История
То, как люди стали производить, распределять и использовать электроэнергию и устройства, на которых протекают процессы генерации, является кульминацией почти 300 летней истории исследований и разработок электричества.
Сегодня ученые считают, что человечество начало использовать электроэнергию намного раньше. Примерно в 600 году до н.э. древние греки обнаружили, что потирание меха на янтаре вызывает притяжение между ними. Это явление демонстрирует статическое электричество, которое полностью описали ученые в 17 веке в пояснениях, как появляется электричество.
Кроме того, исследователи и археологи в 1930-х годах обнаружили горшки с листами меди внутри, и объяснили их происхождение, как древние батареи, предназначенные для получения света в древнеримских местах. Подобные устройства также были найдены в археологических раскопках возле Багдада, а это означает, что древние персы также могли открыть конструкцию ранней формы батарей.
К 17 веку было сделано много открытий, связанных с электричеством, таких как изобретение раннего электростатического генератора, разграничение положительных и отрицательных зарядов и классификация материалов в качестве проводников или изоляторов.
Важно! В 1600 году английский врач Уильям Гилберт использовал латинское слово «electricus», чтобы описать силу, которую некоторые вещества создают, если их потереть друг с другом. Чуть позже другой английский ученый Томас Браун, написал несколько книг с использованием термина «электричество», чтобы описать свои исследования, основанные на работе Гилберта
Первые исследования и открытия
Знания в области электричества стали развиваться далее лишь в 15 веке. И если рассматривать электричество, кто создал его и ввел такое понятие, следует в первую очередь отметить английского физика Уильяма Гильберта (1544-1603). Этот ученый-естествоиспытатель и придворный врач по праву считается основоположником учения об электричестве и магнетизме. Благодаря Уильяму появились термины «электричество» и «электрический». В своем научном труде Уильям Гильберт аргументированно доказывает наличие у Земли магнитного поля.
Книга «О магните, магнитных телах и великом магните Земли» подробно описывает опыты, подтверждающие магнитные и электрические свойства тел. Все тела были разделены на электризующиеся с помощью трения и не электризующиеся. Было установлено, что каждый магнит обладает двумя неразделимыми полюсами. То есть, при распиливании магнита на две равные части, на каждой половинке вновь образуется собственная пара полюсов. Разноименные полюса притягиваются друг к другу, а одноименные, наоборот, отталкиваются в противоположные стороны.
Во время опытов с металлическим шаром, взаимодействующим с магнитной стрелкой, ученым впервые было выдвинуто предположение о том, что Земля есть не что иное, как огромный магнит, а ее магнитные полюсы могут совпадать с географическими полюсами.
Электрические явления были исследованы ученым с помощью версора, созданного собственноручно, который стал первым своеобразным электроскопом. Понятия магнетизма и электричества разделились, поскольку магнитными свойствами обладают в основном металлические предметы, а электрические присущи многим веществам, входящим в особую категорию. В книге Уильяма Гилберта впервые определены понятия электрического притяжения, электрической силы и магнитных полюсов.
Опыты ученого через много лет решил повторить немецкий физик, инженер и философ из Магдебурга Отто фон Герике (1602-1686). Он изобрел специальные физические приборы, которые помогли не только подтвердить выводы Гилберта, но и подтвердить научные изыскания самого фон Герике. Лучшими доказательствами считаются ряд экспериментальных исследований, затрагивающих статическое электричество, которым до тех пор практически никто не интересовался.
Для подтверждения собственных изысканий и предыдущих опытов Уильяма Гильберта, фон Герике изобрел специальный прибор, позволяющий создавать электрическое состояние. В нем отсутствовал конденсатор для накопления электричества, производимого трением, поэтому данный прибор не в полной мере соответствовал понятию электрической машины. Тем не менее, он сыграл свою роль и благодаря ему история развития электричества получила новый толчок в нужном направлении.
Фон Герике открыл еще и эффект электрического отталкивания, который был ранее неизвестен. Для подтверждения данного эффекта был изготовлен большой шар из серы, сквозь который продевалась ось, приводившая его в движение. В процессе вращения он натирался сухой рукой, что вызывало электризацию шара. В ходе эксперимента было замечено, что тела вначале притягиваются к нему, а затем отталкиваются. Кроме того, было видно, как оттолкнувшуюся пушинку притягивают другие тела. В процессе исследования наблюдались и другие эффекты, подтверждающие общие характеристики и свойства электричества, известные в то время.
В дальнейшем электрическая машина фон Герике была усовершенствована немецкими учеными Бозе, Винклером, английским физиком Хоксби. С ее помощью в 18 и 19 веках удалось сделать массу новых открытий в теории и практике электричества.
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.
На пути к появлению электричества
Древнегреческий философ Фалес, живший в 7 веке до нашей эры, выяснил, что если потереть янтарь о шерсть, то к камню начнут притягиваться мелкие предметы. Лишь спустя много лет, в 1600 году, английский физик Уильям Гилберт ввел термин «электричество»
С этого момента ученые стали уделять ему внимание и проводить исследования в этой области. В 1729 Стивен Грей доказал, что электричество можно передавать на расстоянии. Важный шаг был сделан после того, как французский ученый Шарль Дюфэ открыл, как он считал, существование двух видов электричества: смоляного и стеклянного
Важный шаг был сделан после того, как французский ученый Шарль Дюфэ открыл, как он считал, существование двух видов электричества: смоляного и стеклянного.
Первым, кто попробовал объяснить, что такое электричество, был Бенджамин Франклин, портрет которого нынче красуется на стодолларовой купюре. Он считал, что все вещества в природе имели «особую жидкость». В 1785 был открыт закон Кулона. В 1791 году итальянский ученый Гальвани исследовал мышечные сокращения у животных. Он выяснил, проводя опыты на лягушке, что мышцы постоянно возбуждаются мозгом и передают нервные импульсы.
Огромный шаг на пути к изучению электричества был сделан в 1800 году итальянским физиком Алессандром Вольта, который придумал и изобрел гальванический элемент — источник постоянного тока. В 1831 году англичанин Майкл Фарадей изобрел электрический генератор, который работал на основе электромагнитной индукции.
Огромный вклад в развитие электричества внес выдающийся ученый и изобретатель Никола Тесла. Он создал приборы, которые до сих пор используются в быте. Одна из самых известных его работ — двигатель переменного тока, на основе которого был создан генератор переменного тока. Также он проводил работы в области магнитных полей. Они позволяли использовать переменный ток в электродвигателях.
Еще одним ученым внесшим вклад в развитие электричества, был Георг Ом, который экспериментальным путем вывел закон электрической цепи. Другим выдающимся ученым был Андре-Мари Ампер. Он изобрел конструкцию усилителя, которая представляла собой катушку с витками.
Также важную роль в изобретении электричества сыграли:
- Пьер Кюри.
- Эрнест Резерфорд.
- Д. К. Максвелл.
- Генрих Рудольф Герц.
В 1870-х годах русским ученым А. Н. Лодыгиным была изобретена лампа накаливания. Он, предварительно откачав из сосуда воздух, заставил светиться угольный стержень. Чуть позже он предложил заменить угольный стержень на вольфрамовый. Однако запустить лампочку в массовое производство смог другой ученый — американец Томас Эдисон. Поначалу в качестве нити в лампе он использовал обугленную стружку, полученную из китайского бамбука. Его модель получилась недорогой, качественной и могла прослужить относительно долгое время. Значительно позже Эдисон заменил нить на вольфрамовую.
Никто не знает, в каком году изобрели электричество, но начиная с XIX века оно активно вошло в жизнь человека. Поначалу это было просто освещение, затем электрический ток начали применять и для других сфер жизни (транспорта, средств передачи информации, бытовой техники).
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.
