Tko je izumio struju? Što je struja i što znači rad struje? Objašnjavamo pristupačnim jezikom.

Suvremeni život je nemoguć bez rasvjete, automobila, opreme, digitalne i druge tehnologije, baziraju se na jednom resursu, s tim u vezi mnogi se pitaju tko je izumio električnu energiju koja se koristi posvuda. Tko je bio čovjek s kojim je započeo razvoj znanosti i proizvodnje i koji je sadašnji komfor života potencijalno omogućio?

Izum električne energije kao takve nije postojao, budući da je riječ o prirodnom fenomenu i njegovo proučavanje počelo je u staroj Grčkoj u 7. stoljeću prije Krista. Filozof i prirodoslovac Thales iz Mileta skrenuo je pozornost na činjenicu da ako se jantar trlja ovčjom vunom, kamen dobiva sposobnost privlačenja određenih svjetlosnih predmeta. On je i formulirao termin. Budući da se jantar na grčkom naziva "elektron", Tales je otkrivenu silu označio kao "elektricitet".

Znanstveno istraživanje

Pravo znanstveno istraživanje električne prirode počelo je tek u 17. stoljeću u doba renesanse. U Magdeburgu je u to vrijeme Otto von Guericke služio kao burgomaster, ali moć nije bila stvarna strast službenika. Sve slobodno vrijeme provodio je u svom laboratoriju, gdje je, nakon pažljivog proučavanja djela Talesa iz Mileta, izumio prvi električni stroj na svijetu. Istina, njegova primjena nije bila praktična, već prije znanstvena; omogućila je izumitelju da proučava učinke privlačenja i odbijanja pomoću električne sile. Stroj je bio šipka na kojoj se vrtjela kugla sumpora; u ovom je dizajnu zamijenio jantar.

Utemeljitelj elektrotehnike

Također je krajem 17. stoljeća na engleskom dvoru djelovao dvorski liječnik i fizičar William Gilbert. Inspiriran je i djelima starogrčkog mislioca, te je prešao na vlastito istraživanje ove teme. Ovaj izumitelj razvio je uređaj za proučavanje električne energije - versor. Uz njegovu pomoć mogao je proširiti svoje znanje o električnim pojavama. Tako je ustanovio da škriljevci, opal, dijamant, karborund, ametist i staklo imaju svojstva slična jantaru. Osim toga, Gilbert je uspostavio odnos između plamena i struje, a također je napravio niz drugih otkrića koja su modernim znanstvenicima omogućila da ga nazovu utemeljiteljem elektrotehnike.

Prijenos električne energije na daljinu

U 18. stoljeću uspješno su nastavljena istraživanja ove teme. Dva znanstvenika iz Engleske, Grenville Wheeler i Stephen Gray, otkrili su da elektricitet prolazi kroz neke materijale (nazvani su vodičima), a kroz druge ne prolazi. Također su izveli prvi eksperiment prijenosa električne sile na daljinu. Struja je prešla kratku udaljenost. Tako se 1729. godina može nazvati prvim datumom kada se odgovara na pitanje koje godine je izumljena industrijska električna energija. Daljnja su otkrića slijedila jedno za drugim:

  • profesor matematike iz Nizozemske, Maschenbroek, izumio je "Leyden jar", koji je u biti bio prvi kondenzator;
  • francuski prirodoslovac Charles Dufay klasificirao je električne sile na sile stakla i smole;
  • Mihail Lomonosov dokazao je da munja nastaje zbog potencijalnih razlika i izumio je prvi gromobran;
  • Profesor iz Francuske Charles Coulomb otkrio je zakon odnosa između stacionarnih naboja točkastog formata.

Sve utvrđene činjenice pod jednu je koricu sakupio Benjamin Franklin, koji je predložio i nekoliko obećavajućih teorija, na primjer, da naboji mogu biti i pozitivni i negativni.

Od teorije do prakse

Sve utvrđene činjenice bile su točne i predstavljale su osnovu za praktičan razvoj događaja. U 19. stoljeću znanstvena istraživanja jedno za drugim pronašla su praktičnu primjenu:

  • Talijanski znanstvenik Volt razvio je izvor istosmjerne električne struje;
  • danski znanstvenik Oersted uspostavio je električne i magnetske odnose među objektima;
  • znanstvenik iz Sankt Peterburga Petrov razvio je sklop koji je omogućio korištenje električne struje za osvjetljavanje prostorija;
  • Englez Delarue izumio je prvu svjetiljku sa žarnom niti

  • Ampere je otkrio činjenicu da magnetsko polje nije formirano statičkim nabojima, već električnim poljem;
  • Faraday je otkrio elektromagnetsku indukciju i konstruirao prvi motor;
  • Gauss je razvio teoriju električnog polja;
  • Talijanski fizičar Galvani utvrdio je prisutnost elektriciteta u ljudskom tijelu, posebice izvođenje pokreta mišića pomoću električne struje.

Radovi svakog od gore navedenih znanstvenika poslužili su kao osnova za određene smjerove, tako da se bilo koji od njih sa sigurnošću može nazvati prvim znanstvenikom na svijetu koji je izumio električnu energiju.

