Кто изобрел электричество? Полная правда

По | 20.08.2020

  • Бенджамин Франклин получил всю заслугу за открытие электричества, но все, что он сделал, — это установил связь между молнией и электричеством.
  • Шарль Франсуа Фэй, Луиджи Гальвани, Алессандро Вольта, Майкл Фарадей, Томас Эдисон и Никола Тесла внесли значительный вклад в развитие и коммерциализацию электроэнергии.

Электричество окружает нас повсюду, питая свет, вентиляторы, компьютеры, сотовые телефоны и бесчисленное множество других устройств. В современном мире избежать этого практически невозможно. Даже если вы попытаетесь избежать электричества, вы обнаружите его повсюду в природе, от синапсов внутри человеческого тела до молний во время грозы.

Но знаете ли вы, кто открыл электричество? На самом деле это довольно сложный вопрос. Большинство людей доверяют только одному человеку (Бенджамину Франклину), что в некотором роде несправедливо.

Многие другие ученые использовали эксперименты Франклина для изучения электричества, и некоторые из них смогли изобрести различные формы электричества. Давайте копнем глубже и выясним, кто были эти ученые и каков их вклад.

Электричество до 2600 лет

Один из инструментов, обнаруженных при археологических раскопках недалеко от Багдада, похож на электрохимическую ячейку.

Примерно за 600 г. до н.э. греческий математик по имени Фалес Милетский обнаружил, что трение меха о янтарь вызывает притяжение между ними. Более поздние наблюдения доказали, что это притяжение было вызвано дисбалансом электрических зарядов, который называется статическим электричеством.

Археологи также обнаружили доказательства того, что древние люди могли экспериментировать с электричеством. В 1936 году они нашли глиняный горшок с железным прутом, медной пластиной и асфальтовым сплавом. Он похож на электрохимический (гальванический) элемент.

Неясно, для чего использовался этот инструмент, но он пролил свет на тот факт, что древние люди, возможно, узнали о ранних формах батарей задолго до того, как мы это узнаем.

Томас Браун использовал слово «электричество» в 1646 году

Версориум Гилберта

В 1600 году английский физик Уильям Гилберт написал книгу под названием De Magnete, в котором он объяснил, как статическое электричество генерируется при трении янтаря. Однако он не осознавал, что электрический заряд универсален для всех материалов.

Поскольку Гилберт изучал статическое электричество с помощью янтаря, а янтарь по-гречески называется «электрон», он решил назвать его эффект электрической силой. Он также изобрел электроскоп (известный как версориум Гилберта) для определения наличия электрического заряда на теле.

Работа Гилберта породила английское слово «электричество», которое впервые появилось во втором издании книги. Эпидемическая псевдодоксия, научный журнал, написанный сэром Томасом Брауном в 1946 году.

Шарль Франсуа Фэй открыл типы электрических зарядов

Дальнейшие исследования проводили многие ученые. Отто фон Герике, например, изобрел примитивную форму электрической машины трения в 1663 году. Стивен Грей различал проводимость и изоляцию и в 1729 году открыл явление, называемое электростатической индукцией.

Один из основных вкладов начала 17 века сделал французский химик Шарль Франсуа дю Фэ. Он открыл два типа электричества: стекловидное и смолистое (которое в настоящее время известно как положительный и отрицательный заряд соответственно).

Он также обнаружил, что объекты с одинаковым зарядом притягиваются друг к другу, а объекты с противоположным зарядом отталкиваются. Он также прояснил некоторые популярные заблуждения того времени, например, что электрические свойства объекта зависят от его цвета.

Бенджамин Франклин доказал, что молния в природе электрическая

Бенджамин Франклин проводит эксперимент с воздушным змеем

В середине 18 века Бенджамин Франклин тщательно изучал и проводил многочисленные эксперименты, чтобы понять электричество. В 1748 году он построил электрическую батарею, поместив несколько листов стекла между свинцовыми пластинами. Он также открыл принцип сохранения заряда.

В июне 1752 года Франклин провел знаменитый эксперимент, чтобы доказать, что молния — это электричество. Он прикрепил металлический ключ к нижней части смоченной веревки воздушного змея и запустил воздушный змей во время грозы. Он был осторожен, стоя на изоляторе, чтобы избежать удара током.

Как он и ожидал, змей собрал немного электрического заряда из грозовых облаков, который затем потек по струне, сотрясая его. Этот эксперимент доказал, что молния действительно имела электрическую природу.

Луиджи Гальвани открыл биоэлектромагнетизм в 1780-х годах.

Итальянский физик и биолог был пионером биоэлектромагнетизма. В 1780 году он провел несколько экспериментов на лягушках и обнаружил, что электричество является средой, через которую нейроны передают сигналы мышцам.

Алессандро Вольта изобрел раннюю электрическую батарею в 1800 году

Принципиальная схема гальванической сваи медь-цинк

Другой итальянский физик по имени Алессандро Вольта обнаружил, что определенные химические реакции могут производить постоянный электрический ток. Он построил гальваническую батарею, раннюю электрическую батарею, чтобы производить непрерывный поток электрического заряда. Он был сделан из чередующихся слоев меди и цинка.

Вольта также различал электрический потенциал (V) и заряд (Q), описывая, что они пропорциональны для данного объекта. Это то, что мы называем законом емкости Вольта. В этой работе в его честь была названа единица СИ электрического потенциала (вольт).

Исследования, проведенные Вольтой, привлекли большое внимание и побудили других ученых провести аналогичные исследования, что в конечном итоге привело к развитию нового раздела физической химии, называемого электрохимией.

Немецкий физик Георг Симон Ом дополнительно изучил электрохимическую ячейку Вольта и обнаружил, что электрический ток прямо пропорционален напряжению (разности потенциалов), приложенному к проводнику. Эта ассоциация называется законом Ома.

Ганс Кристиан Эрстед обнаружил, что электричество создает магнитные поля

Портрет Ганса Христиана Эрстеда

В начале 19 века датский физик Ганс Кристиан Эрстед обнаружил прямую связь между электричеством и магнетизмом. В 1820 году он опубликовал свои открытия, описывая, как стрелка компаса может отклоняться под действием электрического тока.

Работа Эрстеда вдохновила французского физика Андре-Мари Ампера на разработку физико-математической теории, которая могла бы лучше объяснить связь между электричеством и магнетизмом. Он сформулировал математическую формулу для представления магнитных сил между объектами с током. В этой работе его именем названа единица измерения электрического тока (ампер) в системе СИ.

Ампер изобрел множество инструментов в 1820-х годах, в том числе соленоид (электромагнит, который создает управляемое магнитное поле) и электрический телеграф (система передачи текстовых сообщений точка-точка).

Майкл Фарадей сделал электричество практичным для использования в технологиях

Майкл Фарадей, около 70 лет

Майкл Фарадей заложил основы концепции электромагнитного поля. Он обнаружил, что на световые лучи может влиять магнетизм. Он изобрел электромагнитные вращающиеся устройства, которые легли в основу технологии электродвигателей.

В 1831 году Фарадей разработал электрическое динамо — машину, которая могла непрерывно преобразовывать вращательную механическую энергию в электрическую энергию, что сделало возможным производство электричества.

В 1832 году Фарадей провел серию экспериментов по исследованию поведения электричества. Он пришел к выводу, что категоризация различных «типов» электричества иллюзорна. Вместо этого он предположил, что существует только один «тип» электричества, и изменение параметров, таких как ток и напряжение (количество и интенсивность), приведет к созданию различных групп явлений.

Джеймс Клерк Максвелл сформулировал теорию электромагнитного излучения

В 1873 году шотландские ученые Джеймс Клерк Максвелл начали разработку уравнений, которые могли точно описывать электромагнитное поле. Он предположил, что электрические и магнитные поля движутся как волны со скоростью света.

Генрих Рудольф Герц окончательно доказал эту теорию, и Гульельмо Маркони использовал эти волны для разработки радио.

Томас Эдисон Коммерческое использование электроэнергии

В 1879 году Томас Альва Эдисон изобрел практичную лампочку, которая прослужила долгое время, прежде чем перегореть. Его следующей задачей было разработать электрическую систему, которая могла бы предоставить людям реальный источник энергии для питания этих лампочек.

В 1882 году он построил первую в Лондоне электростанцию, которая вырабатывала электроэнергию и доставляла ее в дома людей. Несколько месяцев спустя он основал еще одну электростанцию ​​в Нью-Йорке, чтобы обеспечить электрическое освещение в районе нижнего Манхэттенского острова. Около 85 клиентов получили достаточно энергии, чтобы зажечь 5 000 лампочек.

На заводе использовались поршневые паровые двигатели для включения генераторов постоянного тока. Но поскольку это было распределение постоянного тока, зона обслуживания была ограничена падением напряжения на фидерах.

Никола Тесла изобрел переменный ток

Поворотный момент в электрической эре наступил через несколько лет, когда Никола Тесла приехал в Нью-Йорк, чтобы работать на Эдисона. Он покинул Edison Machine Works через шесть месяцев из-за невыплаченных бонусов, которые, по его мнению, он заработал.

Вскоре после ухода из компании Тесла обнаружил новый тип двигателя переменного тока (AC) и технологию передачи электроэнергии. Он объединился с Джорджем Вестингаузом, чтобы запатентовать систему переменного тока, чтобы обеспечить страну электроэнергией высочайшего качества.

Энергосистема, изобретенная Теслой, быстро распространилась в США и Европе из-за ее преимуществ в передаче высокого напряжения на большие расстояния. Первая гидроэлектростанция Tesla в Ниагарском водопаде может транспортировать электроэнергию на площадь более 200 квадратных миль. Напротив, установка постоянного тока Эдисона могла транспортировать электроэнергию только в пределах одной мили.

Сегодня переменный ток вырабатывается большинством электростанций и используется почти во всех системах распределения электроэнергии. Общее валовое производство электроэнергии в мире в 2019 году составило 27 644 ТВт-ч.

Читайте: 12 гениальных изобретений Николы Теслы в различных областях

Генрих Герц наблюдал фотоэлектрический эффект в 1887 году

Генрих Рудольф Герц

Пока Тесла был занят изобретением и распределением переменного тока, Генрих Герц проводил серию экспериментов по пониманию электромагнитных волн. В 1887 году он наблюдал фотоэлектрический эффект, явление, при котором электроны испускаются, когда электромагнитное излучение (например, свет) попадает на материал.

В 1905 году Альберт Эйнштейн опубликовал «закон фотоэлектрических эффектов», выдвинув гипотезу о том, что световая энергия переносится дискретными квантованными пакетами. Это был решающий шаг в развитии квантовой механики. За эту работу Эйнштейн был удостоен Нобелевской премии по физике 1921 года.

Фотоэлектрический эффект используется в фотоэлементах, обычно используемых в солнечных батареях. Эти клетки вырабатывают напряжение и подают электрический ток, когда на них падает солнечный свет (или свет с определенными длинами волн).

К концу 2019 года в мире было установлено в общей сложности 629 гигаватт солнечной энергии. В ближайшие годы это число увеличится, поскольку многие страны и территории переходят на возобновляемые источники. снизить воздействие производства электроэнергии на окружающую среду.

Читайте: Кто изобрел лампочку?

Таким образом, было бы неправильно доверять открытие электричества одному человеку. Хотя идея электричества существовала тысячи лет, когда пришло время изучить ее с научной и коммерческой точек зрения, несколько великих умов работали над разными подгруппами проблемы.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *