Elektrības pirmie izgudrotāji un novatori

Elektrības vēsture sākas ar Viljamu Gilbertu (1544–1603), ārstu un dabas zinātnieku, kurš kalpoja karalienei Elizabetei pirmajai Anglijai. Pirms Gilberta viss, kas bija zināms par elektrību un magnētismu, bija tas, ka lodestone (magnetīts) piemīt magnētiskās īpašības un dzintara un strūklas berzēšana piesaistītu dažādu materiālu gabalus, lai sāktu to pielīmēt.

1600. gadā Gilberts publicēja traktātu "De magnete, Magneticisique Corporibus" (On the Magnet). Izdrukāta zinātniski latīņu valodā, grāmata izskaidroja Gilerta pētījumu un eksperimentu gadus, kas saistīti ar elektrību un magnētismu. Gilberts ļoti ieinteresēja interesi par jauno zinātni. Tieši Gilberts savā slavenajā grāmatā izgudroja izteicienu "electrica".

Iedvesmojušies un izglītoti Gilberta, vairāku eiropiešu izgudrotāju, ieskaitot Otto fon Gēricke (1602–1686) Vāciju, Francijas Čārlzu Fransuā Du Faju (1698–1739) un Anglijas Stefanu Greju (1666–1736) paplašināja zināšanas.

Otto fon Gēricke bija pirmā, kas pierādīja, ka varētu pastāvēt vakuums. Vakuuma radīšana bija būtiska visiem turpmākajiem elektronikas pētījumu veidiem. 1660. gadā fon Gēricke izgudroja mašīnu, kas ražoja statisko elektrību; šis bija pirmais elektriskais ģenerators.

1729. gadā Stefans Grejs atklāja elektrības vadīšanas principu, un 1733. gadā Čārlzs Fransuā du Fajs atklāja, ka elektrība nāk divās formās, kuras viņš sauca par sveķainu (-) un stiklveida (+), tagad sauktu par negatīvu un pozitīvs.

Leyden burka bija oriģinālais kondensators, ierīce, kas uzglabā un atbrīvo elektrisko lādiņu. (Tajā laikā elektrība tika uzskatīta par noslēpumainu šķidrumu vai spēku.) Leyden burka tika izgudrota 1745. gadā gandrīz vienlaikus Holandē. akadēmiķis Pīters van Musschenbroeks (1692–1761) 1745. gadā un Vācijā vācu garīdznieks un zinātnieks Ēvalds Kristians fon Kleists (1715–1759). Kad Von Kleists pirmo reizi pieskārās Leyden burkai, viņš saņēma spēcīgu triecienu, kas viņu notrieca uz grīdas.

Leyden burka tika nosaukta par Musschenbroek dzimto pilsētu un Leyden universitāti pēc franču zinātnieka un garīdznieka Žana Antuāna Nolleta (1700–1770) nosaukuma. Burku pēc Von Kleista sauca arī par Kleistian burku, taču šis nosaukums nelīp.

ASV dibinātājs Bena Franklina (1705–1790) svarīgs atklājums bija tas, ka elektrība un zibens bija viens un tas pats. Franklina zibens stienis bija pirmais praktiskais elektrības pielietojums. - dabas filozofs Henrijs Kavendišs no Anglijas, Kulons Francijā un Luigi Galvani Itālijas Republika ir veikusi zinātniskus ieguldījumus, lai atrastu praktisku elektrības pielietojumu.

Britu filozofs Henrijs Kavendišs (1731–1810) 1747. gadā sāka mērīt dažādu materiālu vadītspēju (spēju pārvadīt elektrisko strāvu) un publicēja savus rezultātus. Franču militārais inženieris Šarls-Augustīns de Kulons (1736–1806) 1779. gadā atklāja to, kas vēlāk tiks nosaukts par “Kulona likumu”, kas aprakstīja pievilināšanas un atbaidīšanas elektrostatisko spēku. Un 1786. gadā itāļu ārsts Luigi Galvani (1737–1798) parādīja, ko mēs tagad saprotam kā nervu impulsu elektrisko pamatu. Galvani slavenā veidā varžu muskuļus raustīja, metot tos ar dzirksteli no elektrostatiskās mašīnas.

Pēc Kavendiša un Galvani darba ieradās nozīmīgu zinātnieku un izgudrotāju grupa, ieskaitot Alessandro Volta (1745–1827) no Itālijas, dāņu fiziķis Hanss Kristians Ørsteds (1777–1851), franču fiziķis Andre-Marie Ampere (1775–1836), Georgs Ohms (1789–1854) no Vācijas, Maikls Faraday (1791–1867) no Anglijas un Džozefs Henrijs (1797–1878) no ASV.

Džozefs Henrijs bija pētnieks elektrības jomā, kura darbs iedvesmoja daudzus izgudrotājus. Henrija pirmais atklājums bija tāds, ka magnēta spēku var ārkārtīgi stiprināt, tinot to ar izolētu vadu. Viņš bija pirmais, kurš izgatavoja magnētu, kas varēja pacelt 3500 mārciņu svaru. Henrijs parādīja atšķirību starp "daudzuma" magnētiem, kas sastāv no īsa stieples garuma, kas savienoti paralēli un ko ierosina dažas lielas šūnas un "intensitātes" magnēti, kas satīti ar vienu garu vadu un satraukti ar akumulatoru, kas sastāv no virknēm. Tas bija oriģināls atklājums, kas ievērojami palielināja gan magnēta tūlītējo lietderību, gan tā iespējas turpmākiem eksperimentiem.

Maikls Faraday, Viljams Stūrijs (1783–1850) un citi izgudrotāji ātri atzina Henrija atklājumu vērtību. Stūris izteicīgi teica: "Profesoram Džozefam Henrijam ir ļauts radīt magnētisko spēku, kas pilnībā aptumšo otru veselas magnētisma annāles, un paralēle nav atrodama kopš slavenā austrumu impostora brīnumainā apturēšanas viņa dzelžā zārku. "

Šī parasti izmantotā frāze ir atsauce uz neskaidru stāstu, ko šie Eiropas zinātnieki ieskicējuši par Muhamedu (571. – 632. Gadsimts), Islāms. Šī pasaka faktiski nebija par Muhamedu, bet drīzāk pasaka, ko stāstīja Plīnijs Vecākais (Plkst. 23–70) par zārku Aleksandrijā, Ēģiptē. Pēc Plīnija teiktā, Serapisas templis Aleksandrijā bija uzbūvēts ar jaudīgiem, tik jaudīgiem, dārgakmeņiem ka Kleopatras jaunākās māsas Arsinoë IV (68-41 BC) dzelzs zārks tika apturēts gaiss.

Džozefs Henrijs atklāja arī pašinducēšanās un savstarpējas indukcijas parādības. Viņa eksperimentā strāva, kas caur vadu tika pārsūtīta ēkas otrajā stāstā, izraisīja straumes caur līdzīgu vadu pagrabā divos stāvos zemāk.

Telegrāfs bija agrīns izgudrojums, kas no attāluma pārsūtīja ziņojumus, izmantojot vadu, izmantojot elektrību, kuru vēlāk nomainīja telefons. Vārds telegrāfija nāk no grieķu vārdiem tele, kas nozīmē tālu un grapho, kas nozīmē rakstīt.

Pirmie mēģinājumi nosūtīt signālus ar elektrības palīdzību (telegrāfs) tika veikti daudzreiz pirms Henrijs sāka interesēties par problēmu. Viljama Sturgeona elektromagnēta izgudrojums mudināja Anglijas pētniekus eksperimentēt ar elektromagnētu. Eksperimenti neizdevās un radīja tikai strāvu, kas vājinājās pēc dažiem simtiem pēdu.

Tomēr Henrijs izlēca jūdzi smalkas stieples, ievietoja "intensitāti" akumulators vienā galā, un lika armatūrai iesist zvanu, bet otrā. Šajā eksperimentā Džozefs Henrijs atklāja būtisko mehāniku aiz elektriskais telegrāfs.

Šis atklājums tika veikts 1831. gadā, pilnu gadu pirms Samuela Morša (1791–1872) izgudroja telegrāfu. Par to, kurš izgudroja pirmo telegrāfa aparātu, nav strīdu. Tas bija Morzes sasniegums, bet atklājums, kas motivēja un ļāva Morzei izgudrot telegrāfu, bija Džozefa Henrija sasniegums.

Pēc paša Henrija vārdiem: "Šis bija pirmais atklājums tam, ka galvanisko strāvu varēja pārnest lielā attālumā ar tik nelielu spēka samazinājumu, lai radītu mehāniskus efektus, un līdzekļiem, ar kuru palīdzību var notikt transmisija paveikts. Es redzēju, ka tagad ir izmantojams elektriskais telegrāfs. Man nebija ienācis prātā kāds īpašs telegrāfa veids, bet atsaucos tikai uz vispārīgo faktu, ka tagad tika pierādīts, ka a galvanisko strāvu var pārnest lielos attālumos ar pietiekamu jaudu, lai radītu vēlamajam atbilstošus mehāniskus efektus objekts ".

Pēc tam Henrijs pievērsās magnētiskā dzinēja projektēšanai un viņam izdevās ieslēgt virzuļa stienis motoru kuru viņš uzstādīja pirmo automātisko starta mainītāju jeb komutatoru, ko jebkad izmantoja ar elektrisko akumulatoru. Viņam neizdevās radīt tiešu rotācijas kustību. Viņa stienis svārstījās kā tvaika laivas staigājošais stars.

Tomass Deivports (1802–1851), kalējs no Brendonas, Vērmontā, 1835. gadā uzbūvēja ceļa cienīgu elektroauto. Divpadsmit gadus vēlāk ASV elektromehānists Mozus Fermers (1820–1893) izstādīja ar elektropiedziņu darbināmu lokomotīvi. 1851. gadā Masačūsetsas izgudrotājs Čārlzs Grafons Peidžs (1712–1868) uz sliedēm vadīja elektrisko automašīnu. Baltimores un Ohaio dzelzceļa posms no Vašingtonas līdz Bladensburgai ar ātrumu deviņpadsmit jūdzes stunda.

Tomēr tajā laikā akumulatoru izmaksas bija pārāk augstas, un elektromotora izmantošana pārvadājumos vēl nebija praktiska.

Dinamo vai elektriskā ģeneratora principu atklāja Maikls Faradejs un Džozefs Henrijs, bet tā attīstības process par praktisku enerģijas ģeneratoru tika patērēts daudzus gadus. Bez enerģijas ģenerēšanas dinamo elektromotora attīstība bija apstājusies, un elektrību nevarēja plaši izmantot transportēšanai, ražošanai vai apgaismojumam, kā tas tiek izmantots šodien.

Loka lukturi kā praktisku apgaismes ierīci 1878. gadā izgudroja Ohaio inženieris Čārlzs Bruss (1849–1929). Citi bija uzbrukuši elektriskā apgaismojuma problēmai, taču viņu panākumus kavē piemērotu oglekļa trūkums. Birste ļāva vairākus lukturus sērijveidā izgaismot no viena dinamo. Pirmie Otas lukturi tika izmantoti ielu apgaismošanai Klīvlendā, Ohaio štatā.

Citi izgudrotāji uzlaboja loka apgaismojumu, taču bija trūkumi. Āra apgaismojumam un lielām hallēm loka apgaismojums darbojās labi, bet loka apgaismojumu mazās telpās nevarēja izmantot. Bez tam, tie bija virknē, tas ir, strāva gāja caur katru lampu pēc kārtas, un negadījums ar vienu izmeta visu sēriju no darbības. Visu iekštelpu apgaismojuma problēmu bija jāatrisina vienam no Amerikas slavenākajiem izgudrotājiem: Tomass Alva Edisons (1847–1931).

Pirmais no Edisona daudzpusīgi izgudrojumi ar elektrību bija automātisks balsošanas reģistrators, par kuru viņš 1868. gadā saņēma patentu, taču nespēja izraisīt interesi par ierīci. Tad viņš izgudroja a akciju ticker, un uzsāka tickera pakalpojumu Bostonā ar 30 vai 40 abonentiem un darbojās no istabas virs Zelta biržas. Šo mašīnu Edisons mēģināja pārdot Ņujorkā, bet viņš atgriezās Bostonā bez panākumiem. Pēc tam viņš izgudroja duplekso telegrāfu, ar kuru vienlaikus varēja sūtīt divus ziņojumus, taču testa laikā mašīna neizdevās palīga muļķības dēļ.

1869. gadā Edisons atradās uz vietas, kad telegrāfs cieta neveiksmi Zelta indikatora uzņēmumā, kas bija koncerns, kas piegādāja abonentiem biržas zelta cenas. Tas noveda pie tā, ka viņš tika iecelts par superintendentu, bet, kad izmaiņas uzņēmuma īpašumtiesībās izmeta viņu no izveidotā amata, ar Franklins L. Pāvests, Pope, Edison un Company partnerība, kas ir pirmā elektrotehnikas firma Amerikas Savienotajās Valstīs.

Neilgi pēc tam Tomass Edisons izlaida izgudrojumu, kas viņu aizsāka uz veiksmes ceļa. Tas bija uzlabotais akciju ticker, un uzņēmums Gold and Stock Telegraph viņam par to samaksāja 40 000 USD. Tomass Edisons nekavējoties izveidoja veikalu Ņuarkā. Viņš pilnveidoja tajā laikā izmantoto automātiskās telegrāfijas sistēmu un ieviesa to Anglijā. Viņš eksperimentēja ar zemūdens kabeļiem un izstrādāja četrkāršu telegrāfijas sistēmu, ar kuras palīdzību viens vads tika izgatavots četru darbu veikšanai.

Šos divus izgudrojumus nopirka Džejs Goulds, Atlantijas un Klusā okeāna telegrāfa uzņēmuma īpašnieks. Goulds samaksāja USD 30 000 par četrkāršo sistēmu, bet atteicās maksāt par automātisko telegrāfu. Goulds bija nopircis Western Union, viņa vienīgo konkurenci. "Kad Goulds ieguva Western Union," sacīja Edisons, "es zināju, ka tālāka telegrāfijas attīstība nav iespējama, un es pārgāju citās līnijās."

Edisons atsāka darbu Western Union Telegraph Company, kur izgudroja oglekļa raidītāju un pārdeva to Western Union par 100 000 USD. Pamatojoties uz to, Edisons 1876. gadā izveidoja laboratorijas un rūpnīcas Menlo parkā, Ņūdžersijā, un tieši tur viņš izgudroja fonogrāfs, kas tika patentēts 1878. gadā, un uzsāka eksperimentu sēriju, kurā tika izgatavota viņa kvēlspuldze.

Tomass Edisons bija veltīts filmas ražošanai elektriskā lampa lietošanai iekštelpās. Viņa pirmais pētījums bija par noturīgu kvēldiegu, kas degtu vakuumā. Eksperimentu sērijai ar platīna stiepli un dažādiem ugunsizturīgiem metāliem bija neapmierinoši rezultāti, tāpat kā daudzām citām vielām, ieskaitot cilvēku matus. Edisons secināja, ka nevis oglekļa dioksīds, bet kāda veida ogleklis bija risinājums, un angļu izgudrotājs Džozefs Svens (1828–1914) bija nonācis pie tāda paša secinājuma 1850. gadā.

1879. gada oktobrī pēc četrpadsmit smaga darba un 40 000 ASV dolāru izdevumiem tika pārbaudīts vienā no Edisona globāliem aizzīmogotais kokvilnas pavediens, un tas ilga četrdesmit stundas. "Ja tagad tas sadegs četrdesmit stundas," teica Edisons, "Es zinu, ka varu likt tam sadedzināt simtu." Un tā viņš arī izdarīja. Bija nepieciešams labāks kvēldiegs. Edisons to atrada karbonizētās bambusa sloksnēs.

Edisons izstrādāja arī savu tipu dinamo, lielākais, kāds jebkad veikts līdz tam laikam. Kopā ar Edisona kvēlspuldzēm tas bija viens no 1881. gada Parīzes elektriskās ekspozīcijas brīnumiem.

Drīz sekoja elektrisko iekārtu uzstādīšana Eiropā un Amerikā. Pirmā lieliskā Edisona centrālā stacija, kas piegādā strāvu trīs tūkstošiem lampu, tika uzcelta Holbornas viaduktā Londonā 1882. gadā, un tā gada septembrī tika ievietota Pērļu ielas stacija Ņujorkā, pirmā centrālā stacija Amerikā operācija.

• Beauchamp, Kenneth G. "Telegrāfijas vēsture." Stevenage UK: Inženierzinātņu un tehnoloģiju institūts, 2001.
• Brittain, J.E. "Pagrieziena punkti Amerikas elektriskās vēsturē." New York: Institute of Electrical and Electronics Engineers Press, 1977.
• Kleins, Maury. "Elektrības veidotāji: tvaiks, elektrība un cilvēki, kas izgudroja mūsdienu Ameriku." Ņujorka: Bloomsbury Press, 2008. gads.
• Šektmans, Džonatans. "Nozīmīgi 18. gadsimta zinātniskie eksperimenti, izgudrojumi un atklājumi." Greenwood Press, 2003. gads.