«Прозябал бы в неизвестности»
Тем досаднее, что в самой России к изобретению инженера поначалу отнеслись прохладно, без должного внимания. Лишь в октябре 1878 года было произведено пробное освещение в Кронштадте, в казармах и на площади у дома командира морского порта. Затем 8 шаров со «свечами Яблочкова» установили в здании Большого (Каменного) театра в Санкт-Петербурге. Публика оказалась впечатлена.
Статья по теме
По стопам Кулибина. 10 изобретений, которые качественно изменили нашу жизнь Там же, в Северной столице, была основана акционерная . Она занялась обустройством этого самого освещения в крупных городах страны. «Ничто не распространялось так быстро, как свечи Яблочкова», — писали газеты в то время. Это был триумф.
Только убедившись в том, что его научно-техническая деятельность получила признание на родине, инженер вернулся в Россию. Знаменитое «нет пророка в своём отечестве» — это как раз об истории его изобретения. Вот что писал журнал «Наука и жизнь» в 1890 году: «Как это ни прискорбно, но в России нет места русским изобретателям, пока они не получат заграничного клейма. <…> Яблочков и поныне „прозябал бы в неизвестности“, если бы не побывал в Лондоне и Париже».
К концу XIX века появились более совершенные конструкции электрических ламп, и от «свечи Яблочкова» постепенно стали отказываться. Изобретатель умер в родном Саратове в возрасте всего лишь 46 лет, до последнего дня работая над чертежами электрического освещения этого города. На его могильном памятнике, установленном в селе Сапожок, выбиты слова, которые он когда-то сказал: «Электрический ток будет подаваться в дома, как газ или вода».
Догнать и перегнать
Несмотря на то, что СССР на тот момент только-только начал существовать, ему уже было свойственно соперничество с Западом, в особенности — с США. Там на тот момент функционировала дамба Гувера, которая являлась самым мощным источником по производству электроэнергии. В задачу ГОЭЛРО также ставилось построить ГЭС, которая обойдет американского оппонента и покажет всю мощь социалистического строя. И это в условиях полуразрушенной страны.
Мнение эксперта
Гречко Петр Олексеевич
Социолог, исследователь истории СССР, эксперт в области социализма, изучал марксизм, ленинизм и период Второй мировой.
За относительно краткий срок по всей территории Союза было построено колоссальное количество электростанций, самой большой из которых считалась Днепровская ГЭС. Но, к сожалению для партийной верхушки, ей так и не удалось обогнать американского конкурента.
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.
Применение
Практически невозможно назвать сферу деятельности человечества, где бы ни было задействовано электричество. Оно является основным источником энергии во многих жизнеобеспечивающих сферах деятельности человека.
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.
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.
Переменный ток
В начале электрической эры все потребители пользовались постоянным электрическим током. Большой вклад в развитие и распространение сетей с постоянным током внёс американский изобретатель и предприниматель Томас Алва Эдисон (1847 – 1931 гг.). Человек удивительной работоспособности. Только в США он получил 1093 патента. Если брать другие страны мира, то это ещё около трёх тысяч запатентованных изобретения. Томас Эдисон стоял у истоков широкомасштабного применения электричества. Его вариант электрической лампы накаливания с прочной нитью в колбе с вакуумом имел большой коммерческий успех. Не без влияния Томаса Эдисона на промышленных предприятиях стали заменять паровые машины на электродвигатели постоянного тока (на переменном токе электродвигателей ещё не было). Одним словом, в конце XIX века электричество начало семимильными шагами входить в жизнь людей.
К сожалению, у электрического тока в то время был обнаружен один существенный недостаток. Его очень сложно передавать на большие расстояния. Как мы знаем любой проводник оказывает сопротивление прохождению электрического тока. На маленьких расстояниях это практически незаметно, а на больших сопротивление прибавляется и потери становятся сильно ощутимы. Единственным приемлемым выходом из этой ситуации является передача электроэнергии на повышенном напряжении (десятки и сотни тысяч вольт). Чтобы на передающей стороне повысить, а на принимающей стороне опять понизить напряжение нужны специальные трансформаторы. С постоянным током трансформаторы не работают. Соответствующее решение предложил Никола Тесла (1856 – 1943 гг.). Именно он разработал системы передачи электроэнергии посредством многофазного переменного тока, в которую входили генераторы, повышающие и понижающие трансформаторы, а также в качестве потребителей были представлены электрические машины (в том числе, изобретённый им асинхронный электродвигатель переменного тока).
