Меню

Кто изучал силу тока

История открытия электричества

Электричество – обыденное и жизненно необходимое для большинства людей явление. И как любая привычная вещь, оно редко заметно. Мало кто задаётся вопросом откуда оно появляется, как работает, что с его помощью можно сделать. Однако, его исследованием занимались задолго до нашей эры и до сих пор некоторые загадки остаются без ответа.

История открытия электричества

Что понимают под электрическим током

Электричество – это комплекс явлений, связанный с существованием электрических зарядов. Под этим словом чаще всего подразумевается электрический ток и все процессы, которые он вызывает.

Электрический ток – это направленное движение частиц, несущих заряд, под воздействием электрического поля.

Кто придумал электричество — история

Частные проявления электричества изучались ещё задолго до нашей эры. Но соединить их в одну теорию, объясняющую вспышки молний в небе, притяжение предметов, способность вызывать пожары и онемение частей тела или даже смерть человека, оказалось непростой задачей.

История открытия электричества

Учёные издревле изучали три проявления электричества:

  • Рыбы, вырабатывающие электричество;
  • Статическое электричество;
  • Магнетизм.

В Древнем Египте целители знали о странных способностях нильского сома и пытались с его помощью лечить головную боль и другие заболевания. Древнеримские врачи использовали в сходных целях электрического ската. Древние греки подробно изучали странные способности ската и знали, что оглушить человека существо могло без прямого контакта через трезубец и рыболовные сети.

Несколько раньше было обнаружено, что если потереть янтарь о кусок шерсти, то он начнёт притягивать шерстинки и небольшие предметы. Позже был открыт и другой материал со сходными свойствами – турмалин.

Примерно в 500-х годах до н.э. индийские и арабские учёные знали о веществах, способных притягивать железо и активно использовали эту способность в разных областях. Около 100-го года до н.э. китайские учёные изобрели магнитный компас.

В 1600 году Уильям Гилберт, придворный врач Елизаветы I и Якова I, обнаружил, что вся планета – это один огромный компас и ввел понятие «электричество» (с греческого «янтарность»). В его трудах эксперименты с натиранием янтаря о шерсть и способность компаса указывать на север начали объединяться в одну теорию. На картине ниже он демонстрирует магнит Елизавете I.

История открытия электричества

В 1633 год инженер Отто фон Герике изобретает электростатическую машину, которая может не только притягивать, но и отталкивать предметы, а в 1745 году Питер ван Мушенбрук сооружает первый в мире накопитель электрического заряда.

В 1800 году итальянец Алессандро Вольта изобретает первый источник тока – электрическую батарею, вырабатывающую постоянный ток. Также он смог передать электрический ток на расстояние. Поэтому именно этот год многие считают годом изобретения электричества.

В 1831 году Майк Фарадей открывает явление электромагнитной индукции и открывает направление для изобретения различных устройств на основе электрического тока.

История открытия электричества

На рубеже XIX-XX веков совершается огромное количество открытий и достижений, благодаря деятельности Николы Тесла. Среди прочего, он изобрёл высокочастотный генератор и трансформатор, электродвигатель, антенну для радиосигналов.

Наука, изучающая электричество

Электричество – природное явление. Оно частично изучается в биологии, химии и физике. Наиболее полно электрические заряды рассматриваются в рамках электродинамики – одного из разделов физики.

Теории и законы электричества

Законов, которым подчиняется электричество немного, но они полностью описывают явление:

  • Закон сохранения энергии – фундаментальный закон, которому подчиняются и электрические явления;
  • Закон Ома – основной закон электрического тока;
  • Закон электромагнитной индукции – о электромагнитном и магнитном полях;
  • Закон Ампера – о взаимодействии двух проводников с токами;
  • Закон Джоуля-Ленца – о тепловом эффекте электричества;
  • Закон Кулон – об электростатике;
  • Правила правой и левой руки – определяющие направления силовых линий магнитного поля и силы Ампера, действующей на проводник в магнитном поле;
  • Правило Ленца – определяющее направление индукционного тока;
  • Законы Фарадея – об электролизе.

Первые опыты с электричеством

Первые опыты с электричеством носили, в основном, развлекательный характер. Их суть была в лёгких предметах, которые притягивались и отталкивались под действием плохо изученной силы. Другой занимательный опыт – передача электричества через цепочку людей, взявшихся за руки. Физиологическое действие электричества активно изучал Жан Нолле, заставивший пройти электрический заряд через 180 человек.

Из чего состоит электрический ток

Электрический ток – это направленное или упорядоченное движение заряженных частиц (электронов, ионов). Такие частицы называют носителями электрического заряда. Для того чтобы движение появилось, в веществе должны быть свободные заряженные частицы. Способность заряженных частиц перемещаться в веществе определяет проводимость этого вещества. По проводимости вещества различают на проводники, полупроводники, диэлектрики и изоляторы.

История открытия электричества

В металлах заряд перемещают электроны. Само вещество при этом никуда не утекает – ионы металла надёжно закреплены в узлах структуры и лишь слегка колеблются.

В жидкостях заряд переносят ионы: положительно заряженные катионы и отрицательно заряженные анионы. Частицы устремляются к электродам с противоположным зарядом, где становятся нейтральными и оседают.

В газах под действием сил с разными потенциалами образуется плазма. Заряд переносится свободными электронами и ионами обоих полюсов.

В полупроводниках, заряд перемещают электроны, перемещаясь от атома к атому и оставляя после себя разрывы, считающиеся положительно заряженными.

История открытия электричества

Откуда берется электрический ток

Электричество, поступающее по проводам в дома, вырабатывается электрическим генератором на различных электростанциях. На них генератор соединён с постоянно вращающейся турбиной.

В конструкции генератора есть ротор – катушка, которая располагается между полюсами магнита. При вращении турбиной этого ротора в магнитном поле по законам физики появляется или наводится электрический ток. Таким образом назначение генератора – преобразовывать кинетическую силу вращения в электричество.

История открытия электричества

Заставить турбину крутиться можно многими способами, используя разнообразные источники энергии. Они разделяются на три вида:

  • Возобновляемые – энергия, получаемая из неисчерпаемых ресурсов: потоков воды, солнечного света, ветра, геотермальных источников и биотоплива;
  • Невозобновляемые – энергия, получаемая из ресурсов, которые возникают очень медленно, несоизмеримо с темпами расходования: уголь, нефть, торф, природный газ;
  • Ядерные – энергия, получаемая из процесса ядерного деления клеток.

Чаще всего электроэнергия возникает благодаря работе:

  • Гидроэлектростанций (ГЭС) – строятся на реках и используют силу водного потока;
  • Тепловых электростанций (ТЭС) – работают на тепловой энергии от сжигания топлива;
  • Атомные электростанции (АЭС) – работают на тепловой энергии, получаемой от процесса ядерной реакции.

Преобразованная энергия по проводам поступает в трансформаторные подстанции и распределительные устройства и уже потом доходит до конечного потребителя.

Сейчас активно развиваются так называемые альтернативные виды энергии. К ним относят ветрогенераторы, солнечные батареи, использование геотермальных источников и любые другие способы получить электроэнергию через необычные явления. Альтернативная энергетика сильно уступает по производительности и окупаемости традиционным источникам, но в определённых ситуациях помогают сэкономить и снизить нагрузку на основные электросети.

Также есть миф о существовании БТГ — бестопливных генераторов. В интернете есть ролики демонстрирующие их работу и предлагается их продажа. Но о достоверности этой информации идут большие споры.

Виды электричества в природе

Самый простой пример электричества, возникающего естественным путём – это молнии. Частицы воды в облаках постоянно сталкиваются друг с другом, приобретая положительный или отрицательный заряд. Более лёгкие, положительно заряженные частицы оказываются в верхней части облака, а тяжёлые отрицательные перемещаются вниз. Когда два подобных облака оказываются на достаточно близком расстоянии, но на разной высоте, положительные заряды одного начинают взаимно притягиваться отрицательными частицами другого. В этот момент и возникает молния. Также это явление возникает между облаками и самой земной поверхностью.

Другое проявление электричества в природе – это специальные органы у рыб, скатов и угрей. С их помощью они могут создавать электрические заряды, чтобы обороняться от хищников или оглушать своих жертв. Их потенциал – от совсем слабых разрядов, незаметных для человека, до смертельно опасных. Некоторые рыбы создают вокруг себя слабое электрическое поле, помогающее искать добычу и ориентироваться в мутной воде. Любой физический объект так или иначе искажает его, что помогает воссоздавать окружающее пространство и «видеть» без глаз.

Также электричество проявляется и в работе нервной системы живых организмов. Нервный импульс передаёт информацию от одной клетки к другой, позволяя реагировать на внешние и внутренние раздражители, мыслить и управлять своими движениями.

История открытия электричества

Что такое статическое электричество и как с ним бороться?

История открытия электричества

Определение направления вектора магнитной индукции с помощью правила буравчика и правила правой руки

История открытия электричества

Чем отличаются и где используются постоянный и переменный ток

История открытия электричества

Сила Лоренца и правило левой руки. Движение заряженных частиц в магнитном поле

Что такое анод и катод?

История открытия электричества

Закон Кулона, определение и формула — электрические точечные заряды и их взаимодействие

Источник



История открытия электричества: появление и развитие

Электричество: история открытия

Открытие электричества полностью изменило жизнь человека. Это физическое явление постоянно участвует в повседневной жизни. Освещение дома и улицы, работа всевозможных приборов, наше быстрое передвижение — все это было бы невозможно без электроэнергии. Это стало доступно благодаря многочисленным исследованиям и опытам. Рассмотрим главные этапы истории электрической энергии.

