Кому сказать Спасибо за электричество

Основные этапы истории электричества

Примитивные опыты проводились с незапамятных времен. Примером могут быть эксперименты с янтарем и некоторыми минералами. Собственно говоря, от греческого наименования янтаря и родился прижившийся термин электричество. Было замечено, что подобные элементы, после интенсивного трения о шерсть, обладают свойством притягивать к себе небольшие по весу предметы.

Начало доказанной теории о существующих различиях между магнитными и электрическими процессами относится к 1600 году. Пионером в этой области по праву считают Гильберта. Знаменитый исследователь впервые обнаружил существование таких понятий, как магнитные полюса. Было дано теоретическое обоснование их неотделимости, а также дан фундаментальный анализ особенностей самого большого магнита – нашего земного шара.

Эпоха бурного исследования данного процесса началась в XVII-XVII веках. В это время произошли многие знаковые события:

  • открытие С. Греем электропродности металлов;
  • сооружение машин электростатического типа;
  • доказано Ш. Дюфе существование в природе двух разновидностей электрозарядов.

Вскоре опытным путем представилась возможность конденсировать большие объемы зарядов благодаря изобретению в 1745 году банки Лейдена. Окончательные принципы электрической природы молнии были доказаны с применением последовательной теории явлений электрического вида, представленной научному сообществу в 1747-53 годах Франклином. Он же стал изобретателем молниеотвода.

Ш. Кулон и Г. Кавендиш открыли миру первые приборы для проведения измерений – электромеры. Их применение помогло сформулировать закон о принципах взаимного воздействия электрических зарядов точечного типа, находящихся в состоянии неподвижности. Знаменитое открытие известно до сих пор как основной закон электростатики.

Исследования Вольты и Гальвани становятся новым импульсом в науке изучения электричества. В 1802 г. наш соотечественник Петров исследовал свойства построенного им гальванического элемента с достаточно большой мощностью. В ходе экспериментов произошло открытие электрической дуги, толчок опытам по ее использованию для сварки металлов, а также применение в осветительных приборах.

В этот период работы Джоуля, Ленца, Дэви помогли выявить многие основополагающие характеристики явления электричества, остающиеся фундаментом всех учебников до сегодняшнего дня.

Зависимость тока от напряжения в цепи в количественном выражении в 1826 году установил Г. Ом, а главная теорема электростатики – детище К.Ф, Гаусса, сформулированное в 1830 г.

Связь между магнетизмом и явлением электричества доказана в 1820 году Х. Эрстедом посредством опытов с магнитной стрелкой. Практически синхронно Ампер обнародовал свой знаменитый закон о принципах взаимодействия электрических токов. Эти открытия в общие каноны учения об электричестве ввели важную составляющую – магнетизм.

В середине XIX столетия огромное влияние на развитие науки было оказано создателем общего учения в этом направлении М Фарадеем. Он впервые начал рассматривать в оной связке магнитные и электрические явления. Фарадей экспериментальным путем доказал независимость характеристик тока и зарядов от способа их образования.

На рисунке выше – знаменитый опыт Фарадея
Открытие явления электромагнитной индукции становится фундаментом и основой всей теории электротехники. Бурное развитие электрохимии связано с другим выдающимся открытием – в 1833 году Фарадей опубликовал главные законы электролиза.

Рисунок – магнетизм вращения Араго

Концепция дальнодействия стала способом для формулировки математическим языком основных положений электромагнитной индукции Ф Нейманом.

Электродвигатель Бурбуза

Вебер ввел понятие универсальной постоянной, которая обозначает соотношение электромагнитных и статических единиц определенного заряда и обладает размерностью скорости. Связь между оптическими явлениями и электромагнитными – результат определения значения этой постоянной, которое оказалось близким к скорости света.

Схематическое изображение Колеса Барлоу

Дальнейшие исследования и теоретические разработки Дж. Дж. Томпсона, Лоренца, Максвелла завершились эпохальным открытием в 1905 году теории относительности А. Эйнштейна. Со всей очевидностью было установлено, что законы электродинамики не подлежат к плоскости теории классической механики.
Можно с уверенностью утверждать, что классическая электродинамика остается основой для решения практически всех задач прикладного и теоретического характера во многих сферах человеческой деятельности.

← Предыдущая страница
Следующая страница →

История появления электричества в мире, в России

Современная жизнь немыслима без радио и телевидения, телефонов и телеграфа, всевозможных осветительных и нагревательных приборов, машин и устройств, в основе которых лежит возможность использования электрического тока. В конце XIX века по миру, в том числе России, прокатилась волна открытий, связанных с электричеством. Пошла цепная реакция, когда одно открытие открывало дорогу для последующих открытий на многие десятилетия вперёд. 

Основы научно-технической революции, так изменившей мир, начался с гальванического элемента — первой батарейки, химического источника тока (вольтова столба). Этим чрезвычайно важным изобретением итальянский учёный А.Вольта встретил новый 1800 год. Вольтов столб позволил вести систематическое изучение электрических токов и находить им практическое применение.

В XIX веке электротехника выделилась из физики в самостоятельную науку. Над закладкой её фундамента трудилась целая плеяда ученых и изобретателей. Датчанин Х. Эрстед, француз А. Ампер, немцы Г. Ом и Г. Герц, англичане М. Фарадей и Д. Максвел, американцы Д. Генри и Т. Эдисон – эти имена мы встречаем в учебниках физики, на приборах, т.к. в честь некоторых из них названы единицы электрических величин.