Опора высоковольтной линии электропередачи
Переменный ток – электрический ток, который с течением времени изменяется по величине и направлению. Например, в обычной домашней розетке плюс с минусом на правой и левой клеммах меняются местами 50 раз в течение одной секунды. Человеческий глаз не может различать такую частоту. Поэтому, при включении дома обычной лампы накаливания мы видим ровное (без морганий) освещение. Количество изменений за 1 сек. называется частотой переменного тока и обозначается буквой F (эф). За единицу измерения частоты принят один «герц» (Гц). Такое название единица получила в честь немецкого физика Генриха Рудольфа Герца (1857 – 1894 гг.). В России, как и во многих странах мира, стандарт частоты переменного тока равен 50 Гц.
Переменный электрический ток вырабатывается на электростанциях (гидроэлектростанции, теплоэлектростанции и атомные электростанции). Принцип везде одинаков – механическое движение турбины передаётся ротору генератора, вращение которого приводит к возникновению напряжения в обмотках статора. На гидроэлектростанциях (ГЭС) турбину вращает поток воды. На теплоэлектростанциях (ТЭЦ) энергия сжигаемого топлива (бензин, керосин, дизельное топливо, газ и т.п.) нагревает в котлах воду до состояния пара, который вращает паровую турбину. На атомных электростанциях (АЭС) энергия ядерной реакции нагревает теплоноситель первого контура. Затем этим теплом до состояния пара нагревается вода второго контура, которая опять же вращает паровую турбину.
Энергетика и война
Накануне Великой Отечественной войны общая мощность электроэнергетики СССР составляла около 11 миллионов киловатт. Вторжение Германии и разрушение значительной части инфраструктуры сильно снизили эти показатели. На фоне этой катастрофы в Государственном Комитете Обороны сделали строительство предприятий, вырабатывающих мощности, частью оборонзаказа.
С освобождением территорий, занятых немцами, начался процесс восстановления разрушенных или поврежденных электростанций. Самыми важными были признаны Свирская, Днепровская, Баксанская и Кегумская ГЭС, а также Шахтинская, Криворожская, Штеревская, Сталиногорская, Зуевская и Дубровская ТЭС. Обеспечение оставленных немцами городов электричеством на первых порах осуществлялось благодаря энергопоездам. Первая такая передвижная станция прибыла в Сталинград. К 1945 году отечественной энергетике удалось выйти на довоенные показатели выработки. Даже краткая история электричества показывает, что путь модернизации страны был тернистым и извилистым.
Принцип работы самого первого телевизора
Аппарат Бэрда работал на основе Диска Нипкова и выглядел как огромный вращающийся диск с отверстиями. Первые телеприёмники обладали крошечными экранами, как у
приставки – 3х4 см. Спираль вращалась, перемещая перфорацию, тем самым разделяя изображение на строчки. Строчки соединялись в единую картину на экране. Диск Нипкова не давал возможности сделать экран размером хотя бы со стандартный фотоснимок – для этого размер диска должен был быть около двух метров в диаметре. Телевизионный сигнал транслировался на средних и длинных волнах – это позволяло передавать изображение на большие расстояния.
Предложенный Зворыкиным принцип электронного телевидения не ограничивал размер экрана, но ограничивал частоту подачи сигнала. Телесигналы транслировались на расстояние менее десяти метров. В основу телевизора Зворыкина легли другие его запатентованные изобретения – иконоскоп и кинескоп. В конце 1920 годов весь мир был охвачен реализацией телевещания.