Читайте также:  Мощности в генераторе постоянного тока с параллельным возбуждением

Древнее время

Термин «электричество» происходит от древнегреческого слова «электрон», что в переводе означает «янтарь». Первое упоминание об этом явлении связано с античными временами. Древнегреческий математик и философ Фалес Милетский в VII веке до н. э. обнаружил, что если произвести трение янтаря о шерсть, то у камня появляется способность притягивать мелкие предметы.

Фактически это был опыт изучения возможности производства электроэнергии. В современном мире такой метод известен, как трибоэлектрический эффект, который дает возможность извлекать искры и притягивать предметы с легким весом. Несмотря на низкую эффективность такого метода, можно говорить о Фалесе, как о первооткрывателе электричества.

В древнее время было сделано еще несколько робких шагов на пути к открытию электричества:

  • древнегреческий философ Аристотель в IV веке до н. э. изучал разновидности угрей, способных атаковать противника разрядом тока;
  • древнеримский писатель Плиний в 70 году нашей эры исследовал электрические свойства смолы.

Все эти эксперименты вряд ли помогут нам разобраться в том, кто открыл электричество. Эти единичные опыты не получили развития. Следующие события в истории электричества состоялись много веков спустя.

Этапы создания теории

XVII-XVIII века ознаменовались созданием основ мировой науки. Начиная с XVII века происходит ряд открытий, которые в будущем позволят человеку полностью изменить свою жизнь.

Появление термина

Уильям Гильберт

Английский физик и придворный врач Уильям Гильберт в 1600 году издал книгу «О магните и магнитных телах», в которой он давал определение «электрический». Оно объясняло свойства многих твердых тел после натирания притягивать небольшие предметы. Рассматривая это событие надо понимать, что речь идет не об изобретении электричества, а лишь о научном определении.

Уильям Гильберт смог изобрести прибор, который назвал версор. Можно сказать, что он напоминал современный электроскоп, функцией которого является определение наличия электрического заряда. При помощи версора было установлено, что, кроме янтаря, способностью притягивать легкие предметы также обладают:

  • стекло;
  • алмаз;
  • сапфир;
  • аметист;
  • опал;
  • сланцы;
  • карборунд.

Первая электростатическая машина

В 1663 году немецкий инженер, физик и философ Отто фон Герике изобрел аппарат, являвшийся прообразом электростатического генератора. Он представлял собой шар из серы, насаженный на металлический стержень, который вращался и натирался вручную. С помощью этого изобретения можно было увидеть в действии свойство предметов не только притягиваться, но и отталкиваться.

Первая электростатическая машина

В марте 1672 года известный немецкий ученый Готфрид Вильгельм Лейбниц в письме к Герике упоминал, что при работе с его машиной он зафиксировал электрическую искру. Это стало первым свидетельством загадочного на тот момент явления. Герике создал прибор, послуживший прототипом всех будущих электрических открытий.

В 1729 году ученый из Великобритании Стивен Грей произвел опыты, которые позволили открыть возможность передачи электрического заряда на небольшие (до 800 футов) расстояния. А также он установил, что электричество не передается по земле. В дальнейшем это дало возможность классифицировать все вещества на изоляторы и проводники.

Два вида зарядов

Французский ученый и физик Шарль Франсуа Дюфе в 1733 году открыл два разнородных электрических заряда:

  • «стеклянный», который теперь именуется положительным;
  • «смоляной», называющийся отрицательным.

Затем он произвел исследования электрических взаимодействий, которыми было доказано, что разноименно наэлектризованные тела будут притягиваться один к одному, а одноименно — отталкиваться. В этих экспериментах французский изобретатель пользовался электрометром, который позволял измерять величину заряда.

Лейденская банка

Лейденская банка

В 1745 году физик из Голландии Питер ван Мушенбрук изобрел Лейденскую банку, которая стала первым электрическим конденсатором. Его создателем также является немецкий юрист и физик Эвальд Юрген фон Клейст. Оба ученых действовали параллельно и независимо друг от друга. Это открытие дает ученым полное право войти в список тех, кто создал электричество.

11 октября 1745 года Клейст произвел опыт с «медицинской банкой» и обнаружил способность хранения большого количества электрических зарядов. Затем он проинформировал об открытии немецких ученых, после чего в Лейденском университете был проведен анализ этого изобретения. Затем Питер ван Мушенбрук опубликовал свой труд, благодаря которому стала известна Лейденская банка.

Бенджамин Франклин

В 1747 году американский политический деятель, изобретатель и писатель Бенджамин Франклин опубликовал свое сочинение «Опыты и наблюдения с электричеством». В ней он представил первую теорию электричества, в которой обозначил его как нематериальную жидкость или флюид.

