальванического электричества, Алессандро Вольта, положил начало появлению того, что сегодня называют батарейками.
Появление понятие тока
Выражение «ток» возникло одновременно с появлением электричества в лаборатории физика Уильяма Гилберта в 1600 году. Ток характеризует направленность электрической энергии. Он может быть как переменным, так и постоянным.
Закон электрической цепи
Бесценный вклад в развитие теории электричества внёс в XIX веке немецкий физик Кирхгофа. Он был автором терминов таких, как ветвь, узел, контур. Законы Кирхгофа стали основой построения всех электрических цепей радиоэлектронных и радиотехнических приборов и устройств.
Первый закон гласит: «Сумма электрических зарядов, идущих в узел в течение определённого времени, равна сумме зарядов, уходящих из него за это же время».
Второе положение Кирхгофа можно выразить так: «При прохождении токов через все ветви контура падает потенциал. При их возвращении в исходный узел потенциал полностью восстанавливается и достигает своей первоначальной величины. То есть утечка энергии в пределах замкнутого электрического контура равняется нулю».
Электромагнитная индукция
Явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре проводника при прохождении через него переменного магнитного поля описал в 1831 году Фарадей.
Теория электромагнитной индукции позволила открывать последующие законы электротехники и изобретать различные модели генераторов как постоянного, так и переменного тока.
Эти устройства демонстрируют, как появляется и проистекает электричество в результате действия электромагнитной индукции.
Использование электрического освещения в России
Напряженность электрического поля
Ещё со школьной скамьи люди помнят историю появления электрических лампочек в России. Первый опыт в создании этих приборов был проведён русским учёным Яблочковым. Их устройство было основано на возникновении искры между двумя каолиновыми электродами.
В 1874 г. Яблочков впервые представил прибор освещения с использованием электрической дуги. Этот год можно считать отправной точкой, когда впервые появилось световое электричество в России. Впоследствии свечи Яблочкова использовались как дуговые прожектора на паровозах.
До появления ламп накаливания Эдисона угольные свечи Яблочкова ещё долго использовались как единственный источник электрического освещения в России.
Производство и практическое использование
Со времён появления первого электричества до массового производства электричества и его практического применения должно было произойти много открытий, и внедрено изобретений в сферу генерирования и передачи электрической энергии.
Генерирование и передача электроэнергии
Со временем стали придумывать различные способы генерирования электричества. С появлением мобильных, а впоследствии гигантских электростанций, возникла проблема передачи электричества на большие расстояния.
Позволить решить этот вопрос помогла научно-техническая революция. В результате были построены огромные сети электропередач, охватывающие страны и целые континенты.
Применение
Практически невозможно назвать сферу деятельности человечества, где бы ни было задействовано электричество. Оно является основным источником энергии во многих жизнеобеспечивающих сферах деятельности человека.
Первые ГЭС
Отечественная история электричества в царский период ознаменовалась и первыми небольшими гидроэлектростанциями. Самая ранняя появилась на Зыряновском руднике в Алтайских горах.
Большая известность обрушилась на станцию в Петербурге на реке Большой Охте. Одним из ее строителей был все тот же Роберт Классон.
Кисловодская гидроэлектростанция «Белый уголь» служила источником энергии для 400 уличных фонарей, трамвайных линий и насосов на минеральных водах.
К 1913 году на разных российских речках были уже тысячи ГЭС небольшого размера. По подсчетам специалистов их общая мощность составляла 19 мегаватт. Самой крупной ГЭС была Гиндукушская станция в Туркестане (она работает и сегодня).
При этом накануне Первой мировой войны сложилась заметная тенденция: в центральных губерниях упор делался на строительство тепловых станций, а в далекой провинции – на силу воды. История создания электричества для российских городов началась с больших вложений иностранцев.
Даже оборудование для станций почти все было зарубежным. Например, турбины закупали отовсюду – от Австро-Венгрии до США.
В период 1900-1914 гг. темп российской электрификации являлся одним из самых высоких во всем мире. В то же время существовал заметный перекос. Электричество поставлялось в основном для промышленности, а вот спрос на бытовые приборы оставался достаточно низким.
Ключевая же проблема продолжала заключаться в отсутствии централизованного плана модернизации страны. Движение вперед осуществлялось частными компаниями, при этом в массе своей – иностранными.
Немцы и бельгийцы в основном финансировали проекты в двух столицах и старались не рисковать своими средствами в далекой российской провинции.
Современный виток исследований
Грандиозный рывок в развитии электротехники совершил легендарный учёный, физик и изобретатель Никола Тесла на рубеже XIX, XX веков. Многие изобретения Теслы ещё ждут нового витка исследований в области электротехники для того, чтобы они были внедрены в жизнь.
Сейчас ведутся исследовательские работы по получению новых сверхпроводимых материалов, созданию совершенных компонентов электрических цепей с высоким КПД.
Дополнительная информация. Открытие графена и получение из него новых токопроводящих материалов предрекают грандиозные перемены в сфере использования электричества.
Наука не стоит на месте. С каждым годом человечество становится свидетелем появления более совершенных источников электроэнергии, вместе с этим и создания приборов, машин и различных агрегатов, потребляющих экологически чистую энергию в виде электрического тока.
Дальнейшее развитие
После наступления мира в СССР продолжилось строительство крупнейших во всем мире ТЭС и ГЭС. Энергетическая программа осуществлялась согласно принципу дальнейшей централизации всей отрасли.
К 1960 году выработка электричества увеличилась в 6 раз по сравнению с 1940 годом. К 1967-му закончился процесс создания единой энергетической системы, объединившей всю европейскую часть страны. В эту сеть вошло 600 электростанций.
Их общая мощность составила 65 миллионов киловатт.
В дальнейшем упор в развитии инфраструктуры делался на азиатский и дальневосточный регионы. Отчасти это объясняется тем, что именно там сосредотачивалось около 4/5 всех гидроэнергетических ресурсов СССР. «Электрическим» символом 1960-х стала возведенная на Ангаре Братская ГЭС. Вслед за ней появилась аналогичная Красноярская станция на Енисее.
Гидроэнергетика развивалась и на Дальнем Востоке. В 1978 году в дома советских граждан стал поступать ток, который производила Зейская ГЭС. Высота ее плотины – 123 метра, а вырабатываемая мощность – 1330 мегаватт.
Настоящим чудом инженерной мысли в Советском Союзе считали Саяно-Шушенскую ГЭС. Проект реализовывался в условиях сложного климата Сибири и удаленности от крупных городов с необходимой промышленностью.
Многие детали (например, гидротурбины) попадали на стройку через Северный ледовитый океан, проделывая путь в 10 тысяч километров.
В начале 1980-х серьезно изменился топливно-энергетический баланс советской экономики. Все большую роль играли атомные электростанции.
В 1980 году их доля в выработке энергии равнялась 5%, а 1985 году – уже 10%. Локомотивом отрасли была Обнинская АЭС.
В этот период началось ускоренное серийное строительство атомных электростанций, однако экономический кризис и катастрофа в Чернобыле затормозили данный процесс.
Загрузка...
