Произходът на електричеството
Съдържание:
Електричеството е толкова вездесъщо в нашето ежедневие, че сме склонни да мислим за него като за основна необходимост, точно както течащата вода. Истината обаче е, че хората сравнително наскоро се възползваха от този тип предимства. Изследвано от края на 16-ти век, електричеството – разбирано като наблюдавани електрически явления – дълго време беше просто обект на любопитство и забавление, преди да стане част от ежедневието ни. Ако някога сте се чудили как и защо е възникнала тази промяна, ще намерите много от отговорите в тази кратка история на електричеството.
В elyambol.com сме посветени на инсталирането на LED осветителни тела, електрически табла, отстраняване на повреди в газови котли, инсталиране на електрически зарядни устройства за автомобили и всички видове електрически инсталации в Ямбол и близките околни населени местности, така че цялата ни работа се върти около тази тема за електричеството. Ние сме електротехници за физически лица и компании близо до вас. Искате ли да знаете подробностите? Ако е така, продължете да четете.
Откриването на електричеството: неговите принципи
До края на 18-ти век терминът електричество е бил запазен за онези тела, които, след като са били търкани едно друго, са се привличали или отблъсквали едно друго, поле, известно днес като електростатика. Във всеки случай привличането на леки тела към наелектризирани обекти чрез триене е известно още от древността. Откриването му се приписва на гръцкия философ Талес от Милет (6 век пр. н. е.), който видял, че след енергично триене на малко парче кехлибар придобива свойството да привлича малки частици. Всъщност думата електричество произлиза от гръцката elektron, което означава „кехлибар“. Въпреки това, систематичното изследване на електричеството започва наистина едва в края на 16-ти век, с английския учен Уилям Гилбърт (1544-1603), автор на първия известен трактат по темата.
Приносът на Гилбърт ще бъде възприет от германеца Ото фон Герике (1602-1686), който изобретява първата вакуумна машина. Това улесни привличането на електрифицираните тела, тъй като въздухът вече не беше пречка. Фон Герике беше и архитектът на първата електростатична машина: в този случай голям серен балон, който ученият наелектризира, като го търка с ръце. Тези елементарни инструменти му позволяват да открие както феномена на електрическата проводимост, т.е. способността на тази мистериозна енергия да се предава през определени тела, така и силата на точките, т.е. тенденцията на заострените предмети да проявяват електрически свойства.
Този последен ефект е използван век по-късно от американеца Бенджамин Франклин (1706-1790), след като през 1752 г. демонстрира, че светкавицата е феномен от електрическо естество, вид гигантска искра. Това наблюдение, заедно с откритията на Von Guericke относно заострените предмети, му позволяват да изобрети гръмоотвода. Това беше заострен прът, който, поставен върху сгради или кораби, ги предпазваше от въздействието на електричеството от облаците.
През 18 век започналата през миналия век експериментална работа се ускорява. Скоро бяха открити други ефекти и се появиха нови инструменти, докато бяха дефинирани нови концепции, незаменима предварителна стъпка за познаване на електростатичните явления. Дължим на англичанина Стивън Грей (1666-1673) откритието за наелектризиране чрез въздействие, състоящо се във възможността за наелектризиране на тяло от разстояние, без пряк контакт, както и разграничението между проводящи тела, които позволяват на електричеството да се разпространява, и изолационни тела, които възпрепятстват това предаване.
Положителни и отрицателни заряди и напрежение
През 1733 г. френският физик и химик Шарл дю Фе (1698-1739) прави друг ключов принос в историята на електричеството. Дю Фей откри, че има два вида електричество – това, което днес наричаме електрически заряди: първи тип, получен от триене на стъкло, което той нарече стъклено електричество, и втори тип, получен от триенето на смолисти тела, което той нарече смолисти електричество. Несъмнено имената са добре поставени и доста изясняват причината за тях. Две тела с еднакъв електрически заряд се отблъскват, докато две тела с различен електрически заряд се привличат. Поради тази причина Бенджамин Франклин приема години по-късно концепциите за положително и отрицателно електричество. Това винаги сме чували в училище.
Истинската революция обаче идва от неочаквано място: работата на италианския анатом Луиджи Галвани (1737-1798) върху мускулите на разрязани жабешки бутчета. През 1791 г. той открива, че тези мускули показват любопитни електрически свойства, когато влязат в контакт с два метала от различно естество. Какво си играеше този господин, за да осъзнае това странно обстоятелство?
Малко след това италианският физик Алесандро Волта (1745-1827) възприема напредъка на своя сънародник и демонстрира, че жабата играе само второстепенна роля: електрическият ефект всъщност е резултат от контакта на два метала от различно естество през влажна кърпа. Вдъхновен от това заключение, през 1800 г. той разработва първата електрическа батерия, която се състои от купчина – откъдето идва и името й – от медни и цинкови дискове, между които има свързани тъкани, напоени с киселина. Това наистина беше електрическа революция, която ни доближава до по-актуалните термини за електричество и електротехници.
Това изобретение направи революция в електричеството: за разлика от електростатичните машини, които трябваше да се зареждат чрез триене – и които се разреждаха за много кратко време – батерията Volta произвеждаше вид непрекъснато разреждане, което френският физик Андре-Мари Ампер (оттук и терминът Ампер) (1775 г. -1836), кръстен през 1820 г. като електрически ток. Тази концепция се отнася до изместване на зарядите в проводник. В знак на почит към Ампер, международната единица за интензитета на електрическия ток, т.е. количеството заряди, преминаващи през участък от проводник за единица време, се нарича ампер. В знак на почит към Волта е измислен терминът напрежение, т.е. капацитетът на батерията да произвежда електрически ток. Количеството ще бъде изразено във волтове.
Двигатели и електромагнетизъм
Друг важен момент в историята на електричеството идва с откриването на електролизата, която се състои в разлагането на вещество в разтвор на йони с помощта на електрически ток. Това става с помощта на два твърди пръта, свързани към клемите на батерия (два електрода, според терминологията, въведена от Майкъл Фарадей няколко години по-късно). Електролизата позволява на английския химик Хъмфри Дейви (1778-1829) да открие в началото на 19 век множество неизвестни досега елементи: натрий, калий, калций, магнезий, барий и стронций. Чрез замяната на водния разтвор с газ, затворен в стъклен корпус, се получават първите дълготрайни електрически разряди, които ще послужат като основа за първите градски осветителни устройства през втората половина на 19 век. Ние сме почти в модерни времена. И накрая, през 1841 г. англичанинът Джеймс Прескот Джаул (1818-1899) наблюдава, че преминаването на електрически ток в метален проводник предизвиква отделяне на топлина. Това е ефектът на Джаул, явление, при което, ако електрически ток тече в проводник, част от кинетичната енергия на електроните се трансформира в топлина.
Това откритие ще предизвика втора революция в Северна Европа. През 1820 г. Ханс Кристиан Ерстед (1777-1851), професор по физика в университета в Копенхаген, наблюдава, че проводящ проводник с електрически ток отклонява магнитна стрелка, поставена наблизо. Този експеримент, макар и да разкрива за първи път съществуването на магнитни ефекти на електричеството, постави началото на изследването на взаимодействията между магнити и жици, пресичани от токове.
Това проучване имаше значителни теоретични последици. Без да продължава по-нататък, той показа, че магнитът може да движи проводящ проводник, пресичан от ток. Възползвайки се от този ефект, за да включи електрическа верига, Майкъл Фарадей осъзнава още през 1821 г. какво може да се счита за прародителя на електрическия мотор.
От друга страна, опитът на Ørsted демонстрира съществуването на връзки между електричеството и магнетизма. Двете области са обединени от шотландеца Джеймс Клерк Максуел (1831-1879) през 1864 г., което води до електромагнетизма.
Ерата на големите електрически изобретения!
Втората половина на 19-ти век е белязана от грандиозно развитие на промишленото или електротехническото електричество. Батерията Volta скоро е заменена от по-ефективни батерии, като батерията Daniell (1836), батерията Bunsen (1841) или батерията Leclanché (1864). През 1859 г. французинът Гастон Планте (1834-1889) разработва първата презареждаема батерия или акумулатор. Генераторите преживяха подобен бум: изобретяването на динамото през 1870-те от Zénobe Gramme (1826-1901) предвещава появата на първите генератори на променлив ток или алтернатори, по-специално благодарение на работата на хърватския инженер Никола Тесла , име, което със сигурност ще удари звънец, поне на Илон Мъск (1856-1943). Тези устройства, задвижвани от огромните турбини на електроцентрали, са централният елемент в производството на електрическа енергия. Развитието на генераторите естествено съпътства развитието на инверторните устройства, по-известни като електродвигатели.
Тези постижения допринесоха за развитието на електрическите приложения през миналия век. Още през 1839 г. в Англия се появява първият телекомуникационен инструмент, използващ електрически сигнали, предавани по проводник, телеграфът, разработен от инженерите Уилям Кук и Чарлз Уитстоун. През 1876 г. американецът Александър Греъм Бел (1847-1922) използва електрически сигнали за първи път, за да пренесе човешкия глас от разстояние: телефонът току-що беше роден. Какво би казал сега, ако види, че вече никой не звъни по телефона и гледаме само в интернет?
Скоро дойде ред на транспортните средства да бъдат електрифицирани: първият електрически трамвай, дело на немските инженери Вернер фон Сименс и Йохан Халске, датира от 1879 г. Първият електрически влак, изобретен от Томас Алва Едисън (1847-1931), датира от 1880. Едисон е и движещата сила зад множество изобретения, като фонографа, кинокамерата и електрическата крушка с нажежаема жичка. Той беше феномен и благодарение на него всички електротехници имат работа.
Благодарение на разработването на електрически трансформатори през 1880-те години и високите напрежения, които тези устройства направиха възможни, беше възможно да се удължи разстоянието на преноса на електроенергия от мястото на производство до сърцето на градовете, което означаваше градска революция. Това бележи и раждането на светещите табели, което бележи повратна точка в историята на рекламата.
В този момент от историята на електричеството бихме могли да се спрем на много други аспекти, които позволиха еволюцията и подобряването на осветлението, като например LED технологията. Или раждането на първия телевизор, създаден на 26 януари 1927 г. от шотландеца Джон Логи Беърд (1888-1946). Въпреки това, толкова много напредък и толкова решителни, че заслужават отделен пост.
Надяваме се, че сме хвърлили малко светлина върху темата за електричеството и неговия произход, как те постепенно са осъзнали полезността на енергията и напредъка, който е постигнат през последните векове толкова огромен и който прави живота ни много по-лесен. Какво ни очаква да открием през следващия век? Никой не знае, но трябва да е невероятно. Напредъкът е експоненциален и не мисля, че има ограничение за технологичния прогрес.