Doba "velikih otkrića"

Otkrića i provedeni razvoji omogućili su sustavnu analizu fenomena i njegovih mogućnosti, nakon čega su postali mogući projekti različitih električnih sustava i uređaja. Inače, na čast Rusiji, možemo reći da je prvo naseljeno područje na planeti koje je bilo osvijetljeno električnom energijom bilo Carsko Selo 1881. godine. Tako, kao rezultat rada nekoliko generacija, možemo živjeti u najudobnijem mogućem svijetu.

Povijest električne energije: video

U svakodnevnom životu uređaji koji rade na struju postali su nam poznata i sasvim uobičajena pojava. Mnogi ljudi nisu ni razmišljali o tome tko je izumio struju. Uostalom, da nije izmišljeno, teško je zamisliti kako bismo sada živjeli.

Naime, ovo otkriće trebalo je stoljećima da dođe do svoje moderne manifestacije, a na cijelom dugom putu mnogi su umovi pridonijeli razvoju ovog područja.

Povijest izuma električne energije

Jantar utrljan na vunenu tkaninu obično počinje privlačiti male komadiće papira i druge slične predmete. S tim opažanjem, prema povjesničarima, započeo je put do izuma električne energije. A prvi koji se zainteresirao za ovaj fenomen bio je Thales iz Mileta.

Ali to zapažanje tih godina nije dovelo do nikakvih praktičnih posljedica. Štoviše, vjerovalo se da samo jantar ima takva "čarobna" svojstva. Ovo mišljenje je opovrgnuto daljnjim studijama fizičara, kada je ova znanost postala eksperimentalna.

Drugo ime koje se pojavljuje u pitanju "Tko je izumio elektricitet?" — William Gilbert. Zaslužan je za otkriće da takva svojstva, osim jantara, imaju staklo, gorski kristal, dijamanti i safiri. Elektroskop mu je pomogao da to pokaže u prvoj polovici 17. stoljeća. Gilbert je također počeo proučavati magnetske pojave, te je bio jedan od prvih fizičara u povijesti koji ih je pokušao razumjeti.

Nadalje, evoluciju elektriciteta nastavio je Otto von Guericke. Godine 1650. izumio je elektrostatički stroj. Iako je bio prilično primitivan i nije imao praktičnu svrhu, ipak je postao još jedan korak u razvoju ovog smjera. Uređaj koji je izumio bio je opremljen kuglom od prirodnog sumpora, o koju je došlo do trenja. Kao rezultat toga, generirani su mali električni naboji.

Činjenicu da neki metali imaju svojstvo provođenja struje kroz sebe prvi je otkrio Stephen Gray - bilo je to početkom 18. stoljeća. A podjela elektriciteta na negativne i pozitivne naboje dogodila se u doba istraživanja Roberta Simmera, kao i sama pojava njihovog naziva "naboj". Takve je zaključke mogao donijeti i onaj koji je izumio elektricitet, ali ta otkrića nisu dovela do željenih rezultata.

Promatranjem naelektrizirane svile došlo se do otkrića suprotnih naboja. Fizičar je uspio primijetiti da kada se jedno tijelo trlja o drugo, dolazi do preraspodjele energije. Nakon Simmera ovo je istraživanje nastavio Charles Dufay. Utvrdio je da se tijela s homogenim nabojem odbijaju, dok suprotna, naprotiv, teže jedno drugome.

Pojmove “smolnog” i “staklenog” naboja izveo je upravo Charles Dufay, još jedan u nizu onih koji su “izumili” elektricitet. Tijekom njegovih eksperimenata otkriveno je da ako se staklo temeljito trlja o svilu, kao rezultat toga nastaje određena vrsta naboja. Suprotan naboj postignut je interakcijom vune i smole. Odatle potiču ova imena.

Otkriće zakona međudjelovanja naboja dogodilo se 1785. Pripada fizičaru Charlesu Coulombu. Posebno za proučavanje vlastite teorije, Coulomb je razvio ljestvice koje su vrlo precizne. Uz njihovu pomoć odredio je obrnutu proporcionalnost kvadrata staze između električki nabijenih tijela.

Kao rezultat toga, ovo otkriće prebacilo je proučavanje svojstava elektriciteta u kategoriju egzaktnih znanosti. Zato što je od tog trenutka postalo moguće koristiti matematičke formule za izračun određenih svojstava kako bi se postigli željeni rezultati.

Sljedeći kandidati za titulu onih znanstvenika koji su izumili elektricitet već su bili predstavnici fizike 19. stoljeća. Brojna otkrića na ovom području dogodila su se u desetljeću od 1821. do 1831. godine. Fizičari Oersted i Ampere otkrili su vezu između električnih pojava i magnetizma. Nakon ovog otkrića uslijedila je Gaussova teorija elektrostatskog polja, objavljena 1830. Godinu dana kasnije, u dijelu ove znanosti pojavljuju se točni pojmovi magnetskog i električnog polja koji proizlaze iz otkrića Michaela Faradaya - otkrića principa elektrolize i elektromagnetske indukcije.

Gotovo 50 godina kasnije, 1880. godine, razvijene su praktične metode za prijenos električne energije na značajne udaljenosti - fizičar Lachinov je radio na ovoj pozornici. U istom desetljeću Heinrich Hertz otkrio je elektromagnetske valove (1888.).

I cijeli taj niz otkrića i brojnih studija, započetih u 17. stoljeću, doveo je znanstvenike do otkrića električne teorije materije. Ova teorija omogućila je realizaciju mogućnosti prijenosa energije na velike udaljenosti. Kasnije se tehnologija razvila i dovela električnu energiju u svaki dom, pružajući čovječanstvu sve pogodnosti. Dakle, svakom sudioniku ove stoljetne povijesti može se pripisati počasni naziv "koji je izumio električnu energiju".

Sadržaj:

Apsolutno je nemoguće zamisliti život modernih ljudi bez električne energije. Međutim, to nije uvijek bio slučaj. Aktivna uporaba električne struje počela je tek u 20. stoljeću, a prije toga sve je bilo ograničeno na eksperimente i istraživanja koja su provodili pojedini znanstvenici iz različitih zemalja. Stoga pitanje kada se pojavio elektricitet nema jasan odgovor, budući da su prve predodžbe o njemu nastale u 7. stoljeću pr. Promatrajući neke fizikalne pojave, grčki znanstvenik i filozof Thales iz Mileta skrenuo je pozornost na činjenicu da jantar može privući lagane male predmete nakon što ga trljate vunom. Na ovoj je razini znanje o elektricitetu bilo suspendirano stoljećima.

Prva istraživanja i otkrića

Spoznaje na području električne energije počinju se dalje razvijati tek u 15. stoljeću. A ako uzmemo u obzir elektricitet, tko ga je stvorio i uveo takav pojam, prije svega treba spomenuti engleskog fizičara Williama Gilberta (1544.-1603.). Ovaj prirodoslovac i dvorski liječnik s pravom se smatra utemeljiteljem učenja o elektricitetu i magnetizmu. Zahvaljujući Williamu, skovani su pojmovi "elektricitet" i "električan". U svom znanstvenom radu William Gilbert uvjerljivo dokazuje postojanje magnetskog polja na Zemlji.

U knjizi “O magnetu, magnetskim tijelima i velikom magnetu Zemlje” detaljno su opisani pokusi koji potvrđuju magnetska i električna svojstva tijela. Sva su tijela podijeljena na naelektrizirana trenjem i nenaelektrizirana. Utvrđeno je da svaki magnet ima dva neodvojiva pola. To jest, kada se magnet pili na dva jednaka dijela, svaka polovica ponovno formira svoj vlastiti par polova. Suprotni polovi privlače jedni druge, a poput polova, naprotiv, odbijaju se u suprotnim smjerovima. Tijekom eksperimenata s metalnom kuglom koja je u interakciji s magnetskom iglom, znanstvenici su prvi put sugerirali da Zemlja nije ništa više od ogromnog magneta, a njezini magnetski polovi mogu se poklapati s geografskim polovima.

Znanstvenik je proučavao električne fenomene pomoću versora, stvorenog vlastitim rukama, koji je postao prvi jedinstveni elektroskop. Pojmovi magnetizma i elektriciteta su odvojeni, jer uglavnom metalni predmeti imaju magnetska svojstva, dok su električna svojstva svojstvena mnogim tvarima koje su uključene u posebnu kategoriju. U knjizi Williama Gilberta prvi su definirani pojmovi električnog privlačenja, električne sile i magnetskih polova.

Mnogo godina kasnije, njemački fizičar, inženjer i filozof iz Magdeburga, Otto von Guericke (1602-1686), odlučio je ponoviti znanstvenikove eksperimente. Izumio je posebne fizičke instrumente koji su pomogli ne samo potvrditi Gilbertove zaključke, već i potvrditi znanstvena istraživanja samog von Guerickea. Najboljim dokazom smatraju se brojne eksperimentalne studije koje utječu, a do tada praktički nitko nije bio zainteresiran.

Kako bi potvrdio vlastito istraživanje i prethodne pokuse Williama Gilberta, von Guericke je izumio poseban uređaj koji mu omogućuje stvaranje električnog stanja. Nedostajao mu je kondenzator za pohranu električne energije proizvedene trenjem, pa ovaj uređaj nije u potpunosti odgovarao konceptu električnog stroja. Ipak, on je odigrao svoju ulogu i zahvaljujući njemu je povijest razvoja električne energije dobila novi zamah u pravom smjeru.

Von Guericke je također otkrio učinak električnog odbijanja, koji je prije bio nepoznat. Da bi se potvrdio ovaj učinak, napravljena je velika kugla od sumpora kroz koju je provučena os koja ju je pokretala. Tijekom rotacije trljala se suhom rukom, zbog čega se kuglica naelektrizirala. Tijekom eksperimenta uočeno je da se tijela prvo privlače, a zatim odbijaju. Osim toga, bilo je vidljivo kako su odbijeno paperje privukla druga tijela. Tijekom istraživanja uočeni su i drugi efekti koji su potvrdili opća svojstva i svojstva elektriciteta poznata u to vrijeme.

Nakon toga, von Guerickeov električni stroj poboljšali su njemački znanstvenici Bose, Winkler i engleski fizičar Hoxby. Uz njegovu pomoć u 18. i 19. stoljeću bilo je moguće doći do brojnih novih otkrića u teoriji i praksi elektriciteta.

Velika otkrića 18. i 19. stoljeća

Istraživanja na području električne energije uspješno su nastavili i drugi znanstvenici. Tako je 1707. godine francuski fizičar Du Fay otkrio razliku između elektriciteta dobivenog trenjem o različite materijale. Za pokuse su korišteni krugovi od stakla i smole drveta.

Godine 1729. engleski znanstvenici Gray i Wheeler otkrili su da su određene vrste tvari sposobne prenositi elektricitet kroz sebe. Od njihovog otkrića sva su se tijela počela dijeliti na vrste i nazivati ​​vodičima i nevodičima električne struje. Iste je godine nizozemski fizičar Muschenbroek iz Leidena došao do velikog otkrića. Tijekom pokusa sa staklenom posudom, zatvorenom s obje strane pločama staniola, utvrđeno je da takva posuda može pohraniti električnu energiju. Na temelju mjesta eksperimenta, ovaj uređaj je nazvan Leyden jar.

Veliki doprinos znanosti dao je američki znanstvenik i javna osoba Benjamin Franklin. Dokazao je teoriju koegzistencije pozitivnog i negativnog elektriciteta i objasnio procese koji se odvijaju tijekom punjenja i pražnjenja Leydenove posude. Utvrđeno je da se slobodna elektrifikacija ploča ovog uređaja može dogoditi pod utjecajem različitih električnih naboja. Benjamin Franklin posvetio je puno vremena proučavanju atmosferskog elektriciteta i pomoću gromobrana dokazao nastanak munje iz razlike u električnim potencijalima.

Godine 1785. francuski znanstvenik Charles Coulomb otkrio je zakon koji opisuje električnu interakciju između točkastih naboja. Otkriće egzaktnog fizikalnog zakona dogodilo se bez složene laboratorijske opreme, samo pomoću čeličnih kuglica. Za određivanje udaljenosti i sile međudjelovanja korištene su iste torzijske vage kao u proučavanju gravitacijskih sila između dvaju tijela. Znanstvenik nije koristio apsolutnu vrijednost električnih naboja, jednostavno je uzeo dva identična naboja ili nejednaka, ali s prethodno poznatom razlikom u njihovoj veličini.

Do važnog otkrića na području elektriciteta došao je talijanski znanstvenik Alessandro Volta 1800. godine. Ovaj izum bila je kemijska baterija koja se sastojala od okruglih srebrnih ploča, poredanih komadićima papira, prethodno navlaženim slanom vodom. Kemijske reakcije koje su se odvijale u bateriji pridonijele su pravilnoj proizvodnji električne struje.

Godine 1831. poznati engleski fizičar Michael Faraday otkrio je fenomen, te je na temelju njega prvi u svijetu izumio električni generator. Ime Michael Faraday povezuje se s pojmovima električnog i magnetskog polja te izumom najjednostavnijeg elektromotora.

Cjelokupna povijest električne energije bila bi nepotpuna bez izvanrednog izumitelja Nikole Tesle koji je djelovao na prijelazu iz 19. u 20. stoljeće i bio znatno ispred svog vremena. Svoja istraživanja na području magnetizma i elektriciteta neprestano je prenosio na praktičnu razinu. Uređaji koje je stvorio briljantni znanstvenik još uvijek se smatraju jedinstvenim i neponovljivim.

Tijekom svog života posvećenog proučavanju mogućnosti elektriciteta, Tesla je registrirao mnoge patente i došao do otkrića koja su postala pomaci u elektrotehnici. Većina izuma i otkrića još uvijek se na ovaj ili onaj način koristi u svakodnevnom životu. Među najpoznatijim djelima treba istaknuti rotirajuće magnetsko polje koje omogućuje korištenje izmjenične struje u elektromotorima bez pretvorbe u istosmjernu struju. Tesla je stvorio i motor na izmjeničnu struju, na temelju kojega je kasnije nastao generator izmjenične struje. Ova i druga otkrića uspješno su iskorištena u mnogim tehničkim rješenjima.

Popis znanstvenika koji su dali značajan doprinos razvoju znanosti o elektricitetu može biti dug. U zaključku bih želio spomenuti Georga Ohma koji je pokusima izveo osnovni zakon električnog kruga. Zahvaljujući Ohmu pojavili su se pojmovi kao što su elektromotorna sila, vodljivost, pad napona i drugi. Ništa manje poznat je Ampere Andre-Marie, koji ga je izumio za određivanje smjera struje na magnetskoj igli. Također posjeduje dizajn pojačala magnetskog polja, koji je zavojnica s velikim brojem zavoja. Ovi i drugi znanstvenici učinili su mnogo kako bi osigurali da čovječanstvo u potpunosti iskoristi prednosti koje pruža električna energija.

Suvremeni život ne može se zamisliti bez električne energije, ovu vrstu energije čovječanstvo najpotpunije koristi. Međutim, ne mogu se svi odrasli sjetiti definicije električne struje iz školskog tečaja fizike (ovo je usmjereni tok elementarnih čestica s nabojem), vrlo malo ljudi razumije što je to.

Što je struja

Prisutnost elektriciteta kao fenomena objašnjava se jednim od glavnih svojstava fizičke materije - sposobnošću da ima električni naboj. Mogu biti pozitivni i negativni, dok se objekti suprotnih polarnih znakova međusobno privlače, a "ekvivalentni" se, naprotiv, odbijaju. Čestice koje se kreću također su izvor magnetskog polja, što još jednom dokazuje povezanost elektriciteta i magnetizma.

Na atomskoj razini postojanje elektriciteta može se objasniti na sljedeći način. Molekule koje čine sva tijela sadrže atome sastavljene od jezgri i elektrona koji kruže oko njih. Ovi se elektroni mogu, pod određenim uvjetima, odvojiti od "majčinskih" jezgri i krenuti u druge orbite. Kao rezultat toga, neki atomi postaju "premalo" elektrona, a neki ih imaju višak.

Budući da je priroda elektrona takva da oni teku tamo gdje ih nema, stalno kretanje elektrona iz jedne tvari u drugu čini električnu struju (od riječi "teći"). Poznato je da struja teče od minus pola prema plus polu. Stoga se tvar s nedostatkom elektrona smatra pozitivno nabijenom, a s viškom - negativno, i naziva se "ioni". Ako govorimo o kontaktima električnih žica, tada se pozitivno nabijena naziva "nula", a negativno nabijena "faza".

U različitim tvarima, udaljenost između atoma je različita. Ako su vrlo male, elektronske ljuske se doslovno dodiruju, pa elektroni lako i brzo prelaze iz jedne jezgre u drugu i natrag, stvarajući tako kretanje električne struje. Tvari kao što su metali nazivaju se vodiči.

Kod drugih tvari međuatomski razmaci su relativno veliki, pa su dielektrici, tj. ne provode struju. Prije svega, to je guma.

dodatne informacije. Kada jezgre tvari emitiraju elektrone i kreću se, stvara se energija koja zagrijava vodič. Ovo svojstvo električne energije naziva se "snaga" i mjeri se u vatima. Ta se energija također može pretvoriti u svjetlost ili neki drugi oblik.

Za neprekidni protok električne energije kroz mrežu, potencijali na krajnjim točkama vodiča (od dalekovoda do kućnog ožičenja) moraju biti različiti.

Povijest otkrića elektriciteta

Što je elektricitet, odakle dolazi i njegova druga svojstva temeljno proučava znanost termodinamika sa srodnim znanostima: kvantnom termodinamikom i elektronikom.

Bilo bi pogrešno reći da je bilo koji znanstvenik izumio električnu struju, jer su je od davnina proučavali mnogi istraživači i znanstvenici. Sam pojam “elektricitet” u upotrebu je uveo grčki matematičar Thales, a ta riječ znači “jantar”, budući da je upravo u eksperimentima s jantarnim štapićem i vunom Thales uspio generirati statički elektricitet i opisati tu pojavu.

Rimljanin Plinije također je proučavao električna svojstva smole, a Aristotel je proučavao električne jegulje.

Kasnije je prvi koji je temeljito proučio svojstva električne struje bio V. Gilbert, liječnik engleske kraljice. Njemački burgomester iz Magdeburga O.f. Gericke smatra se tvorcem prve žarulje napravljene od kuglice naribanog sumpora. A veliki Newton dokazao je postojanje statičkog elektriciteta.

Na samom početku 18. stoljeća engleski fizičar S. Gray podijelio je tvari na vodiče i nevodiče, a nizozemski znanstvenik Pieter van Musschenbroek izumio je Leydenovu posudu koja može akumulirati električni naboj, odnosno bio je to prvi kondenzator. Američki znanstvenik i političar B. Franklin prvi je u znanstvenom smislu razvio teoriju elektriciteta.

Cijelo 18. stoljeće bilo je bogato otkrićima na području elektriciteta: utvrđena je električna priroda munje, konstruirano umjetno magnetsko polje, postojanje dvije vrste naboja (“plus” i “minus”) i, kao posljedica toga, , otkrivena su dva pola (američki prirodoslovac R. Simmer) , Coulomb je otkrio zakon međudjelovanja točkastih električnih naboja.

U sljedećem stoljeću izumljene su baterije (talijanski znanstvenik Volta), lučna svjetiljka (Englez Davey), a također i prototip prvog dinama. 1820. se smatra godinom rođenja elektrodinamičke znanosti, to je učinio Francuz Ampere, po čemu je njegovo ime dodijeljeno jedinici za označavanje jakosti električne struje, a Škot Maxwell izveo je svjetlosnu teoriju elektromagnetizma. Rus Lodygin izumio je žarulju sa žarnom niti s jezgrom od ugljena - praotac modernih žarulja. Prije nešto više od stotinu godina izumljena je neonska svjetiljka (francuski znanstvenik Georges Claude).

Do danas se nastavljaju istraživanja i otkrića na području elektriciteta, na primjer, teorija kvantne elektrodinamike i međudjelovanje slabih električnih valova. Među svim znanstvenicima koji se bave proučavanjem elektriciteta, Nikola Tesla zauzima posebno mjesto - mnogi njegovi izumi i teorije o funkcioniranju elektriciteta još uvijek nisu u potpunosti procijenjeni.

Prirodni elektricitet

Dugo se vremena vjerovalo da elektricitet "sam po sebi" ne postoji u prirodi. Ovu je zabludu raspršio B. Franklin, koji je dokazao električnu prirodu munje. Upravo su oni, prema jednoj verziji znanstvenika, pridonijeli sintezi prvih aminokiselina na Zemlji.

Unutar živih organizama također se stvara električna energija koja stvara živčane impulse koji osiguravaju motoričke, respiratorne i druge vitalne funkcije.

Zanimljiv. Mnogi znanstvenici smatraju da je ljudsko tijelo autonomni električni sustav koji je obdaren samoregulacijskim funkcijama.

Predstavnici životinjskog svijeta također imaju svoju struju. Na primjer, neke vrste riba (jegulje, lampuge, raže, udičarice i druge) koriste ga za zaštitu, lov, dobivanje hrane i orijentaciju u podvodnom prostoru. Poseban organ u tijelu ovih riba stvara struju i pohranjuje je, kao u kondenzatoru, frekvencija mu je stotine herca, a napon 4-5 volti.

Dobivanje i korištenje električne energije

Električna energija u naše vrijeme je osnova ugodnog života, stoga je čovječanstvu potrebna njena stalna proizvodnja. U te svrhe grade se različite vrste elektrana (hidroelektrane, termoelektrane, nuklearne, elektrane na vjetar, plimu i oseku i sunce), koje mogu uz pomoć generatora proizvesti megavata električne energije. Taj se proces temelji na pretvorbi mehaničke (energija padajuće vode u hidroelektranama), toplinske (izgaranje ugljičnog goriva - kamenog i mrkog ugljena, treseta u termoelektranama) ili međuatomske energije (atomski raspad radioaktivnog urana i plutonija na nuklearne elektrane) u električnu energiju.

Mnoga znanstvena istraživanja posvećena su električnim silama Zemlje, a sva ona nastoje iskoristiti atmosferski elektricitet za dobrobit čovječanstva - stvaranjem električne energije.

Znanstvenici su predložili mnoge zanimljive uređaje za generator struje koji omogućuju proizvodnju električne energije iz magneta. Oni koriste sposobnost permanentnih magneta da izvrše koristan rad u obliku zakretnog momenta. Nastaje kao rezultat odbijanja jednako nabijenih magnetskih polja na uređajima statora i rotora.

Električna energija je popularnija od svih drugih izvora energije jer ima mnoge prednosti:

  • lako kretanje do potrošača;
  • brza pretvorba u toplinsku ili mehaničku energiju;
  • moguća su nova područja njegove primjene (električna vozila);
  • otkriće novih svojstava (supravodljivost).

Elektricitet je kretanje različito nabijenih iona unutar vodiča. Riječ je o velikom daru prirode koji su ljudi spoznali od davnina, a taj proces još nije dovršen, iako ga je čovječanstvo već naučilo izvlačiti u ogromnim količinama. Električna energija ima veliku ulogu u razvoju modernog društva. Možemo reći da će bez njega životi većine naših suvremenika jednostavno stati, jer nije uzalud kad nestane struje ljudi kažu da su “ugasili svjetla”.

Video

. (povijest otkrića fenomena)

Prije 1600 Znanje Europljana o elektricitetu ostalo je na razini starih Grka, čime se ponovila povijest razvoja teorije paromlaznih strojeva ("Eleopilo" A. Herona).

Utemeljitelj znanosti o elektricitetu u Europi bio je diplomac Cambridgea i Oxforda, engleski fizičar i dvorski liječnik kraljice Elizabete. - William Gilbert(1544-1603). W. Gilbert je uz pomoć svog “versora” (prvog elektroskopa) pokazao da ne samo brušeni jantar, već i dijamant, safir, karborund, opal, ametist, gorski kristal, staklo, škriljevac itd. imaju sposobnost privlačenja. laka tijela (slamčice).koje je nazvao "električni" minerali.

Osim toga, Gilbert je primijetio da plamen "uništava" električna svojstva tijela stečena trenjem, te je po prvi put proučavao magnetske pojave, utvrdivši da:

Magnet uvijek ima dva pola – sjeverni i južni;
- kao motke odbijaju, a za razliku od motki privlače;
- piljenjem magneta ne može se dobiti magnet sa samo jednim polom;
- željezni predmeti pod utjecajem magneta poprimaju magnetska svojstva (magnetska indukcija);
- prirodni magnetizam može se pojačati željeznim okovom.

Proučavajući magnetska svojstva magnetizirane kuglice pomoću magnetske igle, Gilbert je došao do zaključka da ona odgovaraju magnetskim svojstvima Zemlje, a Zemlja je najveći magnet, što objašnjava stalni nagib magnetske igle.

1650: Otto von Guericke(1602.-1686.) stvara prvi električni stroj, koji iz natrljane kugle izlivene od sumpora izvlači značajne iskre, čije ubrizgavanje može biti čak i bolno. Međutim, misterij svojstava "električna tekućina", kako se ta pojava tada nazivala, tada nije dobila nikakvo objašnjenje.

1733: francuski fizičar, član Pariške akademije znanosti , Charles Francois Dufay (Dufay, Du Fay, 1698-1739) otkrio je postojanje dvije vrste elektriciteta, koje je nazvao “staklo” i “smola”. Prvi se javlja na staklu, gorskom kristalu, dragom kamenju, vuni, kosi itd.; drugi - na jantaru, svili, papiru itd.

Ch.Dufay je nakon brojnih eksperimenata prvi uspio naelektrizirati ljudsko tijelo i “primiti” iskre iz njega. Njegov znanstveni interes uključivao je magnetizam, fosforescenciju i dvolom u kristalima, što je kasnije postalo osnova za stvaranje optičkih lasera. Za detekciju mjerenja električne energije koristio je Gilbertov versor, čineći ga mnogo osjetljivijim. Po prvi put je izrazio ideju o električnoj prirodi munje i groma.

1745: diplomirani fizičar Sveučilišta Leiden (Nizozemska). Pieter van Muschenbrouck(Musschenbroek Pieter van, 1692.-1761.) izumio je prvi autonomni izvor električne energije - Leydensku staklenku i proveo niz eksperimenata s njom, tijekom kojih je utvrdio odnos između električnog pražnjenja i njegovog fiziološkog učinka na živi organizam.

Leydenska posuda bila je staklena posuda čije su stijenke iznutra i izvana bile obložene olovnom folijom i bila je prvi električni kondenzator. Ako su ploče uređaja koji se napaja iz elektrostatskog generatora O. von Guerickea spojene tankom žicom, tada se brzo zagrije, a ponekad i rastali, što ukazuje na prisutnost u banci izvora energije koji se može prenijeti daleko od mjesto njegovog punjenja.

1747:član Pariške akademije znanosti, francuski eksperimentalni fizičar Jean Antoine Nollet(1700-1770) izumio prvi uređaj za procjenu električnog potencijala – elektroskop, zabilježio je činjenicu bržeg “odvodnjavanja” elektriciteta iz oštrih tijela i prvi put formirao teoriju o djelovanju elektriciteta na žive organizme i biljke.

1747–1753: Američki državnik, znanstvenik i pedagog Benjamin (Benjamin) Franklin(Franklin, 1706-1790) objavljuje niz radova o fizici elektriciteta, u kojima:
- uveo danas općeprihvaćenu oznaku za električki nabijena stanja «+» I «–» ;
- objasnio princip rada Leydenove posude, utvrdivši da glavnu ulogu u njoj ima dielektrik koji razdvaja vodljive ploče;
- utvrdio identitet atmosferskog i trenja generiranog elektriciteta i pružio dokaz o električnoj prirodi munje;
- utvrdio da metalne točke povezane sa zemljom uklanjaju električni naboj s nabijenih tijela čak i bez kontakta s njima i predložio gromobran;
- iznio ideju o elektromotoru i demonstrirao "električni kotač" koji se okreće pod utjecajem elektrostatičkih sila;
- prvi upotrijebio električnu iskru za eksploziju baruta.

1759: Fizičar u Rusiji Franz Ulrich Theodor Aepinus(Aepinus, 1724.-1802.), prvi put postavlja hipotezu o postojanju veze između električnih i magnetskih pojava.

1761:Švicarski mehaničar, fizičar i astronom Leonard Euler(L. Euler, 1707.-1783.) opisuje novi elektrostatički stroj koji se sastoji od rotirajućeg diska od izolacijskog materijala s radijalno zalijepljenim kožnim pločama. Za uklanjanje električnog naboja bilo je potrebno spojiti svilene kontakte na disk, spojene na bakrene šipke sa sfernim krajevima. Približavanjem kugli jedna drugoj bilo je moguće promatrati proces električnog raspada atmosfere (umjetne munje).

1785-1789: francuski fizičar Privjesak Charlesa Augustina(S. Coulomb, 1736.-1806.) objavljuje sedam djela. u kojem opisuje zakon međudjelovanja električnih naboja i magnetskih polova (Coulombov zakon), uvodi pojam magnetskog momenta i polarizacije naboja te dokazuje da se električni naboji uvijek nalaze na površini vodiča.

1791: Rasprava objavljena u Italiji Luigi Galvani(L. Galvani, 1737-1798), “De Viribus Electricitatis In Motu Musculari Commentarius” (“Rasprava o silama elektriciteta tijekom mišićnog pokreta”), koji je dokazao da električnu energiju proizvodi živi organizam a najučinkovitije se očituje u dodiru raznorodnih vodiča. Trenutno je ovaj učinak u osnovi principa rada elektrokardiografa.

1795: profesor talijanskog jezika Aleksandar Volta(Alessandro Guiseppe Antonio Anastasio Volta, 1745.-1827.) istražuje fenomen kontaktna razlika potencijala raznih metala i pomoću elektrometra vlastite konstrukcije daje numeričku ocjenu ovog fenomena. A. Volta prvi je put opisao rezultate svojih pokusa 1. kolovoza 1786. u pismu svom prijatelju. Trenutno se učinak kontaktne potencijalne razlike koristi u termoparovima i anodnim (elektrokemijskim) zaštitnim sustavima za metalne konstrukcije.

1799:. A. Volta izmišlja izvor galvanski(električna struja - voltni stup. Prvi naponski stup sastojao se od 20 pari bakrenih i cinkovih krugova, odvojenih komadićima tkanine navlaženom slanom vodom, a navodno je mogao proizvesti napon od 40-50 V i struju do 1 A.

Godine 1800 u Philosophical Transactions of the Royal Society, sv. 90" pod naslovom "O elektricitetu pobuđenom pukim dodirom vodljivih tvari različitih vrsta" opisao uređaj nazvan "elektromotorni aparat", A. Volta je vjerovao da se u Princip rada njegovog izvora struje temelji na kontaktnoj razlici potencijala, a tek mnogo godina kasnije ustanovljeno je da je uzrok emf. u galvanskom članku je kemijska interakcija metala s vodljivom tekućinom – elektrolitom. U jesen 1801. u Rusiji je stvorena prva galvanska baterija koja se sastojala od 150 srebrnih i cinčanih diskova. Godinu dana kasnije, u jesen 1802., napravljena je baterija od 4200 bakrenih i cinčanih diskova, koja je proizvodila napon od 1500 V.

1820: danski fizičar Hans Christian Oersted(Ersted, 1777.-1851.) tijekom pokusa otklona magnetske igle pod utjecajem vodiča s strujom, uspostavio je vezu između električnih i magnetskih pojava. Izvještaj o ovom fenomenu, objavljen 1820. godine, potaknuo je istraživanja na području elektromagnetizma, što je u konačnici dovelo do stvaranja temelja moderne elektrotehnike.

Prvi sljedbenik H. Oersteda bio je francuski fizičar Andre Marie Ampere(1775.-1836.) iste je godine formulirao pravilo za određivanje smjera djelovanja električne struje na magnetsku iglu, koje je nazvao “pravilo plivača” (Ampereovo ili pravilo desne ruke), nakon čega su se razvili zakoni međudjelovanja određena su električna i magnetska polja (1820.), u okviru kojih je prvi put formulirana ideja o korištenju elektromagnetskih pojava za daljinski prijenos električnog signala.

Godine 1822. A. Ampere stvara prvo pojačalo elektromagnetskog polja- višenavojne zavojnice izrađene od bakrene žice, unutar kojih su postavljene jezgre od mekog željeza (solenoidi), što je postalo tehnološka osnova za ono što je izumio u 1829 elektromagnetski telegraf, čime je započela era modernih telekomunikacija.

821.: engleski fizičar Michael Faraday(M. Faraday, 1791.-1867.) upoznao se s radom H. Oersteda o otklonu magnetske igle u blizini vodiča s strujom (1820.) te je nakon proučavanja odnosa između električnih i magnetskih pojava utvrdio činjenicu rotacije. magneta oko vodiča sa strujom i rotacija vodiča sa strujom oko magneta.

Tijekom sljedećih 10 godina, M. Faraday je pokušao "pretvoriti magnetizam u elektricitet", što je rezultiralo otkriće elektromagnetske indukcije 1831, što je dovelo do formiranja temelja teorije elektromagnetskog polja i nastanka nove industrije - elektrotehnike. Godine 1832. M. Faraday objavio je rad u kojem je iznio ideju da je širenje elektromagnetskih interakcija valni proces koji se odvija u atmosferi konačnom brzinom, što je postalo temelj za nastanak nove grane znanja - radija. inženjering.

Nastojeći utvrditi kvantitativne odnose između različitih vrsta elektriciteta, M. Faraday je započeo istraživanja elektrolize i 1833.–1834. formulirao svoje zakone. Godine 1845., proučavajući magnetska svojstva raznih materijala, M. Faraday otkrio je fenomene paramagnetizma i dijamagnetizma i utvrdio činjenicu rotacije ravnine polarizacije svjetlosti u magnetskom polju (Faradayev efekt). Bilo je to prvo opažanje veze između magnetskih i optičkih pojava, što je kasnije objašnjeno u okviru elektromagnetske teorije svjetlosti J. Maxwella.

Otprilike u isto vrijeme, njemački fizičar proučavao je svojstva elektriciteta. Georg Simon Ohm(G.S. Ohm, 1787-1854). Nakon izvođenja niza eksperimenata, G. Ohm 1826. formulirao temeljni zakon električnog kruga(Ohmov zakon), a 1827. dao je njegovo teoretsko opravdanje, uveo pojmove “elektromotorne sile”, pada napona u krugu i “vodljivosti”.

Ohmov zakon kaže da jakost istosmjerne električne struje ja u vodiču izravno je proporcionalna razlici potencijala (naponu) U između dviju fiksnih točaka (odsječaka) ovog vodiča tj. RI = U . Faktor proporcionalnosti R , koji je 1881. dobio naziv omski otpor ili jednostavno otpor, ovisi o temperaturi vodiča i njegovim geometrijskim i električnim svojstvima.

Istraživanja G. Ohma zaokružuju drugu etapu u razvoju elektrotehnike, odnosno stvaranje teorijske osnove za proračun karakteristika električnih krugova, koja je postala temelj moderne elektroenergetike.