Великие открытия 18-19 веков
Исследования в области электричества были успешно продолжены другими учеными. Так в 1707 году французский физик Дю Фей обнаружил разницу между электричеством, получаемым от трения о разные материалы. Для экспериментов использовались круги из стекла и древесной смолы.
В 1729 году английскими учеными Греем и Уилером было установлено, что отдельные виды веществ способны пропускать сквозь себя электричество. Именно с их открытия все тела начали разделяться по типам и называться проводниками и непроводниками электричества. В этом же году голландский физик Мушенбрук из Лейдена сделал грандиозное открытие. В ходе опытов со стеклянной банкой, закрытой с двух сторон листами станиоля, было установлено, что такой сосуд способен накапливать электричество. По месту проведения эксперимента данный прибор был назван лейденской банкой.
Большой вклад в науку внес американский ученый и общественный деятель Бенджамин Франклин. Он доказал теорию совместного существования положительного и отрицательного электричества, объяснил процессы, происходящие во время зарядки и разрядки лейденской банки. Было установлено, что свободная электризация обкладок этого прибора может происходить под действием разных электрических зарядов. Бенджамин Франклин много времени уделял изучению атмосферного электричества и доказал с помощью громоотвода возникновение молнии от разности электрических потенциалов.
В 1785 году французским ученым Шарлем Кулоном был открыт закон, описывающий электрическое взаимодействие между точечными зарядами. Открытие точного физического закона произошло без сложного лабораторного оборудования, с помощью лишь стальных шариков. Для определения расстояния и силы взаимодействия использовались такие же крутильные весы, как и при исследованиях сил тяготения между двумя телами. Ученый не пользовался абсолютной величиной электрических зарядов, он просто брал два одинаковых заряда или неодинаковые, но с заранее известной разницей их величины.
Важное открытие в области электричества было сделано итальянским ученым Алессандро Вольта в 1800 году. Этим изобретением стала химическая батарея, состоящая из круглых серебряных пластинок, переложенных кусками бумаги, предварительно смоченных соленой водой
Химические реакции, возникающие в батарее, способствовали регулярному вырабатыванию электрического тока.
В 1831 году знаменитый английский физик Майкл Фарадей открыл явление электромагнитной индукции, и на ее основе первым в мире изобрел электрический генератор. С именем Майкл Фарадей связаны понятия электрического и магнитного поля, изобретение простейшего электродвигателя.
Вся история электричества была бы неполной без выдающегося изобретателя Николы Тесла, работавшего на рубеже 19-20 веков и значительно обогнавшего свое время. Свои исследования в области магнетизма и электричества он постоянно переводил в практическую плоскость. Приборы, созданные гениальным ученым, до сих пор считаются уникальными и неповторимыми.
В течение всей своей жизни, посвященной изучению возможностей электричества, Тесла зарегистрировал множество патентов, сделал открытия, ставшие прорывом в электротехнике. Большинство изобретений и открытий, так или иначе до сих пор используются в повседневной жизни. Из наиболее известных работ следует отметить вращающееся магнитное поле, позволяющее использовать переменный ток в электродвигателях без преобразования в постоянный ток. Также Тесла создал двигатель переменного тока, на основе которого в дальнейшем был создан генератор переменного тока. Эти и другие открытия успешно использовались во многих технических решениях.
Ученых, сделавших весомый вклад в развитие науки об электричестве, можно перечислять очень долго. В завершение хочется отметить Георга Ома, который в ходе экспериментов вывел основной закон электрической цепи. Благодаря Ому появились такие термины, как электродвижущая сила, проводимость, падение напряжения и другие. Не менее известен Ампер Андре-Мари, придумавший правило правой руки для определения направления тока на магнитную стрелку. Ему принадлежит и конструкция усилителя магнитного поля, представляющего собой катушку с большим количеством витков. Эти и другие ученые много сделали для того, чтобы человечество в полной мере пользовалось теми благами, которые дает электричество.
Электричество из воздуха своими руками
Электричество из земли
Электричество из магнита
Как получить электричество из картошки
Как снять статическое электричество
Электричество в доме