В современном мире фамилия Франклин часто ассоциируется со стодолларовой купюрой, но не следует забывать о том, что он являлся одним из величайших изобретателей своего времени. В списке его многочисленных достижений присутствуют:

  1. Известное сегодня обозначение электрических состояний (-) и (+).
  2. Франклин доказал электрическую природу молнии.
  3. Он смог придумать и представить в 1752 году проект громоотвода.
  4. Ему принадлежит идея электрического двигателя. Воплощением этой идеи стала демонстрация колеса, вращающегося под действием электростатических сил.

Публикация своей теории и многочисленные изобретения дают Франклину полное право считаться одним из тех, кто придумал электричество.

От теории к точной науке

Проведенные исследования и опыты позволили изучению электричества перейти в категорию точной науки. Первым в череде научных достижений стало открытие закона Кулона.

Закон взаимодействия зарядов

Французский инженер и физик Шарль Огюстен де Кулон в 1785 году открыл закон, который отображал силу взаимодействия между статичными точечными зарядами. Кулон до этого изобрел крутильные весы. Появление закона состоялось благодаря опытам Кулона с этими весами. С их помощью он измерял силу взаимодействия заряженных металлических шариков.

Закон Кулона являлся первым фундаментальным законом, объясняющим электромагнитные явления, с которых началась наука об электромагнетизме. В честь Кулона в 1881 году была названа единица электрического заряда.

Изобретение батареи

Луиджи Гальвани

В 1791 году итальянский врач, физиолог и физик Луиджи Гальвани написал «Трактат о силах электричества при мышечном движении». В нем он фиксировал наличие электрических импульсов в мышечных тканях животных. А также он обнаружил разность потенциалов при взаимодействии двух видов металла и электролита.

Открытие Луиджи Гальвани получило свое развитие в работе итальянского химика, физика и физиолога Алессандро Вольты. В 1800 году он изобретает «Вольтов столб» — источник непрерывного тока. Он представлял собой стопку серебряных и цинковых пластин, которые были разделены между собой смоченными в соленом растворе бумажными кусочками. «Вольтов столб» стал прототипом гальванических элементов, в которых химическая энергия преобразовывалась в электрическую.

В 1861 году в его честь было введено название «вольт» — единица измерения напряжения.

Гальвани и Вольта являются одними из основоположников учения об электрических явлениях. Изобретение батареи спровоцировало бурное развитие и последующий рост научных открытий. Конец XVIII века и начало XIX века можно характеризовать как время, когда изобрели электричество.

Появление понятия тока

В 1821 году французский математик, физик и естествоиспытатель Андре-Мари Ампер в собственном трактате установил связь магнитных и электрических явлений, которая отсутствует в статичности электричества. Тем самым он впервые ввел понятие «электрический ток».

Ампер сконструировал катушку с множественными витками из медных проводов, которую можно классифицировать как усилитель электромагнитного поля. Это изобретение послужило созданию в 30-х годах 19 века электромагнитного телеграфа.

Благодаря исследованиям Ампера стало возможным рождение электротехники. В 1881 в его честь единица силы тока была названа «ампером», а приборы, измеряющие силу — «амперметрами».

Закон электрической цепи

Физик из Германии Георг Симон Ом в 1826 году представил закон, который доказывал связь между сопротивлением, напряжением и силой тока в цепи. Благодаря Ому возникли новые термины:

  • падение напряжения в сети;
  • проводимость;
  • электродвижущая сила.

Его именем в 1960 году названа единица электросопротивления, а Ом, несомненно, входит в список тех, кто изобрел электричество.

Электромагнитная индукция

Электромагнитная индукция

Английский химик и физик Майкл Фарадей совершил в 1831 году открытие электромагнитной индукции, которая лежит в основе массового производства электроэнергии. На основе этого явления он создает первый электродвигатель. В 1834 году Фарадей открывает законы электролиза, которые привели его к выводу, что носителем электрических сил можно считать атомы. Исследования электролиза сыграли существенную роль в возникновении электронной теории.

Фарадей является создателем учения об электромагнитном поле. Он сумел предсказать наличие электромагнитных волн.

Общедоступное применение

Все эти открытия не стали бы легендарными без практического использования. Первым из возможных способов применения явился электрический свет, который стал доступен после изобретения в 70-х годах 19 века лампы накаливания. Ее создателем стал российский электротехник Александр Николаевич Лодыгин.

Первая лампа являлась замкнутым стеклянным сосудом, в котором находился угольный стержень. В 1872 году была подана заявка на изобретение, а в 1874 году Лодыгину выдали патент на изобретение лампы накаливания. Если пытаться ответить на вопрос, в каком году появилось электричество, то этот год можно считать одним из правильных ответов, поскольку появление лампочки стало очевидным признаком доступности.

Появление электроэнергии в России

Фонари на Литейном мосту

Будет интересно выяснить, в каком году появилось электричество в России. Освещение впервые появилось в 1879 году в Санкт-Петербурге. Тогда фонари установили на Литейном мосту. Затем в 1883 году начала работу первая электростанция у Полицейского (Народного) моста.

Читайте также:  Ток срабатывания мтз электролинии отстраивается

В Москве освещение впервые появилось 1881 году. Первая городская электростанция заработала в Москве в 1888 году.

Днем основания энергетических систем России считается 4 июля 1886 года, когда Александр III подписал устав «Общества электрического освещения 1886 года». Оно было основано Карлом Фридрихом Сименсом, который являлся братом организатора всемирно известного концерна Siemens.

Невозможно точно сказать, когда появилось электричество в мире. Слишком много разбросанных во времени событий, которые являются одинаково важными. Поэтому вариантов ответа может быть много, и все они будут правильными.

Источник

Ученые сделавшие открытия в области электричества

Если бы мы спросили, кто открыл электричество, то получили бы разные ответы из разных стран. То же самое произойдет, если мы спросим, кто создал двигатель внутреннего сгорания, электрический двигатель, телеграф, телефон, радио, телевизор или компьютер.

Это неудивительно, поскольку в ряде случаев приоритет изобретений, возникших почти одновременно в разных местах, был предметом долгих и сложных научных изысканий, а окончательные применения часто вызывали критику среди специалистов.

Вряд ли янтарь, натёртый комком шерсти и описанный древнегреческим математиком и философом Фалес Милетским в VII веке до н. э признается периодом открытия электричества. Только с 17 века происходит ряд открытий в области магнетизма и электричества.

Открытие электричества эволюционировало в течение длительного периода, что позволило выявить различные этапы.
Ученые занимавшиеся изучением электричества обеспечили то применение, нынешнюю структуру и эксплуатационные характеристики обусловленные электрическими зарядами сейчас.

Майкл Фарадей – основоположник закона индукции

Майкл Фарадей

Ученый занимавшиеся изучением электричества – великий английский физик и химик Майкл Фарадей (1791-1867). Его заслуга в изучении взаимной магнитной индукции между двумя связанными контурами как основа при производстве электричества огромна.

Будучи сыном кузнеца, он был самоучкой, благодаря книгам по химии и электричеству, которые он читал во время своего ученичества в переплетной мастерской—работу, которую он начал в возрасте 14 лет. Когда он был еще подростком, у него была возможность посещать лекции великого химика Хамфри Дэви в Королевском институте. В возрасте 21 года Дэви нанял его помощником в Королевский институт, где Фарадей оставался в течение следующих 50 лет, будучи назначен заведующим его лабораторией в 1821 году. Хотя отсутствие формального образования оставляло ему математические пробелы, они были в значительной степени компенсированы поразительной экспериментальной интуицией, которая позволила ему стать одним из самых влиятельных экспериментальных исследователей всех времен.

В 1821 году Фарадей начал исследовать взаимодействие между магнитами и токами. Он разработал концепцию силовой линии (термин, который он ввел) для обоснования фигур, образованных железными опилками вблизи магнита. Используя эту концепцию, в августе 1831 года он открыл взаимную магнитную индукцию, отметив переходный ток, индуцируемый в катушке, когда ток включался и выключался во второй катушке. Обе катушки были намотаны на один и тот же тороидальный железный сердечник.

Ученые занимавшиеся изучением электричества

В октябре 1831 года Фарадей наблюдал самоиндукцию, возникающую в результате тока, индуцируемого в соленоидальной катушке движением магнита внутри ее отверстия.

Фарадей ввел термин электродвижущая сила для такого эффекта, и мы все еще видим это в использовании сегодня.

В 1831 году Фарадей также создал представление электромеханического генератора. Он ввел понятие диэлектрической проницаемости и построил первый переменный конденсатор в 1837 году. Он также изучал оптику и поляризацию света вместе со своим другом Чарльзом Уитстоуном, открыв в 1845 году эффект Фарадея (вращение поляризованного света при прохождении через намагниченную область).

Между 1846 и 1855 годами Фарадей признал магнитные свойства материи и ввел понятие диамагнетизма. Развивая идею силовых линий, он ввел понятия электрического и магнитного полей.

Не менее важными были открытия Фарадея в области химии, где он написал несколько прорывных работ. Он собрал свою колоссальную научную продукцию главным образом в экспериментальных исследованиях, опубликованных в нескольких номерах между 1839 и 1855 годами. Он выступал с памятными лекциями в Королевском институте, был назначен членом Королевского общества в 1824 году и дважды получил медаль Копли, в 1832 и 1838 годах, но отказался от дворянского титула и президентства Королевского института (1864) и не хотел регистрировать никаких патентов.

Ганс Кристиан Эрстед изучал магнитное действие электричества

Другой ученый занимавшийся изучением электричества был датский физик и химик Ганс Кристиан Эрстед (1777-1851). В 1820 году он объединил открытие магнитных эффектов электрических токов и завершил эпистемологическую основу квазистационарного электромагнетизма.

Таким образом, благодаря этим людям посвятившим себя науке была наконец найдена ключевая и скрытная особенность: для получения электрических эффектов необходимы переменные магнитные поля.

Джеймс Клерк Максвелл математически описал основные законы электричества и магнетизма

Джеймс Клерк Максвелл

Джеймс Клерк Максвелл

Математическая формулировка электромагнитной индукции была разработана немецким физиком и математиком Францем Эрнстом Нейманом (1798-1895) в 1945 году. Эти открытия проложили путь к фундаментальной теоретической композиции, выполненной Джеймсом Клерком Максвеллом (1831-1879), начиная с “силовых линий Фарадея”. Однако работа Максвелла изначально вызывала недоверие у большинства физиков и игнорировалась инженерами.

Только к концу XIX века, после памятного эксперимента с электромагнитными волнами, проведенного Генрихом Герцем в 1887 году, теория Максвелла стала общепринятой и позволила обратиться как к физике, так и к технике.

Николас Джозеф Каллан изобрел индукционную катушку

Ученые занимавшиеся изучением электричества подхватили идею ирландского священника Николас Джозеф Каллан (1799-1864) по изменению взаимно связанной индукции.

После посвящения в сан Каллан изучал физику в Римском университете, который окончил в 1826 году. По возвращении в Ирландию он был назначен профессором естественной философии (которую мы теперь называем физикой) в Колледже Святого Патрика в Мейнуте, недалеко от Дублина, где он основал свою лабораторию.
В 1836 году Каллан построил первое устройство, способное эффективно эксплуатировать взаимную связь электричества. Его устройство состояло из двух катушек: с малым числом витков и большим из хорошо изолированных проводов, намотанных на железный сердечник. Резкое прекращение тока первой катушки вызывало высокое напряжение во второй (возможно, до нескольких десятков киловольт).

В 1854-1855 годах Каллан разработал электрохимические ячейки, которые собрал в большие батареи для питания электромагнитов.
Каллан также построил ранние электрические двигатели и в 1853 году запатентовал гальванический процесс, направленный на предотвращение окисления железа. Тем не менее он не пренебрегал своим религиозным призванием, написав около 20 книг на подобные темы. Каллан построил свое устройство, потому что ему нужны были высокие напряжения в его экспериментах, трансформируя их из низкого напряжения, обеспечиваемого его батареями, но он не смог внедрить изобретения в широкую эксплуатацию.

Даниэль Румкорф – получение импульсов высокого напряжения

В 1851 году Генрих Даниэль Румкорф (1803-1877) запатентовал устройство и широко использовал, так что он стал известен как “катушка Румкорфа”.

Несколько других изобретателей работали над его усовершенствованием, вводя “разделенный” железный сердечник для уменьшения потерь и автоматические прерыватели.
Рюмкорф был немецким приборостроителем, который переехал на заработки за границу, сначала в Англию, а затем во Францию. В Париже он открыл мастерскую по изготовлению научных приборов. Напряжение, наведенное в его вторичной обмотке 1851 года вызывало искры 5 см, но в его усовершенствованной модели 1857 года они могли достигать и 30 см. Эти устройства обеспечили Даниэлю Румкорфу успех: Наполеон III присудил ему премию в 50 000 франков в 1858 году.

Он также изобрел другие инструменты, такие как лампа Румкорфа, которая включала его катушку и термоэлектрическую батарею. В последующие годы катушка Румкорфа была использована в телеграфии и сыграла фундаментальную роль в экспериментальных исследованиях как источник высоких напряжений, более эффективный, чем электростатические машины.

Уильям Крукс – генерация электронов в газоразрядных трубках

Уильям Крукс

С 1861 года источник высоких напряжений использовался английским физиком и химиком Уильямом Круксом (1832-1919) для питания своих вакуумных ламп, которые он использовал для проведения ранних экспериментов с катодными лучами. Его результаты привели его к предположению, что лучи состоят из частиц с отрицательным зарядом (очень ранняя интуиция электрона).

Исследования с использованием подобных приборов вывели на свет концепцию рентген лучей (получаемых при воздействии катодного луча на мишень), которые систематически изучались немецким физиком Вильгельмом Конрадом Рентгеном (1845-1923) с 1895 года.

За эти достижения Рентген был удостоен первой Нобелевской премии по физике.

Джозеф Джон Томсон – открытие электрона

Британский физик Джозеф Джон Томсон (1856-1940), нобелевский лауреат (1906), использовал источник высоких напряжений в дальнейших экспериментах, которые привели его к открытию электрона в 1897 году признав его в тысячу раз легче чем атом водорода.
Этот результат был предсказан в 1895 году французским физиком Жаном-Батистом Перреном (1870-1942) после его экспериментов с аналогичной аппаратурой. Перрен также был удостоен Нобелевской премии по физике в 1926 году. Все эти экспериментальные устройства использовали трансформатор, введенный Калланом для получения повторяющихся высоковольтных импульсов, питаемых от батарей постоянного тока.

Читайте также:  Принцип работы генератора с постоянным током

Свеча Яблочкова

Павел Николаевич Яблочков

Павел Николаевич Яблочков

В 1876 году появилась простая, дешевая и эффективная дуговая лампа-свеча Яблочкова, которая вскоре получила большой успех в Европе и Америке.

свеча яблочкова

Чтобы обеспечить равное потребление двух параллельных углеродных стержней, между которыми была установлена дуга, ток должен был непрерывно изменяться, и с этой целью производители начали строить генераторы переменного тока, полученные из их динамомашин постоянного тока. Появилась технология переменного тока.

Люсьен Голар и Джон Диксон Гиббс – изобретатели трансформатора

Идея применения связанных катушек в системах переменного тока была впервые задумана Яблочковым, изобретателем свечи, но она прошла незамеченной. Вместо этого устройство со связанными катушками впервые реализовано в Лондоне в 1881 году французским химиком Люсьеном Голаром (1850-1888) и британцем Джоном Диксоном Гиббсом (1834-1912).

Их устройство, полученное из катушки Румкорфа и получившее название вторичного генератора, имело соотношение витков 1:1 и открытый железный сердечник. Несколько таких устройств питались на своих первичных устройствах, соединенных последовательно, в то время как их вторичные устройства питали независимых пользователей при низком напряжении. Они запатентовали и продемонстрировали устройство в Лондоне в 1882 году на Туринской Международной выставке 1884 года на линии переменного тока, протянувшейся на рекордное расстояние в 34 км.

Уильям Стэнли-младший

В Америке ученым занимавшимся изучением электричества и практически воплощавшим его возможности был Уильям Стэнли-младший (1858-1916), инженер компании Westinghouse Electric.

В 1886 году он ввел в эксплуатацию первую американскую систему переменного тока в Баррингтоне, штат Массачусетс. Он питал освещение лампами накаливания и впервые использовал повышающие трансформаторы.

В 1890 году он открыл свой собственный трансформаторный завод, который в 1903 году был приобретен компанией General Electric. В 1893 году Уильям Стэнли-младший поставил первые трехфазные трансформаторы на первую американскую многофазную электростанцию в Редленде, штат Калифорния. Он также изобрел счетчик для переменного тока и лампу накаливания с обугленной шелковой нитью.

Элиу Томсон

Еще один шаг вперед сделал ученый занимавшийся изучением электричества в 1887 году химик и электрик британского происхождения Элиу Томсоном (1853-1937).

Бывший учитель средней школы, в 1880 году вместе с профессором Эдвардом Дж. Хьюстоном (1847-1914) основал американскую Электрическую компанию (позже Thomson-Houston Electric Company), производившую системы для дугового освещения, которые имели большой успех. В 1886 году они начали производить системы переменного тока для ламп накаливания и, работая на этой линии Томсон в 1887 году построил первый трансформатор с масляной изоляцией, способный к лучшей изоляции и охлаждению.

В 1888 году Элиу Томсон задумал трансформатор постоянного тока и электрическую контактную сварку, которая позволяла проводить ранее невозможные сварочные операции. Изобретение было использовано новой компанией -Thomson Electric Welding.
В 1892 году Элиу Томсон способствовал слиянию Thomson-Houston Electric Company и Edison General Electric Company, дав жизнь General Electric Company (GE). Он руководил исследовательской лабораторией компании, лабораторией Томсона, где разрабатывал тяговые двигатели, электрические счетчики, защитные устройства, рентгеновские аппараты и трехфазные генераторы переменного тока.

Элиу Томсон зарегистрировал почти 700 патентов и был одним из основателей Международной электротехнической комиссии и президентом Массачусетского технологического института с 1920 по 1923 год.

Никола Тесла – идеи беспроводного электричества

Великим ученым занимавшимся изучением электричества был Никола Тесла (1856-1943), американец сербского происхождения.Ученые занимавшиеся изучением электричества
Изобретатель, отец асинхронного двигателя, многофазных систем, радиоаппаратуры и других электрических инноваций как изобретения Теслы.
Одной из интересных инноваций была катушка Теслы, состоящая из двух слабо связанных катушек с воздушным сердечником, обе резонансные на одной и той же высокой частоте и способные производить чрезвычайно высокие напряжения (миллионы вольт), которые он использовал в эффектных экспериментах, генерируя молнии длиной в несколько метров.Ученые занимавшиеся изучением электричества
После десятилетий пренебрежения эта концепция в настоящее время привлекает внимание все большего числа исследователей, поскольку она является основой передачи электроэнергии без проводов среднего уровня.

Источник

Открытие электрического тока.

Доброго времени суток. Сегодня, в рубрике «Интересные факты» — Открытие электрического тока. Открытие и «приручение» электрического тока стало важнейшим в истории человечества. И теперь он служит нам верой и правдой, но не прощает ошибок и халатного обращения.

Электрический токЭто упорядоченное движение зараженных частиц. Так несколькими сухими словами разъясняют это удивительное физическое явление в учебниках. Все сферы деятельности человека связаны с электрическим током.

Возможно, Вам будет интересно – «Где зарабатывают студенты».

История открытия электрического тока.

Открытие электрического тока

Янтарь

Первооткрывателем электричества принято считать древнегреческого, философа и ученого Фалеса Милетского, жившего в седьмом веке до нашей эры. Он обратил внимание на то, что если шерстью потереть янтарь, тот обретает способность притягивать легкие мелкие предметы. Позже, еще несколько человек пытались изучать природу электричества. Аристотель в VI веке до н. э. заметил, что некоторые виды угрей способны поражать врага при помощи электрических разрядов.

Электрический угорь

Но эти робкие попытки объяснить природу непонятного явления не приносили успеха. И лишь в VII в, англичанин по национальности, Уильям Гильберт, издает труд, в нем он описывает свойства некоторых природных тел притягивать легкие предметы после их натирания. Открытие электрического тока.

Затем, в 1663 году Отто фон Герике сконструировал подобие динамо-машины, она предоставляла возможность увидеть как натертые тела не только притягиваются, но и отталкиваются друг от друга.

Открытие электрического тока

Гравюра Получение статического электричества

Новые исследования и открытия.

А немного позже, в 1672г. Готфрид Вильгельм Лейбниц смог получить электрическую искру с помощью машины фон Герике.

Англичанин Стивен Грей в 1729г. фиксирует передачу электрозарядов на малые расстояния. И формирует основу для классификации проводников и диэлектриков. Открытие электрического тока.

В 1733г. естествоиспытатель из Франции Шарль Дюфе делает открытие, в нем дает определение разноименным зарядам (положительным и отрицательным, которые он назвал стеклянным и смоляным соответственно). Немного позже, он доказал, что одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются.

Почти одновременно в 1745г. два человека, немец фон Клейст и голландец Мушенбрук, создают конденсатор (Лейденскую банку).

Лейденские банки

Бенджамин Франклин (американский политик и естествоиспытатель) проводит эксперименты с электричеством и изучает природу молний. В 1752 году он изобрел громоотвод (молниеотвод), способный увести атмосферное электричество в сторону от объекта. Он разрабатывает теорию, в которой электричество представлено как нематериальное вещество.

А спустя немного времени, он выдвигает концепцию электродвигателя. Эти открытия дают право считать его одним из первооткрывателей электрического тока наравне с фон Клейстом и Мушенбруком.

Открытие электрического тока. Закон Кулона.

В 1785г. французский ученый Шарль Кулон открывает закон взаимодействия неподвижных (статических) зарядов. Этот закон, а также единица электрического заряда, впоследствии были названы его именем.

Открытие электрического тока

Закон Кулона

Вас может заинтересовать — «Самые востребованные профессии 2020».

Первый гальванический элемент.

Луиджи Гальвани, итальянский физик и физиолог, в 1791г. делает открытие, в котором описывает возникновение разности потенциалов при погружении двух пластин из разного материала в электролит. Александро Вольта (итальянский физик и химик) в 1800г. продолжает исследования Луиджи Гальвани и создает конструкцию в виде вертикального цилиндра из проложенных смоченными в соленой воде серебряных и цинковых пластин, так называемый «вольтов столб», который становится прообразом батарейки.

Вольтов столб

Этот прибор был способен накапливать разность потенциалов, что в итоге производило постоянный электрический ток. В 1861г. единица напряжения получает название «Вольт».

Гальванический элемент

Открытие электрического тока и обретение электричества.

Изобретение батареи постоянного тока спровоцировало огромный рост новых исследований и открытий в конце XIII начале XIX вв.

Французский ученый Андре Ампер в 1821г. в своих трудах доказывает взаимосвязь между магнитными и электрическими явлениями, которых не может быть в неподвижности электричества и вводит понятие «Электрический ток». В честь него силу электрического тока называют «Ампер». Открытие электрического тока.

В 1826г. немецкий физик Георг Ом выводит закон связи напряжения, сопротивления и силы тока — (сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению). Также он вводит новые определения – электродвижущая сила, падение напряжения на участке цепи и проводимость. Единица сопротивления названа в его честь в 1960г.

Открытие электрического тока

Закон Ома

Майкл Фарадей.

Английский естествоиспытатель Майкл Фарадей в 1831г. открывает электромагнитную индукцию и конструирует первый электромотор. Он предсказывает такое явление, как электромагнитные волны и создает трактат об электромагнитном поле.

Электромотор Фарадея

Открытие электрического тока в жизнь.

Первым применение электрическому току нашел русский ученый Александр Лодыгин. Именно он в конце XIII в. изобрел и запатентовал первую в мире электрическую лампочку накаливания. Так началась эра электрического тока. В последствии было еще много открытий, связанных с электротоком, но толчком послужили вышеописанные легендарные исследования.

Открытие электрического тока

Лампа накаливания Лодыгина

Источник