XIX век щедро одарил человечество изобретениями и открытиями в области технических средств коммуникации.

В 1832 году член-корреспондент Петербургской Академии наук Павел Львович Шиллинг в присутствии императора продемонстрировал работу изобретённого им электромагнитного телеграфа, чем положил начало проводной связи.

В 1876 году Александр Белл изобрёл телефон.

В 1859 году братья Луи и Огюст Люмьеры дали первый киносеанс в Париже, а Александр Степанович Попов в Петербурге публично демонстрировал передачу и приём электрических сигналов по радио.

В 1867 году Зеноб Грамм (Бельгия) построил надёжный и удобный в эксплуатации электромашинный генератор, позволяющий получать дешевую электроэнергию, и химические источники отошли на второй план.

Электротехник Александр Николаевич Лодыгин (1847-1923) изобрел угольную лампу накаливания. 

 из Музея истории Мосэнерго.

В 1878 году на улицах Парижа впервые вспыхнул ослепительный “русский свет” – дуговые лампы конструкции Павла Николаевича Яблочкова. Электротехник П.Н. Яблочков (1847-1894) изобрел дуговую лампу без регулятора – так называемую электрическую свечу. Яблочков, также, сконструировал линию электропередачи, рассчитанную на длительную эксплуатацию, для электрического освещения улиц.

Электрическая свеча П.Н. Яблочкова, применялась при освещении улиц Москвы, 1867 год. Макет из Музея истории Мосэнерго.

30 января 1880 года был официально создан электротехнический отдел Русского технического общества, который именовался как «шестой отдел». На первом собрании заместителем председателя единогласно был избран Павел Яблочков. Действительными членами стали: В.Н. Чиколев, А.Н. Лодыгин, Д.А. Лачинов, Н.П. Булыгин, Ф.А. Пироцкий и др. Шестой отдел стал главным центом электротехнической мысли России.

На нашем сайте выложен альбом «Участников Первого Всероссийского технического съезда 1899-1900 года». 

 Альбом предоставлен Музею родственниками А. Спицына. 

Немного общей информации

Можно обозначить основные постулаты рассматриваемого нами явления. Учение об электричестве включает важную составную часть – понятие магнетизма. Это – процесс электромагнитного воздействия, осуществляемый одноименным полем, образующимся благодаря движению тока (зарядов). Уравнения Максвелла в классической электродинамике описывают подобные явления.

Обширный диапазон процессов – область изучения с применением законов теории электричества. По своему разнообразию и частоте проявлений электромагнитные проявления находятся на ведущем месте среди 4 типов таких явлений, известных в природе. В этот перечень входят также гравитационные, слабые и сильные взаимодействия.

Объяснение этому очень простое – любое тело в природе представляет из себя своеобразный набор противоположных по знакам заряженных электрических частиц. Взаимодействие между этими элементами оказывает первостепенное влияние на сцепление молекул и атомов, особенности строения оболочек частиц вещества, а также процессы создания конденсированных образований.

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.

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».

Зарождение первых понятий об электричестве

Свет и электроны.

Электричеством принято называть совокупность явлений, основанных на передвижении и взаимодействии крохотных заряженных частиц, именуемых электрическими зарядами.

Сам термин «электричество» происходит от греческого слова «электрон», что в переводе на русский язык означает «янтарь».

Такое название физическому явлению было дано неспроста, ведь первые опыты по получению электричества относятся к античным временам, когда в VII в. до н. э. древнегреческий философ и математик Фалес пришел к открытию, что потертый о шерсть кусочек янтаря способен притягивать к себе бумагу, перья и другие предметы с малым весом.

Тогда же были совершены попытки получить искру после поднесения натертого пальца к стеклу. Но знаний, доступных людям в те давние времена, было явно недостаточно, чтобы объяснить природу происхождения полученных физических явлений.

Заметный прогресс в изучении электричества был сделан спустя 2 тысячелетия. В 1600 г. придворный лекарь британской королевы Вильям Гилберт издал трактат «О магнитах, магнитных телах и большом магните — Земле», где впервые в истории употребил слово «электрика».

В своем труде английский ученый разъяснял принцип действия компаса, созданного на основе магнита, и описывал эксперименты с наэлектризованными предметами. Гилберту удалось прийти к умозаключению, что способность электризоваться свойственна различным телам.

Продолжателем исследований Вильяма Гилберта можно назвать немецкого бургомистра Отто фон Герике, которому в 1663 г. удалось придумать первую в истории человечества электростатическую машину.

Изобретение немца представляло собой прибор, состоящий из большого серного шара, насажденного на железную ось и прикрепленного к деревянному штативу.

Для получения электрического заряда шар во время вращения натирали куском ткани или руками. Это нехитрое приспособление позволило не только притягивать легкие предметы к себе, но и отталкивать их.

В 1729 г. эксперименты по изучению электричества продолжил ученый из Англии Стивен Грей. Ему удалось определить, что металлы и некоторые другие виды материалов способны передавать электрический ток на расстоянии. Их стали называть проводниками.

В ходе своих опытов Грей выяснил, что в природе существуют вещества, не способные передавать электричество. К ним относятся янтарь, стекло, сера и т.д. Такие материалы впоследствии были названы изоляторами.

Спустя 4 года после экспериментов Стивена Грея французский физик Шарль Дюфе открыл существование двух видов электрических зарядов (смоляного и стеклянного) и изучил их взаимодействие между собой. Позднее описанные Дюфе заряды стали именоваться отрицательными и положительными.

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.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector