Электричество кто изобрел: кто из физиков и в каком году изобрёл электричество, первые опыты и современные разработки

придумал фамилия, когда появилось в мире, в каком году в россии, веке, дата, первым, ученые, история создания, как произошло, откуда, значение для человечества, создатель, с


Переменный ток


DC — постоянный ток, AC — переменный ток
Прежде чем научиться использовать переменный ток, его необходимо сначала получить. В общем-то о переменном токе физики знали уже давно (со времён открытия электромагнитной индукции) и Тесла его как таковой не открывал, но тогда все полагали, что переменный ток — это попросту «мусор», который вряд ли как-то получится использовать. Тесла же был другого мнения и сразу увидел весь потенциал переменного тока.

Постоянный ток непрерывно течёт в одном направлении; переменный ток меняет своё направление 50 или 60 раз в секунду и у него можно изменять напряжение до высоких уровней, минимизируя при этом потери мощности на больших расстояниях. Позже напряжение переменного тока можно понижать, чтобы использовать его на заводах или в жилых домах. Тесла понял, что будущее принадлежит переменному току.

Тесла описал свои двигатели и электрические системы в статьей «Новая система двигателей переменного тока и трансформаторов», которую он презентовал в Американском институте инженеров-электриков в 1888 году. Именно тогда Джордж Вестингауз заинтересовался разработками Теслы, и однажды он посетил его лабораторию и поразился увиденному. Никола Тесла построил модель многофазной системы из понижающих и повышающих трансформаторов переменного тока, а также двигателя переменного тока. Так началось партнёрство Ветсингауза и Теслы. Позже Никола Тесла получил 40 патентов на свои изобретения в США, а Вестингауз выкупил их все, чтобы обеспечить себя богатством, а Америку переменным током.

Ниже мы как раз и поговорим об этих машинах и о том, как в США внедрялась многофазная система электроснабжения.

Появление переменного тока

Электропроводка в квартире, доме стала обязательным атрибутом в наше время. Кажется все просто: звоним мастеру-электрику, говорим, где и сколько установить розеток и светильников и всё. Мы уже не задумываемся, как электрическое освещение пришло в наш дом. При этом, с каждым годом все больше инноваций входят в нашу повседневную жизнь. Например, взять системы освещения с помощью светодиодных ламп. Еще совсем недавно это было новшество.

В данной статье, хотелось бы заострить внимание лишь на небольшой отрезок времени, а именно середину — конец 19 века. Именно в это время был открыт переменный многофазный ток, которым мы пользуемся до сих пор.


Реклама лампы Эдисона: никакой опасности, дыма или запаха

Начнем с времени, когда уже существовали генераторы электрического тока, которые устанавливались для подачи электроэнергии отдельно взятого дома (домов), для освещения улиц.

В 19 веке были широко распространены электродвигатели и генераторы постоянного тока. В те времена, Т. Эдисон, ученый, изобретатель и предприниматель, зарегистрировавший большое количество патентов, завоевывал Американский континент.Кстати, это он создал компанию General Electric, которая благополучно существует и до сих пор.

В 1884 году произошла первая встреча еще никому неизвестного Н.Теслы и Т.Эдисона. Но удачного тандема двух талантливых людей не получилась, а превратилась в антагонизм.


Тесла и Эдисон

Когда Тесла уволился, несколько лет жил в нищете, после чего его дела постепенно пошли в гору. Суть в том, что у Никола Тесла были разногласия с Томасом Эдисоном по поводу типа тока, который использовать для эксплуатации. Эдисон делал упор на использование постоянного тока, а Тесла – переменного. С этого момента и началась так называемая война токов.

Переменный ток, в отличие от постоянного, непрерывно изменяется как по величине, так и по направлению. Эти изменения называются частотой. Но самое важное в том, что электростанции постоянного тока, используя обычное напряжение, могут передавать электроэнергию в радиусе не больше мили. Это означает, что для того, чтоб осветить город, нужно было бы построить целую сеть местных электростанций. С переменным током все иначе: для того, чтоб осветить город, нужна одна большая электростанция.

К 1887 году, в Америке уже работало около сотни электростанций постоянного тока. Постоянный ток не имеет частоты и не меняет направление, его генераторы гораздо легче подключаются и он удобнее для аккумулирующих станций. Но у постоянного тока есть один огромный недостаток: из-за потерь мощности в проводах, его крайне сложно и дорого передавать на большие расстояния.


Многофазный генератор переменного тока, мощностью 500 л.с.

Тесла начал разрабатывать новый тип генератора и двигателя с другим видом тока. Кстати, он же придумал использовать землю как проводник. Этими его открытиями мы пользуемся до сих пор.

Известный промышленник, Джорж Вестингауз, хорошенько изучив патент Эдисона, пришел к выводу, что разработанные Теслой, который был менее известным, генераторы переменного тока более рентабельны. Поэтому, он предложил Тесле 1 млн долларов за все полученные им патенты, а также обещал платить по 1 доллару за каждую одну лошадиную силу сделанных на основе патентов генераторов. В те времена единица измерения мощности. С тех времен переменный ток и начал внедряться человечеством.

К слову, приблизительно в то же время, была принята новая единица измерения мощности, которой мы пользуемся до сих пор : Ватт.

Кроме вышеизложенного, хотелось бы упомянуть некоторые любопытные открытия Тесла, о которых мало кто знает.

Тесла выполнял много экспериментов с током высокой частоты и доказал, что ток с частотой выше 700 герц, то ток протекает по поверхности тела и является безопасным для человека.

Он же первый продемонстрировал модель радиоуправляемой лодки

Также, на видео можно увидеть, как работает фактически никуда не подключенная лампа благодаря трансформатору Тесла

Никола Тесла умер 7 января 1943 года при загадочных обстоятельствах. По официальным данным, смерть ученого наступила вследствие сердечной недостаточности. Однако, существует мнение, что Тесла не умер, а был похищен. И для похорон использовали тело двойника, которое впоследствии тайно кремировали.

В номере отеля спецслужбы провели обыск, в ходе которого были изъяты все бумаги Теслы. Позже было объявлено, что записи содержат исключительно философские размышления ученого. Однако до сих пор многие исследователи считают, что наиболее важные изобретения Николы Теслы были засекречены. Среди них бестопливный генератор энергии, беспроводная передача энергии, телепортация, искусственный интеллект, боевые лазеры

Статья создана по мотивам документального фильма: Свободная энергия Теслы SIGNAL RED

Генератор переменного тока

Генератор переменного тока — это электрическая машина, которая является составной частью полифазной системы электроснабжения Теслы, о которой речь пойдёт ниже. Генератор создаёт переменный ток, используя механическую работу (например, генераторы, установленные на дамбах, использующие падающую на их лопасти воду).

Мы не будем объяснять принцип работы генератора. Посмотрите видео ниже, если хотите понять подробнее.

Альтернатор Теслы (другое название генератора переменного тока) превосходил все другие по той простой причине, что он был действительно эффективен на практике. Свой генератор Тесла изобрёл ещё будучи на 2 курсе и уже тогда обращался к своим преподавателям с идеей использования переменного тока, но от его идей все отмахивались, как от бредовых. Некоторые профессора даже просто смеялись над его изобретениями.

В 1882 году Тесла работает в Париже и создаёт первый рабочий прототип своего генератора.

Приехав в 1884 году в США, Тесла направился к тогда уже известному изобретателю и коммерсанту в области электричества Томасу Эдисону и устроился к нему на работу. Попутно Тесла предлагал Эдисону свои идеи по использованию переменного тока, но Эдисон считал, что он сошёл с ума, раз думает, что переменный ток можно хоть как-то использовать. Дошло даже до того, что Тесла, не поняв сарказма Эдисона, подумал, что получит большую сумму от Эдисона, если сделает несколько десятков определённых изобретений на заказ. Тесла их сделал, а Эдисон сказал, что пошутил, а Тесле рекомендовал научиться понимать американский юмор.

В 1891 году Тесла получает в США патент на первый в мире альтернатор.


Генератор переменного тока 1891 года


Патент Теслы на генератор переменного тока


Многофазный генератор Теслы мощностью 500 л.с. (около 370 кВт) на выставке Вестингауза

История и преимущества переменного тока

Дата: 29 ноября, 2013 | Рубрика: Разная Информация Метки: Генератор, переменный ток, постоянный ток, преимущества переменного тока, Трансформатор, электродвигатель, электропривод
Этот материал подготовлен специалистами . Нужен электромонтаж или электроизмерения? Звоните нам!
Электричество вошло в жизнь человечества в 19 веке, и с тех пор является его неотъемлемой частью. До середины 19 столетия наиболее часто использовались химические источники постоянного тока — гальванические элементы — «прародители» современной батарейки. Но использовать их в промышленности было проблематично. Затем появились генераторы постоянного тока. Первый электродвигатель был тоже, соответственно, с постоянными характеристиками тока.

Для использования электричества на практике, в производстве, необходимо передавать электроэнергию на некоторые расстояния, однако постоянный ток мало для этого подходил. Например, французский электротехник Марсель Депре пытался передать электроэнергию постоянного тока на расстояние 57 км., напряжение 2000 В (для передачи энергии на расстояние требуется значительное повышение напряжения), однако получил всего КПД 22%.

Для справки — постоянный ток не меняет свое значение и направление, в отличии от переменного, у которого эти параметры изменяются. В настоящее время его получают из переменного, путем так называемого «выпрямления». Есть приборы, устройства и техника для которых необходим только постоянный ток. Например — троллейбусы, трамваи, электровозы, также — в электрохимических установках, использующих электролиз, для питания устройств автоматики, в приводах прокатных станов, в летательных аппаратах, для освещения в шахтах и т.п. Получить высокое напряжение от генератора постоянного тока нельзя, из-за коллектора и скользящих контактов . Соединение нескольких генераторов для этой цели также ненадежно и малоэффективно. Нужны были какие-то принципиально новые методы для использования и передачи энергии.

Открытие Николой Теслой переменного тока не очень-то жаловали некоторые прогрессивные умы того времени — утверждали о его непригодности для использования и опасности для человека. Этому способствовала и рыночная конъюнктура США, и видный ученый того времени — Эдиссон, который нажил состояние на постоянном токе, они всеми правдами и неправдами стремился сохранить его господство. Пиар кампания против переменного тока привела к ужасным последствиям — появлению казни на электрическом стуле. А именно Эдиссон первым убивал током животных, демонстрируя его опасность. (но и действительно при небольших значениях напряжения постоянный ток безопаснее, собака оставалась жива при 1000 В постоянного тока, и умирала — при 380 — переменного).

Внедрению переменного тока способствовал русский ученый Яблочков, который изобрел «электрическую свечу», которая устойчиво горела, включенная в цепь переменного тока. Он же первым предложил идею электростанции — «электрического завода», от которого бы энергия распределялась по потребителям, подобно газу и воде. Однако первая электростанция переменного тока была построена в 1884 году в Лондоне. В России появилась в 1887 году — в Одессе, а затем и в Петербурге — на Васильевском острове (ее мощность была 800 кВт). Примерно тогда же начались первые его промышленные опытные использования. Электропривод, который постоянно совершенствуется и видоизменяется, до сих пор является ключевым устройством на многих производства.

Преимущества переменного тока: 1) значительно более дешевое производство генераторов; 2) также и электродвигатели в изготовлении дешевле и проще; 2) более удобная передача на большие расстояния; 3) возможность легко менять напряжение; 4) возможность преобразовывать его в постоянный

Данный тип электроэнергии можно было гораздо проще передавать на дальние расстояния, с более высоким КПД, а трансформатор позволяет регулировать напряжение. Трансформатор — устройство для изменения переменного тока одного напряжения в другое (обычно, более низкое) при этом частота остается постоянной (стандартная частота для России 50 Гц), также более распространены синусоидальные колебания.

Прочая и полезная информация

Прочая и полезная информация

Двигатель переменного тока

Двигатель переменного тока или асинхронная машина — это ещё один этап в развитии идей применения переменного тока. Генератор переменного тока мы уже обсудили, значит электричество мы получаем, но что с ним делать дальше? У нас ведь нет машин, которые бы работали от переменного тока! Вот Тесла их и изобрёл.


Патент Теслы на электрический двигатель 1888 года

В 1880-е года множество изобретателей пыталось изобрести рабочие варианты двигателей переменного тока, но сделать этого не удавалось. Галилео Феррарис занимается теоретическим исследованием создания двигателей переменного тока и приходит к ошибочному выводу, что они попросту не могут быть эффективными и коммерчески успешными. Это добавило мотивации изобретателям всего мира, это звучало как вызов — создать эффективный двигатель переменного тока. Тесла отвечает на этот вызов и демонстрирует в 1887 году свой первый вариант двигателя, работающего на переменном токе, а в 1887 году совершенствует свою модель, выпуская вторую машину.


Один из оригинальных электрических моторов Теслы 1888 года.

Основная причина, по которой рациональное использование двигателей переменного тока казалось невозможным, заключалась в том, что они были однофазовыми. Тесла же обосновал теоретически и доказал практически, что можно не ограничиваться одной фазой, а делать две или больше фаз.

На картинке ниже показано схематически устройство двух- и трёхфазных двигателей переменного тока:


Позже Тесла изобретает и патентует множество модифицированных моторов и двигателей переменного тока. Все эти патенты, как писалось выше, Тесла продаёт Вестингаузу.


Двухфазный электрический двигатель переменного тока из коллекции Вестингауза.


4-х фазный электрический двигатель переменного тока из коллекции Вестингауза.


Полифазный электрический двигатель переменного тока из коллекции Вестингауза.

Драмы науки: неизвестная «война токов»

В школе нам рассказывали о знаменитых войнах, которые меняли ход истории. Все мы знаем о Столетней войне между Францией и Англией, хотя она закончилась еще в середине XV века. А вот о другом столетнем конфликте, завершившемся в конце ноября 2007 года, мало кто знает. Отчасти потому, что он разворачивался в США — и отнюдь не на полях сражений.
Проницательные читатели уже догадались, что речь пойдет о так называемой «Войне токов» — War of the Currents или Battle of Currents. Так стали называть противостояние между Томасом Эдисоном (1847-1931) и Джорджем Вестингаузом (1846-1914) за использование постоянного и переменного тока. Неизвестно точно, кто и когда первым использовал это определение — в газетах конца XIX века оно не встречается. Спор, начатый двумя американскими изобретателями и бизнесменами еще в 1880-е годы, окончательно завершился в конце ноября 2007 года, когда Нью-Йорк, электрифицированный 125 лет назад Эдисоном, окончательно перешел с постоянного тока на переменный.

Это была война за столь огромный рынок, как Соединенные Штаты Америки, которую вели две крупнейшие корпорации, Edison General Electric (в начале 1890-х годов она стала называться General Electric) и Westinghouse Electric. Первоначально в США стали использоваться стандарт постоянного тока. Патент на предоставление этого вида услуг имел Эдисон, поэтому он отстаивал право передавать электрическую энергию таким способом.

Однако при передаче постоянного тока, в котором электроны летят в одном направлении, на большие расстояния значительное количество электроэнергии теряется. Ток с электростанций Эдисона, вырабатывавших напряжение 110 вольт, эффективно передавался лишь на расстояние чуть более полутора километров. Ликвидировать этот недостаток можно было, используя медные провода очень большого сечения или строя множество локальных электростанций. Обе перспективы оказались не слишком радужными из-за их сложности и дороговизны.

Когда Джордж Вестингауз узнал про планы Эдисона, он выступил за ток переменный. К тому времени уже появились недорогие трансформаторы, работавшие на высоких мощностях. Передавать электричество на большие расстояния с минимальными потерями можно было при помощи высоковольтных линий. Кроме того, выпускник высшего технического училища в Граце и Пражского университета, серб-эмигрант Никола Тесла, в течение года успешно работавший на фирму Эдисона, в 1885 году оказался у Вестингауза — на предыдущем месте ему опрометчиво отказались повысить зарплату. Уже в 1888 году Тесла запатентовал работавший на переменном токе индукционный двигатель.

Казалось, у Эдисона не было никаких шансов победить. Тогда предприниматель в Эдисоне взял верх над изобретателем и физиком. Он подал дюжину исков, обвиняя Вестингауза в плагиате, но сутяге Эдисону во всех случаях было отказано. И тогда отец фонографа решил создать своему противнику имидж злокозненного изобретателя — посредством черного пиара представить Вестингауза зловещим мистером Хайдом, скрывавшимся под личиной добренького доктора Джекила.

Как-то раз в результате несчастного случая погиб человек. Его убило переменным током от пробитого трансформатора, стоявшего у него в подвале. Происшествие широко освещалось в прессе, что сыграло на руку Эдисону. Вдобавок Эдисон в 1903 году заснял казнь слонихи Топси — она была приговорена к убийству электрическим током за то, что растоптала троих людей, в том числе и жестокого дрессировщика.

При помощи электричества стали отправлять в лучший мир не только слонов. Первым преступником, казненным в США на электрическом стуле, стал некий Уильям Кеммлер, убивший жену топором. В 1890 году через тело Кеммлера пропустили два мощных разряда переменного тока напряжением 1,3 тысяч вольт каждый. А уже на следующий день появилась статья с громким заголовком «Вестингауз казнил Кеммлера». Казнь выглядела настолько мерзко, что сам Вестингауз мрачно заметил: «Топором бы у них вышло лучше». В итоге он отказался поставлять генераторы переменного тока для казни на электрическом стуле.

Однако победа Эдисона на поверку оказалась пирровой. Несмотря на то, что уже в 1892 году на Манхэттене появилась первая в США работающая на постоянном токе электростанция и количество потребителей увеличивалось год от года, законы рынка, как водится, были неумолимы.

Уже в 1893 году Вестингауз и Тесла выиграли тендер на освещение Всемирной ярмарки в Чикаго, а три года спустя смонтировали на Ниагарском водопаде первую гидросистему для питания переменным током второго по величине города штата Нью-Йорк — Буффало. В то же время Эдисону спешно пришлось объединить свою компанию с Thomson-Houston Electric Company, занимавшейся производством продукции для инфраструктуры энергоснабжения переменным током.

Персональный спор двух деловых людей завершился к 1896 году, его результат определили соображения экономической выгоды от использования переменного тока. Все дела в General Electric Эдисон передал в руки профессиональных менеджеров. Скрепя сердце он вынужден был признать поражение и назвал свое выступление в поддержку постоянного тока самой большой ошибкой в своей карьере.

Впрочем, не исключено, что «война токов» скоро возобновится, поскольку у постоянного тока появился шанс взять реванш. Дело в том, что в активно разрабатываемых сейчас сверхпроводящих кабелях наиболее выгодно использовать именно эту разновидность электрического тока. Поэтому говорить об окончательной победе сторонников переменного тока пока что рано…

Добавьте «Правду.Ру» в свои источники в Яндекс.Новости или News.Google, либо Яндекс.Дзен

Быстрые новости в Telegram-канале Правды.Ру. Не забудьте подписаться, чтоб быть в курсе событий.

Источник

Многофазная система электроснабжения

Тесла обратил внимание, что электрические станции постоянного тока Эдисона неэффективны, а Эдисон уже застроил ими всё Атлантическое побережье США. Чтобы преодолеть недостатки постоянного тока, надо было, по идее Теслы, использовать переменный ток. Многофазной такая система называется потому, что двигатели и генераторы имеют несколько фаз (см. пояснения выше).


Лампа Эдисона

Лампы Эдисона были слабыми и неэффективными при использовании постоянного тока. Вся эта система имела один большой недостаток в том, что она не могла транспортировать электричество на расстояние более 3 км из-за неспособности изменять напряжение до высокого уровня, необходимого для передачи на большие расстояния. Поэтому электростанции постоянного тока устанавливались с интервалом в 3 км.


Схема работы многофазных систем электроснабжения

Переменный ток, как писалось выше, мог достигать больших напряжений и поэтому его можно было передавать на огромные расстояния (выйдите из дома и посмотрите на ближайшие высоковольтные линии электропередач, это оно самое).

Когда Эдисон узнал, что у него появился столь мощный конкурент, он понял, что может потерять свою империю постоянного тока. Именно так и началась война между Вестингауза вместе с Теслой против Эдисона, которую назовут войной токов. Эдисон начал усиленно пытаться дискредитировать изобретение Теслы, показывая, что переменный ток более опасен для жизни, чем постоянный.

Стоит также отметить, что когда Тесла приехал в США, то сначала он предложил свои разработки Эдисону, но он назвал всё это вздором и сумасшествием.

Эдисон бил переменным током животных на публике, чтобы привести их в ярость и доказать, что этот вид тока опасен. Однажды Эдисон узнал об идее одного врача, об использовании переменного тока для умерщвления людей. Реализация не застала себя ждать. Так был изобретён электрический стул, который впервые применили к Уильяму Кеммлеру, виновному в убийстве своей любовницы.

Эдисон долго не мог придумать для своего нового изобретения название, но ему больше всего нравилось слово «увестингаузить», правда ни один из них, как мы теперь видим, не прижился.

Кто основатель переменного тока

На заре человеческих открытий в области электричества и первых попыток его бытового применения разгорелся жаркий спор о том, какой ток лучше использовать для удовлетворения человеческих потребностей: постоянный или переменный? Все зависит от источников потребления. Сегодня это понятно всем. А в восьмидесятых годах девятнадцатого века из-за вопросов, какой ток лучше и как выгоднее передавать электрическую энергию, развязалась 125-летняя война (закончившаяся лишь в конце ноября 2007 года) между конкурирующими и «Westinghouse Electric Corporation». Итак, с чего же все началось?

В 1878 году Томас Эдисон основал , в будущем ставшую всемирно известной под именем «General Electric». Вскоре компания разбогатела и завоевала уважение американцев, в том числе и стремлением, как говорил сам Эдисон, «сделать электричество таким дешевым, чтобы жечь свечи смогли только богачи». За девять лет своего существования компания построила более сотни электростанций постоянного тока, работавших на трёхпроводной системе Эдисона. Постоянный ток Эдисона отлично работал с лампами накаливания и первыми электродвигателями – единственными на тот момент предметами, нуждавшимися в электроэнергии. Изобретенный Эдисоном счетчик также работал только на постоянном токе. Однако столь мощного наступления одной компании не могли допустить его конкуренты, которые пытались противопоставить постоянному току Эдисона переменный. Одним из таких конкурентов оказался ведущий ученый-инженер и по совместительству успешный бизнесмен Джордж Вестингауз.

Катушка или трансформатор Теслы

Тесла изобрёл свою катушку примерно в 1891 году. В то время он повторял эксперименты Герниха Герца, который обнаружил электромагнитное излучение тремя годами ранее. Тесла решил запустить его устройство вместе с высокоскоростным генератором переменного тока, который он разрабатывал в рамках улучшения системы дугового освещения, но он обнаружил, что ток высокой частоты перегревает стальной сердечник и плавит изоляцию между первичной и вторичной обмотками в катушке Румкорфа, которая использовалась по умолчанию в экспериментах Герца. Для устранения этой проблемы Тесла решает изменить конструкцию таким образом, чтобы образовался воздушный зазор между первичной и вторичной обмотками, вместо изоляционного материала. Тесла сделал так, что сердечник мог быть перемещён в различные положения в катушке. Тесла также установил конденсатор, который обычно используются в таких установках между генератором и его первичной катушкой обмотки, чтобы избежать выгорания катушки. Экспериментируя с настройками катушки и конденсатора, Тесла обнаружил, что он мог бы воспользоваться возникающим резонансом между ними для достижения более высоких частот.

В катушке трансформатора Теслы конденсатор, после пробивания короткой искры, подключался к катушке из нескольких витков (первичная катушка), формируя таким образом резонансный контур с частотой колебания, как правило, 20-100 кГц, определяемый ёмкостью конденсатора и индуктивностью катушки.

Конденсатор заряжался до напряжения, которое необходимо для пробоя воздушного искрового промежутка, при входном линейном цикле, что достигает примерно 10 киловольтам при использовании линейного трансформатора, который подключён через воздушный зазор. Линейный трансформатор был спроектирован так, чтобы иметь более высокую, чем обычно, индуктивность рассеяния (параметр, отражающий неидеальность трансформатора), чтобы выдерживать короткое замыкание, возникающее в то время, когда зазор оставался ионизированным, или в течение нескольких миллисекунд, пока ток высокой частоты не исчезал.

Искровой разрядник настраивался таким образом, чтобы его пробой происходил при напряжении, которое несколько меньше пикового выходного напряжения трансформатора, чтобы максимизировать напряжение на конденсаторе. Внезапный ток, проходящий через искровой промежуток, вызывает резонанс первичной резонансной цепи на её резонансной частоте. Кольцевая первичная обмотка магнитно соединяет энергию с вторичной обмоткой в течение нескольких радиочастотных циклов, пока вся энергия, которая первоначально была в первичной обмотке, не перенесётся на вторичную. В идеале зазор затем прекращает проведение тока (гашение), захватывая всю энергию в колебательный вторичный контур. Обычно промежуток снова начинает расти, а энергия вторичных передач возвращается к первичной цепи в течение ещё нескольких радиочастотных циклов. Цикл энергии может повторяться несколько раз, пока искровой промежуток окончательно не ослабнет. Как только зазор прекратит проводить ток, трансформатор начнёт заряжать конденсатор. В зависимости от напряжения пробоя искрового промежутка, он может срабатывать много раз на протяжении всего цикла переменного тока.

Более заметная вторичная обмотка с значительно большим количеством витков более тонкой проволоки, чем у вторичной, была расположена для перехвата части магнитного поля первичной обмотки. Вторичная система была сконструирована так, чтобы иметь такую же частоту резонанса, что и первичная, используя только паразитную ёмкость (нежелательная ёмкостная связь) самой обмотки на «землю», а также любую клемму, расположенную в верхней части вторичной обмотки. Нижний конец длинной вторичной обмотки должен быть заземлён.

Применение катушек Тесла

Применение можно разделить на практическое и чисто декоративное. Практическое применение тока катушки Тесла нашли в радиоуправлении, радио и беспроводной передачи энергии для питания различных устройств (например, лампочек). Генератор Теслы обнаружил и неожиданное применение в медицине. Арсен Д’Арсонваль применил токи, создаваемые генератором, для физиотерапевтического воздействия на поверхность кожи и слизистые различных органов человека. Ток проходил по поверхностным слоям кожи и оказывал тонизирующий и оздоровляющий эффект. Также катушки Тесла применяются для работы газоразрядных лапм и обнаружения течи внутри вакуумных систем.

Но гораздо большую распространённость катушки Тесла получили в сфере спецэффектов и декораций, ведь разряды, создающиеся трансформатором Тесла выглядят крайне эффектно и красиво.

Пример работы катушки Тесла можете посмотреть на видео:

Интересно также понаблюдать и за музыкальными свойствами данных катушек, которые достигаются за счёт изменения частоты:

Интересно, что в своё время в 20-м веке пытались продавать катушки Теслы, как эффективный способ защитить вашу машину от угона:


Также подобные катушки используются в различных центрах, чтобы развлечь посетителей и попытаться увлечь молодёжь красотой физических эффектов, а также в аттракционах:

Беспроводное освещение

В 1891 году Тесла усовершенствовал передатчик волн, изобретённый Герцом, который был необходим для радиочастотного снабжения энергией, переделав его в систему освещения, состоящую из газоразрядных ламп.

В этом же году он продемонстрировал в Колумбийском колледже своё изобретение.

Когда мы говорим о том, что освещение беспроводное, не имеются в виду радиоволны, речь идёт об электростатической индукции.


В руках у Теслы две длинные трубки Гейсслера , которые похожи на неоновые лампы.
В 1893 году в Чикаго проходит всемирная выставка, где Тесла демонстрирует своё изобретение. Лампы были не только беспроводными, но и люминесцентными.

В 1894 году новое достижение. Удаётся зажечь фосфорную лампу накаливания в своей лаборатории, используя резонансный метод взаимоиндукции.

Правда широкого коммерческого применения такая лампа найти не смогла, но резонансный метод индуктивной связи сейчас применяется повсеместно в электронике.

Башня Теслы

Тесла не остановился на беспроводной системе освещения и пошёл дальше. Он решил, что можно в принципе не использовать высоковольтные провода для передачи тока и передавать всю электроэнергию посредством воздуха. Для этого он хотел построить огромную экспериментальную установку в Нью-Йорке, известную как башня Теслы или башня Ворденклиф. Позже, проводя свои эксперименты и наблюдения над молниями, Тесла пришёл к ошибочному выводу, что может использовать весь земной шар, чтобы проводить ток.


Одна из страниц патента на башню Теслы

Деньги на строительство от получил от известного в то время финансиста Дж. П. Моргана, которому он сообщил, что башня будет использоваться для трансатлантической беспроводной телефонии и вещания, на чём Морган планировал заработать. По сути это была первая подобная башня в своём роде.

В 1901 году началось строительство башни и продолжалось до 1903 года. Вторую башню-приёмник планировалось построить около Ниагарского водопада. Когда первую башню в Ворденклифе почти достроили, Морган понял, что беспроводная передача электроэнергии может привести к обрушению всего рынка, в котором он имел вложения (ему принадлежала Ниагарская ГЭС), то он прекратил финансирование проекта Теслы. В мае 1905 года Тесла также потерял свой доход от патентов по истечению срока, поэтому он оказался банкротом и завершить строительство второй башни так и не удалось.


Как устроена башня Теслы

Башня в Ворденклифе представляла из себя огромную катушку Теслы высотой около 60 метров, на верхушки которой была большая медная сфера. Башня генерировала молнии длиной до 40 метров, а гром от высвобождаемой электроэнергии порождал гром, который можно было услышать за 24 километра от башни. Вес башни достигал 55 тонн, а диаметр 21-го метра.


Башня Уорденклифф изнутри

В 1905 году был произведён тестовый пуск, который произвёл шокирующий эффект. В газетах писалось, что Тесла сумел зажечь небо над океаном на тысячи миль. Вокруг же самой башни лошади получали удары током и даже крылья бабочек наэлектризовались до такой степени, что вокруг них можно было видеть «Огни Святого Эльма» (коронный разряд).

К сожалению, башню снесли в 1917-м году.

Изобретение радио и радиоуправления


Тесла демонстрирует свою радиоуправляемую лодку

20-й век крайне богат на различные изобретения и технические новинки. Многие изобретались параллельно в различных вариациях, при этом кто-то патентовал свои изобретения, а кто-то это сделать не мог или не хотел по каким-то причинам. Поэтому достаточно сложно установить, кто же первым изобрёл радио. Так, например, в США считают, что радио изобрели Дэвид Хьюз, Томас Эдисон и Никола Тесла, которые сделали соответствующий технический вклад для этого изобретения; в Германии полагают, что радио изобрёл Генрих Герц, а во Франции — Эдуард Бранли; В Белоруссии в изобретатели радио записывают Якова Наркевича-Иодку; В Бразилии полагают, что изобретателем радио был Ландель де Муру; в Англии — Оливер Джозеф Лоджа; в СССР же общепринятым было считать изобретателем радио Александра Степановича Попова и так далее ещё для многих стран. Гульермо Маркони же следует считать не изобретателем радио, как технологии или законченной системы, а как создателем первой успешной в коммерческом плане реализации системы радио.

Все их патенты и изобретения появлялись в промежутке 1880-1895 годов и все они занимались исследованием радиоволн. Попросту говоря, они все были изобретателями радио в той или иной степени, делая свой вклад в развитие теории передачи информации.

Но что же сделал Тесла? А он сделал тоже не мало. Он описал принципы, по которым можно было передавать радиосигнал на большие расстояния, провёл ряд собственных экспериментов по передаче сигналов, а также создал первую радиоуправляемую лодку, которую продемонстрировал на электротехнической выставке в 1898 году. Правда он не считал, что при помощи радиоволн возможно общение.


Радиоуправляемая лодка Николы Теслы


Одна из страниц патента на радиоуправляемую лодку Николы Тесла

На видео вы можете посмотреть лодку, которую собрали в 2015 году по подобию той, что была у Теслы:

Лодка контролировалась при помощи радиоуправления. Тесла продемонстрировал эту лодку в 1898 году на выставке электротехнике в Мэдисон Сквер Гарден. Там она произвела фурор. Представьте себе людей того времени, которые не понимали, каким образом Тесла управляет лодкой, приказывая ей плыть в то или иное место. Кроме слова «магия» здесь сложно что-то было подобрать для обывателя того времени.

Хотя газетчики того времени сразу начали называть изобретение Теслы «радиоуправляемой торпедой» (видимо, из-за того, что в то время Томас Эдисон пытался изобрести подобную торпеду и продать военным), сам же Тесла не нацеливался на войну. В 1900 году журнал Centure взял интервью у изобретателя, где тот сообщил, что целью его изобретения является попытка создать «искусственный интеллект», так как современные автоматы попросту заимствуют разум человека и откликаются только на его приказы. Тесла полагал, что однажды люди сумеют создать машину со своим собственным разумом. Что же, спустя более чем 100 лет мы пока можем утверждать, что такой машины мы не создали.

Позже во время Второй мировой войны нацисты догадаются использовать радиоуправления для создания дистанционно управляемых танков.

Рекомендуем также интересную статью про современные российские разработки в области боевой робототехники.

Какое было первое электрическое изобретение

В 1731 году в «Философских трудах», издании «Королевского общества», появилась статья, сделавшая гигантский скачок вперед для молодой электротехники. Ее автор английский ученый Стивен Грей (1670-1736), проводя эксперименты по передаче электрического тока на расстояние, случайно обнаружил, что не все материалы обладают способностью передавать электричество одинаково.


Создание Лейденской банки

Далее произошло создание аккумулятора — «Лейденской банки», устройства для хранения статического электричества. Процесс был случайно обнаружен и исследован голландским физиком Питером Ван Мюссенбруком из Лейденского университета в 1746 году и независимо от него немецким изобретателем Эвальдом Георгом фон Клейстом в 1745 году. Примерно в этот же период русские учёные Г. В. Рихман и М. В. Ломоносов проводили работы по изучению атмосферного электричества.

Вам это будет интересно Для чего нужна изолента: виды и температура плавления

Безлопастная турбина Теслы


Турбина Теслы из музея

Эту турбину Тесла запатентовал в 1913 году. Изобретение турбины без лопастей по сути было вынужденным, так как для изготовления турбины с лопастями не было подходящих технологий, да и аэродинамическая теория ещё не была создана, поэтому Тесла решил использовать эффект пограничного слоя, а не давление вещества на лопатки, как сейчас широко распространено в традиционных турбинах.


Устройство турбины Теслы

Часто можно встретить утверждения, что КПД его турбины может теоретически достигать 95%, но на практике на заводах Вестингауза такая турбина показала КПД в районе 20%. Хотя позже различные модификации турбины другими изобретателями доводили КПД до 40% и более.


Путь жидкости в турбине Теслы

Очень хорошо принципы работы турбины Тесла на английском языке объяснены в этом видео:

По состоянию на 2021 год турбина Теслы так и не нашла широкого коммерческого использования с момента своего изобретения. Пока что ей удалось найти узкое применение в насосах. Связано это в первую очередь с тем, что диски внутри турбины сильно деформируются во время работы и это сказывается на общей эффективности применения турбины. Хотя сейчас продолжаются технологические поиски, чтобы решить все возникающие проблемы. Сравнительно недавно вопрос о деформации дисков частично был решён с использованием новых материалов, таких как углеродное волокно.

Безлопастная турбина


Турбина Тесла в Музее Николы Теслы
Запатентовано в: 1913

В 1906 году, в возрасте 50 лет, Тесла продемонстрировал безлопастную турбину мощностью 200 лошадиных сил или 149,2 киловатт при 16 000 об/мин. Безлопастная турбина, как следует из названия, не имеет лопаток, а состоит из нескольких гладких, плотно набитых пластин, прикрепленных к валу.

Жидкость подается из отверстия, которое обычно расположено на верхнем крае турбины. При этом единственный выход, расположенный в центре, жидкость перед выходом из турбины совершает спиральный путь. Она создает тягу, чтобы заставить диски вращаться.

Несмотря на то, что безлопастные турбины используются с начала 1980-х годов, они так и не стали популярными или коммерчески успешными. Сегодня такие турбины используются в основном в тех случаях, когда в качестве источника энергии используется пар или сжатый воздух (например, турбокомпрессор в автомобилях).

Изобретение электричества год. Кто и когда изобрёл электричество? Кто открыл электричество

Одним из самых величайших открытий человечества стало электричество, с самого начала своего появления оно помогало нашей цивилизации активно развиваться. Электричество – это, пожалуй, самый экологический вид энергии. И не исключено, что в скором времени оно станет основным видом энергии, если на планете не останется сырьевых ресурсов.

Итак, кто изобрел электричество?

Электричество обнаружил ещё в прошлой эре греческий философ Фалес (VII век до нашей эры). Он увидел, что при трении янтаря о шерсть, камень начинает притягивать к себе лёгкие предметы. Кстати, электрон в греческом значит «янтарь», а электричество — «янтарность». Данные термины появились лишь в 1600 году, т.к. наблюдения Фалеса так и ни к чему не привели.

В 1650 году Магдебургским бургомистром Отто фоном Герике была построена электростатическая установка. Выглядела она как металлический стержень с шаром из серы. Это устройство помогало наблюдать свойства притягивания и отталкивания.

В 1729 году англичанин Стивен Грей проводил опыты по передаче электричества на расстояние. Эти опыты показали, что не каждому материалу свойственно проводить электричество, т.е. все материалы можно разделить на электрики и диэлектрики.

В 1733 году Шарль Дюфе открыл 2 вида электричества, получившие названия: стеклянное и смоляное. Обнаружить их удалось во время трения смолы о шерсть и стекол о шёлк.

В 1745 году появился первый электрический конденсатор с названием – Лейденская банка. Автором данного изобретения стал голландец Питер ван Мушенбрук.

В 1747 году американец Бенджамин Франклин написал очерк «Эксперименты и наблюдения над электричеством». Эта работа, по сути, является первой теорией электричества, где Франклином применяется к электричеству термин «нематериальная жидкость». В ней также была выдвинута теория о существовании положительных и отрицательных зарядов. Ещё Бенджамин Франклин придумал громоотвод и с его помощью наглядно доказал, что молния имеет именно электрическую природу.

1785 год стал переломным, исследование электричества попало в научную плоскость. Это открытие Закона Кулона.

В 1800 год – время ещё одного ключевого изобретения, когда удалось исследовать электричество более досконально, поставив много важных опытов. Итальянец Вольт придумал первый источник постоянного тока. Это изобретение было первым гальваническим элементом, состоящим из серебряных и цинковых кружков; между ними помещали бумагу, смоченную в соленой воде.

1820 году датским физиком Эрстедом было открыто электромагнитное взаимодействие, обнаружил которое он практически случайно, заметив колебания стрелки компаса, лежащего рядом с проводником. Электрический ток на проводник подавался циклично, при этом стрелка компаса колебалась в такт с включениями проводника в электрическую цепь.

Уже в 1821 году французский физик Ампер сделал открытие – магнетизм вокруг проводника образуется во время подачи на него электрического тока, в то время как при статическом электричестве магнетизма нет.

Также немалый вклад в изучение электричества был внесён учеными Джоулем, Ленцем, Омом и Гауссом. Гаусс в 1830 году уже описал главную теорию электростатического поля.

Вышеперечисленные открытия в области исследования электричества помогли Майклу Фарадею в 1831 году открыть электромагнитную индукцию. Это был важнейший момент в изучении электричества и его свойств. Благодаря этому открытию Фарадей создал первый электрогенератор. Он задвигал катушку в намагниченный сердечник, в результате на обмотке катушки появлялся электрический ток. Чуть позже, в 1834 году Фарадеем были открыты законы электролиза. После чего он описал новые термины: электрическое и магнитное поля.

Фарадей также придумал самый первый электродвигатель – проводник с электрическим током, способный вращаться вокруг постоянного магнита.

Как видите, появлению электричества поспособствовали многие учёные, но кого именно стоит считать его изобретателем, ответить крайне сложно.

Вместе со статьёй «Кто изобрел электричество?» читают:

Электричество — это вид энергии, которую не требовалось изобретать, а только обнаружить и изучить. История отдает должное первооткрывателю Бенджамину Франклину, именно его эксперименты помогли установить связь между молнией и электричеством. Хотя на самом деле, правда об открытии электроэнергии намного сложнее, поскольку в ее истории не существует единого определяющего момента, дающего прямой ответ на вопрос, кто изобрёл электричество.

То, как люди стали производить, распределять и использовать электроэнергию и устройства, на которых протекают процессы генерации, является кульминацией почти 300 летней истории исследований и разработок электричества.

История открытия

Сегодня ученые считают, что человечество начало использовать электроэнергию намного раньше. Примерно в 600 году до н.э. древние греки обнаружили, что потирание меха на янтаре вызывает притяжение между ними. Это явление демонстрирует статическое электричество, которое полностью описали ученые в 17 веке в пояснениях, как появляется электричество.

Кроме того, исследователи и археологи в 1930-х годах обнаружили горшки с листами меди внутри, и объяснили их происхождение, как древние батареи, предназначенные для получения света в древнеримских местах. Подобные устройства также были найдены в археологических раскопках возле Багдада, а это означает, что древние персы также могли открыть конструкцию ранней формы батарей.

Кто изобрёл электричество

К 17 веку было сделано много открытий, связанных с электричеством, таких как изобретение раннего электростатического генератора, разграничение положительных и отрицательных зарядов и классификация материалов в качестве проводников или изоляторов.

Важно! В 1600 году английский врач Уильям Гилберт использовал латинское слово «electricus», чтобы описать силу, которую некоторые вещества создают, если их потереть друг с другом. Чуть позже другой английский ученый Томас Браун, написал несколько книг с использованием термина «электричество», чтобы описать свои исследования, основанные на работе Гилберта.

Кто изобрел электричество

Изобретение электричества в 19 веке стало возможным благодаря открытиям целой плеяды великих ученых. В 1752 году Бен Франклин провел свой эксперимент с воздушным змеем, ключом и штормом. Это просто доказало, что молния и крошечные электрические искры — это одно и то же.

Эксперимент Бена Франклина

Итальянский физик Алессандро Вольта обнаружил, что определенные химические реакции могут производить электричество, а в 1800 году он создал гальванический элемент, раннюю электрическую батарею, вырабатывающую постоянный электроток. Он также выполнил первую передачу тока на расстояние, связав положительно и отрицательно заряженные разъемы и создав между ними напряжение. Поэтому многие историки считают, что 1800 — это год изобретения электричества.

В 1831 году электричество стало возможно использовать в технике, когда Майкл Фарадей создал электродинамо, решившее на практике проблему генерирования постоянного электротока. Довольно простое изобретение с использованием магнита, перемещавшегося внутри катушки из медного провода, создавал небольшой ток, протекающий через провод. Оно помогло американцу Томасу Эдисону и британскому ученому Джозефу Свону, каждому в отдельности, примерно в одно время в 1878 году изобрести лампу накаливания. Сами лампочки для освещения были изобретены другими исследователями, но лампа накаливания была первым практичным устройством, дававшем свет в течение нескольких часов подряд.

Русский ученый и инженер А. Н. Лодыгин

В 1800-х и в начале 1900-х годов, сербско-американский инженер, изобретатель и мастер электротехники Никола Тесла стал одним из авторов зарождения коммерческого электричества. Он работал совместно с Эдисоном, сделал много революционных разработок в области электромагнетизма и хорошо известен своей работой с двигателями переменного тока и многофазной системой распределения энергии.

Обратите внимание! Русский ученый и инженер А. Н. Лодыгин изобрел и запатентовал в 1874 г. лампу освещения, где функцию нити накаливания выполнял угольный стержень, размещенный в вакуумной среде сосуда, изготовленного из стекла. Это были первые лампочки освещения в России. Только через 16 лет в 1890-х гг. он применил нить из тугоплавкого металла — вольфрама.

Однозначно нельзя заявить в каком году появился свет. Несмотря на то, что многие историки считают что лампочка была изобретена американцем Эдисоном, тем не менее первая лампа с платиновой нитью накаливания в вакуумном стеклянном сосуде была изобретена в 1840 изобретателем из Англии Де ла Рю.

Дополнительная информация. Российскому ученому П. Н. Яблочкову россияне были благодарны за возникновение электродуговой лампы и хотя ресурс ее работы не превышал 4 часов, осветительный прибор широко использовался на территории Зимнего дворца почти 5 лет.

Электродуговая лампа П.Н.Яблочкова

Кто является основоположниками науки об электричестве

Вот список некоторых известных ученых, сделавших свой вклад в развитии электроэнергии.

Французский физик Андре Мари Ампер

Основоположниками науки об электричестве являются:

  1. Французский физик Андре Мари Ампер, 1775-1836, работавший по электромагнетизму. Единица тока в системе СИ — ампер, названа в его честь.
  2. Французский физик Чарльз Августин из Кулона, 1736-1806, который был пионером в исследованиях трения и вязкости, распределения заряда на поверхностях и законов электрической и магнитной силы. Его именем названа единица заряда в системе СИ — кулон и закон Кулона.
  3. Итальянский физик Алессандро Вольта, 1745-1827, тот кто изобрел источник постоянного тока, награжден Нобелевской премией по физике 1921 года, в системе СИ единица напряжения — вольт, названа в его честь.
  4. Георг Симон Ом, 1789-1854, немецкий физик, первооткрыватель, оказавший влияние на развитие теории электричества, в частности закона Ома. В системе СИ единица сопротивления — ом, названа в его честь.
  5. Густав Роберт Кирхгоф, 1824-1887, немецкий физик, внесший вклад в фундаментальное понимание электрических цепей, известен своими двумя законами по теории цепей.
  6. Генрих Герц, 1857-1894, немецкий физик, демонстрирующий существование электромагнитных волн. В системе СИ единица частоты — Герц названа в его честь.
  7. Джеймс Клерк Максвелл,1831-1879, шотландский математик и физик, сформулировал систему уравнений об основных законах электричества и магнетизма, названную уравнениями Максвелла.
  8. Майкл Фарадей, 1791-1867, английский химик и физик, основоположник закона индукции. Один из лучших экспериментаторов в истории науки, его обычно считают отцом электротехники. Единица емкости в системе СИ — постоянная Фарадея, названа в его честь.
  9. Томас Эдисон, 1847-1931, американский изобретатель, имеющий более 1000 патентов, наиболее известен разработкой лампы накаливания.

Томас Эдисон

Теории и законы электричества

Общие законы, регулирующие электричество, немногочисленны и просты и применяются неограниченным количеством вариантов.

Закон Ома

Закон Ома — ток, проходящий через проводник между двумя точками, прямо пропорционален напряжению между ними.

I = V / R или V = IR или R = V / I

I — ток через провод в амперах;

V — напряжение, измеренное на проводнике в вольтах;

R — сопротивление провода в Ом.

В частности, он также гласит, что R в этом отношении постоянна, не зависит от тока.

Закон Ватта, подобно закону Ома, подтверждает связь между мощностью (ваттами), током и напряжением: P = VI или P = I 2 R.

Закон Кирхгофа (KCL) доказывает, что суммарный ток или заряд, поступающий в соединение или узел, в точности равен заряду, покидающему узел, поскольку ему некуда деться, кроме как уйти, поскольку внутри узла заряд не может быть поглощён. Другими словами, алгебраическая сумма всех токов, входящих и выходящих из узла, должна быть равна нулю.

Закон Фарадея гласит о том, что индуцированная электродвижущая сила в любой замкнутой цепи равна отрицательному значению временной скорости изменения магнитного потока, заключенного в ней.

Закон Ленца утверждает, что направление тока, индуцированного в проводе изменяющимся магнитным полем по фарадеевскому закону, создаст магнитное поле, противостоящее изменению, которое его вызвало. Проще говоря, размер эдс, индуцированной в цепи, пропорциональна скорости изменения потока.

Закон Гаусса гласит, что суммарный электрический поток с замкнутой поверхности равен вложенному заряду, деленному на диэлектрическую проницаемость.

Какое было первое электрическое изобретение

В 1731 году в «Философских трудах», издании «Королевского общества», появилась статья, сделавшая гигантский скачок вперед для молодой электротехники. Ее автор английский ученый Стивен Грей (1670-1736), проводя эксперименты по передаче электрического тока на расстояние, случайно обнаружил, что не все материалы обладают способностью передавать электричество одинаково.

Создание Лейденской банки

Далее произошло создание аккумулятора — «Лейденской банки», устройства для хранения статического электричества. Процесс был случайно обнаружен и исследован голландским физиком Питером Ван Мюссенбруком из Лейденского университета в 1746 году и независимо от него немецким изобретателем Эвальдом Георгом фон Клейстом в 1745 году. Примерно в этот же период русские учёные Г. В. Рихман и М. В. Ломоносов проводили работы по изучению атмосферного электричества.

Когда появилось электричество на территории России

Практически электрическое освещение в России появилось в 1879 на Литейном мосте в Петербурге, а официально — в 1880, с созданием 1-го электротехнического отдела, занимавшегося внедрением электричества в экономику государства. В 1881 Царское село было освещено электрическими фонарями. Лампы накаливания в Кремле в 1881 г осветили вступления на трон Александра III.

Энергетика России 2018

Прообраз российской энергосистемы был создан в 1886 г с основанием промышленно-коммерческого общества. В его планы входила электрификация населенных пунктов: улиц, заводов, магазинов и жилых домов. Первая крупная электрическая станция начала свою работу в 1888 г. в Зимнем дворце и на протяжении 15 лет считалась самой мощной в Европе. К 1917 г. в столице уже было электрифицировано около 30% домов. Далее развитие энергетики в СССР шло по плану ГОЭЛРО принятого 22 декабря 1920 года. Этот день до сих пор отмечается в России и странах СНГ, как День энергетика. План во многом позаимствовал наработки российских специалистов 1916 года. Благодаря ему была увеличена выработка электроэнергии, а к 1932 г. она возросла с 2 до 13,5 млрд кВт.

В 1960 г. уровень выработки электроэнергии составил 197.0 млрд. кВт-часов, и далее он продолжал неуклонно расти. Ежегодно в стране вводились новые энергетические мощности: ГРЭС, ТЭЦ, КЭС, ГЭС и АЭС. Суммарная их мощность к концу 1980 составила 266.7 тыс. МВт, а выработка электрической энергии в СССР достигла рекордных 1293.9 млрд. кВт∙ч.

После развала СССР, Россия продолжала наращивать темп развития энергетики, по результатам 2018 года выработка электроэнергии в стране составила −1091 млрд. кВт∙ч, что позволило стране войти в четверку мировых лидеров после Китая, США и Индии.

2002-04-26T16:35+0400

2008-06-05T12:03+0400

https://сайт/20020426/129934.html

https://cdn22.img..png

РИА Новости

https://cdn22.img..png

РИА Новости

https://cdn22.img..png

Вадим Прибытков физик теоретик, постоянный автор Терры Инкогнита. —-Основные свойства и законы электричества—установлены любителями. Электричество является основой современной техники. Нет более важного открытия в истории человечества, чем электричество. Могут сказать, что космос и информатика также являются грандиозными научными достижениями. Но без электричества не было бы ни космоса, ни компьютеров. Электричество—это поток движущихся заряженных частиц- электронов, а также все явления, связанные с перегруппировкой заряда в теле. Самое интересное в истории электричества это то, что основные свойства и законы его были установлены посторонними любителями. Но на этот решающий момент до сих пор как-то не обращалось внимания. Уже в глубокой древности было известно, что янтарь, потертый о шерсть, приобретает способность притягивать легкие предметы. Однако это явление на протяжении тысячелетий не находило практического применения и дальнейшего развития. Янтарь упорно терли, любовались…

Вадим Прибытков физик теоретик, постоянный автор Терры Инкогнита.

Основные свойства и законы электричества—установлены любителями.

Электричество является основой современной техники. Нет более важного открытия в истории человечества, чем электричество. Могут сказать, что космос и информатика также являются грандиозными научными достижениями. Но без электричества не было бы ни космоса, ни компьютеров.

Электричество—это поток движущихся заряженных частиц- электронов, а также все явления, связанные с перегруппировкой заряда в теле. Самое интересное в истории электричества это то, что основные свойства и законы его были установлены посторонними любителями. Но на этот решающий момент до сих пор как-то не обращалось внимания.

Уже в глубокой древности было известно, что янтарь, потертый о шерсть, приобретает способность притягивать легкие предметы. Однако это явление на протяжении тысячелетий не находило практического применения и дальнейшего развития.

Янтарь упорно терли, любовались им, делали из него различные украшения, и на этом дело ограничивалось.

В 1600 г. в Лондоне была опубликована книга английского врача В.Гильберта, в которой он впервые показал, что способностью янтаря притягивать после трения легкие предметы обладают и многие другие тела, в том числе стекло. Он заметил также, что влажность воздуха в значительной степени препятствует этому явлению.

Ошибочная концепция Гильберта.

Однако Гильберт и первым ошибочно установил различительную грань между электрическими и магнитными явлениями, хотя в действительности эти явления порождаются одними и теми же электрическими частицами и никакой грани между электрическими и магнитными явлениями не существует. Эта ошибочная концепция имела далеко идущие последствия и надолго запутала существо вопроса.

Гильберт обнаружил также, что магнит теряет магнитные свойства при нагревании и восстанавливает их при охлаждении. Он использовал насадку из мягкого железа для усиления действия постоянных магнитов, первым стал рассматривать Землю, как магнит. Уже из одного этого краткого перечисления видно, что врачом Гильбертом были сделаны важнейшие открытия.

Самое удивительное в этом анализе заключается в том, что до Гильберта, начиная от древних греков, которые установили свойства янтаря, и китайцев, которые пользовались компасом, не было никого, кто бы сделал такие выводы и так систематизировал наблюдения.

Вклад в науку О.Генрике.

Тогда события развивались необыкновенно медленно. Прошел 71 год, прежде чем немецким бургомистром О.Герике в 1671 г. был сделан следующий шаг. Вклад его в электричество был огромным.

Герике установил взаимное отталкивание двух наэлекризованных тел (Гильберт полагал, что существует лишь притяжение), передачу электричества от одного тела к другому с помощью проводника, электризацию посредством влияния при приближении к незаряженному телу наэлектризованного тела, и, самое главное,— первым построил основанную на трении электрическую машину. Т.е.

он создал все возможности для дальнейшего проникновения в сущность электрических явлений.

Не только физики внесли свой вклад в развитие электричества.

Прошло еще 60 лет, прежде чем французский ученый Ш.Дюфе в 1735-37 гг. и американский политик Б.Франклин в 1747-54 гг.

установили, что электрические заряды бывают двух родов. И, наконец, в 1785 г. французским артиллерийским офицером Ш.Кулоном был сформирован закон взаимодействия зарядов.

Надо указать также на работу итальянского врача Л.Гальвани. Огромное значение имели работы А.Вольта по созданию мощного источника постоянного тока в виде «вольтова столба».

Важный вклад в познание электричества произошел в 1820 г., когда датский профессор физики Х.Эрстед открыл воздействие проводника с током на магнитную стрелку. Практически одновременно было открыто и изучено А.Ампером взаимодействие между собой токов, имеющее чрезвычайно важное прикладное значение.

Большой вклад в изучение электричества был внесен также аристократом Г.Кавендишем, аббатом Д.Пристли, школьным учителем Г.Омом. На основании всех этих исследований подмастерье М.Фарадей открыл в 1831 г. электромагнитную индукцию, которая в действительности является одной из форм взаимодействия токов.

Почему в течение тысячелетий люди ничего не знали об электричестве? Почему в этом процессе участвовали самые различные слои населения? В связи с развитием капитализма был общий подъем экономики, ломались средневековые кастовые и сословные предрассудки и ограничения, поднимался общий культурный и образовательный уровень населения. Однако и тогда не обошлось без трудностей. Например, Фарадею, Ому и ряду других талантливых исследователей приходилось вести ожесточенные бои со своими теоретическими противниками и оппонентами. Но все же, в конечном итоге, их идеи и взгляды публиковались и находили признание.

Из всего этого можно сделать интересные выводы: научные открытия делаются не только академиками, но и любителями науки.

Если мы хотим, чтобы наша наука находилась на передовых позициях, то должны помнить и учитывать историю ее развития, бороться с кастовостью и монополизмом односторонних взглядов, создавать равные условия для всех талантливых исследователей, независимо от их научного статуса.

Поэтому пора открыть страницы наших научных журналов для школьных учителей, артиллерийских офицеров, аббатов, врачей, аристократов и подмастерьев, чтобы и они смогли принять активное участие в научном творчестве. Сейчас они лишены такой возможности.

Электричество

Электричеством или электрическим током называют направленно движущийся поток заряженных частиц, например электронов. Также электричеством называется энергия, получаемая в результате такого движения заряженных частиц, и освещение, которое получают на основе этой энергии. Термин «электричество» был введён английским учёным Уильямом Гилбертом в 1600 году в его сочинении «О магните, магнитных телах и о большом магните-Земле».

Гилберт проводил опыты с янтарём, который в результате трения о сукно получил возможность притягивать другие лёгкие тела, то есть приобрёл некий заряд. А так как янтарь переводится с греческого как электрон, то наблюдаемое ученым явление получило название «электричество».

Электрический ток

Немного теории об электричестве

Электричество способно создавать вокруг проводников электрического тока или заряженных тел электрическое поле. Посредством электрического поля можно оказывать воздействие на другие тела, обладающие электрическим зарядом.fv

Электрические заряды, как всем известно, делятся на положительные и отрицательные. Этот выбор является условным, однако из-за того, что он уже давно сделан исторически, то только поэтому за каждым зарядом закреплён определённый знак.

Тела, которые заряжены одним видом знака, отталкиваются друг от друга, а которые имеют разные заряды-наоборот притягиваются.

Во время движения заряженных частиц, то есть существования электричества, также помимо электрического поля возникает и магнитное поле. Это позволяет установить родство между электричеством и магнетизмом .

Интересно, что существуют тела, которые проводят электрический ток или тела с очень большим сопротивлением.. Это было открыто английским учёным Стивеном Греем в 1729 году.

Изучением электричества, наиболее полно и фундаментально, занимается такая наука, как термодинамика. Однако квантовые свойства электромагнитных полей и заряженных частиц изучаются уже совсем другой наукойm – квантовой термодинамикой, однако некоторую часть квантовых явлений можно довольно просто объяснить обычными квантовыми теориями.

Основы электричества

История открытия электричества

Для начала необходимо сказать, что нет такого учёного, который может считаться открывателем электричества, так как с древнейших времен до наших дней многие учёные изучают его свойства и узнают что-то новое об электричестве.

  • Первым, кто заинтересовался электричеством, был древнегреческий философ Фалес. Он обнаружил, что янтарь, который потереть о шерсть приобретает свойство притягивать другие лёгкие тела.
  • Затем другой древнегреческий ученый Аристотель занимался изучением некоторых угрей, которые поражали врагов, как мы теперь знаем, электрическим разрядом.
  • В 70 году нашей эры римский писатель Плиний изучал электрические свойства смолы.
  • Однако затем долгое время об электричестве не было получено никаких знаний.
  • И только в 16 веке придворный врач английской королевы Елизаветы 1 Вильям Жильбер занялся изучением электрических свойств и сделал ряд интересных открытий. После этого началось буквально «электрическое помешательство».
  • Только в 1600 году появился термин «электричество», введённый английским ученым Уильямом Гилбертом.
  • В 1650 году, благодаря бургомистру Магдебурга Отто фон Герике, который изобрёл электростатическую машину, появилась возможность наблюдать эффект отталкивания тел под действием электричества.
  • В 1729 году английский учёный Стивен Грей, проводя опыты по передачи электрического тока на расстояние, случайно обнаружил, что не все материалы обладают свойством одинаково передавать электричество.
  • В 1733 году французский ученый Шарль Дюфе открыл существование двух типов электричества, которые он назвал стеклянным и смоляным. Эти названия они получили из-за того, что выявлялись при трении стекла о шёлк и смолы о шерсть.
  • Первый конденсатор, то есть накопитель электричества, изобрёл голландец Питер ванн Мушенбрук в 1745 году. Этот конденсатор получил название Лейденская банка.
  • В 1747 году американец Б.Франклин создал первую в мире теорию электричества. По франклину электричество – это нематериальная жидкость или флюид. Другая заслуга Франклина перед наукой заключается в том, что он изобрёл громоотвод и с помощью него доказал, что молния имеет электрическую природу возникновения. Также он ввёл такие понятия как положительный и отрицательный заряды, но не открывал заряды. Это открытие сделал учёный Симмер, который доказал существование полюсов зарядов: положительного и отрицательного.
  • Изучение свойств электричества перешло к точным наукам после того как в 1785 году Кулон открыл закон о силе взаимодействия, происходящей между точечными электрическими зарядами, который получил название Закон Кулона.
  • Затем, в 1791 году итальянский учёный Гальвани публикует трактат о том, что в мышцах животных, при их движении возникает электрический ток.
  • Изобретение батареи другим итальянским учёным – Вольтом в 1800, привело к бурному развитию науки об электричестве и к последовавшему ряду важных открытий в этой области.
  • Затем последовали открытия Фарадея, Максвелла и Ампера, которые произошли всего за 20 лет.
  • В 1874 году российский инженер А.Н.Лодыгин получил патент, на изобретённую в 1872 году лампу накаливания с угольным стержнем. Затем в лампе стал использоваться стержень из вольфрама. А в 1906 году он продал свой патент компании Томаса Эдисона.
  • В 1888 году Герц регистрирует электромагнитные волны.
  • В 1879 году Джозеф Томсон открывает электрон, который является материальным носителем электричества.
  • В 1911 году француз Жорж Клод изобрёл первую в мире неоновую лампу.
  • Двадцатый век дал миру теорию Квантовой электродинамики.
  • В 1967 году был сделан еще один шаг на пути изучения свойств электричества. В этом году была создана теория электрослабых взаимодействий.

Однако это только основные открытия, сделанные учёными, и способствовавшие применению электричества. Но исследования продолжаются и сейчас, и каждый год происходят открытия в области электричества.

Все уверенны что самым великим и могущественным в плане открытий связанных с электричеством, был Никола Тесла. Сам он родился в Австрийской империи, теперь это территория Хорватии. В его багаже изобретений и научных работ: переменный ток, теория полей, эфир, радио, резонанс и многое другое. Некоторые допускают возможность что явление “Тунгусского метеорита”, это ни что иное как работа рук самого Николы Теслы, а именно взрыв огромной мощности на территории Сибири.

Властелин мира — Никола Тесла

Какое-то время считалось, что электричество в природе не существует. Однако после того как Б.Франклин установил, что молнии имеют электрическую природу возникновения, это мнение перестало существовать.

Значение электричества в природе, как и в жизни человека достаточно огромно. Ведь именно молнии привели к синтезу аминокислот и, следовательно, к появлению жизни на земле .

Процессы в нервной системе человека и животных, например, движение и дыхание, происходят благодаря нервному импульсу, который возникает из-за электричества, существующего в тканях живых существ.

Некоторые виды рыб использую электричество, а точнее электрические разряды для защиты от врагов, поиска пищи под водой и её добывания. Такими рыбами являются: угри, миноги, электрические скаты и даже некоторые акулы. Все эти рыбы имеют специальный электрический орган, который работает по принципу конденсатора, то есть накапливает достаточно большой электрический заряд, а затем разряжает его на жертву, прикоснувшуюся к такой рыбе. Также такой орган работает с частотой в несколько сотен герц и имеет напряжение несколько вольт. Сила тока электрического органа рыб меняется с возрастом: чем старше становится рыба, тем сила тока больше. Также благодаря электрическому току рыбы, обитающие на большой глубине, ориентируются в воде. Электрическое поле искажается под действие предметов, находящихся в воде. А эти искажения и помогают рыбам ориентироваться.

Смертельные опыты. Электричество

Получение электричества

Для получения электричества были специально созданы электростанции. На электростанциях при помощи генераторов, создается электроэнергия, которая после передается в места потребления по линиям электропередач. Электрический ток создается благодаря переходу механической или внутренней энергии в электрическую энергию. Электростанции делятся на: гидроэлектростанции или ГЭС, тепловые атомные, ветровые, приливные, солнечные и другие электростанции.

В гидроэлектростанциях турбины генератора, движущиеся под действием потока воды, вырабатывают электрический ток. В тепловых электростанциях или по-другому ТЭЦ электрический ток образуется также, но только вместо воды используется водяной пар, возникающий в процессе нагрева воды при сгорании топлива, например, угля.

Очень похожий принцип работы используется в атомной станции или АЭС. Только в АЭС используется другой вид топлива – радиоактивные материалы, например, уран или плутоний. Происходит деление их ядер, благодаря чему выделяется очень большое количество теплоты, используемое для нагревания воды и превращения её в водяной пар, который затем поступает в турбину, вырабатывающую электрический ток. Для работы таких станций требуется очень мало топлива. Так десять граммов урана вырабатывает такое же количество электричества, как и вагон угля.

Использование электричества

В наше время жизнь без электричества становится невозможной. Оно достаточно плотно вошло в жизнь людей двадцать первого века. Часто электричество используют для освещения, например, используя электрическую или неоновую лампу, и для передачи всевозможной информации с помощью телефона, телевидения и радио, а в прошлом и телеграфа. Также еще в двадцатом веке появилась новая область применения электричества: источник питания электрических двигателей трамваев, поездов в метро, троллейбусов и электричек. Электричество необходимо для работы различных бытовых приборов, которые значительно улучшают жизнь современного человека.

Сегодня электричество также применяется для получения качественных материалов и их обработки. С помощью электрогитар, работающих благодаря электричеству, можно создавать музыку. Также электричество продолжает использоваться, как гуманный способ умерщвления преступников (электрический стул), в странах, в которых разрешена смертная казнь.

Также учитывая то, что жизнь современного человека становится практически невозможной без компьютеров и сотовых телефонов, для работы которых необходимо электричество, то важность электричества будет достаточно сложно переоценить.

Электричество в мифологии и искусстве

В мифологии почти всех народов есть боги, которые способны метать молнии, то есть умеющие использовать электричество. Например, у греков таким богом был Зевс, у индусов-Агни, который умел превращаться в молнию, у славян – это Перун, а у скандинавских народов-Тор.

В мультфильмах также есть электричество. Так в диснеевском мультфильме Черный плащ есть антигерой Мегавольт, который способен повелевать электричеством. В японской анимации электричеством владеет покемон Пикачу.

Заключение

Изучение свойств электричества началось ещё в глубокой древности и продолжается до сих пор. Узнав, основные свойства электричества и, научившись их правильно использовать, люди значительно облегчили свою жизнь. Электричество также используется на заводах, фабриках и тд., то есть с помощью него можно получать другие блага. Значение электричества, как в природе, так и в жизни современного человека огромно. Без такого электрического явления как молния на земле не зародилась бы жизнь, а без нервных импульсов, возникающих также благодаря электричеству, не возможно было бы обеспечить согласованную работу между всеми частями организмов.

Люди всегда были благодарны электричеству, даже когда не знали об его существовании. Они наделяли своих главных богов возможностью метать молнии.

Современный человек также не забывает об электричестве, но возможно ли о нем забыть? Он наделяет электрическими способностями героев мультфильмов и фильмов, строит электростанции, чтобы получать электричество и делает многое другое.

Таким образом, электричество величайший дар, данный нам самой природой и которым мы, к счастью, научились пользоваться.

Что такое электричество?

Электричество — это совокупность физических явлений, связанных с наличием электрического заряда. Хотя изначально электричество рассматривалось как явление, отдельное от магнетизма, но с разработкой уравнений Максвелла оба эти явления были признаны частью единого явления: электромагнетизма. Различные распространенные явления связаны с электричеством, такие как молнии, статическое электричество, электрическое отопление, электрические разряды и многие другие. Кроме того, электричество лежит в основе многих современных технологий.

Наличие электрического заряда, который может быть либо положительным, либо отрицательным, порождает электрическое поле. С другой стороны, движение электрических зарядов, которое называется электрическим током, создает магнитное поле.

Когда заряд помещается в точку с ненулевым электрическим полем, на него действует сила. Величина этой силы определяется законом Кулона. Таким образом, если бы этот заряд был перемещен, электрическое поле выполнило бы работу по перемещению (торможению) электрического заряда. Таким образом, можно говорить об электрическом потенциале в определенной точке пространства, равному работе, выполняемой внешним агентом при переносе единицы положительного заряда из произвольно выбранной точки отсчета до этой точки без какого-либо ускорения и, как правило, измеряемому в вольтах.

В электротехнике, электричество используется для:

  • подачи электроэнергии туда, где электрический ток используется для питания оборудования;
  • в электронике, имеющей дело с электрическими цепями, которые включают активные электрические компоненты, такие как вакуумные трубки, транзисторы, диоды и интегральные схемы, и связанные с ними пассивные элементы.

Электрические явления изучались с античных времен, хотя прогресс в теоретическом понимании начался в XVII и XVIII веках. Даже тогда практическое применение электричества было редкостью, и инженеры смогли использовать его в промышленных и жилых целях только в конце XIX века. Быстрое расширение электрических технологий в это время трансформировало промышленность и общество. Универсальность электричества заключается в том, что оно может использоваться почти в безграничном множестве отраслей, таких как транспорт, отопление, освещение, коммуникации и вычисления. Электроэнергия в настоящее время является основой современного индустриального общества.

История электричества

Задолго до того, как зародились какие-либо знания об электричестве, люди уже знали об ударах током электрической рыбы. Древнеегипетские тексты, датируемые 2750 годом до н. э., называли этих рыб «Громовержцы Нила» и описывали их как «защитников» всех других рыб. Свидетельства об электрических рыбах снова появляются тысячелетиями позже от древнегреческих, римских и арабских естествоиспытателей и врачей. Несколько древних писателей, такие, как Плиний Старший и Скрибониус Ларгус, свидетельствуют об онемении, как эффекте поражения электрическим током, производимым сомиками и электрическими скатами, а также они знали, что такие удары могут передаваться через проводящие ток предметы. Пациентам, страдающим от заболеваний, таких как подагра или головная боль прописывались прикосновения к таким рыбам с надеждой, что мощный электроудар может вылечить их. Возможно, что самое раннее и ближайшее приближение к открытию идентичности молнии и электричества из любого другого источника, было совершено арабами, у которых до 15-го века в языке слово «молния» (раад) применялось к электрическим скатам.

Древние культуры Средиземноморья знали, что если некоторые предметы, такие как янтарные палочки, потереть кошачьим мехом, то он нанёт притягивать легкие предметы, такие как перья. Фалес Милетский сделал ряд наблюдений статического электричества примерно в 600 г. до н.э., из которых он вывел, что для того, чтобы сделать янтарь способным притягивать предметы необходимо трение, в отличие от минералов, таких как магнетит, которым трение было не нужно. Фалес ошибался, полагая, что притяжение янтаря было связано с магнитным эффектом, но позже наука доказала связь между магнетизмом и электричеством. Согласно спорной теории, основанной на обнаружении Багдадской батареи в 1936 году, которая напоминает гальваническую ячейку, хотя неясно, был ли артефакт электрическим по своей природе, парфяне, возможно, знали о гальванотехнике.

Электричество продолжало вызывать не более, чем интеллектуальное любопытство на протяжении тысячелетий до 1600 года, когда английский ученый Уильям Гилберт провел тщательное изучение электричества и магнетизма, и выявил отличая «магнетитного» эффекта от статического электричества, производимого путем трения янтаря. Он придумал новое латинское слово electricus («янтарный» или «как янтарь», от ἤλεκτρον, Elektron, с греческого: «янтарь») для обозначения свойства предметов притягивать мелкие предметы после натирания. Эта лингвистическая ассоциация породила английские слова «электрический» и «электричество», которые впервые появились в печати в работе Томаса Брауна «Pseudodoxia Epidemica» в 1646 году.

Дальнейшую работу проводили Отто фон Герике, Роберт Бойль, Стивен Грей и Шарль Франсуа Дюфе. В 18 веке Бенджамин Франклин провел обширные исследования в области электричества, продав свои владения для финансирования своей работы. В июне 1752 года он, как известно, прикрепил металлический ключ к нижней части нити воздушного змея и запустил змея в грозовое небо. Последовательность искр, соскакивающих с ключа на тыльную сторону ладони показала, что молния действительно имеет электрическую природу. Он также объяснил кажущее парадоксальным поведение лейденской банки в качестве устройства для хранения большого количества электрического заряда с точки зрения электричества, состоящего из положительных и отрицательных зарядов.

В 1791 году Луиджи Гальвани объявил о своем открытии биоэлектромагнетизма, демонстрируя, что электричество является средством, с помощью которого нейроны передают сигналы к мышцам. Аккумуляторная батарея Алессандро Вольта или гальванический столб 1800-х годов изготавливались из чередующихся слоев цинка и меди. Для ученых это был более надежный источник электрической энергии, чем электростатические машины, используемые ранее. Понимание электромагнетизма как единства электрических и магнитных явлений произошло благодаря Эрстеду и Андре-Мари Амперу в 1819-1820 годах. Майкл Фарадей изобрел электрический двигатель в 1821 году, а Георг Ом математически проанализировал электрическую цепь в 1827году. Электричество и магнетизм (и свет) были окончательно связаны Джеймсом Максвеллом, в частности, в его работе «О физических силовых линиях» в 1861 и 1862 годах.

В то время как в начале 19-го века мир стал свидетелем стремительного прогресса в науке об электричестве, в конце 19 века наибольший прогресс случился в области электротехники. С помощью таких людей, как Александр Грэхем Белл, Отто Титус Блати, Томас Эдисон, Галилео Феррарис, Оливер Хевисайда, Аньош Иштван Йедлик, Уильям Томсон, 1-й барон Кельвин, Чарльз Алджернон Парсонс, Вернер фон Сименс, Джозеф Уилсон Суон, Реджинальд Фессенден, Никола Тесла и Джордж Вестингауз, электричество превратилась из научного любопытства в незаменимый инструмент для современной жизни, став движущей силой второй промышленной революции.

В 1887 году Генрих Герц обнаружил, что электроды освещенные ультрафиолетовым светом, создают электрические искры более легко, чем не освещенные. В 1905 году Альберт Эйнштейн опубликовал статью, в которой были объяснены экспериментальные данные фотоэлектрического эффекта как результат переноса световой энергии дискретными квантованными пакетами, возбуждающими электроны. Это открытие привело к квантовой революции. Эйнштейн был удостоен Нобелевской премии по физике в 1921 году за «открытие закона фотоэлектрического эффекта». Фотоэлектрический эффект также используется в фотоэлементах таких, какие можно найти в панелях солнечных батарей, и это часто используется для выработки электроэнергии в коммерческих целях.

Первым полупроводниковым устройством стал детектор «кошачий ус», который был первым в использовании в радиоприемниках в 1900-х годах. Усоподобная проволочка приводится в легкое контактное прикосновение с твердым кристаллом (например, кристаллом германия) для того, чтобы продетектировать радиосигнал посредством контактно-переходного эффекта. В полупроводниковом узле, ток подается в полупроводниковые элементы и соединения, сконструированные специально для переключения и усиления тока. Электрический ток может представляться в двух формах: в виде отрицательно заряженных электронов, а также положительно заряженными вакансиями электронов (незаполненными электронами местами в атоме полупроводника), называемыми дырками. Эти заряды и дырки понимаются с позиции квантовой физики. Строительным материалом чаще всего является кристаллический полупроводник.

Развитие полупроводниковых устройств началось с изобретением транзистора в 1947 году. Распространенными полупроводниковыми устройствами являются транзисторы, микропроцессорные чипы и чипы оперативной памяти. Специализированный тип памяти, называемый флэш-памятью используется в USB флэш-накопителях, и совсем недавно полупроводниковыми накопителями стали заменять и накопители на механически вращающихся жестких магнитных дисках. Полупроводниковые устройства стали распространенными в 1950-х и 1960-х годах, в период перехода от вакуумных ламп к полупроводниковым диодам, транзисторам, интегральным схемам (ИС) и светодиодам (LED).

Основные понятия электричества

Электрический заряд

Наличие заряда порождает электростатическую силу: заряды оказывают друг на друга силовое действие, этот эффект был известен в древности, хотя и не был тогда понятен. Легкий шарик, подвешенный на веревочке может быть заряжен прикосновением к нему стеклянной палочкой, которая сама до этого была заряжена при трении о ткань. Подобный шар, заряженный тем же стеклянным стержнем будет отталкиваться от первого: заряд заставляет два шара отделяться друг от друга. Два шара, которые заряжаются от натертого янтарного стержня также отталкиваются друг от друга. Тем не менее, если один шар заряжается от стеклянной палочки, а другой — от янтарного стержня, то оба шара начинают притягиваются друг к другу. Эти явления были исследованы в конце восемнадцатого века Шарлем Огюстеном де Кулоном, который сделал вывод, что заряд проявляется в двух противоположных формах. Это открытие привело к известной аксиоме: одинаково заряженные объекты отталкиваются, а противоположно заряженные объекты притягиваются.

Сила действует на сами заряженные частицы, следовательно, заряд имеет тенденцию к как можно более равномерному распространению по проводящей поверхности. Величина электромагнитной силы, будь то притяжение или отталкивание, определяется законом Кулона, который гласит, что электростатическая сила пропорциональна произведению зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Электромагнитное взаимодействие является очень сильным, оно уступает по силе только сильному взаимодействию, но в отличие от последнего, оно действует на любых расстояниях. По сравнению с гораздо более слабым гравитационным взаимодействием, электромагнитная сила, расталкивает два электрона в 1042 раз сильнее, чем гравитационная сила притягивает их.

Исследование показало, что источником заряда являются определенные типы субатомных частиц, которые обладают свойством электрического заряда. Электрический заряд порождает электромагнитную силу, которая является одной из четырех фундаментальных сил природы, и взаимодействует с ней. Наиболее известными носителями электрического заряда являются электрон и протон. Эксперимент показал, что заряд — сохраняющаяся величина, то есть, суммарный заряд внутри изолированной системы всегда будет оставаться постоянным вне зависимости от каких-либо изменений, которые происходят в пределах этой системы. В системе заряд может передаваться между телами либо прямым контактом, либо путем передачи по проводящему материалу, например проводу. Неофициальный термин «статическое электричество» означает чистое присутствие заряда (или «дисбаланс» зарядов) на теле, обычно вызываемое тем, что разнородные материалы, будучи потертыми друг о друга, передают заряд от один другому.

Заряды электронов и протонов противоположны по знаку, следовательно, суммарный заряд может быть как положительным, так и отрицательным. По соглашению, заряд переносимый электронами, считается отрицательным, а переносимый протонами — положительным, по традиции, заложенной работами Бенджамина Франклина. Величина заряда (количество электричества) обычно обозначается символом Q и выражается в кулонах; каждый электрон несет один и тот же заряд, приблизительно -1,6022 × 10-19 кулона. Протон имеет заряд, равный по значению и противоположный по знаку, и, таким образом, + 1,6022 × 10-19 Кулона. Зарядом обладает не только вещество, но и антивещество, каждая античастица несет равный заряд, но противоположный по знаку к заряду его соответствующей частицы.

Заряд можно измерить несколькими способами: ранний прибор-электроскоп с золотыми лепестками, который, хотя все еще используется для учебных демонстраций, в настоящее время вместо него применяется электронный электрометр.

Электрический ток

Движение электрических зарядов называется электрическим током, интенсивность его обычно измеряется в амперах. Ток может создаваться какими-либо движущимися заряженными частицами; чаще всего это электроны, но в принципе любой заряд приведенный в движение представляет собой ток.

По исторически сложившейся договоренности положительный ток определяется направлением движения положительных зарядов, перетекающих из более положительной части цепи в более отрицательную часть. Ток, определенный таким образом, называется условным током. Одной из наиболее известной формой тока является движение отрицательно заряженных электронов по цепи, и таким образом, положительное направление тока сориентировано в противоположном движению электронов направлении. Тем не менее, в зависимости от условий, электрический ток может состоять из потока заряженных частиц движущегося в любом направлении, и даже в обоих направлениях одновременно. Договоренность считать положительным направлением тока направление движения положительных зарядов широко используется для упрощения этой ситуации.

Процесс, при котором электрический ток проходит через материал, называется электрической проводимостью, и её природа изменяется в зависимости от того, какими заряженными частицами она осуществляется и от материала, через который они перемещаются. В качестве примеров электрических токов можно привести металлическую проводимость, осуществляемую потоком электронов через проводник, такой как металл, и электролиз, осуществляемый потоком ионов (заряженных атомов) через жидкость или плазму, как в электрических искрах. В то время как сами частицы могут двигаться очень медленно, иногда со средней скоростью дрейфа только доли миллиметра в секунду, электрическое поле, что приводит их в движение распространяется со скоростью близкой к скорости света, позволяя электрическим сигналам быстро проходить по проводам.

Ток вызывает ряд наблюдаемых эффектов, которые исторически являлись признаком его присутствия. Возможность разложения воды под действием тока от гальванического столба была обнаружена Николсоном и Карлайлом в 1800 году. Этот процесс теперь называется электролиз. Их работа была значительно расширена Майклом Фарадеем в 1833 году. Ток, протекая через сопротивление, вызывает локализованный нагрев. Данный эффект Джеймс Джоуль описал математически в 1840 году. Одно из наиболее важных открытий, касающихся тока было сделано случайно Эрстедом в 1820 году, когда при подготовке лекции, он обнаружил, что ток, протекающий по проводу, вызвал поворот стрелки магнитного компаса. Так он открыл электромагнетизм, фундаментальное взаимодействие между электричеством и магнетизмом. Уровень электромагнитных выбросов, генерируемых электрической дугой, достаточно высок для получения электромагнитных помех, которые могут нанести ущерб работе смежного оборудования.Он обнаружил электромагнетизм, фундаментальное взаимодействие между электричеством и магнетизмом. Уровень электромагнитных излучений, генерируемых электрической дугой достаточно высок, чтобы производить электромагнитные помехи, которые могут вызвать помехи в работе находящегося поблизости оборудования.

Для технического или бытового применения ток часто характеризуется как либо постоянный (DC), либо переменный (AC). Эти термины относятся к тому, как ток изменяется во времени. Постоянный ток, производимый, например, батареей и требуемый для большинства электронных устройств, является однонаправленным потоком от положительного потенциала цепи к отрицательному. Если этот поток, что чаще случается, переносится электронами, они будут перемещаться в противоположном направлении. Переменным током называется любой ток, который непрерывно меняет направление, он почти всегда имеет форму синусоиды. Переменный ток пульсирует назад и вперед внутри проводника без перемещения заряда на какое-нибудь конечное расстояние за длительный промежуток времени. Усредненное по времени значение переменного тока равно нулю, но он доставляет энергию сначала в одном направлении, а затем в обратном. Переменный ток зависит от электрических свойств, которые не проявляют себя при стационарном режиме постоянного тока, например, от индуктивности и емкости. Эти свойства, однако, могут проявить себя, когда схема подвергается переходным процессам, например, при первоначальной подаче энергии.

Электрическое поле

Понятие электрического поля было введено Майклом Фарадеем. Электрическое поле создается заряженным телом в пространстве, которое окружает тело, и приводит к силе, действующей на любые другие заряды, расположенные в поле. Электрическое поле действует между двумя зарядами аналогично гравитационному полю, действующему между двумя массами, и также простирается до бесконечности и обратно пропорционально квадрату расстояния между телами. Тем не менее, есть существенная разница. Сила тяжести всегда притягивает, заставляя соединиться две массы, в то время как электрическое поле может привести либо притяжению, либо к отталкиванию. Так как крупные тела, такие как планеты в целом имеют нулевой суммарный заряд, их электрическое поле на расстоянии обычно равно нулю. Таким образом, сила тяжести является доминирующей силой на больших расстояниях во Вселенной, несмотря на то, что сама она гораздо слабее.

Электрическое поле, как правило, различается в различных точках пространства, а его напряженность в любой точке определяется как сила (отнесенная к единице заряда), которую будет испытывать неподвижный, ничтожно малый заряд, если его поместить в эту точку. Абстрактный заряд, называемый «пробным зарядом», должен иметь исчезающе малое значение, чтобы его собственным электрическим полем, нарушающим основное поле, можно было пренебречь, а также должен быть стационарным (неподвижным), чтобы предотвратить влияние магнитных полей. Поскольку электрическое поле определяется в терминах силы, а сила является вектором, то электрическое поле также является вектором, имеющим как величину, так и направление. А если конкретнее, то электрическое поле является векторным полем.

Учение о электрических полях, создаваемых неподвижными зарядами, называется электростатикой. Поле может быть визуализировано с помощью набора воображаемых линий, направление которых в любой точке пространства совпадает с направлением поля. Это понятие было введено Фарадеем, и термин «силовые линии» до сих пор иногда встречается. Линии поля — это пути, по которым точечный положительный заряд будет совершать движение под действием поля. Они, однако, являются абстрактным, а не физическим объектом, а поле пронизывает всё промежуточное пространство между линиями. Линии поля, исходящие из стационарных зарядов, имеют несколько ключевых свойств: во-первых, они начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных зарядах; во-вторых, они должны входить в любой идеальный проводник под прямым углом (нормально), и в-третьих, они никогда не пересекаются и не замыкаются сами на себя.

Полое проводящее тело содержит весь свой заряд на своей внешней поверхности. Поэтому поле равно нулю во всех местах внутри тела. На этом принципе работает клетка Фарадея — металлическая оболочка, которая изолирует свое внутреннее пространтсво от внешних электрических воздействий.

Принципы электростатики имеют важное значение при проектировании элементов высоковольтного оборудования. Существует конечный предел напряженности электрического поля, которая может быть выдержана любом материалом. Выше этого значения происходит электрический пробой, который вызывает электрическую дугу между заряженными частями. Например, в воздухе электрический пробой наступает при небольших зазорах при напряженности электрического поля, превышающем 30 кВ на сантиметр. При увеличении зазора предельная напряженность пробоя снижается, примерно, до 1 кВ на сантиметр. Наиболее заметное подобное естественное явление — это молния. Она возникает, когда заряды разделяются в облаках восходящими колоннами воздуха, и электрическое поле в воздухе начинает превышать значение пробоя. Напряжение большого грозового облака может достигать 100 МВ и иметь величину энергии разряда 250 кВт-час.

На величину напряженности поля сильно влияют находящиеся поблизости проводящие объекты, и напряженность особенно велика, когда полю приходится огибать заостренные объекты. Этот принцип используется в громоотводах, острые шпили которых принуждают молнии разряжаться в них, а не в здания, которые они защищают.

Электрический потенциал

Понятие электрического потенциала тесно связано с электрическим полем. Небольшой заряд, помещенный в электрическое поле, испытывает силу, и для того, чтобы переместить заряд против этой силы, требуется совершить работу. Электрический потенциал в любой точке определяется как энергия, которую необходимо затратить, чтобы крайне медленно переместить единичный пробный заряд с бесконечности до этой точки. Потенциал обычно измеряется в вольтах, и потенциал в один вольт — это потенциал, при котором необходимо затратить один джоуль работы, чтобы переместить заряд в один кулон из бесконечности. Это формальное определение потенциала имеет небольшое практическое применение, и более полезным является понятие электрической разности потенциалов, то есть энергия, необходимая для перемещения единицы заряда между двумя заданными точками. Электрическое поле имеет одну особенность, оно является консервативным, что означает, что путь, пройденный пробным зарядом не имеет никакого значения: на прохождение всевозможных путей между двумя заданными точками всегда будет затрачена одна и та же энергия, и, таким образом, существует единственное значение разности потенциалов между двумя положениями. Вольт настолько сильно закрепился в качестве единицы измерения и описания разности электрических потенциалов, что термин вольтаж используется широко и повседневно.

Для практических целей полезно определить общую точку отсчета, относительно которой потенциалы могут быть выражены и сравниваться. Хотя, она может находиться и на бесконечности, гораздо более практично использовать в качестве нулевого потенциала саму Землю, которая во всех местах, как предполагается, имеет один и тот же потенциал. Эту точка отсчета, естественно, обозначают как «земля» (ground). Земля является бесконечным источником равного количества положительных и отрицательных зарядов и, следовательно, она электрически нейтральна и незаряжаема.

Электрический потенциал является скалярной величиной, то есть, он имеет только значение и не имеет направления. Его можно рассматривать как аналог высоты: подобно тому, как выпущенный объект будет падать посредством разности высот, вызванной гравитационным полем, так и заряд будет «падать» посредством напряжения, вызванного электрическим полем. Как на картах обозначается рельеф посредством контурных линий, соединяющих точки одинаковой высоты, так и набор линий, соединяющих точки равного потенциала (известные как эквипотенциали) могут быть прорисованы вокруг электростатически заряженного объекта. Эквипотенциали пересекают все силовые линии под прямым углом. Они также должны лежать параллельно поверхности проводника, в противном случае будет производиться сила, перемещающая носители зарядов по эквипотенциальной поверхности проводника.

Электрическое поле формально определяется как сила, оказываемая на единицу заряда, но понятие потенциала предоставляет более полезное и эквивалентное определение: электрическое поле — это локальный градиент электрического потенциала. Как правило, оно выражается в вольтах на метр, а направление вектора поля является линией наибольшего изменения потенциала, то есть в направлении ближайшего расположения другой эквипотенциали.

Электромагниты

Открытие Эрстедом в 1821 году того факта, что магнитное поле существует вокруг всех сторон провода, несущего электрический ток, показало, что существует прямая связь между электричеством и магнетизмом. Более того, взаимодействие казалось отличающимся от гравитационных и электростатических сил, двух сил природы, тогда известных. Сила действовала на стрелку компаса, не направляя ее к проводу с током или от него, а действовала под прямым углом к нему. Немного неясными словами «электрический конфликт имеет вращающее поведение» Эрстед выразил своё наблюдение. Эта сила также зависела от направления тока, ибо, если ток менял направление, то магнитная сила меняла его тоже.

Эрстед не в полной мере смог понять свое открытие, но наблюдаемый им эффект был взаимным: ток оказывает силовое воздействие на магнит, и магнитное поле оказывает силовое воздействие на ток. Феномен был в дальнейшем изучен Ампером, который обнаружил, что два параллельных провода с током, оказывают силовое действие друг на друга: два провода, с протекающими по ним токами в одном и том же направлении, притягиваются друг к другу, в то время как провода, содержащие токи в противоположных направлениях друг от друга, отталкиваются. Это взаимодействие происходит посредством магнитного поля, которое каждый ток создает, и на основе этого явления определяется единица измерения тока — Ампер в международной системе единиц.

Эта связь между магнитными полями и токами является чрезвычайно важной, поскольку она привела к изобретению Майклом Фарадеем электродвигателя в 1821 году. Его униполярный двигатель состоял из постоянного магнита, помещенного в сосуд с ртутью. Ток пропускался по проводу, подвешенному на шарнирном подвесе над магнитом и погруженному в ртуть. Магнит оказывал тангенциальную силу на провод, что заставляло последний вращаться вокруг магнита до тех пор, пока в проводе поддерживался ток.

Эксперимент, проведенный Фарадеем в 1831 году, показал, что провод, движущийся перпендикулярно магнитному полю, создавал разность потенциалов на концах. Дальнейший анализ этого процесса, известного как электромагнитная индукция, позволил ему сформулировать принцип, теперь известный как закон индукции Фарадея, что разность потенциалов, наведенная в замкнутом контуре пропорциональна скорости изменения магнитного потока пронизывающего контур. Разработка этого открытия позволили Фарадею изобрести первый электрический генератор, в 1831 году, в котором преобразуется механическая энергия вращающегося медного диска в электрическую энергию. Диск Фарадея был неэффективным и не использовался в качестве практического генератора, но он показал возможность выработки электроэнергии с использованием магнетизма, и эта возможность была взята на вооружение теми, кто последовал за его разработками.

Способность химических реакций производить электроэнергию, и, обратная способность электроэнергии производить химические реакцие имеет широкий спектр применений.

Электрохимия всегда была важной частью учения о электричестве. Из первоначального изобретения вольтова столба, гальванические элементы эволюционировали в самые разнообразные типы батарей, гальванические и электролизные элементы. Алюминий получают в огромных количествах электролизным способом, и во многих портативных электронных устройствах используются перезаряжаемые источники электроэнергии.

Электрические схемы

Электрическая цепь представляет собой соединение электрических компонентов таким образом, что электрический заряд, вынужденный проходить по замкнутой траектории (контуру), обычно выполняет ряд некоторых полезных задач.

Компоненты в электрической цепи могут принимать различные формы, выступая в роли таких элементов, как резисторы, конденсаторы, выключатели, трансформаторы и электронные компоненты. Электронные схемы содержат активные компоненты, такие как полупроводники, которые обычно работают в нелинейном режиме и требуют применения к ним комплексного анализа. Наиболее простыми электрическими компонентами являются те, которые называются пассивными и линейными: хотя они могут временно хранить энергию, они не содержат ее источников и работают в линейном режиме.

Резистор, пожалуй, самый простой из пассивных элементов схемы: как предполагает его название, он сопротивляется току, протекающему через него, рассеивая электроэнергию в виде тепла. Сопротивление является следствием движения заряда через проводник: в металлах, например, сопротивление в первую очередь связано со столкновениями электронов и ионов. Закон Ома является основным законом теории цепей, и гласит, что ток, проходящий через сопротивление прямо пропорционален разности потенциалов на нем. Сопротивление большинства материалов относительно постоянно в широком диапазоне температур и токов; материалы, удовлетворяющие этим условиям, известны как «омические». Ом — единица сопротивления, была названа в честь Георга Ома и обозначается греческой буквой Ω. 1 ом — это сопротивление, которое создает разность потенциалов в один вольт при пропускании через него тока величиной в один ампер.

Конденсатор является модернизацией лейденской банки и представляет собой устройство, которое может хранить заряд, и тем самым накапливать электрическую энергию в создающемся поле. Он состоит из двух проводящих пластин, разделенных тонким изолирующим слоем диэлектрика; на практике это пара тонких полосок металлической фольги, смотанных вместе, для увеличения площади поверхности в единице объема и, следовательно, емкости. Единицей емкости является фарад, названный в честь Майкла Фарадея и обозначается символом F: один фарад является емкость, которая создает разность потенциалов в один вольт, при хранении заряда в один кулон. Через конденсатор, подключенный к источнику питания вначале протекает ток, так как в конденсаторе происходит накопление заряда; этот ток будет, однако уменьшаться по мере того, как конденсатор будет заряжаться, и в конце концов станет равным нулю. Конденсатор поэтому не пропускает постоянный ток, а блокирует его.

Индуктивность является проводником, как правило, мотком провода, которая хранит энергию в магнитном поле, возникающем при прохождении тока через неё. При изменении тока, магнитное поле также изменяется, создавая напряжение между концами проводника. Индуцированное напряжение пропорционально скорости изменения тока. Коэффициент пропорциональности называется индуктивностью. Единица индуктивности — генри, названна в честь Джозефа Генри, современника Фарадея. Индуктивность в один генри — это индуктивность, которая вызывает разность потенциалов в один вольт, при скорости изменения тока, проходящего через неё, в один ампер в секунду. Поведение индуктивности противоположенное поведению конденсатора: она будет свободно пропускать постоянный и блокировать быстро меняющийся ток.

Электрическая мощность

Электрическая мощность — это скорость, с которой электрическая энергия передается электрической цепью. Единица СИ мощности — ватт, равный одному джоулю в секунду.

Электрическая мощность как и механическая является скоростью выполнения работы, измеряется в ваттах и обозначается буквой P. Термин потребляемая мощность, используемый в просторечии, означает «электрическую мощность в ваттах.» Электрическая мощность в ваттах, производимая электрическим током I, равным прохождению заряда Q кулон каждые t секунд через электрическую разность потенциалов (напряжение) V равна

P = QV/t = IV

  • Q — электрический заряд в кулонах
  • t — время в секундах
  • I — электрический ток в амперах
  • V — электрический потенциал или напряжение в вольтах

Генерация электроэнергии часто производится с помощью электрогенераторов, но также может производиться химическими источниками, такими как электрические батареи или другими способами с помощью самых разнообразных источников энергии. Электрическая мощность, как правило, поставляется на предприятия и в дома электроэнергетическими компаниями. Оплата за электроэнергию обычно происходит за киловатт-час (3,6 МДж), который является произведенной мощностью в киловаттах, умноженной на время работы в часах. В электроэнергетике измерения мощности производят с использованием счетчиков электроэнергии, которые запоминают количество общей электрической энергии, отдаваемой клиенту. В отличие от ископаемого топлива, электроэнергия является низкоэнтропийной формой энергии и может быть преобразована в энергию движения или многие другие виды энергии с высокой эффективностью.

Электроника

Электроника имеет дело с электрическими цепями, которые включают в себя активные электрические компоненты, такие как вакуумные трубки, транзисторы, диоды и интегральных схемы, и связанные с ними пассивные элементы и элементы коммутации. Нелинейное поведение активных компонентов и их способность контролировать потоки электронов позволяет усиливать слабые сигналы и широко использовать электронику в обработке информации, телекоммуникации и обработке сигналов. Способность электронных устройств работать в качестве переключателей позволяет проводить цифровую обработку информации. Элементы коммутации, такие как печатные платы, технологии компоновки и другие разнообразные формы коммуникационной инфраструктуры дополняют функциональные возможности схемы и превращают разнородные компоненты в обычную рабочую систему.

Сегодня большинство электронных устройств используют полупроводниковые компоненты для осуществления электронного управления. Изучение полупроводниковых приборов и связанных с ними технологий рассматривается как отрасль физики твердого тела, тогда как проектирование и конструирование электронных схем для решения практических задач относятся к области электроники.

Электромагнитные волны

Работы Фарадея и Ампера показали, что изменяющееся во времени магнитное поле порождало электрическое поле, а изменяющееся во времени электрическое поле являлось источником магнитного поля. Таким образом, когда одно поле меняется во времени, то всегда индуцируется другое поле. Такое явление обладает волновым свойствами и естественно называется электромагнитной волной. Электромагнитные волны были теоретически проанализированы Джеймсом Максвеллом в 1864 году. Максвелл разработал ряд уравнений, которые могли однозначно описать взаимосвязь между электрическим полем, магнитным полем, электрическим зарядом и электрическим током. Он смог к тому же доказать, что такая волна обязательно распространяется со скоростью света, и, таким образом, и свет сам является формой электромагнитного излучения. Разработка законов Максвелла, которые объединяют свет, поля и заряд, является одним из важнейших этапов в истории теоретической физики.

Таким образом, работа многих исследователей позволила использовать электронику для преобразования сигналов в высокочастотные колебательные токи, а через соответствующим образом сформированные проводники электричество позволяет передавать и принимать эти сигналы посредством радиоволн на очень большие расстояния.

Производство и использование электрической энергии

Генерация и передача электрического тока

В 6 веке до н. э. греческий философ Фалес Милетский экспериментировал с янтарными стержнями, и эти эксперименты стали первыми исследованиями в области производства электрической энергии. Пока этот метод, теперь известный как трибоэлектрический эффект, мог только поднимать легкие предметы и генерировать искры, он был крайне неэффективен. С изобретением вольтова столба в восемнадцатом веке жизнеспособный источник электроэнергии стал доступным. Вольтов столб и его современный потомок — электрическая батарея, хранит энергию в химическом виде и выдает её в виде электрической энергии по требованию. Батарея является универсальным и очень распространенным источником питания, который идеально подходит для многих применений, но энергия, хранящаяся в ней, конечна, и как только она расходуется, батарею необходимо утилизировать или заряжать. Для больших потребностей электрическая энергия должна генерироваться и передаваться непрерывно по проводящим линиям электропередачи.

Электроэнергия обычно генерируется электромеханическими генераторами, приводимыми в движение паром, получаемым от сжигания ископаемого топлива, или теплом, выделяемым в ядерных реакциях; или из других источников, таких как кинетическая энергия, извлеченная из ветра или проточной воды. Современная паровая турбина, разработанная сэром Чарльзом Парсонсом в 1884 году, сегодня производит около 80 процентов электроэнергии в мире с использованием различных источников тепла. Такие генераторы не имеют никакого сходства с униполярным генератором — диском Фарадея 1831 года, но они по-прежнему полагаться на его электромагнитный принцип, согласно которому проводник, сцепляясь с изменяющимся магнитным полем, индуцирует разность потенциалов на своих концах. Изобретение в конце ХIХ века трансформатора означало, что электрическая энергия может передаваться более эффективно при более высоком напряжении, но более низком токе. Эффективная электрическая передача означает, в свою очередь, что электроэнергия может производиться на централизованных электростанциях с выгодой от масштабной экономии, а затем передаваться на относительно большие расстояния туда, где в ней есть необходимость.

Поскольку электрическая энергия не может быть легко сохранена в количествах, достаточных для удовлетворения потребностей в национальном масштабе, её должно производиться в любое время столько, сколько в данный момент её требуется. Это обязывает энергокомпании тщательно прогнозировать свои электрические нагрузки и постоянно согласовывать эти данные с электростанциями. Некоторое количество генерирующих мощностей должно всегда храниться в запасе в качестве подушки безопасности для электросетей на случай резкого повышения спроса на электроэнергию.

Спрос на электроэнергию растет с большой скоростью по мере модернизации страны и развития ее экономики. Соединенные Штаты демонстрировали 12-процентный рост спроса в течение каждого года первых трех десятилетий ХХ века. Такой темп роста в настоящее время наблюдается в странах с формирующейся экономикой, таких как Индия или Китай. Исторически темпы роста спроса на электроэнергию опережают темпы роста спроса на другие виды энергии.

Экологические проблемы, связанные с производством электроэнергии, привели к усилению внимания к производству электроэнергии из возобновляемых источников, в частности на ветряных и гидроэлектростанциях. Несмотря на то, что можно ожидать продолжения дебатов о воздействии на окружающую среду различных средств производства электроэнергии, её окончательная форма относительно чистая.

Способы применения электричества


Передача электричества является весьма удобным способом передачи энергии, и она была адаптирована к огромному, и продолжающему расти, количеству применений. Изобретение практической лампы накаливания в 1870-х годах привело к тому, что освещение стало одним из первых массово доступных применений электроэнергии. Несмотря на то, что электрификация подразумевала собой определенные риски, замена открытого пламени газового освещения значительно снизила опасность возгорания внутри домов и фабрик. Во многих городах были созданы коммунальные предприятия, ориентированные на растущий рынок электрического освещения.

Нагревающий резистивный эффект Джоуля используется в нитях ламп накаливания и также находит более непосредственное применение в системах электрического отопления. Хотя этот метод отопления универсальный и управляемый, его можно считать расточительным, поскольку для большинства способов электрогенерации уже потребовалось производство тепловой энергии на электростанции. В ряде стран, таких как Дания, выпустили законы, ограничивающие или запрещающие применение резистивного электрического нагрева в новых зданиях. Электричество, однако, до сих пор остается весьма практичным источником энергии для отопления и охлаждения, причем кондиционеры или тепловые насосы представляют собой растущий сектор спроса на электроэнергию для отопления и охлаждения, последствия которого коммунальные предприятия все в большей степени обязаны учитывать.

Электричество используется в сфере телекоммуникаций, и на самом деле электрический телеграф, коммерческое использование которого было продемонстрировано в 1837 году Куком и Уитстоном, было одним из самых ранних электрических телекоммуникационных применений. При строительстве первых межконтинентальных, а затем трансатлантической, телеграфных систем в 1860-х годах, электричество позволило обеспечивать связь в течение нескольких минут со всем земном шаром. Оптоволоконная и спутниковая связь заняли часть рынка систем связи, однако можно ожидать, что электроэнергия будет оставаться важной частью этого процесса.

Наиболее очевидное использование эффектов электромагнетизма происходит в электродвигателе, который представляет собой чистое и эффективное средство движущей силы. Стационарный двигатель, такой как лебедка, легко обеспечить электропитанием, но двигателю для мобильного применения, такого как электрическое транспортное средство, необходимо либо перемещать вместе с собой источники питания, такие как батареи, либо собирать ток скользящим контактом, известным как пантограф.

Электронные устройства используют транзистор, пожалуй, одно из важнейших изобретений ХХ века, который является фундаментальным строительным блоком всех современных схем. Современная интегральная схема может содержать несколько миллиардов миниатюризованных транзисторов на площади всего несколько квадратных сантиметров.

Электричество также используется в качестве источника топлива для общественного транспорта, в том числе в электрических автобусах и поездах.

Влияние электричества на живые организмы

Действие электрического тока на организм человека

Напряжение, приложенное к человеческому телу, вызывает прохождение электрического тока через ткани, и хотя это отношение нелинейно, но чем большее напряжение приложено, тем больший оно вызывает ток. Порог восприятия варьируется в зависимости от частоты питания и местом прохождения тока, он составляет приблизительно от 0,1 мА до 1 мА для электричества сетевой частоты, хотя и ток, настолько малый, как один микроампер, может быть обнаружен как эффект электровибрации при определенных условиях. Если ток достаточно большой, то он может вызвать сокращение мышц, аритмию сердца, а также ожоги тканей. Отсутствие каких-либо видимых признаков того, что проводник находится под напряжением, делает электричество особенно опасным. Боль, вызванная электрическим током может быть интенсивной, что приводит к тому, что электричество иногда используют в качестве метода пытки. Смертная казнь, приведенная в исполнение поражением электрическим током, называется казнью на электрическом стуле (electrocution). Казнь на электрическом стуле до сих пор остается средством судебного наказания в некоторых странах, хотя его использование стало более редким в последнее время.

Электрические явления в природе

Электричество не является изобретением человека, оно может наблюдаться в нескольких формах в природе, заметным проявлением которого является молния. Многие взаимодействия, знакомые на макроскопическом уровне, такие как прикосновение, трение или химическая связь, обусловлены взаимодействиями между электрическими полями на атомном уровне. Магнитное поле Земли, как полагают, возникает из-за естественного производства циркулирующих токов в ядре планеты. Некоторые кристаллы, такие как кварц, или даже сахар, способны создавать разность потенциалов на своих поверхностях, когда подвергаются внешнему давлению. Это явление, известное как пьезоэлектричество, от греческого piezein (πιέζειν), что означает «нажать», было обнаружено в 1880 году Пьером и Жаком Кюри. Этот эффект обратим, и когда пьезоэлектрический материал подвергается воздействию электрического поля, происходит небольшое изменение его физических размеров.

Некоторые организмы, такие как акулы, способны обнаруживать и реагировать на изменения электрических полей, эта способность известна как электрорецепция. В то же время другие организмы, именуемые электрогенными, способны генерировать напряжения сами, что служит им в качестве оборонительного или хищного оружия. Рыбы отряда гимнотообразных, самым известным представителем которого является электрический угорь, могут обнаруживать или оглушать свою добычу с помощью высокого напряжения, генерируемого видоизмененными мышечными клетками, называемыми электричесикими клетками (electrocytes). Все животные передают информацию по клеточным мембранам импульсами напряжения, называемыми потенциалами действия, в чью функцию входит обеспечение нервной системы связью между нейронами и мышцами. Поражение электрическим током стимулирует эту систему, и вызывает сокращение мышц. Потенциалы действия также отвечают за координацию деятельности определенных растений.

В 1850 году Уильям Гладстон спросил ученого Майкла Фарадея, в чем ценность электричества. Фарадей ответил: «В один прекрасный день, сэр, вы сможете обложить его налогом».

В 19-м и начале 20-го века, электричество не было частью повседневной жизни многих людей, даже в промышленно развитом западном мире. Популярная культура того времени, соответственно, часто изображала его как таинственную, квази-магическую силу, которая может умертвлять живых, воскрешать мертвых или иным образом изменять законы природы. Такой взгляд начал царить с опытов Гальвани 1771 года, в которых демонстрировались ноги мертвых лягушек дергающимися при применении животного электричества. Об «оживлении» или реанимации очевидно мертвых или утопленников было сообщено в медицинской литературе вскоре после работы Гальвани. Об этих сообщениях стало известно Мэри Шелли, когда она принялась за написание Франкенштейна (1819), хотя она и не указывает на такой метод оживления монстра. Оживление монстров с помощью электричества стало актуальной темой фильмов ужасов позже.

По мере того, как углублялось общественное знакомство с электричеством, как источником жизненной силы второй промышленной революции, его обладатели чаще показывались в положительном свете, например, электромонтажники, про которых сказано «смерть сквозь перчатки им леденит пальцы, сплетающие провода» в стихотворении Редьярда Киплинга 1907 года «Сыновья Марфы». Разнообразные транспортные средства с электрическим приводом заняли видное место в приключенческих рассказах Жюля Верна и Тома Свифта. Специалисты в области электроэнергетики, будь то вымышленные или реальные — в том числе ученые, такие как Томас Эдисон, Чарльз Штайнмец или Никола Тесла — широко воспринимались как кудесники, наделенные волшебными полномочиями.

По мере того, как электричество переставало быть новинкой и становилось необходимостью в повседневной жизни во второй половине 20-го века, оно обратило к себе особое внимание со стороны популярной культуры только тогда, когда оно переставало поступать, что являлось событием, которое обычно сигнализирует о бедствии. Люди, которые поддерживают его поступление, такие как безымянный герой песни Джимми Уэбба «Монтер из Уичито» (1968), все чаще представлялись в качестве героических и волшебных персонажей.

Кто изобрел электричество ток



Кто придумал электричество

Задавать вопрос «кто придумал электричество?» не совсем корректно. Более правильно спрашивать, кто открыл электричество? Ответить однозначно невозможно. История электричества уходит своими корнями в глубину веков существования человеческой цивилизации.

Хронология основных открытий и изобретений

В современном мире каждый ребёнок в сознательном возрасте сталкивается в доме с электричеством. Первые упоминания о наблюдениях в природе этого физического явления относятся к IV веку д. н. э. Великий философ Аристотель изучал поведение угрей, которые поражали свои жертвы электрическими разрядами.

Легендарный учёный Фалес Милетский, живший в Древней Греции (V век д.н.э.), упоминал в своих трудах о таком явлении, как электричество. Он наблюдал за тем, как янтарь, натёртый комком шерсти, притягивал к себе различную мелочь. Историки признают время описания опытов периодом открытия электричества.

Важно! Термин «электричество» происходит от слова «электрон», что означает янтарь.

Далее в истории человечества происходит длительный временной промежуток, в котором не осталось сколь-нибудь существенных упоминаний об электричестве.

Лишь, начиная с 17 века, стартует череда открытий и изобретений, касающаяся электроэнергии. Об истории электричества сообщает Википедия достаточно подробно. Вот краткий перечень основных вех развития науки об электрической энергии:

  1. Англичанин Уильям Гилберт в начале XVII века, изучая магнитоэлектрические явления, ввёл впервые такое понятие, как электричество (янтарность).
  2. Через два года в 1663 году бургомистр Магдебурга Отто фон Генрике продемонстрировал электростатический прибор, состоящий из серного шара, насаженного на металлическую ось. На поверхности сферы в результате трения о ладони накапливался статический заряд тока, который своим магнитным полем притягивал или отталкивал мелкие предметы.

  1. Почти через 60 лет (1729 г.) английский физик Стивен Грей опытным путём определил способность проводить ток различных материалов.
  2. Четыре года спустя (1733 г.) французский физик Шарль Дюфе выдвинул сомнительную версию о существовании двух типов электричества, имеющих стеклянное и смоляное происхождение. Он пояснял это тем, что он получал электрический заряд на поверхности стеклянного стержня и комка смолы путём их трения о шёлк и шерсть, соответственно.
  3. В 1745 году была изобретена Лейденская банка – прообраз современного конденсатора. Автором изобретения был голландский исследователь Питер ван Мушенброк.

  1. В это же время выдающиеся русские учёные Рихман и Ломоносов в Санкт-Петербурге добиваются получения искусственного грозового разряда в лабораторных условиях. Во время проведения очередного эксперимента, получив электрический удар, погибает Рихман.
  2. 1785 г. ознаменовался регистрацией в Лондоне закона Кулона, носящего имя его автора. Учёный обосновал величину силы взаимодействия точечных зарядов в зависимости от длины промежутка между ними.
  3. Спустя несколько лет, в 1791 году, Гальвани выпускает в свет трактат, в котором доказывает протекание электрических процессов в мышцах животных.
  4. В этой же стране Вольта в 1800 г. демонстрирует гальванический элемент – источник постоянного тока. Прибор представлял вертикальное сооружение из серебряных и цинковых дисков, переложенных бумагой, вымоченной в соляном растворе.

  1. Через двадцать лет датский физик Эрстед обнаружил существование электромагнитного эффекта. Размыкая контакты электрической цепи, он заметил колебания стрелки рядом положенного компаса.
  2. Спустя год, великий французский учёный Ампер в 1821 г. обнаружил магнитное поле вокруг проводника переменного тока.
  3. 1831 г. – Фарадей создаёт первый в мире генератор тока. Двигая намагниченный сердечник внутри катушки из металлической проволоки, он зафиксировал проявление электрического заряда в её витках. Учёный был одним из тех физиков, кто первый создал электричество в лабораторных условиях. Им же была обоснована теория об электромагнитной индукции.

Обратите внимание! По мере накопления практики в результате многочисленных опытов стала возникать потребность теоретического обоснования явлений и появления науки, связанной с электричеством.

Этапы создания теории

Каждая ступень строительства электрической теории возводилась на основе личных открытий выдающихся учёных физиков. Их фамилии составляют список имён, кому принадлежит изобретение электричества. Теоретическая научная база электричества развивалась постепенно, по мере накопления экспериментального опыта.

Появление термина

Выше уже упоминалось то, что понятие «электричество» впервые было введено в употребление Уильямом Гилбертом в 1600 г. С этого момента отмечают дату, когда появилось электричество.

Первая электростатическая машина

Демонстрируемый прибор в 1663 г. бургомистром Магдебурга Отто фон Генрике считают первой электростатической машиной. Она представляла собой смоляной шар, насаженный на металлический стержень.

Лейденская банка

В 1745 году случилось знаменательное событие – голландский исследователь Питер ван Мушенброк создал электростатический конденсатор. Прибор был назван в честь города, где было сделано изобретение, – Лейденской банкой.

Два вида зарядов

Бенджамин Франклин ввёл понятие о полярности зарядов. С тех пор аксиомой является то, что любой электрический потенциал имеет отрицательный и положительный полюсы.

Бенджамин Франклин

В 1747 году американский научный исследователь Бенджамин Франклин создаёт собственную теорию об электричестве. Он представил природу электричества как нематериальную жидкость в виде неких флюидов.

От теории к точной науке

Теоретическая база, накопленная за несколько последних столетий, позволила в ХХ веке полученные знания переформатировать в точную науку. Основополагающие открытия и изобретения появились, благодаря тем учёным, кто открыл природу электрического тока. Точно установить, в каком году изобрели искусственное электричество, невозможно. Это произошло в основном в течение 18 и 19 веков.

Назвать того, кто первый изобрёл ток, довольно затруднительно. Скорее всего, это можно приписать целому ряду великих учёных, упомянутых выше. К этому приложили руку выдающиеся физики Америки, Англии, Франции, Италии, России и многих других стран Европы.

Несомненную бессмертную славу заслужили такие изобретатели и теоретики электротехники, как Эдисон и Тесла. Последний много приложил усилий по теоретическому обоснованию природы магнетизма, успешно реализовывал его на практике. Тесла является создателем беспроводного электричества.

Закон взаимодействия зарядов

Одной из фундаментальных скрижалей науки об электричестве является закон взаимодействия зарядов, известный как закон Кулона. Он гласит о том, что сила взаимодействия двух точечных зарядов находится в прямой пропорциональной зависимости от произведения количеств зарядов и обратно пропорциональна расстоянию в квадрате между этими точками.

Изобретение батареи

Документальным подтверждением изобретения электрической батареи считается предложенное устройство итальянским учёным Алессандро Вольта. Прибор назвали вольтовым столбом. Он представлял собой своеобразную этажерку, сложенную из медных и цинковых пластинок, переложенных кусками войлока, смоченного раствором серной кислоты.

Вверху и внизу столба создавался электрический потенциал, разряд которого можно было почувствовать, приложив к столбу ладони рук. В результате взаимодействия атомов металлов, возбуждённых электролитом, внутри батареи накапливалась электроэнергия.

Изобретатель гальванического электричества, Алессандро Вольта, положил начало появлению того, что сегодня называют батарейками.

Появление понятие тока

Выражение «ток» возникло одновременно с появлением электричества в лаборатории физика Уильяма Гилберта в 1600 году. Ток характеризует направленность электрической энергии. Он может быть как переменным, так и постоянным.

Закон электрической цепи

Бесценный вклад в развитие теории электричества внёс в XIX веке немецкий физик Кирхгофа. Он был автором терминов таких, как ветвь, узел, контур. Законы Кирхгофа стали основой построения всех электрических цепей радиоэлектронных и радиотехнических приборов и устройств.

Первый закон гласит: «Сумма электрических зарядов, идущих в узел в течение определённого времени, равна сумме зарядов, уходящих из него за это же время».

Второе положение Кирхгофа можно выразить так: «При прохождении токов через все ветви контура падает потенциал. При их возвращении в исходный узел потенциал полностью восстанавливается и достигает своей первоначальной величины. То есть утечка энергии в пределах замкнутого электрического контура равняется нулю».

Электромагнитная индукция

Явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре проводника при прохождении через него переменного магнитного поля описал в 1831 году Фарадей. Теория электромагнитной индукции позволила открывать последующие законы электротехники и изобретать различные модели генераторов как постоянного, так и переменного тока. Эти устройства демонстрируют, как появляется и проистекает электричество в результате действия электромагнитной индукции.

Использование электрического освещения в России

Ещё со школьной скамьи люди помнят историю появления электрических лампочек в России. Первый опыт в создании этих приборов был проведён русским учёным Яблочковым. Их устройство было основано на возникновении искры между двумя каолиновыми электродами.

В 1874 г. Яблочков впервые представил прибор освещения с использованием электрической дуги. Этот год можно считать отправной точкой, когда впервые появилось световое электричество в России. Впоследствии свечи Яблочкова использовались как дуговые прожектора на паровозах.

До появления ламп накаливания Эдисона угольные свечи Яблочкова ещё долго использовались как единственный источник электрического освещения в России.

Производство и практическое использование

Со времён появления первого электричества до массового производства электричества и его практического применения должно было произойти много открытий, и внедрено изобретений в сферу генерирования и передачи электрической энергии.

Генерирование и передача электроэнергии

Со временем стали придумывать различные способы генерирования электричества. С появлением мобильных, а впоследствии гигантских электростанций, возникла проблема передачи электричества на большие расстояния.

Позволить решить этот вопрос помогла научно-техническая революция. В результате были построены огромные сети электропередач, охватывающие страны и целые континенты.

Применение

Практически невозможно назвать сферу деятельности человечества, где бы ни было задействовано электричество. Оно является основным источником энергии во многих жизнеобеспечивающих сферах деятельности человека.

Современный виток исследований

Грандиозный рывок в развитии электротехники совершил легендарный учёный, физик и изобретатель Никола Тесла на рубеже XIX, XX веков. Многие изобретения Теслы ещё ждут нового витка исследований в области электротехники для того, чтобы они были внедрены в жизнь.

Сейчас ведутся исследовательские работы по получению новых сверхпроводимых материалов, созданию совершенных компонентов электрических цепей с высоким КПД.

Дополнительная информация. Открытие графена и получение из него новых токопроводящих материалов предрекают грандиозные перемены в сфере использования электричества.

Наука не стоит на месте. С каждым годом человечество становится свидетелем появления более совершенных источников электроэнергии, вместе с этим и создания приборов, машин и различных агрегатов, потребляющих экологически чистую энергию в виде электрического тока.

Видео

Источник

Кто и в каком году изобрел электричество: история открытия

В жизни современного человека огромную роль играет электричество. До сих пор многие не понимают, как когда-то люди жили без электрического тока. В наших домах есть свет, вся бытовая техника, начиная от телефона и заканчивая компьютером, работает от электрического напряжения. Кто изобрёл электричество и в каком году это произошло, знают далеко не все. А вместе с тем это открытие положило начало новому периоду в истории человечества.

  • На пути к появлению электричества
  • Первое применение электроэнергии
  • Использование освещения в России
  • Переменный и постоянный ток
    • Основные области потребления
    • Электроток в жизни и природе

На пути к появлению электричества

Древнегреческий философ Фалес, живший в 7 веке до нашей эры, выяснил, что если потереть янтарь о шерсть, то к камню начнут притягиваться мелкие предметы. Лишь спустя много лет, в 1600 году, английский физик Уильям Гилберт ввел термин «электричество». С этого момента ученые стали уделять ему внимание и проводить исследования в этой области. В 1729 Стивен Грей доказал, что электричество можно передавать на расстоянии. Важный шаг был сделан после того, как французский ученый Шарль Дюфэ открыл, как он считал, существование двух видов электричества: смоляного и стеклянного.

Первым, кто попробовал объяснить, что такое электричество, был Бенджамин Франклин, портрет которого нынче красуется на стодолларовой купюре. Он считал, что все вещества в природе имели «особую жидкость». В 1785 был открыт закон Кулона. В 1791 году итальянский ученый Гальвани исследовал мышечные сокращения у животных. Он выяснил, проводя опыты на лягушке, что мышцы постоянно возбуждаются мозгом и передают нервные импульсы.

Огромный шаг на пути к изучению электричества был сделан в 1800 году итальянским физиком Алессандром Вольта, который придумал и изобрел гальванический элемент — источник постоянного тока. В 1831 году англичанин Майкл Фарадей изобрел электрический генератор, который работал на основе электромагнитной индукции.

Огромный вклад в развитие электричества внес выдающийся ученый и изобретатель Никола Тесла. Он создал приборы, которые до сих пор используются в быте. Одна из самых известных его работ — двигатель переменного тока, на основе которого был создан генератор переменного тока. Также он проводил работы в области магнитных полей. Они позволяли использовать переменный ток в электродвигателях.

Еще одним ученым внесшим вклад в развитие электричества, был Георг Ом, который экспериментальным путем вывел закон электрической цепи. Другим выдающимся ученым был Андре-Мари Ампер. Он изобрел конструкцию усилителя, которая представляла собой катушку с витками.

Также важную роль в изобретении электричества сыграли:

  • Пьер Кюри.
  • Эрнест Резерфорд.
  • Д. К. Максвелл.
  • Генрих Рудольф Герц.

Первое применение электроэнергии

В 1870-х годах русским ученым А. Н. Лодыгиным была изобретена лампа накаливания. Он, предварительно откачав из сосуда воздух, заставил светиться угольный стержень. Чуть позже он предложил заменить угольный стержень на вольфрамовый. Однако запустить лампочку в массовое производство смог другой ученый — американец Томас Эдисон. Поначалу в качестве нити в лампе он использовал обугленную стружку, полученную из китайского бамбука. Его модель получилась недорогой, качественной и могла прослужить относительно долгое время. Значительно позже Эдисон заменил нить на вольфрамовую.

Никто не знает, в каком году изобрели электричество, но начиная с XIX века оно активно вошло в жизнь человека. Поначалу это было просто освещение, затем электрический ток начали применять и для других сфер жизни (транспорта, средств передачи информации, бытовой техники).

Использование освещения в России

Пытаясь выяснить, в каком году появилось электричество в России, учёные склоняются к мнению, что это случилось в 1879 году. Именно тогда был освещен Литейный мост в Петербурге. 30 января 1880 года был создан электротехнический отдел в Русском техническом обществе. Это общество и занималось развитием электричества в Российской империи. В 1883 году произошло знаковое в истории электричества событие — было выполнено освещение Кремля, когда к власти пришел Александр III. По его указу образовывается специальное общество, которое занимается разработкой генерального плана по электрификации Петербурга и Москвы.

Переменный и постоянный ток

Когда открыли электричество, между Томасом Эдисоном и Никола Теслой разгорелся спор, какой ток использовать в качестве основного, переменный или постоянный. Противостояние между учёными даже было прозвано «Войной токов». В этой борьбе победил переменный ток, так как он:

  • легко передается на большие расстояния;
  • не несет огромных потерь, передаваясь на расстоянии.

Основные области потребления

В повседневной жизни постоянный ток применяется довольно часто. От него работают различные бытовые приборы, генераторы и зарядные устройства. В промышленности его используют в аккумуляторах и двигателях. В некоторых странах им оснащаются линии электропередач.

Переменный ток способен меняться по направлению и величине в течение определенного промежутка времени. Он применяется чаще постоянного. В наших домах его источником служат розетки, к ним подключают различные бытовые приборы под разным напряжением. Переменный ток часто применяется в промышленности и при освещении улиц.

Электроток в жизни и природе

Сейчас электричество в наши дома поступает благодаря электрическим станциям. На них установлены специальные генераторы, которые работают от источника энергии. В основном эта энергия тепловая, которая получается при нагревании воды. Для нагревания воды используют нефть, газ, ядерное топливо или уголь. Пар, образовывающийся при нагревании воды, приводит в действие огромные лопасти турбин, которые, в свою очередь, запускают генератор. В качестве питания генератора можно использовать энергию воды, падающую с высоты (с водопадов или плотин). Реже используется сила ветра или энергия солнца.

Затем генератор при помощи магнита создает поток электрических зарядов, проходящих по медным проводам. Для того чтобы передавать ток на большие расстояния, необходимо повысить напряжение. Для этой роли используется трансформатор, который повышает и понижает напряжение. Потом электричество с большой мощностью передается по кабелям к месту его применения. Но перед попаданием в дом необходимо понизить напряжение с помощью другого трансформатора. Теперь оно готово к использованию.

Когда заводят разговор об электричестве в природе, первыми на ум приходят молнии, но это далеко не единственный его источник. Даже наши с вами тела имеют электрический заряд, он существует в тканях человека и передает нервные импульсы по всему организму. Но не только человек содержит в себе электрический ток. Многие обитатели подводного мира также способны выделять электричество, например, скат содержит в себе заряд мощностью 500 Ватт, а угорь может создать напряжение до 0,5 киловольт.

Красников Николай

Источник

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Что такое статическое электричество и как с ним бороться?

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

Чем отличаются и где используются постоянный и переменный ток

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

Что такое анод и катод?

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

Источник

Последовательность в открытии электричества

30 сентября 2019

Время на чтение:

Электричество — это вид энергии, которую не требовалось изобретать, а только обнаружить и изучить. История отдает должное первооткрывателю Бенджамину Франклину, именно его эксперименты помогли установить связь между молнией и электричеством. Хотя на самом деле, правда об открытии электроэнергии намного сложнее, поскольку в ее истории не существует единого определяющего момента, дающего прямой ответ на вопрос, кто изобрёл электричество.

История

То, как люди стали производить, распределять и использовать электроэнергию и устройства, на которых протекают процессы генерации, является кульминацией почти 300 летней истории исследований и разработок электричества.

История открытия

Сегодня ученые считают, что человечество начало использовать электроэнергию намного раньше. Примерно в 600 году до н.э. древние греки обнаружили, что потирание меха на янтаре вызывает притяжение между ними. Это явление демонстрирует статическое электричество, которое полностью описали ученые в 17 веке в пояснениях, как появляется электричество.

Кроме того, исследователи и археологи в 1930-х годах обнаружили горшки с листами меди внутри, и объяснили их происхождение, как древние батареи, предназначенные для получения света в древнеримских местах. Подобные устройства также были найдены в археологических раскопках возле Багдада, а это означает, что древние персы также могли открыть конструкцию ранней формы батарей.

Кто изобрёл электричество

К 17 веку было сделано много открытий, связанных с электричеством, таких как изобретение раннего электростатического генератора, разграничение положительных и отрицательных зарядов и классификация материалов в качестве проводников или изоляторов.

Важно! В 1600 году английский врач Уильям Гилберт использовал латинское слово «electricus», чтобы описать силу, которую некоторые вещества создают, если их потереть друг с другом. Чуть позже другой английский ученый Томас Браун, написал несколько книг с использованием термина «электричество», чтобы описать свои исследования, основанные на работе Гилберта.

Кто изобрел электричество

Изобретение электричества в 19 веке стало возможным благодаря открытиям целой плеяды великих ученых. В 1752 году Бен Франклин провел свой эксперимент с воздушным змеем, ключом и штормом. Это просто доказало, что молния и крошечные электрические искры — это одно и то же.

Эксперимент Бена Франклина

Итальянский физик Алессандро Вольта обнаружил, что определенные химические реакции могут производить электричество, а в 1800 году он создал гальванический элемент, раннюю электрическую батарею, вырабатывающую постоянный электроток. Он также выполнил первую передачу тока на расстояние, связав положительно и отрицательно заряженные разъемы и создав между ними напряжение. Поэтому многие историки считают, что 1800 — это год изобретения электричества.

В 1831 году электричество стало возможно использовать в технике, когда Майкл Фарадей создал электродинамо, решившее на практике проблему генерирования постоянного электротока. Довольно простое изобретение с использованием магнита, перемещавшегося внутри катушки из медного провода, создавал небольшой ток, протекающий через провод. Оно помогло американцу Томасу Эдисону и британскому ученому Джозефу Свону, каждому в отдельности, примерно в одно время в 1878 году изобрести лампу накаливания. Сами лампочки для освещения были изобретены другими исследователями, но лампа накаливания была первым практичным устройством, дававшем свет в течение нескольких часов подряд.

Русский ученый и инженер А. Н. Лодыгин

В 1800-х и в начале 1900-х годов, сербско-американский инженер, изобретатель и мастер электротехники Никола Тесла стал одним из авторов зарождения коммерческого электричества. Он работал совместно с Эдисоном, сделал много революционных разработок в области электромагнетизма и хорошо известен своей работой с двигателями переменного тока и многофазной системой распределения энергии.

Обратите внимание! Русский ученый и инженер А. Н. Лодыгин изобрел и запатентовал в 1874 г. лампу освещения, где функцию нити накаливания выполнял угольный стержень, размещенный в вакуумной среде сосуда, изготовленного из стекла. Это были первые лампочки освещения в России. Только через 16 лет в 1890-х гг. он применил нить из тугоплавкого металла — вольфрама.

Однозначно нельзя заявить в каком году появился свет. Несмотря на то, что многие историки считают что лампочка была изобретена американцем Эдисоном, тем не менее первая лампа с платиновой нитью накаливания в вакуумном стеклянном сосуде была изобретена в 1840 изобретателем из Англии Де ла Рю.

Дополнительная информация. Российскому ученому П. Н. Яблочкову россияне были благодарны за возникновение электродуговой лампы и хотя ресурс ее работы не превышал 4 часов, осветительный прибор широко использовался на территории Зимнего дворца почти 5 лет.

Электродуговая лампа П.Н.Яблочкова

Кто является основоположниками науки об электричестве

Вот список некоторых известных ученых, сделавших свой вклад в развитии электроэнергии.

Французский физик Андре Мари Ампер

Основоположниками науки об электричестве являются:

  1. Французский физик Андре Мари Ампер, 1775-1836, работавший по электромагнетизму. Единица тока в системе СИ — ампер, названа в его честь.
  2. Французский физик Чарльз Августин из Кулона, 1736-1806, который был пионером в исследованиях трения и вязкости, распределения заряда на поверхностях и законов электрической и магнитной силы. Его именем названа единица заряда в системе СИ — кулон и закон Кулона.
  3. Итальянский физик Алессандро Вольта, 1745-1827, тот кто изобрел источник постоянного тока, награжден Нобелевской премией по физике 1921 года, в системе СИ единица напряжения — вольт, названа в его честь.
  4. Георг Симон Ом, 1789-1854, немецкий физик, первооткрыватель, оказавший влияние на развитие теории электричества, в частности закона Ома. В системе СИ единица сопротивления — ом, названа в его честь.
  5. Густав Роберт Кирхгоф, 1824-1887, немецкий физик, внесший вклад в фундаментальное понимание электрических цепей, известен своими двумя законами по теории цепей.
  6. Генрих Герц, 1857-1894, немецкий физик, демонстрирующий существование электромагнитных волн. В системе СИ единица частоты — Герц названа в его честь.
  7. Джеймс Клерк Максвелл,1831-1879, шотландский математик и физик, сформулировал систему уравнений об основных законах электричества и магнетизма, названную уравнениями Максвелла.
  8. Майкл Фарадей, 1791-1867, английский химик и физик, основоположник закона индукции. Один из лучших экспериментаторов в истории науки, его обычно считают отцом электротехники. Единица емкости в системе СИ — постоянная Фарадея, названа в его честь.
  9. Томас Эдисон, 1847-1931, американский изобретатель, имеющий более 1000 патентов, наиболее известен разработкой лампы накаливания.

Теории и законы электричества

Общие законы, регулирующие электричество, немногочисленны и просты и применяются неограниченным количеством вариантов.

Закон Ома

Закон Ома — ток, проходящий через проводник между двумя точками, прямо пропорционален напряжению между ними.

I = V / R или V = IR или R = V / I

I — ток через провод в амперах;

V — напряжение, измеренное на проводнике в вольтах;

R — сопротивление провода в Ом.

В частности, он также гласит, что R в этом отношении постоянна, не зависит от тока.

Закон Ватта, подобно закону Ома, подтверждает связь между мощностью (ваттами), током и напряжением: P = VI или P = I 2 R.

Закон Кирхгофа (KCL) доказывает, что суммарный ток или заряд, поступающий в соединение или узел, в точности равен заряду, покидающему узел, поскольку ему некуда деться, кроме как уйти, поскольку внутри узла заряд не может быть поглощён. Другими словами, алгебраическая сумма всех токов, входящих и выходящих из узла, должна быть равна нулю.

Закон Фарадея гласит о том, что индуцированная электродвижущая сила в любой замкнутой цепи равна отрицательному значению временной скорости изменения магнитного потока, заключенного в ней.

Закон Ленца утверждает, что направление тока, индуцированного в проводе изменяющимся магнитным полем по фарадеевскому закону, создаст магнитное поле, противостоящее изменению, которое его вызвало. Проще говоря, размер эдс, индуцированной в цепи, пропорциональна скорости изменения потока.

Закон Гаусса гласит, что суммарный электрический поток с замкнутой поверхности равен вложенному заряду, деленному на диэлектрическую проницаемость.

Какое было первое электрическое изобретение

В 1731 году в «Философских трудах», издании «Королевского общества», появилась статья, сделавшая гигантский скачок вперед для молодой электротехники. Ее автор английский ученый Стивен Грей (1670-1736), проводя эксперименты по передаче электрического тока на расстояние, случайно обнаружил, что не все материалы обладают способностью передавать электричество одинаково.

Создание Лейденской банки

Далее произошло создание аккумулятора — «Лейденской банки», устройства для хранения статического электричества. Процесс был случайно обнаружен и исследован голландским физиком Питером Ван Мюссенбруком из Лейденского университета в 1746 году и независимо от него немецким изобретателем Эвальдом Георгом фон Клейстом в 1745 году. Примерно в этот же период русские учёные Г. В. Рихман и М. В. Ломоносов проводили работы по изучению атмосферного электричества.

Когда появилось электричество на территории России

Практически электрическое освещение в России появилось в 1879 на Литейном мосте в Петербурге, а официально — в 1880, с созданием 1-го электротехнического отдела, занимавшегося внедрением электричества в экономику государства. В 1881 Царское село было освещено электрическими фонарями. Лампы накаливания в Кремле в 1881 г осветили вступления на трон Александра III.

Энергетика России 2018

Прообраз российской энергосистемы был создан в 1886 г с основанием промышленно-коммерческого общества. В его планы входила электрификация населенных пунктов: улиц, заводов, магазинов и жилых домов. Первая крупная электрическая станция начала свою работу в 1888 г. в Зимнем дворце и на протяжении 15 лет считалась самой мощной в Европе. К 1917 г. в столице уже было электрифицировано около 30% домов. Далее развитие энергетики в СССР шло по плану ГОЭЛРО принятого 22 декабря 1920 года. Этот день до сих пор отмечается в России и странах СНГ, как День энергетика. План во многом позаимствовал наработки российских специалистов 1916 года. Благодаря ему была увеличена выработка электроэнергии, а к 1932 г. она возросла с 2 до 13,5 млрд кВт.

В 1960 г. уровень выработки электроэнергии составил 197.0 млрд. кВт-часов, и далее он продолжал неуклонно расти. Ежегодно в стране вводились новые энергетические мощности: ГРЭС, ТЭЦ, КЭС, ГЭС и АЭС. Суммарная их мощность к концу 1980 составила 266.7 тыс. МВт, а выработка электрической энергии в СССР достигла рекордных 1293.9 млрд. кВт∙ч.

После развала СССР, Россия продолжала наращивать темп развития энергетики, по результатам 2018 года выработка электроэнергии в стране составила −1091 млрд. кВт∙ч, что позволило стране войти в четверку мировых лидеров после Китая, США и Индии.

Источник

Способы получения электричества дома и на производстве

  1. Главная
  2. Электротехника и электроника
  3. Изобретение электричества

Естественное электричество

Если начать издалека, то очевидно, что электрические разряды встречаются в природе. Первым на ум приходит грозовой разряд — молния. Это связано с тем, что его можно увидеть, он несёт угрозу, и людей с детства учат, как вести себя в грозу.

Краткая физика грозы — наличие разности потенциалов между землей и тучей, либо между тучами. Причем, о том, что суть молнии — это электрический разряд, а не гнев богов, было сказано лишь в 18 веке Бенджамином Франклином. Молнии не есть прерогатива планеты Земля — встречаются они и на других планетах, а значит явление это всеохватывающее, вселенского масштаба.

За долгие века до Франклина, человек, известный как Фалес, вырабатывал электричество между янтарной палочкой и шерстью. Тогда правда он не понимал, что это электроны, так как их открыли позже. Он просто видел, что после трения, мелкие предметы притягивались к палочке. Та самая эбонитовая палочка, с названия которой вы хохотали в школе на уроках физики. Возможно он считал, что это суть явление магнетизма, а не электричества.

Электричество встречается и в живых существах. Например, рыбы: электрические скаты, угри, африканские сомы. Величина напряжения у данных особей может доходить до 600 вольт, а сила тока превышать десятки ампер. Также известны рыбы с электрической локацией (клюворылообразные). У наземных созданий молнии вроде не вырываются, кроме разве мультипликационного Пикачу.

Ну и естественно атомы — ядро, протоны, электроны, нейтроны. Протоны это положительно заряженные частицы, электроны — отрицательно. Упорядоченное движение электронов — это ток. Но ток не течет, так как число протонов уравновешено числом электронов. Если же это равенство нарушается, то вещество имеет заряд. Тоже электричество. Все эти мозговые импульсы, мышечные сокращения, да и статическое электричество в конце-концов.

Всё вышеописанное конечно интересно, но имеет мало практического применения. Не будем же мы заставлять скатов бить разрядом по лампочкам, чтобы у нас был свет.

Как люди приручили электричество

Почему люди вообще пришли к выводу, что электричество может оказаться им полезным? Ведь воду, огонь, землю можно осязать, потрогать — найти применение в общем. А дело всё в светлом уме, который рождался и переходил от одного ученого к другому сквозь эпохи. То есть я хочу сказать, что цепь открытий ученых привела электричество к тому виду, что мы имеем сейчас.

Естественно вначале изобрели ток постоянный, и даже производились попытки его сохранить, для этих целей отлично подходили аналоги конденсаторов. Второй задачей являлось это электроэнергию передать на расстояние. Решить тот же вопрос с освещением. До 18 века с электричеством было так себе, в плане развития. Зато с 18 века понеслось: изобретение Лейденской банки, изучение атмосферного электричества, формулирования закона Кулона, изобретение лампы накаливания, опыты Ампера, Джоуля, Ома, Ленца, Гаусса, открытие электромагнитной индукции и первые образцы электродвигателей и генераторов. В конце 19 века появляются первые электростанции, далее конвейеры, электроника — и темпы растут в миллионы раз быстрее… И технократию уже было не остановить.

Важнейшим же для промышленного применения стало использование трехфазного переменного тока, как наиболее эффективного и экономичного. Здесь стоит упомянуть войну постоянного и переменного токов — противостояние, за которым стояли Никола Тесла и Томас Эдисон для обывателей, а также интересы корпораций для сторонников теорий заговоров. Сейчас же мы знаем, что использование переменного тока более выгодно за счет трансформации величины напряжения, следовательно уменьшения тока в проводнике, и следовательно следовательно — меньшим расходом сечения проводников (тех же лэп, кабелей). Мощность при этом, как произведение тока на напряжение остается одинаковой. Правда, не все так идеально, ведь борьбу с потерями мощности при передаче на длительные расстояния никто не отменял. Но в наш век экономики лидерство за током переменным. Хотя и постоянный широко используется — медицина, химпромышленность, электроника.

Способы получения постоянного тока

  • от источника постоянного тока (батарейка, аккумулятор)
  • из переменного по мостовой, 1-, 2-х полупериодной схемам) с помощью выпрямительных диодов
  • Электрический генератор, на выходе которого форма тока максимально приближена к постоянному
  • Солнечная панель, которая преобразует энергию солнца в постоянный электроток
  • Способы Николы Теслы
  • Из картошки, лимона, уксуса

Способы получения переменного тока

  • Вращающиеся электрические машины переменного тока (заставляет их вращаться — пар турбины, напор воды, сила ветра)
  • Из постоянного согласно одной из множества схем преобразователей из интернета

Интересные факты об электричестве | ИГЭУ

 

 

Интересные факты об электричестве

Электрические угри могут поразить электрическим током напряжением около 500 вольт для самообороны и во время охоты.

Крупнейший в мире источник энергии для электростанций — это уголь. Сжигание угля в топках котлов нагревает воду, а поднимающийся пар вращает турбины генераторов.

Молния — разряд электричества в атмосфере, достигающий десятков тысяч вольт.

Электричество играет важную роль в здоровье человека. Мышечные клетки сердца сокращаются и производят электроэнергию. Электрокардиограмма (ЭКГ) измеряет ритм сердца благодаря этим импульсам.

В далекие 1880-е была «война токов» между Томасом Эдисоном (который придумал постоянный ток) и Николой Теслой (который открыл переменный ток). Оба хотели, чтобы их системы широко использовались, но победил переменный ток за простоту получения, больший КПД и меньшую опасность.

Интересно, что американский президент Бенджамин Франклин провел обширные исследования электричества в 18 веке и изобрел громоотвод.

Древние греки считали, что больше всего янтаря находят на побережье Северного моря. Именно там Фаэтон был повержен молнией на землю. Вероятно, что они видели связь между молнией и свойствами янтаря.

Словарь Академии Российской 1794 года издания так описывал когда-то электричество: «Вообще это означает действие вещества весьма текучего и тонкого, свойствами своими весьма различного от всех жидких известных тел; имеющее способность сообщаться почти со всеми телами, но с иными более, с другими менее, движущееся с необъятной скоростью и производящее своим движением весьма странные явления».

В конце 30-х годов 18 века член Парижской Академии Шарль Ф. Дюфе писал: «Возможно, что в конце концов удастся найти средство для получения электричества в больших масштабах и, следовательно, усилить мощь электрического огня, который во многих из этих опытов представляется… как бы одной природы с молнией».

В старину место разряда молнии в землю указывало грабителям скифских курганов, что именно здесь зарыты сокровища. Понятно, что молнии бьют в курганы, содержащие металлическую «начинку».

Аналогично, что на Руси место, куда попала молния, считалось лучшим для рытья колодца. Вероятность близкой воды была очень высока!

Не зря знаменитого Луиджи Гальвани, вовсе даже не физика, прозвали когда-то волшебником. Он заставлял шевелиться трупы телят, кошек, мышей и лягушек! В его честь названы химические источники тока — гальванические элементы.

Изучение статического электричества начиналось с помощью простейшего прибора: металлический диск, стеклянная ручка, кошка, сургучная подушка, палец. Именно с таким набором «инструментов» работал знаменитый Алессандро Вольта.

Вероятно, одной из первых электрических цепей была живая электрическая цепь, составленная из 180 взявшихся за руки солдат Людовика XV, которые содрогались от проходившего через них разряда Лейденской банки во время опыта при дворе короля.

Многие единицы физических величин в электротехнике носят имена ученых. Но интересно, что лишь один из них, а это был Георг Ом, дважды удостоен такой чести. Всем знакома единица измерения сопротивления «Ом», но оказывается, что в некоторых странах физическую величину, обратную сопротивлению — электропроводность, измеряют в величинах, называющихся «мо».

Казус, но! В 1827 году немец по имени Георг Ом, снискавший позднее всемирную славу, не сдал экзамен и не был допущен к преподаванию физики в школе из-за крайне низкого уровня знаний и отсутствия педагогических способностей.

Интересно, что к широкому использованию переменного тока, полученного еще в 30-х годах 19 века, приступили лишь спустя 70 лет! Передачу переменного тока с помощью высоковольтных ЛЭП пытались даже запретить законом. Среди противников переменного тока был и Томас Эдисон!

Знаете ли вы, что в некоторых районах Южной Америки и Африки, где не было проведено электричество, можно было внутри жилища увидеть закрытые стеклянные банки, наполненные светляками! Такие «лампы» давали на зависть яркий свет!

Ученые считают, что мы все могли неоднократно наблюдать движение частиц со скоростью, вдвое меньшей скорости света, по каналу диаметром в 1,27 см. Это всякий раз происходит в молнии!

Тематическую подборку подготовила Л.А. Попова

Эссе — Электричество — куда угодно

Трудно найти человека, не знающего об электричестве. Даже в масштабах всей планеты, не говоря уж о развитых странах. Мы пользуемся им буквально везде и всегда. Трудно представить нашу жизнь без электрического света, освещающего все города мира; без электрических двигателей, приводящих в движение великое множество разнообразных машин и устройств; без радио, телевизоров и магнитофонов, без компьютеров, что так облегчили нашу с Вами жизнь!
Но ведь когда-то все было иначе, когда человечество еще не умело использовать электроэнергию. Электричество, как явление, известно человечеству с древних времен. Еще со школы мы прекрасно помним историю о древнегреческом философе Фалесе Милетском, который натирал янтарь шерстью или мехом, заряжая его статическим электричеством и показывал чудеса с притягиванием к нему кусочков бумаги, волос, пыли и прочего мелкого мусора. Но тогда это было лишь забавное развлечение, и, конечно, пылесос изобрести не удалось. Однако эти развлечения подарили Его Величеству Электричеству имя. «Янтарь» по-гречески звучит как «электрон».
Однако древние люди придумали и более серьезное применение электричеству. В Египте были найдены чаши, являвшиеся простейшими гальваническими элементами. Достаточно было только залить в них лимонный сок. А в древней Месопотамии люди научились выполнять золочение и серебрение методом гальванизации, используя ток от простейших гальванических батарей.
Как мы видим, человечество издревле стремилось приручить электричество. Наверное с того самого момента, как первобытные люди увидели молнию.
Несмотря на древние электротехнические изыскания, человечество очень долгое время не имело никакого понятия об электрическом токе. Лишь с 15 века началось постепенное изучение этого явления. За четыре века человечество шагнуло далеко вперед и к концу века 19 научилось использовать постоянный ток. Были построены первые генераторы и двигатели постоянного тока. Была изобретена лампа накаливания. В ВУЗах всего мира начали преподавать электротехнику.
Но перед учеными того времени встала неразрешимая задача. Как передать электричество на большие расстояния? Стоило только электроэнергетике попытаться выйти за пределы лабораторий, как оказалось, что потери мощности при передаче на значительные расстояния столь велики, что использование электричества не представлялось возможным.
Казалось, молодая электроэнергетика зашла в тупик. Но ведь сейчас электричество передается на тысячи километров! Как был найден выход из тупика? Все очень просто. Как это бывало не раз в мировой истории, нашелся гений. Ученый, который смог найти решение неразрешимой задачи.
Имя его – Михаил Осипович Доливо-Добровольский.

Основатель основ современной электротехники.

Михаил Осипович родился 2 января 1862 года в Гатчине в многодетной дворянской семье. Родители Михаила, люди дальновидные, стремились дать детям лучшее образование. Они с самого детства прививали старшему ребенку – Михаилу любовь к знаниям и стремление учиться.
В 1873 году семья Доливо-Добровольских переехала в Одессу, где Михаил Осипович окончил реальное училище с прекрасными оценками. В 1878 он поступил в Рижский политехнический институт. Уже тогда Михаил обнаружил в себе тягу к тому разделу физики, что именовался «электротехника».
Михаил Осипович всегда обладал революционным мышлением. По любой проблеме, на любую тему у него имелось собственное мнение, всегда подкрепленное весомыми фактами и незаурядным умением вести диспут. Неудивительно, что молодого студента занесло в революционный кружок рижского студенчества.
После убийства Александра II, 1 марта 1881 года, по Российской Империи прокатилась волна репрессий. Не обошла она стороной и Доливо-Добровольского. За участие в революционном кружке его исключили из института без права поступления в какое либо высшее учебное заведение России.
Казалось бы, высшее образование стало недосягаемым. В пору было отчаиваться. Но Михаил Осипович слишком сильно жаждал знаний, чтоб такая досадная неприятность остановила его. Он не задумываясь перебрался в Германию, где поступил в Дармштадтское высшее техническое училище, в котором впервые в истории была создана кафедра электротехники. Неудивительно, что Доливо-Добровольский выбрал именно это училище для продолжения обучения. Там он обучался на машиностроительном факультете, изучая специальный курс электротехники.
Необходимо отметить, что электротехника того времени изучала в основном постоянный ток, с пренебрежением относясь к технике переменного тока. Михаил Осипович со всей прилежностью отучился в Дармштадте, в совершенстве изучив постоянный ток. Но революционный образ мышления не давал гению покоя. Он глубоко верил, что потенциал переменного тока еще не раскрыт.

Великий изобретатель

Первое свое серьезное изобретение Михаил Осипович сделал на последнем курсе в Дармштадте. Он усовершенствовал схему пуска двигателей постоянного тока, использовав пусковой реостат. Это изобретение позволило уменьшить пусковые токи и, соответственно, облегчить пуск двигателей больших мощностей и под нагрузкой. Благодаря этому усовершенствованию электропривод на постоянном токе получил мощный толчок в развитии.
Окончив училище с высшими оценками, Доливо-Добровольский занял должность ассистента в основанной при кафедре электротехнической лаборатории. Руководил лабораторией его учитель, профессор Эразм Киттлер.
Получив возможность самостоятельно работать, Михаил Осипович с рвением принялся за изучение электричества. Люди, которым посчастливилось работать с ним, были глубоко поражены его работоспособностью и энергичностью, почти фанатизмом в исследованиях. За несколько лет работы в лаборатории Михаил Осипович написал множество статей для журнала «Электричество», а так же сделал два крупных изобретения в области электрохимии.
В 1887 году Доливо-Добровольский был приглашен во «Всеобщую компанию электричества», всемирно известную AEG.
Теперь в его распоряжении оказались такие производственные и человеческие мощности, что гений смог реализовать свои самые смелые идеи. По началу, он работал в основном над усовершенствованием и разработкой приборов постоянного тока. В этом направлении он сделал достаточно много изобретений, чтобы обеспечить AEG лидирующие позиции на рынке электротехники.
Но мы помним, с какой проблемой к тому времени столкнулась мировая электроэнергетика. Помнил об этом и Михаил Осипович. Еще со студенческих времен он размышлял над возможностью передачи электроэнергии на большие расстояния. Стоит оговориться, что в тот момент многие ученые обратили свои взоры к переменному току, после того, как Павел Николаевич Яблочков продемонстрировал известную «свечу Яблочкова». Питалась она переменным током. Тут же появились первые генераторы переменного тока, которые весьма заинтересовали Доливо-Добровольского.
Поэтому, как только ему на глаза попались статьи итальянского физика Галилео Феррариса о вращающемся магнитном поле, он принялся за работу. Эти статьи послужили своего рода спусковым крючком для мысли русского изобретателя, дали тот толчок, которого он искал уже несколько лет. Как известно, таким же толчком данные статьи послужили и для известного электротехника Николы Тесла. Тот в результате создал двухфазную систему переменного тока, включавшую в себя двухфазные генераторы и двигатели.
Но Тесла не рассмотрел других вариантов многофазных систем. И совершил большую ошибку. А вот Доливо-Добровольский сумел увидеть более выигрышную конструкцию. Оставаясь верным своему методу работы – придумать рабочую гипотезу, а затем решать инженерные задачи на ее основе – Михаил Осипович добился потрясающих результатов. С 1888 по 1891 год он работал над новой идеей денно и нощно, ни на день не отрываясь от исследований. Однако гениальный ученый не забыл и о другой стороне вопроса – как донести свои изобретения до всего мира, как доказать достоинства своей системы.
И вот что у него получилось.
В 1891 году посетителей Франкфуртской электротехнической выставки встречал искусственный водопад. Воду в нем качал насос, приводимый в действие асинхронным электродвигателем мощностью 100 лошадиных сил! Невиданная для тех времен мощность, при весьма скромных габаритах самого двигателя. Но самым удивительным было другое. Источник электричества находился в местечке Лауффен, в 175 километрах от Франкфурта! Расстояние, которое энергетика того времени и представить себе не могла. Электричество передавалось высоким напряжением в 8500 Вольт, проходя две трансформации – повышающую и понижающую. При всем этом КПД системы составил заоблачные 77,4%!
Это был потрясающий успех. Весь научный мир всколыхнулся. Десятки умов задумались, от чего же не им первым пришла в голову эта идея? Обиднее всех было Николе Тесла, ведь трехфазная система по всем показателям превосходила его, двухфазную.
Гениальный ученый не только доказал возможность осуществления электропередачи на большие расстояния, но и изобрел все необходимые для этого устройства. Это и асинхронный двигатель, который к тому моменту уже обзавелся «беличьей клеткой», и трехфазный генератор, и трансформаторы. Но главным изобретением стал Трехфазный ток. Михаилу Осиповичу удалось найти наиболее выигрышную конфигурацию многофазной системы, по которой теперь работает вес мир. Доливо-Добровольскому удалось решить самую большую проблему электротехники. Ему удалось привести электричество в каждый дом.
Тогда же, во время выставки, Михаил Осипович открыл емкостную, а чуть позже и индуктивную составляющую электрического тока. Уже тогда он догадался, что эти составляющие станут серьезным препятствием в использовании переменного тока высокого напряжения для передачи электроэнергии на большие расстояния.
Последующие годы прошли для изобретателя не менее продуктивно. Он сделал десятки открытий и сотни изобретений. Сколько же он написал научных статей и вовсе трудно представить. Михаил Осипович работал на износ, не обращая внимания на все ухудшающееся здоровье. Ему было мало сделанного, ему хотелось донести до человечества все свои идеи, ему нужно было перевернуть мир.
Огромную часть своих сил ученый потратил на пропаганду применения трехфазного переменного тока. Он провел несчетное количество бесед, научных диспутов, конференций, пока противников трехфазной системы просто не осталось. Участники таких бесед рассказывали, что Михаил Осипович всегда готов был выслушать обоснованные возражения и был готов их обдумать и усвоить те полезные мысли, которые в них находил. Но он терпеть не мог возражений необоснованных. Таких противников Доливо-Добровольский разносил в прах глубоко саркастическими замечаниями, облечёнными при этом в исключительно корректную внешнюю форму, ведь он был дворянином и не мог позволить себе размениваться на ругань.
Изобретатель всегда был готов помочь своим коллегам, в особенности молодым инженерам. Он просто не мог устоять передать при возможности свой опыт молодому поколению! И частенько Михаил Осипович помогал молодым не только советом. Он всегда вникал в трудности молодых инженеров и был готов помочь им в продвижении проектов.
Доливо-Добровольский работал до последних своих дней. В последние отведенные ему годы, изобретатель искал способ еще более эффективной передачи электроэнергии на большие расстояния. И нашел его! Он предложил использовать постоянный ток сверхвысокого напряжения, передаваемый по кабельным линиям. Как мы с Вами знаем, эти идеи нашли применение в современной энергетике.

Русский человек

Несмотря на то, что Доливо-Добровольский прожил большую часть своей жизни в Германии, он оставался верен своей родине. Его начальство в компании AEG неоднократно пыталось надавить на изобретателя, чтобы он сменил гражданство. Но ученый не дрогнул. Из-за этого отношения с начальством у него сложились более чем прохладные. Однако отношения с начальством изобретателя мало интересовали. При этом свою работу он выполнял настолько хорошо, что руководство компании готово было мириться со своенравным русским.
Михаил Осипович всегда ощущал себя русским. Он поддерживал переписку с друзьями, оставшимися на родине, живо интересовался новостями из России. Изобретатель на всю жизнь сохранил особую любовь к русском театру и литературе, в которой он был видным знатоком.
Доливо-Добровольский долгое время лелеял мечту вернуться на родину. Предполагалось, что он станет деканом Электромеханического факультета Санкт-Петербургского политехнического института, открывшегося в 1899 году. Но обязательства перед работодателям и отсутствие в России электротехнических заводов, на которых он мог бы продолжать свои технические и конструкторские работы и совместить научно-педагогическую деятельность с практической работой, удержали его от принятия приглашения.

Частичка его души в каждом доме

Михаил Осипович Доливо-Добровольский положил всю жизнь на исследования и отдал всего себя без остатка на нужды электротехники. Он добился желаемого – решил считавшуюся неразрешимой задачу. Благодаря его самоотверженной работе все мы сейчас можем наслаждаться благами цивилизации, основанной на электричестве. Великий русский изобретатель вложил в будущее свою душу, и частички его огромной души теперь живут в каждом доме.
После него не осталось теоретических трудов – Михаил Осипович был практиком. Но методы инженерных расчетов, которые он разработал, используются до сих пор, а его изобретения принципиально не изменились. Этот великий человек заложил основы. И благодаря этому прочному основанию мы смогли построить то, что имеем сегодня.
За это огромное спасибо Вам, Михаил Осипович.

Когда и кто придумал электричество

На чтение 24 мин Просмотров 353 Опубликовано

Совершенно невозможно представить жизнь современных людей без электричества. Однако так было далеко не всегда. Активное использование электрического тока началось лишь в 20 веке, а до этого все ограничивалось опытами и исследованиями, проводимыми отдельными учеными из разных стран. Поэтому вопрос, когда появилось электричество не имеет однозначного ответа, поскольку первые понятия о нем возникли еще в 7 веке до нашей эры. Наблюдая за некоторыми физическими явлениями, греческий ученый и философ Фалес Милетский обратил внимание на то, что янтарь способен притягивать легкие мелкие предметы после его трения о шерсть. На этом уровне знания об электричестве приостановились на многие века.

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.

Великие открытия 18-19 веков

Исследования в области электричества были успешно продолжены другими учеными. Так в 1707 году французский физик Дю Фей обнаружил разницу между электричеством, получаемым от трения о разные материалы. Для экспериментов использовались круги из стекла и древесной смолы.

В 1729 году английскими учеными Греем и Уилером было установлено, что отдельные виды веществ способны пропускать сквозь себя электричество. Именно с их открытия все тела начали разделяться по типам и называться проводниками и непроводниками электричества. В этом же году голландский физик Мушенбрук из Лейдена сделал грандиозное открытие. В ходе опытов со стеклянной банкой, закрытой с двух сторон листами станиоля, было установлено, что такой сосуд способен накапливать электричество. По месту проведения эксперимента данный прибор был назван лейденской банкой.

Большой вклад в науку внес американский ученый и общественный деятель Бенджамин Франклин. Он доказал теорию совместного существования положительного и отрицательного электричества, объяснил процессы, происходящие во время зарядки и разрядки лейденской банки. Было установлено, что свободная электризация обкладок этого прибора может происходить под действием разных электрических зарядов. Бенджамин Франклин много времени уделял изучению атмосферного электричества и доказал с помощью громоотвода возникновение молнии от разности электрических потенциалов.

В 1785 году французским ученым Шарлем Кулоном был открыт закон, описывающий электрическое взаимодействие между точечными зарядами. Открытие точного физического закона произошло без сложного лабораторного оборудования, с помощью лишь стальных шариков. Для определения расстояния и силы взаимодействия использовались такие же крутильные весы, как и при исследованиях сил тяготения между двумя телами. Ученый не пользовался абсолютной величиной электрических зарядов, он просто брал два одинаковых заряда или неодинаковые, но с заранее известной разницей их величины.

Важное открытие в области электричества было сделано итальянским ученым Алессандро Вольта в 1800 году. Этим изобретением стала химическая батарея, состоящая из круглых серебряных пластинок, переложенных кусками бумаги, предварительно смоченных соленой водой. Химические реакции, возникающие в батарее, способствовали регулярному вырабатыванию электрического тока.

В 1831 году знаменитый английский физик Майкл Фарадей открыл явление электромагнитной индукции, и на ее основе первым в мире изобрел электрический генератор. С именем Майкл Фарадей связаны понятия электрического и магнитного поля, изобретение простейшего электродвигателя.

Вся история электричества была бы неполной без выдающегося изобретателя Николы Тесла, работавшего на рубеже 19-20 веков и значительно обогнавшего свое время. Свои исследования в области магнетизма и электричества он постоянно переводил в практическую плоскость. Приборы, созданные гениальным ученым, до сих пор считаются уникальными и неповторимыми.

В течение всей своей жизни, посвященной изучению возможностей электричества, Тесла зарегистрировал множество патентов, сделал открытия, ставшие прорывом в электротехнике. Большинство изобретений и открытий, так или иначе до сих пор используются в повседневной жизни. Из наиболее известных работ следует отметить вращающееся магнитное поле, позволяющее использовать переменный ток в электродвигателях без преобразования в постоянный ток. Также Тесла создал двигатель переменного тока, на основе которого в дальнейшем был создан генератор переменного тока. Эти и другие открытия успешно использовались во многих технических решениях.

Ученых, сделавших весомый вклад в развитие науки об электричестве, можно перечислять очень долго. В завершение хочется отметить Георга Ома, который в ходе экспериментов вывел основной закон электрической цепи. Благодаря Ому появились такие термины, как электродвижущая сила, проводимость, падение напряжения и другие. Не менее известен Ампер Андре-Мари, придумавший правило правой руки для определения направления тока на магнитную стрелку. Ему принадлежит и конструкция усилителя магнитного поля, представляющего собой катушку с большим количеством витков. Эти и другие ученые много сделали для того, чтобы человечество в полной мере пользовалось теми благами, которые дает электричество.

Электричество — это вид энергии, которую не требовалось изобретать, а только обнаружить и изучить. История отдает должное первооткрывателю Бенджамину Франклину, именно его эксперименты помогли установить связь между молнией и электричеством. Хотя на самом деле, правда об открытии электроэнергии намного сложнее, поскольку в ее истории не существует единого определяющего момента, дающего прямой ответ на вопрос, кто изобрёл электричество.

История

То, как люди стали производить, распределять и использовать электроэнергию и устройства, на которых протекают процессы генерации, является кульминацией почти 300 летней истории исследований и разработок электричества.

Сегодня ученые считают, что человечество начало использовать электроэнергию намного раньше. Примерно в 600 году до н.э. древние греки обнаружили, что потирание меха на янтаре вызывает притяжение между ними. Это явление демонстрирует статическое электричество, которое полностью описали ученые в 17 веке в пояснениях, как появляется электричество.

Кроме того, исследователи и археологи в 1930-х годах обнаружили горшки с листами меди внутри, и объяснили их происхождение, как древние батареи, предназначенные для получения света в древнеримских местах. Подобные устройства также были найдены в археологических раскопках возле Багдада, а это означает, что древние персы также могли открыть конструкцию ранней формы батарей.

К 17 веку было сделано много открытий, связанных с электричеством, таких как изобретение раннего электростатического генератора, разграничение положительных и отрицательных зарядов и классификация материалов в качестве проводников или изоляторов.

Важно! В 1600 году английский врач Уильям Гилберт использовал латинское слово «electricus», чтобы описать силу, которую некоторые вещества создают, если их потереть друг с другом. Чуть позже другой английский ученый Томас Браун, написал несколько книг с использованием термина «электричество», чтобы описать свои исследования, основанные на работе Гилберта.

Кто изобрел электричество

Изобретение электричества в 19 веке стало возможным благодаря открытиям целой плеяды великих ученых. В 1752 году Бен Франклин провел свой эксперимент с воздушным змеем, ключом и штормом. Это просто доказало, что молния и крошечные электрические искры — это одно и то же.

Итальянский физик Алессандро Вольта обнаружил, что определенные химические реакции могут производить электричество, а в 1800 году он создал гальванический элемент, раннюю электрическую батарею, вырабатывающую постоянный электроток. Он также выполнил первую передачу тока на расстояние, связав положительно и отрицательно заряженные разъемы и создав между ними напряжение. Поэтому многие историки считают, что 1800 — это год изобретения электричества.

В 1831 году электричество стало возможно использовать в технике, когда Майкл Фарадей создал электродинамо, решившее на практике проблему генерирования постоянного электротока. Довольно простое изобретение с использованием магнита, перемещавшегося внутри катушки из медного провода, создавал небольшой ток, протекающий через провод. Оно помогло американцу Томасу Эдисону и британскому ученому Джозефу Свону, каждому в отдельности, примерно в одно время в 1878 году изобрести лампу накаливания. Сами лампочки для освещения были изобретены другими исследователями, но лампа накаливания была первым практичным устройством, дававшем свет в течение нескольких часов подряд.

В 1800-х и в начале 1900-х годов, сербско-американский инженер, изобретатель и мастер электротехники Никола Тесла стал одним из авторов зарождения коммерческого электричества. Он работал совместно с Эдисоном, сделал много революционных разработок в области электромагнетизма и хорошо известен своей работой с двигателями переменного тока и многофазной системой распределения энергии.

Обратите внимание! Русский ученый и инженер А. Н. Лодыгин изобрел и запатентовал в 1874 г. лампу освещения, где функцию нити накаливания выполнял угольный стержень, размещенный в вакуумной среде сосуда, изготовленного из стекла. Это были первые лампочки освещения в России. Только через 16 лет в 1890-х гг. он применил нить из тугоплавкого металла — вольфрама.

Однозначно нельзя заявить в каком году появился свет. Несмотря на то, что многие историки считают что лампочка была изобретена американцем Эдисоном, тем не менее первая лампа с платиновой нитью накаливания в вакуумном стеклянном сосуде была изобретена в 1840 изобретателем из Англии Де ла Рю.

Дополнительная информация. Российскому ученому П. Н. Яблочкову россияне были благодарны за возникновение электродуговой лампы и хотя ресурс ее работы не превышал 4 часов, осветительный прибор широко использовался на территории Зимнего дворца почти 5 лет.

Кто является основоположниками науки об электричестве

Вот список некоторых известных ученых, сделавших свой вклад в развитии электроэнергии.

Основоположниками науки об электричестве являются:

  1. Французский физик Андре Мари Ампер, 1775-1836, работавший по электромагнетизму. Единица тока в системе СИ — ампер, названа в его честь.
  2. Французский физик Чарльз Августин из Кулона, 1736-1806, который был пионером в исследованиях трения и вязкости, распределения заряда на поверхностях и законов электрической и магнитной силы. Его именем названа единица заряда в системе СИ — кулон и закон Кулона.
  3. Итальянский физик Алессандро Вольта, 1745-1827, тот кто изобрел источник постоянного тока, награжден Нобелевской премией по физике 1921 года, в системе СИ единица напряжения — вольт, названа в его честь.
  4. Георг Симон Ом, 1789-1854, немецкий физик, первооткрыватель, оказавший влияние на развитие теории электричества, в частности закона Ома. В системе СИ единица сопротивления — ом, названа в его честь.
  5. Густав Роберт Кирхгоф, 1824-1887, немецкий физик, внесший вклад в фундаментальное понимание электрических цепей, известен своими двумя законами по теории цепей.
  6. Генрих Герц, 1857-1894, немецкий физик, демонстрирующий существование электромагнитных волн. В системе СИ единица частоты — Герц названа в его честь.
  7. Джеймс Клерк Максвелл,1831-1879, шотландский математик и физик, сформулировал систему уравнений об основных законах электричества и магнетизма, названную уравнениями Максвелла.
  8. Майкл Фарадей, 1791-1867, английский химик и физик, основоположник закона индукции. Один из лучших экспериментаторов в истории науки, его обычно считают отцом электротехники. Единица емкости в системе СИ — постоянная Фарадея, названа в его честь.
  9. Томас Эдисон, 1847-1931, американский изобретатель, имеющий более 1000 патентов, наиболее известен разработкой лампы накаливания.

Теории и законы электричества

Общие законы, регулирующие электричество, немногочисленны и просты и применяются неограниченным количеством вариантов.

Закон Ома — ток, проходящий через проводник между двумя точками, прямо пропорционален напряжению между ними.

I = V / R или V = IR или R = V / I

I — ток через провод в амперах;

V — напряжение, измеренное на проводнике в вольтах;

R — сопротивление провода в Ом.

В частности, он также гласит, что R в этом отношении постоянна, не зависит от тока.

Закон Ватта, подобно закону Ома, подтверждает связь между мощностью (ваттами), током и напряжением: P = VI или P = I 2 R.

Закон Кирхгофа (KCL) доказывает, что суммарный ток или заряд, поступающий в соединение или узел, в точности равен заряду, покидающему узел, поскольку ему некуда деться, кроме как уйти, поскольку внутри узла заряд не может быть поглощён. Другими словами, алгебраическая сумма всех токов, входящих и выходящих из узла, должна быть равна нулю.

Закон Фарадея гласит о том, что индуцированная электродвижущая сила в любой замкнутой цепи равна отрицательному значению временной скорости изменения магнитного потока, заключенного в ней.

Закон Ленца утверждает, что направление тока, индуцированного в проводе изменяющимся магнитным полем по фарадеевскому закону, создаст магнитное поле, противостоящее изменению, которое его вызвало. Проще говоря, размер эдс, индуцированной в цепи, пропорциональна скорости изменения потока.

Закон Гаусса гласит, что суммарный электрический поток с замкнутой поверхности равен вложенному заряду, деленному на диэлектрическую проницаемость.

Какое было первое электрическое изобретение

В 1731 году в «Философских трудах», издании «Королевского общества», появилась статья, сделавшая гигантский скачок вперед для молодой электротехники. Ее автор английский ученый Стивен Грей (1670-1736), проводя эксперименты по передаче электрического тока на расстояние, случайно обнаружил, что не все материалы обладают способностью передавать электричество одинаково.

Далее произошло создание аккумулятора — «Лейденской банки», устройства для хранения статического электричества. Процесс был случайно обнаружен и исследован голландским физиком Питером Ван Мюссенбруком из Лейденского университета в 1746 году и независимо от него немецким изобретателем Эвальдом Георгом фон Клейстом в 1745 году. Примерно в этот же период русские учёные Г. В. Рихман и М. В. Ломоносов проводили работы по изучению атмосферного электричества.

Когда появилось электричество на территории России

Практически электрическое освещение в России появилось в 1879 на Литейном мосте в Петербурге, а официально — в 1880, с созданием 1-го электротехнического отдела, занимавшегося внедрением электричества в экономику государства. В 1881 Царское село было освещено электрическими фонарями. Лампы накаливания в Кремле в 1881 г осветили вступления на трон Александра III.

Прообраз российской энергосистемы был создан в 1886 г с основанием промышленно-коммерческого общества. В его планы входила электрификация населенных пунктов: улиц, заводов, магазинов и жилых домов. Первая крупная электрическая станция начала свою работу в 1888 г. в Зимнем дворце и на протяжении 15 лет считалась самой мощной в Европе. К 1917 г. в столице уже было электрифицировано около 30% домов. Далее развитие энергетики в СССР шло по плану ГОЭЛРО принятого 22 декабря 1920 года. Этот день до сих пор отмечается в России и странах СНГ, как День энергетика. План во многом позаимствовал наработки российских специалистов 1916 года. Благодаря ему была увеличена выработка электроэнергии, а к 1932 г. она возросла с 2 до 13,5 млрд кВт.

В 1960 г. уровень выработки электроэнергии составил 197.0 млрд. кВт-часов, и далее он продолжал неуклонно расти. Ежегодно в стране вводились новые энергетические мощности: ГРЭС, ТЭЦ, КЭС, ГЭС и АЭС. Суммарная их мощность к концу 1980 составила 266.7 тыс. МВт, а выработка электрической энергии в СССР достигла рекордных 1293.9 млрд. кВт∙ч.

После развала СССР, Россия продолжала наращивать темп развития энергетики, по результатам 2018 года выработка электроэнергии в стране составила −1091 млрд. кВт∙ч, что позволило стране войти в четверку мировых лидеров после Китая, США и Индии.

Электри́чество (от лат. electricus, далее из др.-греч. ἤλεκτρον) — совокупность явлений, обусловленных существованием, взаимодействием и движением электрических зарядов. Термин введён английским естествоиспытателем Уильямом Гилбертом в его сочинении «О магните, магнитных телах и о большом магните — Земле» (1600 год), в котором объясняется действие магнитного компаса и описываются некоторые опыты с наэлектризованными телами. Он установил, что свойством наэлектризовываться обладают и другие вещества [1] .

Содержание

История [ править | править код ]

Одним из первых, чьё внимание привлекло электричество, был греческий философ Фалес Милетский, который в VII веке до н. э. обнаружил, что потёртый о шерсть янтарь (др.-греч. ἤλεκτρον : электрон) приобретает свойства притягивать лёгкие предметы [2] . Однако, долгое время знание об электричестве не шло дальше этого представления. В 1600 году Уильям Гилберт ввёл в обращение сам термин электричество («янтарность»), а в 1663 году магдебургский бургомистр Отто фон Герике создал электростатическую машину в виде насаженного на металлический стержень серного шара, которая позволила наблюдать не только эффект притягивания, но и эффект отталкивания [3] . В 1729 году англичанин Стивен Грей провёл опыты по передаче электричества на расстояние, обнаружив, что не все материалы одинаково передают электричество [4] . В 1733 году француз Шарль Дюфе установил существование двух типов электричества стеклянного и смоляного, которые выявлялись при трении стекла о шёлк и смолы о шерсть [5] . В 1745 г. голландец Питер ван Мушенбрук создаёт первый электрический конденсатор — Лейденскую банку. Примерно в эти же годы работы по изучению атмосферного электричества вели и русские учёные — Г. В. Рихман и М. В. Ломоносов .

Первую теорию электричества создаёт американец Бенджамин Франклин, который рассматривает электричество как «нематериальную жидкость», флюид («Опыты и наблюдения с электричеством», 1747 год). Он также вводит понятие положительного и отрицательного заряда, изобретает молниеотвод и с его помощью доказывает электрическую природу молний [6] . Изучение электричества переходит в категорию точной науки после открытия в 1785 году закона Кулона.

Далее, в 1791 году, итальянец Гальвани публикует «Трактат о силах электричества при мышечном движении», в котором описывает наличие электрического тока в мышцах животных. Другой итальянец Вольта в 1800 году изобретает первый источник постоянного тока — гальванический элемент, представляющий собой столб из цинковых и серебряных кружочков, разделённых смоченной в подсоленной воде бумагой [1] . В 1802 году Василий Петров обнаружил вольтову дугу.

С этого открытия русского ученого началась история электрической лампочки или лампы накаливания. В дальнейшем основной вклад в создание электрической лампочки внесли русские инженеры Павел Николаевич Яблочков и Александр Николаевич Лодыгин.

Лодыгин после долгих экспериментов создал «Товарищество электрического освещения Лодыгин и компания» и в 1873 году продемонстрировал лампы накаливания своей системы. Академия наук присвоила Лодыгину Ломоносовскую премию за то, что его изобретение приводит к «полезным, важным и новым практическим применениям». Тогда же собственную конструкцию лампы параллельно разрабатывал Павел Яблочков. В 1876 году он получил патент за лампочку своей системы, которая получила название «свеча Яблочкова». После грандиозного успеха свечи Яблочкова на Парижской выставке 1878 года, которую посетило много русских, ею заинтересовались в России. Лодыгину, наоборот, не удалось наладить в России широкое производство своих ламп. Он уехал в Америку, и там узнал, что изобретенная им лампочка носит имя Эдисона. Но русский инженер не стал доказывать свой приоритет, а продолжал работу над усовершенствованием своего изобретения [7] .

В 1820 году датский физик Эрстед на опыте обнаружил электромагнитное взаимодействие. Замыкая и размыкая цепь с током, он увидел колебания стрелки компаса, расположенной вблизи проводника. Французский физик Ампер в 1821 году установил, что связь электричества и магнетизма наблюдается только в случае электрического тока и отсутствует в случае статического электричества. Работы Джоуля, Ленца, Ома расширяют понимание электричества. Гаусс формулирует основную теорему теории электростатического поля (1830).

Опираясь на исследования Эрстеда и Ампера, Фарадей открывает явление электромагнитной индукции в 1831 году и создаёт на его основе первый в мире генератор электроэнергии, вдвигая в катушку намагниченный сердечник и фиксируя возникновение тока в витках катушки. Фарадей открывает электромагнитную индукцию (1831) и законы электролиза (1834), вводит понятие электрического и магнитного полей. Анализ явления электролиза привёл Фарадея к мысли, что носителем электрических сил являются не какие-либо электрические жидкости, а атомы — частицы материи. «Атомы материи каким-то образом одарены электрическими силами», — утверждает он. Фарадеевские исследования электролиза сыграли принципиальную роль в становлении электронной теории. Фарадей создал и первый в мире электродвигатель — проволочка с током, вращающаяся вокруг магнита. Венцом исследований электромагнетизма явилась разработка британским (шотландским) физиком Д. К. Максвеллом теории электромагнитных явлений. Он вывел уравнения, связывающие воедино электрические и магнитные характеристики поля в 1873 году.

В 1880 году Пьер Кюри открывает пьезоэлектричество. В том же году Д. А. Лачинов показал условия передачи электроэнергии на большие расстояния. Герц экспериментально регистрирует электромагнитные волны (1888 год).

В 1897 году Джозеф Томсон открывает материальный носитель электричества — электрон, место которого в структуре атома указал впоследствии Эрнест Резерфорд.

В XX веке была создана теория Квантовой электродинамики. В 1967 году был сделан очередной шаг на пути изучения электричества. С. Вайнберг, А. Салам и Ш. Глэшоу создали объединённую теорию электрослабых взаимодействий.

Теория [ править | править код ]

Электрический заряд — это свойство тел (количественно характеризуемое физической величиной того же названия), проявляющееся, прежде всего, в способности создавать вокруг себя электрическое поле и посредством него оказывать воздействие на другие заряженные (то есть обладающие электрическим зарядом) тела [8] . Электрические заряды разделяют на положительные и отрицательные (выбор, какой именно заряд назвать положительным, а какой отрицательным, считается в науке чисто условным, однако этот выбор уже исторически сделан и теперь — хоть и условно — за каждым из зарядов закреплён вполне определённый знак). Тела, заряженные зарядом одного знака, отталкиваются, а противоположно заряженные — притягиваются. При движении заряженных тел (как макроскопических тел, так и микроскопических заряженных частиц, переносящих электрический ток в проводниках) возникает магнитное поле и, таким образом, имеют место явления, позволяющие установить родство электричества и магнетизма (электромагнетизм) (Эрстед, Фарадей, Максвелл). В структуре материи электрический заряд как свойство тел восходит к заряженным элементарным частицам, например, электрон и антипротон имеют отрицательный заряд, а протон и позитрон — положительный.

Наиболее общая фундаментальная наука, изучающая электрические заряды, их взаимодействие и поля, ими порождаемые и действующие на них (то есть практически полностью покрывающая тему электричества, за исключением таких деталей, как электрические свойства конкретных веществ, как то электропроводность (и т. п.) — это электродинамика. Квантовые свойства электромагнитных полей, заряженных частиц (и т. п.) изучаются наиболее глубоко квантовой электродинамикой, хотя часть из них может быть объяснена более простыми квантовыми теориями.

Электричество в природе [ править | править код ]

Ярким проявлением электричества в природе служат молнии, электрическая природа которых была установлена в XVIII веке. Молнии издавна вызывали лесные пожары. По одной из версий, именно молнии привели к первоначальному синтезу аминокислот и появлению жизни на земле (Эксперимент Миллера — Юри и Теория Опарина — Холдейна). Атмосфера Земли представляет собой гигантский конденсатор, нижняя обкладка которого (земная поверхность) заряжена отрицательно, а верхняя обкладка (верхние слои атмосферы до высоты 50 км) положительно. Разность потенциалов между поверхностью Земли и верхними слоями атмосферы составляет 400 кВ, вблизи поверхности Земли существует постоянное электрическое поле напряжённостью 100 В/м.

Для процессов в нервной системе человека и животных решающее значение имеет зависимость пропускной способности клеточной мембраны для ионов натрия от потенциала внутриклеточной среды. После повышения напряжения на клеточной мембране натриевый канал открывается на время порядка 0,1 — 1,0 мс., что приводит к скачкообразному росту напряжения, затем разность потенциалов на мембране снова возвращается к своему первоначальному значению. Описанный процесс кратко называется нервным импульсом. В нервной системе животных и человека информацию от одной клетки к другой передают нервные импульсы возбуждения длительностью около 1 мс. Нервное волокно представляет собой цилиндр, наполненный электролитом. Сигнал возбуждения передаётся без уменьшения амплитуды вследствие эффекта кратковременного увеличения проницаемости мембраны для ионов натрия [9] .

Многие рыбы используют электричество для защиты и поиска добычи под водой. Южноамериканский электрический угорь способен генерировать электрические разряды напряжением до 500 вольт. Мощность разрядов электрического ската может достигать 500 Вт. Акулы, миноги, некоторые сомообразные используют электричество для поиска добычи. Электрический орган рыб работает с частотой несколько сотен герц и создаёт напряжение в несколько вольт. Электрическое поле улавливается электрорецепторами. Находящиеся в воде предметы искажают электрическое поле. По этим искажениям рыбы легко ориентируются в мутной воде [10] .

Производство и практическое использование [ править | править код ]

Генерирование и передача [ править | править код ]

Ранние эксперименты эпохи античности, такие, как опыты Фалеса с янтарными палочками, были фактически первыми попытками изучения вопросов, связанных с производством электрической энергии. Этот метод в настоящее время известен как трибоэлектрический эффект, и хотя с его помощью можно притягивать лёгкие предметы и порождать искры, в сущности он чрезвычайно малоэффективен [11] . Функциональный источник электричества появился только в 1800 году, когда было изобретено первое устройство для его получения — вольтов столб. Он и его современный вариант, электрическая батарея, являются химическими источниками электрического тока: в основе их работы лежит взаимодействие веществ в электролите. Батарея даёт возможность получить электричество в случае необходимости, является многофункциональным и широко распространённым источником питания, который хорошо подходит для применения в различных условиях и ситуациях, однако её запас энергии конечен, и после истощения последнего батарея нуждается в замене или перезарядке. Для удовлетворения более существенных потребностей в большем её объёме электрическая энергия должна непрерывно генерироваться и передаваться по линиям электропередач.

Обычно для её порождения применяются электромеханические генераторы, приводимые в действие либо за счёт сжигания ископаемого топлива, либо с использованием энергии от ядерных реакций, либо посредством силы воздушных или водных течений. Современная паровая турбина, изобретённая Ч. Парсонсом в 1884 году, в настоящее время генерирует примерно 80 % всего электричества в мире, используя те или иные источники нагрева. Эти устройства более не напоминают униполярный дисковый генератор Фарадея, созданный им в 1831 году, однако в их основе по-прежнему лежит открытый им принцип электромагнитной индукции — возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него [12] . Ближе к концу XIX века был изобретён трансформатор, что позволило более эффективно передавать электроэнергию при более высоком напряжении и меньшей силе тока. В свою очередь, эффективность передачи энергии обусловливала возможность генерировать электричество на централизованных электростанциях с выгодой для последних и затем перенаправлять его на довольно протяжённые дистанции к конечным потребителям [13] [14] .

Поскольку электроэнергию затруднительно хранить в таких количествах, которые были бы достаточны в масштабах государства, необходимо соблюдать баланс: генерировать ровно столько электричества, сколько потребляется пользователями. Для этого энергетическим компаниям необходимо тщательно прогнозировать нагрузку и постоянно координировать производственный процесс со своими электростанциями. Некоторое количество мощностей при этом держится в резерве, чтобы в случае возникновения тех или иных проблем или потерь энергии подстраховывать электросети.

По мере того, как идёт модернизация и развивается экономика того или иного государства, спрос на электричество быстро возрастает. В частности, для Соединенных Штатов этот показатель составил 12 % роста в год на протяжении первой трети XX века [15] , а в настоящее время аналогичный прогресс наблюдается у таких интенсивно развивающихся экономик, как Китай и Индия [16] [17] . Исторически рост потребности в электричестве опережает аналогичные показатели для других видов энергоносителей [18] . Следует также заметить, что беспокойство по поводу влияния производств электроэнергии на окружающую среду привело к сосредоточению внимания на генерировании электричества посредством возобновляемых источников — в особенности за счёт энергии ветра и воды [19] .

См. также: Портал:Физика

Кто открыл электричество?

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА питает сегодня каждую часть нашей жизни — от освещения и отопления наших домов до обеспечения работы систем общественного транспорта.

Трудно представить себе жизнь до электричества — так откуда же все это взялось?

2

История электричества начинается около 600 г. до н.э. с древних грековКредит: Гетти

Кто открыл электричество?

История электричества начинается около 600 г. до н.э., когда древние греки обнаружили, что могут создавать статическое электричество, натирая мехом янтарь.

Но только в 1600 году Уильям Гилберт, английский врач, использовал слово «электричество» для описания силы, возникающей при трении двух материалов друг о друга.

А через несколько лет после этого Томас Браун использовал слово «электричество» в своих экспериментах, основанных на работе Гилберта.

Древние египтяне использовали электрическую нильскую кошачью рыбу, чтобы вызывать у людей разряды тока для лечения головных и нервных болей.

А около двух тысяч лет назад древние римляне и персы сделали батареи, которые генерировали 0.5 вольт в течение нескольких дней, используя медные листы в горшках и вазах.

Считается, что эти батареи могли использоваться для электротерапии, как египетская рыба, потому что с того времени не было найдено никаких устройств с электрическим питанием.

В 1752 году Бенджамин Франклин, один из отцов-основателей Америки, доказал, что молния представляет собой электричество, когда ему удалось уловить заряд молнии в лейденской банке, чтобы сохранить для будущего использования.

А к 1800-м годам появились идеи положительного и отрицательного заряда, а также идеи электрических проводников и изоляторов и знания о генераторах.

Работа над электричеством все больше сосредоточивалась на том, чтобы сделать его практически полезным.

В 1800 году итальянский физик Алессандро Вольта использовал химические реакции для выработки электричества – так же, как сотни лет назад древние персы и римляне.

Его электрическая батарея, Voltaic Pile, создавала постоянный поток электрического заряда, соединяя положительный и отрицательный разъемы.

Напряжение, единицы, которые мы используем сегодня для измерения величины давления в электрической цепи, названы в честь Вольта.

В 1820 году физики Андре-Мари Ампер и Ганс Кристиан Эрстед работали вместе, чтобы подтвердить взаимосвязь между электричеством и магнетизмом.

Ампера часто называют «отцом электродинамики», и он дал свое имя Амперу — единице, используемой для измерения постоянного электрического тока.

2

Единицы, которые мы используем сегодня для измерения величины давления в электрической цепи, названы в честь VoltaКредит: Гетти

В 1826 году немецкий физик Георг Ом определил взаимосвязь между мощностью, напряжением, током и сопротивлением.Его имя теперь используется для базовой единицы сопротивления.

А в 1831 году британский ученый Майкл Фарадей сделал электричество жизнеспособным для технологий, когда он создал первое динамо, магнит внутри катушки из медной проволоки.

После Фарадея Томас Эдисон в США и Джозеф Свон в Великобритании в 1880-х годах изготовили лампы накаливания — первые лампы, которые могли гореть часами.

А в 1905 году Альберт Эйнштейн открыл, что электричество можно производить из энергии света.

В какой стране первым появилось электричество?

В начале 1880-х годов изобретатели состязались за то, чтобы получить признание своей версии электричества и стать первыми, кто подаст электроэнергию в дома и города.

В 1881 году в торговом городке Годалминг, графство Суррей, в Великобритании было проведено общественное электроснабжение с помощью водяного колеса.

Электрические уличные фонари были впервые включены в Нью-Йорке в 1882 году и работали от постоянного тока Эдисона.

В это время сербско-американский изобретатель Никола Тесла разрабатывал систему переменного тока (AC), которая в конечном итоге стала широко использоваться во всем мире.

Джордж Вестингауз разработал двигатель переменного тока Теслы и помог убедить американское общество принять его.

В 1883 году на побережье Брайтона в Великобритании появилась электрическая железная дорога длиной в милю, которая до сих пор курсирует каждое лето. Он был построен Магнусом Фольксом.

А богатые жители Нью-Йорка, такие как Дж. П. Морган, в 1880-х годах Эдисон принес в свои дома электрическое освещение с лампочками, работающими от небольших генераторов.

К 1896 году

гидроэлектростанции Теслы на Ниагарском водопаде работали.

Несколько лет спустя они снабжали электричеством надземную железную дорогу Нью-Йорка, метро и освещали Бродвей.

В Великобритании первая Национальная энергосистема была построена в 1930–40-х годах, а первая атомная электростанция была построена в 1956 году в Колдер-Холле, Камбрия.

Первая в мире коммерческая волновая электростанция была установлена ​​в 2000 году на острове Айлей у западного побережья Шотландии.

Пять изобретателей, благодаря которым сегодня у вас есть электричество

Майкл Фарадей и электромагнетизм


Майкл Фарадей сосредоточил свое внимание на электромагнетизме и сделал несколько ключевых открытий, таких как электромагнитная индукция, основа для генераторов и электродвигателей.Ему также приписывают получение электричества с помощью движущегося магнита и катушки.

Он также тщательно исследовал электролиз, открытый за несколько лет до этого Уильямом Николсоном. Вскоре после этого Фарадей разработал два закона, носящих его имя: законов электролиза Фарадея.  Это открытие сделало его основоположником электромагнетизма и электрохимии.

Фарадей показал, что магнетизм производит электричество посредством движения.

 

Джеймс Клерк Максвелл и беспроводной телеграф 

Джеймс Клерк Максвелл продолжил работу Фарадея и расширил свои исследования электромагнитных полей.

Он разработал четыре дифференциальных уравнения, которые математически связывают электрические и магнитные поля. Эти уравнения названы в его честь и известны как уравнений Максвелла .

Исследования физика позволили Генриху Рудольфу Герцу получить электромагнитные радиоволны. Кроме того, благодаря его достижениям родились беспроводной телеграф и радио . На самом деле наследие Максвелла во всех областях является одним из самых значительных: на протяжении предыдущего века многие другие ученые, такие как Эйнштейн.продолжил свои исследования.

 

Эдисон и первая лампочка

Хотя многие считают, что он был изобретателем лампочки , на самом деле Томас Альва Эдисон усовершенствовал ее работу, чтобы она стала коммерчески прибыльной.

Его достижения привели к тому, что города Европы и США установили систем электрического освещения постоянного тока . Спустя годы эта система была заменена системой переменного тока, разработанной Tesla и Westinghouse, которая в конечном итоге оказалась более эффективной и безопасной.

Открытия и исследования Эдисона сыграли ключевую роль в создании радиоламп и электроники. Кроме того, изобретатель работал и в других областях, таких как кино, электрический железнодорожный транспорт и телеграф.

 

Вестингауз прагматик

Джордж Вестингауз видел свое будущее в системе переменного тока Николы Теслы. Он купил проект серба и усовершенствовал его, включая улучшенный трансформатор и добавив генератор переменного тока.

Он основал Westinghouse Electric & Manufacturing Company для внедрения системы переменного тока, которая заменит систему постоянного тока Эдисона.  Он также накопил около 400 патентов на свое имя, в том числе инновационную систему транспортировки газа , среди прочего.

Кто изобрел электричество — Javatpoint

Что такое электричество?

Согласно словаря Merriam-Webster , электричество представляет собой форму энергии с положительными и отрицательными зарядами, которая возникает естественным путем, а также производится.Это также природное или физическое явление, которое всегда присутствует в природе в электростатической форме . Существуют различные явления, связанные с электричеством, такие как молния, статическое электричество, электрический нагрев, электрические разряды, и т. д.

Разработки

В древние времена, когда не существовало понятия электричества, людям было известно об электрической рыбе . Раньше его называли « Громовержец Нила» , а также защитники других рыб.Даже при таких заболеваниях, как подагра или головная боль, для лечения применяли электрошок. Первым исследователем электричества был Фалес Милетский , в 600 г. до н.э. . Фалес натирал кошачью шерсть палочками из янтаря, которые притягивались друг к другу благодаря статическому электричеству .

Кто отец электричества?

Далее, в 1600 Уильям Гилберт , английский врач, также называемый отцом современного электричества , обнаруживает эффект магнитного камня .Эффект возник из-за статического электричества, которое возникает при трении янтаря. Гилберт дал ему имя Electricus. Electricus — это латинское слово, означающее янтарь . Слово «электрический» или «электричество» впервые упоминается в книге Pseudodoxia Epidemica автора Томаса Брауна в 1646 .

Эксперимент Бенджамина Франклина по запуску воздушного змея и лейденская банка

В июне 1752 благодаря эксперименту Бенджамина Франклина было доказано, что молния действительно имеет электрическую природу.Он провел эксперимент, прикрепив к металлическому ключу веревку воздушного змея и запустив воздушного змея в грозовое небо, в результате чего в ключе появилась искра. Таким образом, из этого эксперимента с запуском воздушного змея он доказал, что освещение всегда было электрическим по своей природе. После этого Бенджамин продемонстрировал функцию лейденской банки как инструмента, который может сохранять положительные и отрицательные заряды в большом количестве.

Биоэлектромагнетизм был изобретен Луиджи Гальвани в 1791 .Он также напечатал его в том же году. В этой книге он объяснил функцию электричества как среды, через которую нейроны посылают сигнал мышцам.

Разработки в области электроэнергетики

Давайте обсудим различные разработки в области электричества. Он включает в себя развитие батареи Вольта, развитие электромагнетизма, и другие важные разработки . Мы также обсудим производство и спрос на электроэнергию.

Разработка батареи Вольта

Более надежный или стабильный источник энергии был разработан в виде батареи в 1800.Алессандро Вольта стал пионером этого более стабильного электростатического инструмента. Аккумулятор был составлен из цинка и меди путем поочередного наслоения. Его также называют Вольтов столб .

Разработки в области электромагнетизма

Есть несколько ученых, разработавших электромагнетизм . Давайте обсудим подробно.

  • От 1819 до 1820 Ганс Христиан Орстед и Андре-Мари Ампер обнаружили, что когда электричество объединяется с магнитной силой, возникает электромагнетизм.В 1821 электродвигатель был разработан Фарадеем .
  • После него, в 1827 , Георг Ом объяснил электрическую схему
  • Позднее, в 1831, Майкл Фарадей открыл теорию электромагнитной индукции . Эта теория также известна как закон индукции Фарадея . Однако именно с Джеймсом Клерком Максвеллом была связана теория электричества и магнетизма.Об этом подробно упоминается в книге « о физических силовых линиях «. Он проиллюстрировал некоторые факты о электромагнитных полях . Он объяснил, что оба поля, электрическое и магнитное, присутствуют в пространстве в виде волн. Он двигался со скоростью 0 x 108 м/с.
  • После этого он обосновал свет тем, что это электромагнитное излучение. Максвелл также пророчествовал о наличии в космосе радиоволн . И в дальнейшем на основе его пророчества было сделано много разработок и опытов, вроде; свет как электрическая природа, изобретение радиоволн, теория относительности и множество других открытий в физике.

Другие важные разработки

В конце 19 го века несколько ученых сделали важные открытия в области электричества.

  • Генрих Герц , в 1887 изобрел значение электродов , что когда он освещается ультрафиолетовым светом, он производит электрические искры.
  • Статья, опубликованная Альбертом Эйнштейном в 1905 , объясняла фотоэлектрический эффект , который привел к квантовой революции.За это открытие Эйнштейн получил Новелла премии по физике 1921 . Благодаря открытию фотоэффекта были изготовлены солнечные батареи, что сделало электричество коммерческим.
  • Твердотельное устройство было изобретено как детектор кошачьих усов, впервые использованный в 1900 в радиоприемниках. Далее, с началом транзисторной технологии пришла твердотельная электроника.
  • В 1947 многими учеными из лаборатории Белла был разработан работающий транзистор .Некоторые из них были John Bardeen, William Shockley и т. д., но эти более ранние транзисторы были громоздкими, поскольку они не были портативными, из-за чего их нельзя было производить в массовом порядке.
  • В 1959 с новыми улучшениями Мохамед М. Аталла и Давон Канг изобрел легкий транзистор в лабораториях Белла. Это был Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor , также известный как MOSFET или MOS . Теперь его можно было производить в массовом порядке.

Твердотельные электрические устройства

твердотельных устройства; вакуумные лампы, транзисторы, микросхемы интегральных схем ( IC ), MOSFET, и светоизлучающие диоды ( LED ). В этих устройствах MOSFET был самым популярным, а также самым востребованным устройством в мире. Устройства MOS представляют собой микропроцессорные микросхемы, а также полупроводниковую память.

Производство и спрос

  • Первое производство электрической энергии было произведено в 6 веке до н.э. , греческим философом Фалесом Милетским с янтарными жезлами .Но метод, известный как турбоэлектрический эффект , был неэффективен, поскольку не мог поднимать легкие предметы и генерировать искры.
  • С развитием гальванической батареи в 18-м -м веке электричество стало доступным. Аккумулятор аккумулирует энергию в химической форме, а в случае необходимости использует ее в виде электрической энергии. Батарея была универсальным и распространенным источником энергии, который подходил для многих приложений, но ее запас энергии ограничен, так как после разрядки ее необходимо либо перезарядить, либо утилизировать.
  • В связи с большим спросом на электроэнергию возникла потребность в генераторах электроэнергии для непрерывной передачи электроэнергии по токопроводящим линиям передачи. Поэтому для выполнения требований, Электроэнергия была произведена электромеханическими генераторами . Из ветра и текущей воды было произведено кинетической энергии .
  • В 1884 году сэр Чарльз Парсонс изобрел паровую турбину , которая может генерировать около 80% электроэнергии, используемой для различных источников в мире.
  • В конце 19 го — века был изобретен трансформатор . Через трансформатор электроэнергия может передаваться при более высоком напряжении, но при более низком токе централизованной электростанцией, где электроэнергия вырабатывается и распределяется на большие расстояния там, где она необходима. Поскольку электроэнергию нельзя хранить в больших количествах, при необходимости она вырабатывается на электростанциях. Однако, в связи с модернизацией и изобретением элементов электроники в больших масштабах, спрос на электрическую энергию увеличивается день ото дня.
  • США заявил о росте спроса на электроэнергию в год после ее развития во многих формах. Более того, из-за экологических проблем в настоящее время возобновляемые источники энергии, особенно энергия ветра и солнца, становятся основным направлением производства энергии.

Приложения

В 1870-х годах изобретение лампочки является более ранним применением электричества, которое было первым общедоступным приложением.К тому времени будет изобретено больше приложений для нагрева и охлаждения, поскольку электрическая энергия выполняет обе функции. Холодильник, кондиционер, тепловой насос — вот некоторые примеры, которые требуют большего энергопотребления. Тем не менее, телекоммуникации и электрический телеграф были самыми ранними приложениями. Электродвигатель является лучшим примером электромагнетизма . Аккумулятор является источником питания для электромобилей , таких как общественный транспорт, в который входят электрические автобусы, поезда и электромобили. Транзистор был одним из самых значительных изобретений, поскольку он был самой важной частью современной схемы , а также многих других устройств.

Использование и важность

Поскольку электричество изобретено и развито древними людьми, но оно вошло в употребление (для промышленности и населения) после появления теории электромагнетизма в 19 м веке. К тому времени, когда технология расширится, она станет важной частью жизни людей, поскольку теперь большая часть работы зависит от электричества.Для каждой сферы жизни нам нужно электричество в транспорте, связи, вычислениях, освещении, отоплении и т. д. Теперь электричество стало самой важной частью нашей жизни, так как без него мы не можем представить ни одного дня нашей жизни.


200 лет назад Фарадей изобрел электродвигатель

Эта статья была впервые опубликована под заголовком «Постскриптум печатает что угодно: история болезни». Он появился в выпуске IEEE Spectrum за май 1988 года. Версия в формате PDF доступна на IEEE Xplore.Схемы и фотографии появились в оригинальной печатной версии.

В то время Уорнок уже имел приблизительное представление о том, как «печатать что угодно». Но позже он столкнулся с другим препятствием, когда его работодатель, Xerox Corp., проявил нежелание поддерживать действительно стандартный язык. Так что он отправился вместе с Чарльзом Гешке и несколькими другими коллегами в компанию Adobe Systems Inc. в Маунтин-Вью, Калифорния. «Исследовательский проект должен был увенчаться успехом», — говорит Уорнок, а другой был описан как одна из самых сложных проблем в мире.

Остальное — история настольных издательских систем. PostScript действительно может делать все, что угодно, хотя чрезвычайно сложные изображения могут занять до часа вычислений. Впервые он появился в Apple LaserWriter, который был представлен в январе 1985 года. Сегодня его используют 23 производителя лазерных принтеров, и еще больше подписывают контракты.

В этой истории столько же об удаче и мужестве, сколько о принципиальных вопросах и блестящей разработке программного обеспечения.

Тем не менее, эта история настолько же о удаче и мужестве, сколько о принципиальных вопросах и блестящей разработке программного обеспечения.Все было бы совсем иначе, если бы Уорнок и компания не оказались в нужном месте в нужное время, чтобы встретиться с нужным человеком.

Это было правильное время из-за неизбежности трех аппаратных разработок: первого недорогого персонального компьютера с растровым отображением, первого недорогого лазерного принтера и снижения цен на микросхемы памяти высокой плотности. И правильным человеком был основатель Apple Стивен Джобс, который изобрел первое, надеялся на второе и сказал Adobe перетерпеть третье.

Сегодня лазерные принтеры быстро вытесняют принтеры с ромашковым колесом в офисе, вытесняя шрифты буквенного качества, поскольку их лазер подчиняется командам простого программного обеспечения.Но с более сложным программным обеспечением, таким как PostScript, лазерные принтеры могут делать гораздо больше. Они могут печатать разными шрифтами и заставлять буквы танцевать на странице рука об руку с рисунками и фотографиями. PostScript делает все это: рисует линии и кривые, наклоняет текст под произвольным углом или окрашивает фотографию в различные тона серого. Это такой же полный и гибкий язык программирования, как Pascal, C или Forth, имеющий переменные, циклы, условные выражения, операторы и подпрограммы и предлагающий любое количество способов получения одного и того же вывода.

Программа PostScript создается на компьютере либо кем-то, кто использует язык, либо с помощью программного обеспечения для настольных издательских систем или другого прикладного программного обеспечения, которое переводит, скажем, движения мыши в программу PostScript. (Другие языки описания страниц оптимизированы для одной из этих целей, а не для обеих.) Эта программа отправляется по локальной сети или через порт RS-232 на лазерный принтер. Там он преобразуется в инструкции для принтера интерпретатором PostScript, программным обеспечением, находящимся в ПЗУ.На той же печатной плате, что и до 2 мегабайт ПЗУ, находится процессор Motorola серии 68000, который выполняет инструкции и вызывает печать страниц.

Все было проще с первыми лазерными принтерами, которые регулярно использовались в Исследовательском центре Xerox в Пало-Альто (PARC) в середине 1970-х годов. Они управлялись протоколом печати под названием Press, который был не языком программирования, а набором инструкций, которые непрерывно отправляли данные изображения на принтер. Он хорошо обрабатывал буквы и простые изображения, но для чего-то более подробного принтер возвращал сообщение: «Страница слишком сложная.В этой связи типичный инженер PARC упростил бы образ.

Но когда Уорнок, ученый-компьютерщик с докторской степенью. из Университета штата Юта, присоединившись к центру в 1978 году, он сразу же начал работу над новым протоколом принтера. Шесть лет работы в Evans & Sutherland в Маунтин-Вью, Калифорния, научили его, с чего начинать.

Основатели Adobe Systems Джон Уорнок (справа) и Чарльз Гешке посетили Adobe Creek, вдохновившись названием своей компании. Засушливая зима замедлила течение ручья до ручейка, но у компании был какой угодно, но только не засушливый год.Предприниматели в 1982 году нашли подходящее имя Adobe, поскольку ручей извивался возле обоих их куполов и, что еще важнее, не имел ни одного из букв Q, X, Y и Z, популярных в то время среди высокотехнологичных стартапов.

Программа PostScript создается на компьютере либо кем-то, использующим язык, либо программным обеспечением для настольных издательских систем или другим прикладным программным обеспечением, которое переводит, скажем, движения мыши в программу PostScript. (Другие языки описания страниц оптимизированы для одной из этих целей, а не для обеих одновременно.) Эта программа отправляется по локальной сети или через порт RS-232 на лазерный принтер. Там он преобразуется в инструкции для принтера интерпретатором PostScript, программным обеспечением, находящимся в ПЗУ. На той же печатной плате, что и до 2 мегабайт ПЗУ, находится процессор Motorola серии 68000, который выполняет инструкции и вызывает печать страниц.

Все было проще с первыми лазерными принтерами, которые регулярно использовались в Исследовательском центре Xerox в Пало-Альто (PARC) в середине 1970-х годов.Они управлялись протоколом печати под названием Press, который был не языком программирования, а набором инструкций, которые непрерывно отправляли данные изображения на принтер. Он хорошо обрабатывал буквы и простые изображения, но для чего-то более подробного принтер возвращал сообщение: «Страница слишком сложная». После этого типичный инженер PARC упростил бы образ.

Но когда Уорнок, ученый-компьютерщик с докторской степенью. из Университета штата Юта, присоединившись к центру в 1978 году, он сразу же начал работу над новым протоколом принтера.Шесть лет работы в Evans & Sutherland в Маунтин-Вью, Калифорния, научили его, с чего начинать.

Моделирование гавани Нью-Йорка

В 1971 году Evans & Sutherland обязалась оборудовать Морскую академию Нью-Йорка тренажером для обучения портовых лоцманов. Стажеры должны были сидеть на макете корабельного мостика, окруженного пятью экранами высотой 12 футов и длиной 30 футов (3,6 на 9 метров), на которых отображалось компьютерное изображение гавани Нью-Йорка со зданиями. , пирсы, подвижные буи, изменяющиеся погодные условия и другие суда, которых следует избегать.Система должна была выдавать полноцветные изображения для пяти проекторов со скоростью 30 кадров в секунду.

Компания Evans & Sutherland никогда не производила ничего столь сложного. Это позволяло времени ускользать, пока, когда оставался только один из трех лет контракта, «все не нажали кнопку паники», — говорит Уорнок. Поэтому, чтобы сэкономить время, компания разрабатывала аппаратное и программное обеспечение параллельно, первое в Юте, а второе командой под руководством Уорнока в Калифорнии.

Спешка посеяла первые два зерна того, что должно было стать PostScript.Очевидно, что база данных со списком всего, что есть в гавани, была необходима и должна была быть построена в полном неведении относительно аппаратного обеспечения, на котором она в конечном итоге будет работать. Поэтому команда Уорнока решила изобрести язык, не связанный ни с одним компьютером. Только когда оборудование симулятора было готово, они построили компилятор для перевода базы данных на соответствующий машинный язык.

Тем временем внесение информации о гавани в базу данных оказалось трудным делом. Положить карты на дигитайзер и прикоснуться к ним стилусом в многочисленных точках было не так уж и плохо; но использование клавиатуры для ввода деталей — была ли точка касания пирсом определенного типа, зданием или островом — шло медленно.Чтобы упростить эту задачу, Джон Гаффни, один из группы Уорнока, потратил выходные на написание программы, которая будет генерировать информацию об объектах из меню.

К тому времени, когда симулятор гавани был завершен, лишь немного отставая от графика, Уорнок обнаружил, насколько мощным является объектно-ориентированный язык. В отличие, скажем, от Basic или Fortran, которые требуют от пользователя проговаривать каждую инструкцию до последней, он упаковывает все эти детали в модули или объекты, которыми пользователь управляет всего несколькими директивами.Уорнок также обнаружил, что создание программного обеспечения, не зависящего от устройства, «дает вам большие возможности и гибкость».

Усвоив уроки, его группа решила превратить маленький интерпретатор Гаффни в полноценную систему программирования для автоматизированного проектирования (САПР). В 1977 году Evans & Sutherland выпустила этот проект под названием The Design System. «У него была интерактивная, ориентированная на стек архитектура, — сказал Гаффни, — с простыми командами для добавления и извлечения аргументов из стека и богатым словарем для поиска.(Такая архитектура хранит данные по мере их получения, складывая их в стопку, как стопку книг. Команда типа «добавить» «вытолкнет» из стека самые верхние фрагменты данных, воздействует на них и «проталкивает» результат обратно в кучу.)

Только одна копия The Design System была выпущена в качестве испытательного стенда для окончательной разработки, но директор проекта другой компании умер, и вместе с ним умерла Design System. Уорнок, однако, передал идеи стека и словаря вместе с тем, что он узнал из проекта гавани, в PARC.

Сеанс «Jam»

PARC тогда использовал язык программирования под названием Mesa. В 1978 году, вскоре после прибытия в центр, Уорнок убедил другого исследователя Xerox, Мартина Ньюэлла, помочь ему воссоздать Систему дизайна в Месе. Результат, названный в честь Джона и Мартина Jam, доказал, что концепции, которые он принес из Evans & Sutherland, подходят для лазерной печати.

Jam был объектно-ориентированным и независимым от устройств, как симулятор гавани, и в некотором смысле проще, чем The Design System, потому что для печати требуется только два измерения, а не три в САПР.Но ему требовалось несколько функций, таких как шрифты, которых нет ни у одного из его предков. Более того, вспоминает Уорнок, «Xerox использовала разные схемы печати на каждом принтере. Рабочие станции Star [в то время разрабатываемые] рушились под нагрузкой попыток управлять ими всеми по-разному».

Итак, Уорнок и группа исследователей во главе с Чарльзом Гешке решили объединить Jam со старым протоколом Press в Interpress, стандартный, независимый от устройств язык, способный управлять всем Xerox Corp.лазерные принтеры. Интерпресс был завершен в 1981 году, но, к сожалению, конца этому не было видно. Из-за компромисса между Jam и Press «переработка языка усложнилась», — говорит Уорнок. И Xerox умоляла о стандартизации, выпустив несколько версий языка, чтобы старые лазерные принтеры компании могли работать на нем в той или иной форме.

Хуже всего для Уорнока было настойчивое требование, чтобы принтеры всегда работали с их номинальной скоростью. Поскольку принтер со скоростью печати 20 страниц в минуту не мог напечатать ничего очень сложного за три секунды, он оказался лицом к лицу со своим заклятым врагом «Слишком сложная страница».Гешке объясняет, что ограничение возникло из-за бизнеса копировальных аппаратов, где «цена на арендованные машины основывалась на количестве копий в день. Но в электронной печати, на наш взгляд, важнее всего функциональность, поэтому между нашей позицией и позицией Xerox были серьезные расхождения».

Тем не менее, полагая, что любой стандарт лучше, чем ничего, Уорнок и Гешке начали продвигать Interpress в корпорации Xerox. В конце концов они победили — вроде как. Но Xerox добавила, вспоминает Уорнок: «Мы собираемся держать это в секрете, потому что это так замечательно, и если мы опубликуем это, японцы могут реализовать это раньше, чем мы.«Ну и дела, — сказал я, — секретный стандарт — я нахожу эту концепцию сложной для понимания». время в корпорации, которую они контролировали. С помощью Дэвида Эванса из Evans & Sutherland и Уильяма Хамбрехта из Hambrecht and Quist, венчурной компании из Сан-Франциско, они написали бизнес-план и зарегистрировались в декабре 1982 года.

Они намеревались продать эту установку как систему «под ключ» и предоставить франшизу издательскому эквиваленту одночасового фотомагазина.

Настольная издательская система, однако, не была тем, что изначально имели в виду Уорнок и Гешке. Система, которую они предвидели, состояла из рабочей станции, связанной независимым от устройства языком описания страниц, таким как Jam, с лазерным принтером для черновой печати, фотонаборным устройством для окончательного вывода и любым другим устройством вывода, которое они могли добавить позже. Никакой другой доступный тогда издательский пакет не использовал одно и то же программное обеспечение для разных устройств вывода. И они намеревались продать эту установку как систему «под ключ» и предоставить франшизу издательскому эквиваленту одночасового фотомагазина.

Adobe тогда состояла из Уорнока, Гешке и группы других инженеров, нанятых из PARC: Дэниела Путмана, Томаса Бойнтона и Дугласа Бротца. Поскольку они планировали купить любое необходимое им оборудование после того, как усовершенствуют свой язык программирования, они сосредоточились в первую очередь на Jam. Они работали на C на VAX 750 под управлением Berkeley Unix, чтобы разработать язык, и тестировали его на рабочей станции Sun, управляя полноразмерным лазерным принтером, который они позаимствовали у Digital Equipment Corp. «В то время, — вспоминает Путман. «Большинство компаний требовали, чтобы мы писали свои имена и платили наличными, поэтому нам приходилось выпрашивать, брать взаймы и красть инструменты для создания прототипа PostScript.”

Чтобы избежать проблем с авторскими правами, они лицензировали концепции The Design System у Evans & Sutherland. Они могли свободно использовать результаты своих исследований PARC, поскольку они были опубликованы.

Уорнок и Гешке не скрывали своих планов, и вскоре об этом услышал не только Джобс (в то время он был председателем Apple Computer Inc. в Купертино, Калифорния), но и К. Гордон Белл, тогдашний вице-президент по разработкам в Digital Equipment. в Мейнарде, штат Массачусетс. Белл сказал паре, что шесть исследовательских групп в Digital годами пытались разработать достойный способ управления лазерными принтерами, и если Adobe сможет решить проблему, Digital будет заинтересована в лицензировании этого решения.

Джобс столкнулся с похожей проблемой. Macintosh находился в стадии разработки, но без принтера надлежащего качества на деловом рынке он никуда не годился. О ромашковых принтерах не могло быть и речи, потому что они не могли производить растровую графику, базовую для Macintosh. Но собственные инженеры Apple не смогли получить высококачественную графику на лазерном принтере к моменту появления Macintosh.

Джобс предложил Adobe стать компанией-разработчиком программного обеспечения, продавать продукцию производителям, а не в розницу, и заключить лицензионное соглашение с Apple.

Неустрашимый, Джобс и Роберт Бельвиль, в то время технический директор Apple, а ныне директор по стратегическому планированию Convergent Technologies Inc., Сан-Хосе, Калифорния, придумали идеальный лазерный принтер для Macintosh, который мог бы печатать все шрифты в мире. мир без помощи дисковода. Но у них не было «ни малейшего представления о том, как это сделать», — говорит Бельвиль, пока он не столкнулся с Путманом на коктейльной вечеринке, не услышал, что делает Adobe, и не привел Джобса в гости.

«Я был вне себя от радости!» вспоминает Бельвиль.«Их система могла быстро делать простые вещи, а также обрабатывать полную графику и отсканированные изображения. И когда я увидел, что масштабирование шрифта возможно в таких широких диапазонах, мы были проданы».

Джобс предложил Adobe стать компанией-разработчиком программного обеспечения, продавать продукцию производителям, а не в розницу, и заключить лицензионное соглашение с Apple. Adobe понравилась эта идея, она подписала соглашение с Apple в конце 1983 года и, к большому удивлению Hambrecht & Quist, показала прибыль в конце первого года своего существования.

Алгоритмы шрифтов

Реализация языка Jam с его объектной ориентацией, стеками, постфиксной нотацией (в которой операнды предшествуют своим операторам) и словарем была относительно простой.Большая часть исследований была завершена в Evans & Sutherland и в PARC. По сути, все, что нужно было сделать Adobe, — это внедрить его в продукт, названный PostScript в честь используемой им постфиксной нотации и потому, что это должно было быть последним, что происходило с изображением перед его печатью. Кроме того, поскольку продукт должен был «Печатать что угодно», он должен был поставить функциональность выше скорости и стоимости — эти три фактора были компромиссом при разработке микропроцессорных систем, таких как та, которая будет управлять лазерным принтером, — объясняет Путман, ныне вице-президент инжиниринг в Adobe.Тем не менее, осталось сделать два ключевых прорыва.

Одним из них было создание шрифтовых алгоритмов, фирменных формул для создания текста. «Даже в Interpress, — говорит Уильям Пакстон, директор по передовым разработкам Adobe, — шрифты были бородавкой на стороне элегантного в остальном дизайна». Interpress мог выполнять произвольные преобразования, такие как масштабирование и поворот изображений, но в своих ранних версиях не мог выполнять их с растровым текстом без ухудшения его качества.

PostScript, однако, объединяет текст и графику, сохраняя шрифты в виде контурных представлений букв, а не в виде растровых изображений.Однако еще в начале 1983 года такое объединение было легче предложить, чем реализовать. «Получение высококачественных шрифтов из контурных представлений символов считалось неразрешимой проблемой», — говорит Уорнок, потому что было трудно создать плавные кривые различной ширины без неровных краев. Качество печати казалось недостижимым ни с чем, кроме фотонаборной машины.

Но в середине 1983 года, по словам Уорнока, у него возникла идея принципиально нового набора алгоритмов, которые могли бы помочь. Его первоначальные эксперименты обещали успех, поэтому он поручил Пакстону доработать алгоритмы.Результаты являются собственностью и зашифрованы внутри ПЗУ, которые содержат инструкции PostScript, поскольку эта технология шрифтов является ключевым отличием продукта Adobe от других.

Решение Adobe проблемы со шрифтами оказалось настолько успешным, что Linotype, Letraset и другие владельцы наиболее популярных дизайнов шрифтов впервые захотели лицензировать контурные изображения своих шрифтов. Никакие более ранние технологии не воздавали им должного. (По иронии судьбы Adobe теперь лицензирует свою технологию шрифтов для Linotype, а Linotype преобразует всю свою библиотеку из примерно 2000 шрифтов в представления PostScript.)

Другим техническим прорывом Adobe является алгоритм, называемый Reducer, который разбивает сложные формы на более простые для описания в PostScript. Такой алгоритм является ключевым компонентом любого графического языка, и теоретические статьи о его универсальной форме были многочисленны: но, по словам Бротца, «они, как правило, замалчивали трудные случаи, возникающие в реальных приложениях — рисунки с большими объемами данных». и несколько пересечений в одной и той же точке, например». Поэтому при печати страницы некоторые изображения будут сильно фрагментированы или деформированы, что будет нарушать правило Adobe «Печатать что угодно».

«Примерно через неделю после того, как я присоединился к Adobe в 1983 году, — вспоминает Бротц, — Джон Уорнок упомянул об этом довольно важном алгоритме, который нужно было написать. И я, без графического образования, вызвался. Несколько месяцев спустя, повзрослев и поумнев, я понял, что это действительно одна из самых сложных проблем в мире».

Но Бротц не сдался и сказал: «Теперь у нас есть абсолютно правильный алгоритм редуктора. Это сердце графической системы в PostScript». И подсчет, который Brotz ведет, показывает, что за более чем два года в Reducer не было обнаружено ни одной ошибки.

«Уорнок сразу назвал [процедуру] «Глупым устройством ввода Энди»… [но] оказалось, что Глупое устройство ввода Энди было наименьшим общим знаменателем, и весь код особого случая мог исчезнуть». — Дуглас Броц

Adobe согласилась поставить свое программное обеспечение для установки в LaserWriter летом 1984 года. Но из-за проблем с маркетингом и производством сам LaserWriter должен был быть представлен в январе 1985 года. Поэтому инженеры Adobe использовали время, чтобы ужесточить код. (окончательный релиз содержал около 200 000 байт) и тонко настроить алгоритмы.Они также внесли некоторые более конкретные изменения.

Один из них касался работы с устройствами ввода. Изначально предполагалось, что PostScript не зависит от устройства вывода, но не от устройства ввода. Уорнок считал, что PostScript для приема отсканированных изображений должен содержать информацию о широком спектре оптических сканеров. Но Бротц, запрограммировав параметры только двух из многих типов сканеров, понял, что задача не только ужасна и повторяема, но и требует много памяти.

Энди Шор, ученый-компьютерщик из Adobe, однажды услышал, как он жаловался, и предложил написать процедуру PostScript, которая делала бы вид, что это устройство ввода, и выдавала бы информацию об изображении в стандартном формате, независимо от характеристик фактического стандарта. Бротц не думал, что это сработает, и «Уорнок сразу же назвал его «Глупым устройством ввода Энди». Устройство было наименьшим общим знаменателем, и весь код особого случая мог исчезнуть.” Проблемы возникают только тогда, когда данные изображения были сжаты для передачи или хранения; затем программист должен вставить процедуру для распаковки данных, прежде чем они будут переданы алгоритму изображения.

Еще одно улучшение связано с профилированием производительности — запуском различных тестов, чтобы увидеть, какие часто используемые функции замедляют работу. Подпрограммы с плавающей запятой были главными виновниками, потому что они требовательны к вычислительным ресурсам. Поэтому команда взяла некоторые алгоритмы для обычных операций, таких как разбиение кривых на векторы и рисование контуров, и переписала их в менее гибкой арифметике с фиксированной точкой.Только тогда, когда арифметика с фиксированной запятой будет слишком неточной, интерпретатор вызывает процедуру с плавающей запятой.

«Таким образом, не теряя общности, — говорит Эдвард Тафт, старший научный сотрудник Adobe, — мы обрабатывали 99 % случаев в пять раз быстрее, чем раньше».

Чтобы улучшить оставшийся 1 процент, Бельвиль прислал одного из своих инженеров из Apple — Джерома Кунена, признанного эксперта по плавающей запятой. Он оптимизировал алгоритмы так, говорит Тафт, «тогда как раньше алгоритм требовал шесть умножений, четыре деления и три квадратных корня, теперь он требовал только три умножения, четыре деления и некоторую аппроксимацию квадратного корня.

«Мы пришли из школы мысли, что программное обеспечение — это мягко. Так что, если у вас есть проблемы, у вас просто есть другой выпуск. Но Apple сказала нам: «Эй, мы всегда поставляем нашу систему в ПЗУ, почему вы не можете?» — Дуглас Бротц.

При разработке PostScript скорость постоянно жертвовалась, чтобы обеспечить печать любого изображения. Группа рассудила, что если бы они встроили всю эту функциональность, то в конечном итоге могли бы улучшить производительность; но если они пропустили функции, они, возможно, никогда не смогут добавить их обратно.

Однако, по словам Путмана, иногда у них возникали сомнения. Поэтому они разработали версию PostScript, которая выдавала информацию так же быстро, как лазер перемещался по странице. Расходы на буфер кадров были устранены, а также появилась возможность печатать страницы, слишком сложные для того, чтобы программное обеспечение могло их вовремя обработать.

Adobe назвала эту реализацию Subscript, но отказалась от нее через шесть месяцев. Как говорит Тафт: «Если вы пытаетесь продвигать стандарт, нет ничего хуже, чем выпуск подмножества стандарта.Это означает, что все приложения будут ориентированы на наименьший общий знаменатель».

Отладка на протяжении всего проекта была напряженной, потому что команда Adobe «боялась размещать весь этот код на ПЗУ», — говорит Бротц. «Мы пришли из школы мысли, что программное обеспечение — это мягко. Так что, если у вас есть проблемы, у вас просто есть другой выпуск. Но Apple сказала нам: «Эй, мы всегда поставляем нашу систему в ПЗУ, почему вы не можете?»

В январе 1985 года был представлен Apple LaserWriter, практически не содержащий ошибок.В 1984 году Adobe подписала лицензионные соглашения с QMS Inc., Linotype и Dataproducts Corp. Сегодня даже Hewlett-Packard Co., чей язык описания страниц PCL был одним из первых конкурентов PostScript, входит в число 23 компаний, предлагающих интерпретаторы PostScript для своих принтеров. .

Дешево окупается

Несмотря на то, что группа Adobe добилась некоторых ключевых технических прорывов, необходимы были три других компонента, чтобы сделать PostScript ошеломляющим успехом не только в небольших профессиональных издательских делах, но и в больших офисных средах.

Как отмечалось ранее, один из них был дешевым лазерным принтером. Когда была основана Adobe, самая дешевая из них стоила около 10 000 долларов. Кроме того, он весил столько же, сколько письменный стол, поэтому его приходилось обслуживать на месте и продавать через дистрибьютора, а не на условиях наличных. Затем Canon Inc. из Токио, Япония, представила настольный лазерный принтер Canon LBP-CX, который, кроме того, прекрасно печатал. «Если бы это была плохая ксерография, — говорит Пакстон, — то не имело бы значения, насколько хороши наши технологии».

Также на горизонте появился персональный компьютер с растровым изображением — Apple Macintosh.Все предыдущие недорогие персональные компьютеры использовали символьную графику, для которой больше подходили принтеры с ромашкой.

«Предполагалось, что цены на оперативную память упадут, но нужно было иметь очень крепкий желудок, чтобы подойти к стене и молиться, чтобы дверь открылась», — Уильям Пэкстон

.

Третьей удачей стало снижение цен на микросхемы памяти. «Мы начали эту разработку на нерентабельной основе, — говорит Уорнок. «Первому контроллеру LaserWriter требовалось сорок восемь микросхем DRAM по 256 КБ, которые до декабря 1984 года стоили около 30 долларов каждая.Это означало, что Apple пришлось бы продать эту машину примерно за 10 000 долларов, но ее компьютер стоил 2400 долларов».

Но при сильной поддержке Бельвилля и Джобса команда Adobe сделала ставку на то, что процесс памяти упадет. «Конечно, — говорит Пакстон, — предполагалось, что цены на оперативную память упадут, но нужно было иметь очень крепкий желудок, чтобы подняться на стену и молиться, чтобы дверь открылась».

Уорнок комментирует: «Большинство компаний будут иметь дело только с современными технологиями и известными затратами.Гениальность Стива Джобса заключается в том, что он скажет: «Этот чип будет выпущен по этой цене в то время, и я разработаю свой продукт, чтобы использовать его». И действительно, когда LaserWriter был анонсирован в январе В 1985 году оперативная память объемом 256 КБ стоила около 4 долларов каждая, а цена принтера могла составлять 6995 долларов.

На сегодняшний день около 40 компаний объявили, что их оборудование совместимо с PostScript, а их интерпретаторы работают быстрее и стоят меньше, чем версия Adobe. Они не могут предложить ту же библиотеку шрифтов, но говорят, что у них шрифты и алгоритмы шрифтов не хуже, чем у Adobe.Однако на момент написания этой статьи ни одна из этих компаний, по-видимому, не поставляла клиенту клон PostScript, и, как сообщается, им было труднее воспроизвести работу Adobe, чем они ожидали.

Когда они, наконец, начнут поставки и смогут интерпретировать 80 или 90 процентов программ PostScript, Adobe смирится с «старой доброй американской конкуренцией», — говорит Гешке. У компании нет патентов, которые нужно защищать, только авторские права и коммерческая тайна, поэтому, если другие компании могут воспроизвести технологию Adobe, у нее не будет возможности обратиться в суд.«Максимальное, что мы можем сделать, — это продолжать совершенствовать нашу технологию», — говорит Гешке.

Что дальше?

Последний технический прорыв Adobe, продемонстрированный в Сан-Франциско в январе, представляет собой версию PostScript, которая управляет изображениями на экране компьютера так же, как и на печатной странице. Этот продукт, получивший название Display PostScript, является первым продуктом, предоставляющим независимую от устройства графику для экранов компьютеров.

Display PostScript, как и исходный протокол принтера PostScript, получил толчок от Джобса.Его новая компания NeXT Inc., Пало-Альто, Калифорния, работала с Adobe над ее разработкой, и она станет графическим стандартом для всех компьютеров NeXT. Digital Equipment уже лицензировала Display PostScript для своей архитектуры рабочих станций DEC Windows. Если другие крупные компании последуют этому примеру, Adobe может оказаться на пути к установлению своего второго стандарта.

Для дальнейшего изучения

Все, что программист или пользователь может захотеть узнать о языке PostScript, содержится в «PostScript Language Tutorial and Cookbook» и «PostScript Language Reference Manual», написанных Adobe Systems Inc.и опубликовано издательством Addison Wesley Publishing Co. (Нью-Йорк, 1985). Кроме того, Adobe периодически публикует информационный бюллетень «Colophon» с советами по программированию и новостями о продуктах PostScript.

Interpress, язык описания страниц исследовательского центра Xerox Corp. в Пало-Альто (PARC), который предшествовал PostScript в лаборатории, но последовал за ним на рынке, описан в июньском выпуске журнала IEEE за 1986 г., Computer (стр. 72-77). Для получения дополнительной информации о Xerox PARC см. «Внутри PARC: «информационные архитекторы»», Spectrum , октябрь 1985 г., с.62.

«Window on PostScript» в MacWeek , 2 февраля 1988 г., стр. 28-29, содержит обсуждение попыток конкурентов клонировать язык.

Обновление от апреля 2022 г.: Хотя в настоящее время большинство домашних и офисных принтеров используют другие языки описания страниц, PostScript по-прежнему выбирают художники-графики и коммерческие типографии благодаря своей способности точно создавать сложные изображения. И вездесущий Portable Document Format (PDF) основан на PostScript.

Статьи с вашего сайта

Связанные статьи в Интернете

Кто изобрел электричество : AskHistorians

Электричество — природное явление, поэтому его нельзя было изобрести, а только открыть. При этом до 1930-х годов можно было сказать, что практические эксперименты с электричеством, а точнее, с созданием и использованием электрического заряда, начались где-то в середине 17 века. В 1936 году открытие в Месопотамии поставило под сомнение это представление, когда Вильгельм Кениг нашел небольшой кувшин, наполненный асфальтом и снабженный медными и железными стержнями, во время раскопок возле Худжут-Рабу, недалеко от древнего города Ктесифон.Из-за близости места к современной столице Ирака загадочное устройство стало широко известно как «Багдадская батарея». Хотя никаких описаний подобных предметов, как известно, не существует, последующие раскопки большего количества образцов привели исследователей к предположению, что такие устройства действительно были мокрыми батареями, использующими уксус в качестве электролита и, скорее всего, использовавшимися для гальванического покрытия мелких предметов золотом. В настоящее время до сих пор неизвестно, было ли это так (существуют убедительные доказательства того, что предметы были позолочены в процессе термического амальгамирования, а конструкция батареи несколько отсутствует).Предполагая, что это на самом деле были батареи, мы также не знаем, было ли у пользователей этих предметов хотя бы самое простое понимание принципа работы устройства, или это было скорее результатом удачи или процесса проб и ошибок. Тем не менее, «Багдадская батарея», датируемая сасанидским периодом (с начала 3-го до середины 7-го века нашей эры), часто упоминается как старейшее известное электрическое устройство в мире, хотя правдивость этого утверждения все еще оспаривается.

Современные эксперименты с электричеством, основанные на многовековых случайных наблюдениях за реакцией янтаря на трение и поведением стрелок компаса, обычно начинаются в начале 17 века или, возможно, в последние годы 16 века, а Уильям Гилберт обычно считается первый ученый, активно работавший над этой темой в наше время.Хотя в первую очередь интересовался естественным магнетизмом (он был первым, кто постулировал, что Земля сама по себе является магнитом с большим запасом железа в его центре), он также баловался экспериментами со статическим электричеством, введя латинский термин «electricus». что означает «подобный янтарю»), который позже был использован в качестве основы для термина «электричество» сэром Томасом Брауном в 1640-х годах и описывал то, что могло быть истолковано как первые модели электрических полей и токов. Благодаря своим экспериментам с магнитными компасами он также сконструировал первые примитивные электроскопы, способные обнаруживать статические заряды.

Несколько десятилетий спустя, в 1663 году, немецкий физик (в то время мэр Магдебурга) Отто фон Герике построил первый электрический генератор, использующий вращение твердой серной сферы для выработки статического электричества. Эта конструкция была развита британским физиком Фрэнсисом Хоксби, который в 1706 году представил машину, в которой использовалась вакуумированная стеклянная сфера, наполненная парами ртути, которая позволяла зрителям фактически видеть небольшие разряды внутри сферы. В 1729 году Стивен Грей заметил, что электрическая сила передается не только по воздуху, но также может передаваться через некоторые жидкости и твердые тела, что привело к открытию проводимости (термины «проводник» и «изолятор» в контексте электричество было позже придумано Джоном Дезагюлье, помощником Ньютона и знакомым Грея (который также присвоил себе некоторые изобретения последнего, используя свое положение и репутацию члена Королевского общества).

С начала 18 века были предприняты попытки уловить и сохранить электрический заряд, что привело к изобретению первых конденсаторов, независимо построенных в 1745 году Эвальдом фон Клейстом из Камина фон Поммерна (ныне Камень Поморски в Польше) и Питером ван Мюшенбрук из Лейдена. Последний, будучи известным профессором и ученым, чаще упоминается в связи с первым конденсатором, поскольку его изобретение стало более широко известным, что привело к его общему названию «лейденская банка» (хотя в 1746 году Даниэль Гралат, ученый и член Общество экспериментальной физики в Данциге написало петицию во Французскую академию наук, заявив, что фон Клейст построил свое устройство по крайней мере за несколько месяцев до того, как это сделал ван Мюсшенбрук).«Лейденская банка» использовалась еще в 1746 году Жаном-Антуаном Нолле, который продемонстрировал, что электричество может проходить через человеческие тела и металлические предметы даже на большие расстояния. Он был известен тем, что продемонстрировал это, нанеся удар током первому человеку в «человеческих цепях», часто включающем несколько сотен человек, держащихся за руки или металлические предметы, и показав это с последующими людьми, демонстрирующими эффекты удара одновременно). Это устройство использовал Бенджамин Франклин во время своего эксперимента с воздушным змеем в 1752 году, когда ему удалось доказать, что атмосферные молнии на самом деле представляют собой электрические разряды, мало чем отличающиеся от тех, которые могли бы быть получены искусственно с помощью электростатических машин.Опираясь на вывод французского натуралиста Шарля дю Фэя, который заявил в 1733 году, что существует два «типа» электрического заряда, он также представил теорию положительного и отрицательного заряда, способствовав более позднему развитию концепции электрического тока.

Вскоре последовали дальнейшие исследования и изобретения: Эбенезер Киннерсли экспериментировал с электрическими источниками тепла в 1760-х годах, Луиджи Гальвани продемонстрировал влияние электричества на естественные ткани в 1780-х годах и, таким образом, заложил основы для областей биоэлектричества, а Алессандро Вольта разработал несколько устройства для измерения электричества и, наконец, представление вольтова столба в 1800 году.В начале 19 века электричество и электромагнетизм становились все более и более известными благодаря исследованиям, например, Ганс Кристиан Эрстед, Андре-Мари Ампер и Джеймс Кларк Максвелл. После демонстрации Гемфри Дэви первого электрического прибора накаливания в 1807 году и Майкла Фарадея, сконструировавшего первый электродвигатель в 1821 году, электричество стало широко известным, довольно популярным и, что наиболее важно, практическим явлением.

И если уж на то пошло, ни Эдисон, ни Тесла не изобрели и не улучшили лампочку.Это более старое изобретение, которое существовало в своей первоначальной форме за годы до того, как любой из них родился.

Кто изобрел электричество в мире?

Кто изобрел электричество. Изобретения, связанные с электричеством

Электричество — это природная сила, которая присутствовала в природе с момента ее существования. Это называется изобретением, потому что люди не знали ни слова, ни явления. Оно было выведено на свет человеком, его экспериментами, поэтому оно и называется изобретением.Электричество — это не открытие или изобретение, оно существовало на Земле в форме статического электричества, такого как освещение. В 1660 году английский ученый Уильям Гилберт описал электрификацию многих предметов и ввел термин «электричество». Термин «электричество» произошел от греческого слова «янтарь». В эксперименте, проведенном около 600 г. до н.э., было показано, что трение янтаря делает его заряженным веществом.

Кто изобрел электричество и когда? — Бенджамин Франклин

Бенджамин Франклин, родившийся 17 января 1706 года в Бостоне, был известным американским издателем, писателем, изобретателем и ученым.Его изобретения включали громоотвод, бифокальные очки, стеклянную гармонику и печь Франклина. Бенджамин Франклин был одним из величайших ученых своего времени, ему приписывают изобретение электричества с помощью его экспериментов. Многие ученые экспериментировали со статическим электричеством, но Бенджамин Франклин экспериментировал и пришел к выводу, что электричество имеет положительные и отрицательные элементы. Он считал, что электричество течет между отрицательными и положительными элементами, а молния — это форма протекающего электричества.

Эксперимент Франклина с воздушным змеем

В 1752 году Франклин провел один из своих знаменитых экспериментов — эксперимент с воздушным змеем. Целью эксперимента было показать, что освещение и статическое электричество — это одно и то же. Он взял воздушного змея и привязал к нему ключ, он запускал воздушного змея во время грозы. Он привязал ключ к проводке электричества через воздушного змея. Его наблюдение из эксперимента заключалось в том, что когда гром ударил по воздушному змею, ключ работал как проводник и пропускал электричество через струну, что вызывало у него легкий шок.Отсюда он доказал, что статическое электричество и освещение — это одно и то же, а молния — это форма протекающего электричества.

Эксперимент Франклина с воздушным змеем дал многим другим ученым идеи для работы с электричеством, что привело к множеству изобретений. В 1879 году Томас Эддисон изобрел и запатентовал электрическую лампочку. До этого многие ученые также считают, что не только Уильям Гилберт, но и несколько древних людей экспериментировали с электричеством.

Другие изобретения после Электричества

После изобретения электричества несколько ученых работали над поиском различных аспектов электричества.Было несколько изобретений, которые используются в наши дни и облегчили нам работу. Как упоминалось выше, изобретение лампочки Томасом Альвой Эдисоном является одним из величайших изобретений человечества. С помощью лампочки мы можем производить свет и достигать нескольких целей, это может звучать как простой термин, но без света мы не сможем делать простые вещи. Некоторые из изобретений приведены ниже.

  • Майкл Фарадей открыл тот факт, что электрический ток можно получить, пропуская магнит через медную проволоку.Сегодня мы живем в таком продвинутом мире, но почти все электричество, которое мы используем сегодня, производится с помощью магнитов и медных проводов.
  • Джеймс Клерк Максвелл разработал различные уравнения, описывающие электромагнитные поля, в 1873 году. Его предсказание существования электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью света, было подтверждено Генрихом Р. Герцем, а в 1895 году Маркони использовал эти принципы для использования электромагнитных волн. сделать Радио.
  • Развитие переменного тока или переменного тока стало поворотным моментом в дальнейшем путешествии электричества.Хорватский ученый по имени Никола Тесла работал с Томасом Эдисоном, он приехал из Соединенных Штатов. Telsa открыла электрические системы переменного тока с вращающимися магнитами, которые сегодня являются одним из наиболее используемых принципов.

 

Электричество было важнейшим элементом для работы ученого, что привело к изобретению множества устройств и принципов. Хотя все устройства теперь более продвинуты и имеют больше возможностей, тем не менее, принципы остаются теми же и используются на крупных электростанциях для производства электроэнергии.

Связанный пост:

Кто изобрел электричество? — Часто задаваемые вопросы
  1. Кто был отцом электричества?
    Уильяма Гилберта называют отцом электричества. В 1660 году Гилберт описал электрификацию многих предметов и ввел термин «электричество».

 

  1. Как Бенджамин Франклин изобрел электричество?
    Люди верят, что Бенджамин Франклин изобрел электричество в ходе своего знаменитого эксперимента с запуском воздушного змея.Он привязал к воздушному змею ключ и оставил его во время грозы, что показало, что статическое электричество и молния — одно и то же.

 

  1. Нужно ли было изобретать электричество?
    Электричество является природной силой, но так как оно было открыто человеком в результате экспериментов, оно называется изобретением.

Делиться заботой!

Проверка фактов: Льюис Латимер изобрел более долговечную нить накаливания для лампочек, а не саму лампочку

В широко распространенном сообщении в социальных сетях говорится, что Томас Эдисон не изобретал лампочку, а украл ее у чернокожего человека по имени Льюис Латимер.Латимер внес большой вклад в развитие электрического освещения, изобретя долговечную нить накала. Но он не изобрел лампочку. Томаса Эдисона регулярно называют изобретателем, хотя само это утверждение часто оспаривается.

Сообщение (здесь) гласит: «Это ваше ежедневное напоминание о том, что Томас Эдисон НЕ изобрел лампочку, он украл ее у чернокожего человека по имени Льюис Латимер».

Президент США Джо Байден повторил это сообщение на собрании сообщества в Кеноше, штат Висконсин, в ходе предвыборной кампании 1 сентября.3 января 2020 года, когда он сказал: «Лампочку изобрел черный человек, а не белый парень по имени Эдисон», как показано здесь.

Politifact, Snopes и CNN в то время проверили утверждение Байдена и сочли его частично ложным (здесь, здесь, здесь).

ЛАТИМЕР

Льюис Латимер (1848-1928) был афроамериканским изобретателем, пионером в области электротехники и патентным экспертом (lewislatimerhouse.org/about/, здесь, здесь).

После 11 лет работы в качестве патентного поверенного у таких изобретателей, как Александр Грэм Белл (работавший над телефоном) и Хирам Максим (в своей компании United States Electric Lighting Company), Латимер начал работать с Эдисон Дженерал Электрик в конце 1880-х годов в качестве патентный эксперт (см. с пятиминутной отметки в видео lewislatimerhouse.орг/о/ ).

В 1890 году он опубликовал книгу о системе Эдисона и развитии Эдисоном лампы накаливания под названием «Электрическое освещение накаливания: практическое описание системы Эдисона» (здесь).

На веб-сайте музея, расположенного в его старом доме, говорится, что Латимер «изобрел углеродную нить, что стало значительным усовершенствованием в производстве ламп накаливания» (lewislatimerhouse.org/about/).

Веб-сайт Lemelson-MIT, который присуждает премии изобретателям в Соединенных Штатах, приводит более подробную информацию: «В лампочке Эдисона использовалась карбонизированная бамбуковая нить, которая, к сожалению, довольно быстро перегорала.Латимер придумал способ сделать углеродную нить более прочной, заключив ее в картон». (здесь)

Латимер подал заявку на патент на процесс эффективного производства углеродной нити в сентябре 1881 года. С патентом можно ознакомиться здесь. Патент Эдисона на его лампочку, показанную здесь, был выдан примерно полтора года назад, в январе 1880 года (здесь).

Латимер также руководил установкой общественного электрического освещения в Нью-Йорке, Филадельфии, Монреале и Лондоне (см. здесь и здесь).Среди других его запатентованных изобретений — первый туалет для железнодорожных вагонов и предшественник кондиционера (здесь).

EDISON

Хотя Эдисону обычно приписывают изобретение лампочки, это до сих пор регулярно подвергается сомнению, как показано здесь, здесь, здесь и здесь.

Эдисон был не первым, кто создал альтернативу газовому свету, и его лампа накаливания, основанная на работе других людей, которые использовали электричество для получения света до него, как объясняется в Британской энциклопедии здесь и на U.Сайт Министерства энергетики США здесь.

И Эдисон, и сэр Джозеф Свон, английский физик, подали заявку на получение патента на свои лампы накаливания с угольной нитью примерно в 1880 году. Последующий судебный процесс был разрешен в 1883 году, когда Свон и Эдисон создали совместную компанию (здесь, здесь).

0 comments on “Электричество кто изобрел: кто из физиков и в каком году изобрёл электричество, первые опыты и современные разработки

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.