Когда было изобретено электричество?
Электричество
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. 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. В 1802 году Василий Петров обнаружил вольтову дугу.
Передача электроэнергии
В 1873 году Фонтен впервые продемонстрировал генератор и двигатель постоянного тока, связанные проводом длиной 2 км. В 1874 году Ф. А. Пироцкий осуществил передачу электроэнергии мощностью на расстояние 1 км, а в 1876 году повторил опыт, используя в качестве проводника рельсы Сестрорецкой железной дороги длиной 3,5 км. В конце 1870-х — начале 1880-х Д. А. Лачинов показал, что потери энергии при передаче имеют обратную зависимость от напряжения, а П. Н. Яблочков и И. Ф. Усагин создали первые трансформаторы, что позволило Усагину на Всероссийской выставке в Москве в 1882 году продемонстрировать первую высоковольтную систему передачи электроэнергии, включавшую повышающий и понижающий трансформаторы и линию электропередачи. В том же году на Мюнхенской выставке опыт передачи постоянного электрического тока напряжением до 2000 В на расстояние 60 км продемонстрировал Марсель Депре, при этом потери составили 78 %.
История автомобиля
Немецкий инженер Карл Бенц, изобретатель множества автомобильных технологий, считается изобретателем и современного автомобиля. Четырёхтактный бензиновый (газолиновый) двигатель внутреннего сгорания, который представляет самую распространённую форму современного самоходного движения — разработка немецкого изобретателя Николауса Отто. Подобный четырёхтактный дизельный двигатель был также изобретён немцем Рудольфом Дизелем. Водородный топливный элемент, одна из технологий, провозглашённых как замена для газолина в качестве источника энергии автомобилей, в принципе был обнаружен другим немцем Шёнбейн Кристиан Фридрихом в 1838 году. Автомобиль на электрической батарее обязан своим появлением одному из изобретателей электрического мотора венгру Аньош Йедлику и изобрётшему в 1858 году свинцово-кислотную батарею Гастону Планте.
Электронная лампа
В 1906 году американский инженер Ли де Форест ввёл в лампу третий электрод — "управляющую сетку" (и, таким образом, создал триод). Такая лампа могла уже работать в качестве усилителя тока, а в 1913 году на её основе был создан автогенератор. В 1921 году А. А. Чернышёвым предложена конструкция цилиндрического подогревного катода (катода косвенного накала).
Вакуумные электронные лампы стали элементной базой компьютеров первого поколения. Главным недостатком электронных ламп было то, что устройства на их основе были довольно громоздкими, а при большом количестве ламп, например, в первых ЭВМ, частые единичные выгорания приводили к значительному простою на ремонт. Причем в логических схемах не всегда можно было вовремя обнаружить поломку, машина могла продолжать работать выдавая ошибочные результаты. Для питания ламп необходимо было подводить дополнительную энергию для нагрева катода (именно он испускает электроны, необходимые для тока в лампе), а образованное ими тепло отводить. Например, в первых компьютерах использовались тысячи ламп, которые размещались в металлических шкафах и занимали много места. Весила такая машина десятки тонн. Для её работы требовалась электростанция. Для охлаждения машины использовали мощные вентиляторы в связи с выделением лампами огромного количества тепла.
Сименс, Карл Вильгельм
Сименс обучался на инженера-механика. Создавая свои изобретения, Сименс опирался на уже существующие знания о тепле и электричестве, именно таким образом, он создал первый электрический термометр. Созданный им электрический пирометр, первое изобретение Вильгельма Сименса, связывал две области в которых он вёл исследования — металлургическую и электрическую.
Однако самым известным, самым важным изобретением и великим достижением его жизни было создание регенеративной печи. Это изобретение привело в дальнейшем к созданию мартеновской печи.
История автомобиля
В 1828 году венгр Йедлик Аньош, который изобрёл ранний тип электрического мотора, создал миниатюрную модель автомобиля, приводимого в движение при помощи его нового двигателя. В 1834 году изобретатель первого электрического мотора постоянного тока, кузнец штата Вермонт Томас Дэвенпорт, установил свой мотор в маленькую модель машины, которой он оперировал на кольцевом электрифицированном треке. В 1835 году голландский профессор города Гронинген Сибрандус Стрэтин и его помощник Кристофер Беккер создали небольшую электрическую машину, приводимую в движение не перезаряжаемыми . В 1838 году шотландец Роберт Дэвидсон разработал электрический локомотив, который достигал скорости 6 км/ч (4 мили/ч). В Англии в 1840 году был предоставлен патент за использование рельсовых путей в качестве проводника электрического тока и подобные американские патенты были выданы в 1847 году Лиллей и Colten. Приблизительно в период между 1832 и 1839 годом (точный год неизвестен) гражданин Шотландии изобрёл первую грубую электрическую карету, приводимую в движение не перезаряжаемыми .
Электрокалорический эффект
Электрокалорический эффект был предсказан ещё в девятнадцатом веке — в 1887 известный физик, Уильям Томсон, лорд Кельвин,, предсказал электрокалорический эффект исходя из соображений об обратимости пироэлектричества (пироэлектричество — явление возникновения электрического поля в кристаллах при изменении их температуры). Экспериментально эффект наблюдался советскими физиками И. В. Курчатовым и П. П. Кобеко.[http://www.moluch.ru/archive/88/17490/ [2]]
Солнечная энергия
В 1897 году Франк Шуман, американский изобретатель, инженер и пионер по использованию солнечной энергии, построил небольшой демонстрационный солнечный двигатель, принцип работы которого заключался в том, что солнечный свет отражалось на квадратные контейнеры, заполненные эфиром, температура кипения которого меньше, чем воды. Внутри до контейнеров были пригнаны черные трубы, которые приводили в движение паровой двигатель. В 1908 году Шуман основал компанию Sun Power Company, которая должна была строить большие установки на солнечной энергии. Вместе со своим техническим советником А. С. Э Аккерманом и британским физиком Чарльзом Верноном Бойзом Шуман разработал улучшенную систему, использовав систему зеркал, которые отражали солнечные лучи на коробки солнечных коллекторов, повышая эффективность нагрева до уровня, когда можно было вместо эфира использовать воду. Затем Шуман построил полномасштабный паровой двигатель, который работал на воде под низким давлением. Это дало ему возможность 1912 года запатентовать целую систему с солнечным двигателем.
Теплотехника
В 1859 году появляется первый двигатель внутреннего сгорания, который работал без помощи пара. В 1864 году изобретается Мартеновская печь. В 1882 году в Нью-Йорке была введена в эксплуатацию первая теплоэлектростанция. В 1884 году появляется паровая турбина Парсонса. Параллельно создает паровую турбину Лаваль. В отличие от паровой машины, в паровой турбине пар разгонялся за счет сопла Лаваля разгонялся и крутил лопасти ротора. В 1894 году Хуго Юнкерс стал изготавливать газовый водонагреватель. В 1897 году появляется дизельный двигатель
Электрический самолёт
Электрические двигатели на воздушных судах применялись ещё в XIX веке. 8 октября 1883 года французский воздухоплаватель Гастон Тиссандье совершил первый полёт на дирижабле "La France" с использованием электрического двигателя Вернера фон Сименса, питавшегося от 435-килограммовой батареи. В следующем году Шарль Ренар совместно с Артуром Кребсом совершили полёт на дирижабле с более мощным двигателем.
Электроэнергетика
История российской, да и, пожалуй, мировой электроэнергетики, берет начало в 1891 году, когда выдающийся ученый Михаил Осипович Доливо-Добровольский осуществил практическую передачу электрической мощности около 220 кВт на расстояние 175 км. Результирующий КПД линии электропередачи, равный 77,4 %, оказался сенсационно высоким для такой сложной многоэлементной конструкции. Такого высокого КПД удалось достичь благодаря использованию трёхфазного напряжения, изобретенного самим учёным.
Магнит
Узнав об открытии Эрстеда, французский физик Доминик Франсуа Араго начал серию опытов. Он обмотал медной проволокой стеклянную трубку, в которую вставил железный стержень. Как только замкнули электрическую цепь, стержень сильно намагнитился и к его концу крепко прилипли железные ключи; когда выключили ток, ключи отпали. Араго рассматривал проводник, по которому идёт ток, как магнит. Правильное объяснение этого явления было дано после исследования французского физика Андре Ампера, который установил внутреннюю связь между электричеством и магнетизмом. В сентябре 1820 года он сообщил Французской Академии наук о полученных им результатах.
Свеча
Свечи применяются как источник освещения начиная с III тысячелетия до н. э. До появления и начала распространения электрических ламп накаливания с 1880-х годов, наряду с лампадами это был основной источник освещения. Свечи используются в этом качестве и на начало XXI века при отсутствии электричества.
Двигатель
В 1888 году сербский студент и будущий великий изобретатель Никола Тесла высказал принцип построения двухфазных двигателей переменного тока, а год спустя русский инженер Михаил Осипович Доливо-Добровольский создал первый в мире 3-фазный асинхронный электродвигатель, ставший наиболее распространённой электрической машиной.
Открытие электрона
Датой открытия электрона считается 1897 год, когда Томсоном был поставлен эксперимент по изучению катодных лучей. Первые снимки треков отдельных электронов были получены Чарльзом Вильсоном при помощи созданной им камеры Вильсона.
Электричество
Электри́чество — 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.
Вторая промышленная революция
Электрификацию называют «самым важным из важнейших инженерных достижений XX в.» В 1886 г. электромотор был использован для движения трамвая и к 1889 г. появилось уже более 100 трамвайных линий. К 1920 г. трамвай стал основным городским общественным транспортом. Более мощный электромотор был создан Никола Тесла и другими учёными и изобретателями в 1890-х годах. Он нашёл широкое применение в промышленности. В 1881 г. Джозеф Суон для освещения зала театра в Лондоне поставил 1200 ламп накаливания собственного изобретения. Это первый случай, когда все освещение большого публичного здания было полностью электрическим. В это же время электричество начали применять для уличного освещения и на фабриках. Для освещения жилых зданий в крупных городах электричество начали применять в 1920-х годах, а флуоресцентное освещение было предложено для коммерческого использования на Всемирной выставке 1939 г.
Электротехника
Основы для развития электротехники заложили обширные экспериментальные исследования и создание теорий электричества и магнетизма. Широкое практическое применение электричества стало возможно только в XIX веке с появлением вольтова столба, что позволило как найти приложение открытым законам, так и углубить исследования. В этот период вся электротехника базировалась на постоянном токе.
Свинцово-кадмиевый элемент
В 1836 году Джон Ф. Даниэль (John F. Daniell), английский химик, изобрёл улучшенную батарею, которая производила более стабильный ток, чем устройство Вольты. До сих пор все батареи были составлены из первичных ячеек. Это означало, что они не могли перезаряжаться. В 1859 году французский физик Гастон Планте (Gaston Plante) изобрел первую перезаряжающуюся батарею — аккумулятор. Этот аккумулятор был на свинцово-кислотной основе, которая всё ещё используется и сегодня.
Электродинамика
Первым доказательством связи электрических и магнитных явлений стало экспериментальное открытие Эрстедом в 1819—1820 порождения магнитного поля электрическим током. Он же высказал идею о некотором взаимодействии электрических и магнитных процессов в пространстве, окружающем проводник, однако в довольно неясной форме.
Закон Кулона
В 1759 г. профессор физики Санкт-Петербургской академии наук Ф. Эпинус, занявший кафедру Рихмана после его гибели, впервые предположил, что заряды должны взаимодействовать обратно пропорционально квадрату расстояния. В 1760 г. появилось краткое сообщение о том, что Д. Бернулли в Базеле установил квадратичный закон с помощью сконструированного им электрометра. В 1767 г. Пристли в своей «Истории электричества» отметил, что опыт Франклина, обнаружившего отсутствие электрического поля внутри заряженного металлического шара, может означать, что "«сила электрического притяжения подчиняется тем же законам, что и сила тяжести, а следовательно, зависит от квадрата расстояния между зарядами»". Шотландский физик Джон Робисон утверждал (1822), что в 1769 г. обнаружил, что шары с одинаковым электрическим зарядом отталкиваются с силой, обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними, и таким образом предвосхитил открытие закона Кулона (1785).
Железнодорожный транспорт
Эксперименты с электрическими железными дорогами начал в 1838 году. Он создал вагон, способный двигаться со скоростью 6.4 км/ч. в 1881 году стал первым, где электричество подавалось в поезд прямо в пути. Контактная сеть стала использоваться на в Австрии в октябре 1883 года. Изначально электрические сети использовались только на трамваях, которые до этого по прежнему были на конной тяге. Первой обычной полностью электрифицированной железнодорожной линией стала линия Вальтеллина в Италии, открывшаяся 4 сентября 1902 года.
Электрический телеграф
Электрическая телеграфия стала быстро развиваться и дала действительно блестящие результаты только с тех пор, как в ней начали применять не статическое электричество, а гальванический ток. Первый такой прибор, основанный на химических действиях тока, был построен в 1809 г. Зёммерингом в Мюнхене. Гальваническая батарея на одной станции могла быть присоединена к любым двум из 35 проволок, соединявших обе станции; концы всех этих 35 проволок на другой станции были погружены в слабый раствор серной кислоты; при прохождении тока жидкость разлагалась им, и на одной из проволок выделялся кислород, а на другой водород; каждой проволоке соответствовал какой-либо знак, буква или цифра, и, таким образом, сигнализация могла быть установлена на сравнительно больших расстояниях, до 10000 фт. (около 3 км), что достигнуто было Земмерингом уже в 1812 г. Телеграф, основанный на химических действиях тока, предлагался после Земмеринга и некоторыми другими изобретателями (Бэн и другие).
Вторая промышленная революция
Выдающиеся учёные, сделавшие максимальный вклад в развитие научной теории электричества, Майкл Фарадей и Джеймс Максвелл, работали в Великобритании. Распространение электрического освещения на Британских островах и затем в Европе было начато усилиями Джозефа Суона, изобретателя британской электрической лампочки. Бессемеровский процесс производства стали также изобрел англичанин Генри Бессемер. Революция в производстве стали способствовала не только появлению кораблей нового типа, распространению железных дорог, электрификации, телеграфной и телефонной связи, но и позволила строить ранее невиданные военные суда, ставшие бронированными плавучими крепостями, которые были оснащены более мощными пушками. Изобретённая англичанином Чарлзом Парсонсом паровая турбина начала вытеснять поршневые системы, применявшиеся на ранних паровых машинах, что позволило ещё более поднять мощность паровых двигателей, а также использовать турбины в электрогенераторах для производства электрического тока. Кроме того, началась разработка танков, впервые испытанных в сражениях первой мировой войны.
Вторая промышленная революция
Одним из наиболее важных научных достижений является объединение знаний о свете, электричестве и магнетизме в электромагнитной теории Максвелла. Она стала основой для разработки динамо-машин, электрогенераторов, моторов и трансформаторов. В 1887 г. Генрих Герц исследовал предсказанные Максвеллом электромагнитные волны, что привело к изобретению радио. Для развития радиовещания в 1906—1908 гг. была изобретена электронная лампа, что позволило усиливать радиосигнал и производить все более мощные радиопередатчики. К 1920 г. началось коммерческое радиовещание. Электронная лампа оставалась в широком употреблении до середины XX в., когда её вытеснили транзисторы.
Открытие электрона
Опыт Томсона заключался в изучении пучков катодных лучей, проходящих через систему параллельных металлических пластин, создававших электрическое поле, и систем катушек, создававших магнитное поле. Обнаружено, что лучи отклонялись при действии отдельно обоих полей, а при определенном соотношении между ними пучки не изменяли прямой траектории. Это соотношение полей зависело от скорости частиц. Проведя ряд измерений, Томсон выяснил, что скорость движения частиц гораздо ниже скорости света — таким образом было показано, что частицы должны обладать массой. Далее было выдвинуто предположение о наличии этих частиц в атомах и предложена модель атома, впоследствии развитая в опытах Резерфорда.
Лифт
Первый электрический лифт был запатентован в 1861 году всё тем же Отисом. Первый электрический пассажирский лифт с реечным механизмом был изготовлен немецкой фирмой Siemens & Halske в 1880 году. Он поднимался на высоту 22 метра за 11 секунд. Первый электрический лифт фирмы «Отис» был смонтирован в одном из нью-йоркских небоскрёбов в 1889 году. С тех пор проблема подъёма больше не сдерживала рост зданий вверх. В конце XIX века появились лебёдки с канатоведущими шкивами, это были лебёдки с двойным обхватом шкива.
Электричество
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).
Электрический двигатель
В 1839 г. Якоби построил лодку с электромагнитным двигателем, который от 69 элементов Грове развивал 1 лошадиную силу и двигал лодку с 14 пассажирами по Неве против течения. Это было первое применение электромагнетизма к передвижению в больших размерах.
Великобритания
Англия и Шотландия были лидирующими центрами научной революции начиная с XVII века, а Великобритания возглавила промышленную революцию в XVIII веке и с тех пор дарят миру известных учёных и инженеров. Среди главных учёных XVII-XVIII веков можно выделить Исаака Ньютона, чьи законы движения являются одной из основ современной науки, в XIX веке стоит вспомнить Чарльза Дарвина, чья теория эволюции естественным отбором является основой всей современной биологической науки, и Джеймса Клерка Максвелла, который сформулировал классическую электромагнитную теорию, а также Стивена Хокинга из более современных, который развил основные теории в космологии, квантовой гравитации и изучении чёрных дыр. Крупные открытия XVIII века включают водород, открытый Генри Кавендишем, XX века — пенициллин, открытый Александром Флемингом и структура ДНК, открытая Фрэнсисом Криком. Крупные инженерные проекты и изобретения британцев включают паровоз, разработанный Ричардом Тревитиком и Эндрю Вивианом в XVIII веке, изобретённые в XIX веке электрический двигатель Майкла Фарадея, лампа накаливания Джозефа Суона, и первый использованный телефон, запатентованный Александром Грэмом Беллом, а также изобретённые в XX веке первый рабочий телевизор Джона Лоуги Бэрда, реактивный двигатель Фрэнка Уиттла, основа современного компьютера Алана Тьюринга, а также всемирная паутина, изобретённая Тимом Бернерс-Ли. Не стоит забывать и про Лондонское королевское общество, одно из старейших научных обществ в мире, основанное в 1660 году.
Физика
После установления законов механики Ньютоном, следующим исследовательским полем стало электричество. Основы создания теории электричества заложили наблюдения и опыты таких учёных XVII и XVIII веков, как Роберт Бойль, Стивен Грей, Бенджамин Франклин. Сложились основные понятия — электрический заряд и электрический ток. В 1831 году английский физик Майкл Фарадей показал связь электричества и магнетизма, продемонстрировав, что движущийся магнит индуцирует в электрической цепи ток. Опираясь на эту концепцию, Джеймс Клерк Максвелл построил теорию электромагнитного поля. Из системы уравнений Максвелла следовало существование электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью света. Экспериментальное подтверждение этому нашел Генрих Герц, открыв радиоволны.
Электрический стул
В 1890 году Эдвин Дэвис, работавший электриком в тюрьме города Оберн, разработал первую действующую модель электрического стула. Уильям Кеммлер был первым в мире казнён на электрическом стуле в Обернской тюрьме. Хотя один из репортёров и заявил: «Ему совсем не было больно!», в действительности казнь прошла не вполне гладко: после первого включения тока Кеммлер был ещё жив, ток пришлось включать вторично. Джордж Вестингауз прокомментировал казнь словами: «Топором бы у них получилось лучше» (Кеммлер убил любовницу топором).
Электрическое напряжение
Понятие "напряжение" ввёл Георг Ом в работе 1827 года, в которой предлагалась гидродинамическая модель электрического тока для объяснения открытого им в 1826 году эмпирического закона Ома: formula_15.
Электрический заряд
Электри́ческий заря́д (коли́чество электри́чества) — это физическая скалярная величина, определяющая способность тел быть источником электромагнитных полей и принимать участие в электромагнитном взаимодействии.
Впервые электрический заряд был введён в законе Кулона в 1785 году.
Электрохимия
В конце XVIII ст. немецкий физик Вильгельм Риттер (Johann Wilhelm Ritter) пишет статью «Гальванизм» и создаёт простой аккумулятор. С ) они проводят разложение воды на водород и кислород путём электролиза. Вскоре после этого В. Риттер разрабатывает процесс гальванопокрытия. Он замечает, что количество осаждаемого металла, а также образующегося кислорода, зависит от расстояния между электродами. К 1801 г. Риттер наблюдает термоэлектрический ток и поручает его исследование Томасу Зеебеку (Thomas Johann Seebeck).
Гальвани, Луиджи
В 1791 году в «Трактате о силах электричества при мышечном движении» было описано сделанное Гальвани знаменитое открытие. Сами явления, открытые Гальвани, долгое время в учебниках и научных статьях назывались «гальванизмом». Этот термин доныне сохраняется в названии некоторых аппаратов и процессов. Своё открытие сам Гальвани описывает следующим образом:
«Я разрезал и препарировал лягушку… и, имея в виду совершенно другое, поместил её на стол, на котором находилась электрическая машина…, при полном разобщении от кондуктора последней и на довольно большом расстоянии от него. Когда один из моих помощников острием скальпеля случайно очень легко коснулся внутренних бедренных нервов этой лягушки, то немедленно все мышцы конечностей начали так сокращаться, что казались впавшими в сильнейшие тонические судороги. Другой же из них, который помогал нам в опытах по электричеству, заметил, как ему казалось, что это удается тогда, когда из кондуктора машины извлекается искра… Удивленный новым явлением, он тотчас же обратил на него мое внимание, хотя я замышлял совсем другое и был поглощен своими мыслями. Тогда я зажегся невероятным усердием и страстным желанием исследовать это явление и вынести на свет то, что было в нём скрытого».
История физики
В первой половине XVIII века единственным источником электричества служила электризация трением. Первый существенный вклад в электростатику сделал Стивен Грей, исследовавший передачу электричества от одного тела к другому. Проведя серию опытов, он открыл электростатическую индукцию и заодно доказал, что электрические заряды располагаются на поверхности электризуемого тела. В 1734 году французский учёный Шарль Франсуа Дюфе показал, что существуют два вида электричества: положительное и отрицательное (сам он использовал термины «стеклянное» и «смоляное»). Дюфе также впервые высказал предположение об электрической природе грома и молнии и о том, что электричество играет скрытую, но значительную роль в физических процессах. Из-за скудной опытной базы никаких серьёзных теорий о сущности электричества в этот период не появилось.
Перелом наступил в 1745 году, когда был изобретён более мощный источник электричества — лейденская банка. Параллельное соединение этих конденсаторов давало кратковременный, но достаточно сильный электрический ток. Сразу во многих странах началось изучение свойств электротока. Наиболее глубокие исследования выполнил американский политик и физик-любитель Бенджамин Франклин; его книга «Опыты и наблюдения над электричеством» произвела сенсацию и была переведена на многие европейские языки. Франклин убедительно доказал гипотезу Дюфе об электрической природе молнии и объяснил, как защититься от неё с помощью изобретённого им громоотвода. Он стал первым, кто сумел превратить электричество в механическое движение, правда, весьма кратковременное (на период разряда лейденской банки). Франклин предположил (1749 год), что существует какая-то связь электричества с магнетизмом, так как был зарегистрирован случай, когда молния поменяла полюса магнита.
История физики
Джеймс Джоуль, проведя серию опытов с электричеством (1843 год), пришёл к выводу: «во всех случаях, когда затрачивается механическая сила, всегда получается точно эквивалентное количество тепла». Он подсчитал величину этого эквивалента: около 460 кГм/ккал. Для электротока, как выяснил Джоуль, выделяемое тепло пропорционально сопротивлению и квадрату силы тока. Позднее Джоуль подтвердил свои выводы экспериментами со сжатием газов и объявил, что теплота есть механическое движение, а теплопередача есть переход этого движения в иные формы. Во всех опытах оценка механического эквивалента теплоты давала близкие значения. Обобщая, Майер и Джоуль формулируют закон сохранения энергии, а Гельмгольц в своей монографии (1847 год) кладёт этот закон в основу всей физики.
Работы по кинетике газов, почти заброшенной в первой половине XIX века, начали Крёниг (1856 год) и Рудольф Клаузиус, независимо обосновавшие «уравнение состояния идеального газа». Клаузиус предложил правильную модель идеального газа, ввёл понятие внутренней энергии системы и объяснил фазовые переходы. В середине XIX века Уильям Томсон (лорд Кельвин) и Клаузиус сформулировали в ясном виде два закона (начала) термодинамики. Понятие теплорода было окончательно похоронено, Рэнкин и Томсон ввели взамен общее понятие энергии (1852 год), уже не только кинетической. Название «термодинамика» для раздела физики, занимающегося превращением энергии в макроскопических телах, было предложено Томсоном. После 1862 года Клаузиус исследовал необратимые процессы, не укладывающиеся в механическую модель, и предложил понятие энтропии. Началось широкое обсуждение проблемы «тепловой смерти Вселенной», вызванное тем, что принцип возрастания энтропии несовместим с вечностью Вселенной.
Электрохимия
XVI столетие знаменуется началом исследования электричества. На протяжении 17 лет английский ученый Уильям Гильберт исследует магнетизм и, в некоторой степени, электричество. Его исследования оказали огромное влияние на развитие знаний о магнетизме и электричестве. Он стал известен как «Отец магнетизма».
История физики
Промышленные модели электродвигателей и электрогенераторов со временем становились всё более мощными и технологичными; постоянный ток был заменён на переменный. К концу века неисчерпаемые возможности электричества, благодаря совместным усилиям физиков-теоретиков и инженеров, нашли самое широкое применение. В 1866 году запущен трансатлантический электротелеграф, в 1870-е годы изобретён телефон, в 1880-е годы начинается широкое применение ламп накаливания.
Термоэлектрогенератор
В 1821 году немецкий физик Томас Иоганн Зеебек обнаружил, что температурный градиент, образованный между двумя разнородными проводниками, может производить электричество. В 1822 году он опубликовал результаты своих опытов в статье «К вопросу о магнитной поляризации некоторых металлов и руд, возникающей в условиях разности температур», опубликованной в докладах Прусской академии наук. В основе термоэлектрического эффекта Зеебека лежит тот факт, что температурный градиент в токопроводящем материале вызывает тепловой поток; это приводит к переносу носителей заряда. Поток носителей заряда между горячими и холодными областями, в свою очередь, создает разность потенциалов.
Счётчик электрической энергии
Во второй половине XIX века к авторам теоретических трудов присоединились практики. В течение непродолжительного периода времени были изобретены гидротурбина, счётчик, трансформатор тока, электродвигатель, динамо-машина, электрическая лампа. Как считали первооткрыватели, само время дарило просветление, позволяя почти в одно и то же время свершаться схожим открытиям в противоположных концах света. В этом был, к примеру, уверен создатель индукционного электрического счётчика Отто Титус Блати, венгр по происхождению, который также являлся соизобретателем трансформатора. Аньош Йедлик и Вернер фон Сименс, каждый в своё время, придумали динамо-машину. Что, в свою очередь, позволило превратить электричество в коммерческий продукт массового спроса. Развитие систем освещения потребовало применения устройств измерения и стандартизации учёта электроэнергии.
Технологическая и индустриальная история США
В 1880 году Томас Алва Эдисон запатентовал лампу накаливания новой конструкции, более эффективную и экономичную. Как и Белл, Эдисон занялся коммерциализацией своего изобретения. Он основал ряд компаний, занимавшихся всей системой подачи электричества для освещения домов и улиц: производством генераторов (Edison Machine Company), кабелей (Edison Electric Tube Company), электричества (Edison Electric Light Company), электрических розеток и лампочек. Как и другие промышленные предприятия той эпохи, компании Эдисона значительно выиграли от слияния в одну мощную компанию-конгломерат General Electric. Электрическое освещение быстро приобрело популярность. Между 1882 и 1920 годами количество электростанций в США выросло от одной (в Нью-Йорке) до 4 тысяч. ОТ электростанций, расположенных в непосредственной близости от потребителей к 1900 году произошёл переход к строительству длинных линий электропередачи и электростанций в удаленных регионах страны. Для финансирования этого строительства появились первые холдинги, такие как Ebasco, созданные основной компанией General Electric в 1905 году. К 1935 году, холдинги (как ранее тресты) оказались под жёстким контролем законодательства, но уже к 1920 году электрические светильники практически полностью вытеснили керосиновые лампы, распространённые в XIX века.
Электрическая дуга
Впервые была описана в 1802 году русским учёным В. Петровым в книге «Известие о гальвани-вольтовских опытах посредством огромной батареи, состоявшей иногда из 4200 медных и цинковых кружков» (Санкт-Петербург, 1803). Электрическая дуга является частным случаем четвёртой формы состояния вещества — плазмы — и состоит из ионизированного, электрически квазинейтрального газа. Присутствие свободных электрических зарядов обеспечивает проводимость электрической дуги.
История физики
В 1826 году Ампер издал монографию «Теория электродинамических явлений, выведенная исключительно из опыта». Он открыл электромагнит (соленоид), высказал идею электрического телеграфа. Формула Ампера для взаимодействия двух элементов тока вошла в учебники. Максвелл назвал Ампера «Ньютоном электричества».
Umeå Energi
В 1899 году выработка электроэнергии стала более экологичной с момент основания гидроустановки у порогов реки Умеэльвен в Баггбёле. Полноценная гидроэлектростанция была построена у порогов в 1916 году; она вырабатывала электричество напряжением в 40000 В, которое могло использоваться на расстоянии более чем 20 миль. Эта станция действовала до 1958 года, когда была открыта станция в Сторноррфорсе. В 1992 "Umeå Energi" праздновал столетие появления электричества в Умео, предоставив две восстановленных дуговых лампы для демонстрации общественности в ратуше Умео.
Электрический генератор
В 1827 венгерский физик Аньош Иштван Йедлик начал экспериментировать с электромагнитными вращающимися устройствами, которые он называл электромагнитные самовращающиеся роторы. В прототипе его униполярного электродвигателя (был завершён между 1853 и 1856 годами) и стационарная, и вращающаяся части были электромагнитные. Он сформулировал концепцию динамо-машины по меньшей мере за 6 лет до Сименса и Уитстона, но не запатентовал изобретение, потому что думал, что он не первый, кто это сделал. Суть его идеи состояла в использовании вместо постоянных магнитов двух противоположно расположенных электромагнитов, которые создавали магнитное поле вокруг ротора. Изобретение Йедлика на десятилетия опередило его время.
Электричество
Использование электричества обеспечивает довольно удобный способ передачи энергии, и в силу этого оно было адаптировано для существенного и по сей день растущего спектра практических приложений. Одним из первых общедоступных способов применения электричества было освещение; условия для этого оказались созданы после изобретения лампы накаливания в 1870-х годах. Создателем лампы накаливания является русский электротехник А.Н. Лодыгин. Первая лампа накаливания представляла собой замкнутый сосуд без воздуха с угольным стержнем.. Хотя с электрификацией были сопряжены свои риски, замена открытого огня на электрическое освещение в значительной степени сократила количество возгораний в быту и на производстве.
Открытие электрона
Иоганн Риттер в 1801 году высказал мысль о дискретной, зернистой структуре электричества.
AEG
В 1891 году Миллер и Добровольский приехали во Франкфурт-на-Майне на Международную электротехническую выставку, где они продемонстрировали передачу трёхфазного тока на длинные расстояния: получаемый на электростанции в Лауффене на Некаре ток перемещался на 175 км во Франкфурт, где за счёт него горели 1000 лампочек на территории выставки и работал искусственный водопад. Этот успех положил начало масштабной электрификации Германского Рейха переменным током и способствовал экономическому успеху «АЕГ».
Электричество
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).
Морзе, Сэмюэл
Во время второго путешествия в Европу Морзе познакомился с Л. Дагером и заинтересовался новейшими открытиями в области электричества. Его вдохновила на изобретение телеграфа случайная беседа при возвращении из Европы на пароходе в 1832 году. Какой-то пассажир в ходе беседы о недавно изобретённом электромагните сказал: «Если электрический ток можно сделать видимым на обоих концах провода, то я не вижу никаких причин, почему сообщения не могут быть им переданы». Хотя идея электрического телеграфа выдвигалась и до Морзе, он полагал, что был первым.
Гальванизм
Эффект был назван в честь ученого Луиджи Гальвани, который исследовал влияние электричества на расчлененных животных в 1780-е годы и 1790-е годы. Когда Гальвани занимался расчленением в своей лаборатории, его скальпель коснулся тела лягушки, и он увидел, что мышцы в ногах лягушки дергаются. Гальвани называл это явление, как животное электричество, полагая, что он обнаружил особую форму электричества. Многие гадали, что будет если пропустить ток через труп человека. И первым человеком, кто решился на это, стал племянник Гальвани — Джованни Альдини. В этот же год он отправился по Европе, во время своей поездки он предлагал публике своё изощренное зрелище.
История физики
Фарадей построил первый электродвигатель и первый электрогенератор, открыв путь к промышленному применению электричества. Фарадей открыл законы электролиза, ввёл термины: ион, катод, анод, электролит, диамагнетизм, парамагнетизм и другие. В 1845 году Фарадей обнаружил поворот плоскости поляризации света в веществе, помещённом в магнитное поле. Это означало, что свет и электромагнетизм тесно связаны. Позже Фарадей исследовал самоиндукцию, открытую в 1832 году американским учёным Генри, свойства диэлектриков, разряды в газах.
Фарадей, Майкл
Сообщение об опытах Фарадея немедленно вызвало сенсацию в научном мире Европы, массовые газеты и журналы также уделяли им немало внимания. Множество научных организаций избрали Фарадея своим почётным членом (всего он получил 97 дипломов). Если открытие электродвигателя показало, как можно использовать электричество, то опыты по индукции указывали, как создать мощный его источник (электрогенератор). С этого момента трудности на пути широкого внедрения электроэнергии стали чисто техническими. Физики и инженеры активно занялись исследованием индукционных токов и конструированием всё более совершенных электротехнических устройств; первые промышленные модели появились ещё при жизни Фарадея (генератор переменного тока Ипполита Пикси, 1832), а в 1872 году Фридрих фон Хефнер-Альтенек представил высокоэффективный генератор, впоследствии улучшенный Эдисоном.
Передача электроэнергии
Прорывом в передаче электроэнергии на большие расстояния стал опыт М. О. Доливо-Добровольского на международной электротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне в 1891 году, в ходе которого энергия от установки на реке Неккар в городе Лауффен была передана во Франкфурт по трёхфазной линии на 175 км. Энергия передавалась при напряжении 15200 В, преобразование осуществлялось с помощью трёхфазных трансформаторов. КПД линии достигал 80,9 %, а передаваемая мощность — более 100 л. с., использованных для работы электрического двигателя и освещения. Опыт способствовал внедрению трёхфазного переменного тока и высоковольтных систем передачи. К 1910 году в США появились первые линии 110 кВ, в 1923 — 220 кВ, в то же время началось внедрение высоковольтных линий в Европе.
Эрстед, Ханс Кристиан
Главное открытие Эрстеда — впервые экспериментально установлена связь между электрическими и магнитными явлениями. История этого открытия, совершенного зимой 1819—1820 учебного года (в одних источниках — 15 февраля, в других — ещё в декабре) включает в себя два варианта событий:
Яблочков, Павел Николаевич
Весной 1879 года товарищество «Яблочков-изобретатель и Ко» соорудило ряд установок электрического освещения. Большинство работ по установке электрических свечей, разработке технических планов и проектов проводилось под руководством Павла Николаевича. Свечи Яблочкова, изготовляемые парижским, а затем петербургским заводом общества, зажглись в Москве и Подмосковье, Ораниенбауме, Киеве, Нижнем Новгороде, Гельсингфорсе (Хельсинки), Одессе, Харькове, Николаеве, Брянске, Архангельске, Полтаве, Красноводске, Саратове и других городах России.
Атмосферное электричество
Начало изучению атмосферного электричества было положено в XVIII веке американским учёным Бенджамином Франклином, экспериментально установившим электрическую природу молнии, и русским учёным Михаилом Ломоносовым — автором первой гипотезы, объясняющей электризацию грозовых облаков. В XX веке были открыты проводящие слои атмосферы, лежащие на высоте более 60—100 км (ионосфера, магнитосфера Земли), установлена электрическая природа полярных сияний и обнаружен ряд других явлений. Развитие космонавтики позволило начать изучение электрических явлений в более высоких слоях атмосферы прямыми методами.
Солнечная батарея
В 1839 году Александр Беккерель открыл эффект преобразования света в электричество. начал использовать селен для превращения света в электричество. Первые прототипы солнечных батарей были созданы итальянским фотохимиком Джакомо Луиджи Чамичаном.
История автомобиля
Считают, что паросиловые самоходные машины разработаны в конце XVIII века. В 1770 и 1771 году Николя-Жозеф Кюньо демонстрировал свой экспериментальный тягач артиллерийских орудий с паровым приводом "fardier à vapeur" (паровая телега). Конструкция Кюньо оказалась непрактичной и не развивалась в его родной Франции, центр инноваций переходит в Великобританию. К 1784 году в Редруте Уильям Мэрдок построил работающую модель паровой кареты, а в 1801 году Ричард Тревитик ездил на полноразмерной машине по дорогам . Такие машины какое-то время были в моде и на протяжении следующих десятилетий были разработаны такие новшества как ручной тормоз, многоступенчатая трансмиссия и улучшенное рулевое управление. Некоторые были коммерчески успешны в обеспечении общественного транспорта, пока общественное сопротивление против этих слишком быстрых машин не повлекло принятие в 1865 году закона «», требующего, чтобы на общественных дорогах Великобритании перед самоходными машинами шёл человек, размахивающий красным флагом и дующий в сигнальную дудку. Это решительно подавило развитие дорожного автотранспорта практически на всю оставшуюся часть XIX века. В итоге усилия инженеров и изобретателей были брошены на железнодорожные локомотивы. Закон не отменялся вплоть до 1896 года, хотя необходимость в красном флаге была устранена в 1878 году.
Первый патент на автомобиль в Соединённых Штатах был предоставлен Оливеру Эвансу в 1789 году. Эванс демонстрировал его первую успешную самоходную машину, которая была не только первым автомобилем в США, но также и первой машиной-амфибией, так как была способна путешествовать на колёсах по земле и посредством лопастей на воде.
Электрический стул
Создание электрического стула связывается с именем Томаса Эдисона. В 1880-х годах в США Эдисон, организовавший первую систему электроснабжения на постоянном токе, активно конкурировал с новыми системами электроснабжения на базе переменного тока, что получило название войны токов. Эдисон убеждал потребителей в недостатках системы конкурентов, пропагандировал опасность таких систем, производя, в том числе, публичные опыты по умерщвлению животных переменным током.
Электричество
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. 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.
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.
Давление электромагнитного излучения
Впервые гипотеза о существовании светового давления была высказана И. Кеплером в XVII веке для объяснения поведения хвостов комет при пролёте их вблизи Солнца. В 1873 г. Максвелл дал теорию давления света в рамках своей классической электродинамики. Экспериментально световое давление впервые исследовал П. Н. Лебедев в 1899 г. В его опытах в вакуумированном сосуде на тонкой серебряной нити подвешивались крутильные весы, к коромыслам которых были прикреплены тонкие диски из слюды и различных металлов. Главной сложностью было выделить световое давление на фоне радиометрических и конвективных сил (сил, обусловленных разностью температуры окружающего газа с освещённой и неосвещённой стороны). Кроме того, поскольку в то время не были разработаны вакуумные насосы, отличные от простых механических, Лебедев не имел возможности проводить свои опыты в условиях даже среднего, по современной классификации, вакуума.
Электроэнергетика
Электрическая энергия долгое время была лишь объектом экспериментов и не имела практического применения. Первые попытки полезного использования электричества были предприняты во второй половине XIX века, основными направлениями использования были недавно изобретённый телеграф, гальванотехника, военная техника (например были попытки создания судов и самоходных машин с электрическими двигателями; разрабатывались мины с электрическим взрывателем). Источниками электричества поначалу служили гальванические элементы. Существенным прорывом в массовом распространении электроэнергии стало изобретение электромашинных источников электрической энергии — генераторов. По сравнению с гальваническими элементами, генераторы обладали бо́льшей мощностью и ресурсом полезного использования, были существенно дешевле и позволяли произвольно задавать параметры вырабатываемого тока. Именно с появлением генераторов стали появляться первые электрические станции и сети (до того источники энергии были непосредственно в местах её потребления) — электроэнергетика становилась отдельной отраслью промышленности. Первой в истории линией электропередачи (в современном понимании) стала линия Лауфен — Франкфурт, заработавшая в 1891 году. Протяжённость линии составляла 170 км, напряжение 28,3 кВ, передаваемая мощность 220 кВт. В то время электрическая энергия использовалась в основном для освещения в крупных городах. Электрические компании состояли в серьёзной конкуренции с газовыми: электрическое освещение превосходило газовое по ряду технических параметров, но было в то время существенно дороже. С усовершенствованием электротехнического оборудования и увеличением КПД генераторов, стоимость электрической энергии снижалась, и в конце концов электрическое освещение полностью вытеснило газовое. Попутно появлялись новые сферы применения электрической энергии: совершенствовались электрические подъёмники, насосы и электродвигатели. Важным этапом стало изобретение электрического трамвая: трамвайные системы являлись крупными потребителями электрической энергии и стимулировали наращивание мощностей электрических станций. Во многих городах первые электрические станции строились вместе с трамвайными системами.
История физики
Одним из главных направлений развития физики стала прикладная электроника, к концу века полностью перестроившая практически все области человеческой деятельности. В начале века были изобретены первые электронные лампы — диод (1904 год, Флеминг) и триод (1907 год, Ли де Форест). Триод оказался незаменим для создания незатухающих колебаний и усиления тока. На ламповой основе вскоре появились звуковое радио, первые наброски телевидения, а после войны — первые ЭВМ. Успех процесса миниатюризации электронных устройств, повышение их мощности и надёжности позволило создать универсальные и специализированные компьютеры, удобные средства связи и «умные» механизмы для повсеместного использования.
Электромобиль
Электромобиль появился раньше, чем двигатель внутреннего сгорания. Первый электромобиль в виде тележки с электромотором был создан в 1841 году.
Невис
Электричество появилось на Невисе в 1954 году, когда на остров доставили 2 генератора, чтобы обеспечить электричеством район вокруг Чарльстауна. В этом отношении Невису повезло больше Ангильи, где вплоть до 1967 года не было ни мощёных дорог, ни электричества, ни телефона. Однако полностью остров был электрифицирован только в 1971 году.
Светодиод
Первое известное сообщение об излучении света твёрдотельным диодом было сделано в 1907 году британским экспериментатором из . Раунд впервые открыл и описал электролюминесценцию, обнаруженную им при изучении прохождения тока в паре металл — карбид кремния (карборунд, SiC), и отметил жёлтое, зелёное и оранжевое свечение на катоде.
Хольц, Вильгельм
Занимаясь исследованиями над электричеством, изобрел в 1862 году электрофорную машину. Почти одновременно с Хольцем аналогичное устройство изобрёл другой немецкий физик-экспериментатор Август Тёплер. Машина Хольца по сравнению с машиной Тёплера позволяла получать значительно большую разность потенциалов и могла использоваться в качестве источника постоянного электрического тока и при этом она имела более простую конструкцию. Между 1880 и 1883 годами её усовершенствовал английский изобретатель .
Пироэлектричество
По одной из легенд, первое упоминание о пироэлектрическом эффекте содержится в записках Теофраста, датированных 314 г. до н.э., который заметил, что нагретые кристаллы турмалина притягивают к себе соломинки и частички пепла. Пироэлектрические свойства турмалина были открыты вновь в 1707 году Иоганном Георгом Шмидтом.
Двигатель
В 1834 году русский учёный Борис Семёнович Якоби (так писалось его имя в русской транскрипции) создал первый пригодный для практического использования электродвигатель постоянного тока.
Электровоз
В году первый электрический трамвай, построенный компанией Siemens & Halske, прошёл по железной дороге между Берлином и Лихтерфельдом, при этом первоначально была использована схема питания через два рельса, впоследствии был применен верхний провод.
Важный вклад в создание электровоза внёс американский изобретатель . В 1883 году он построил свой первый электровоз «Ампер» (Ampère). Эта машина имела массу в две тонны и могла тянуть десять тонн с максимальной скоростью 9 миль в час (16,7 км/ч), а мощность составляла 25 л. с. — значительный прогресс по сравнению с самым первым электровозом Сименса. После «Ампера» Дафт построил локомотивы «Вольта» (Volta) и «Пачинотти» (Pacinotti). Позднее Дафт занялся электрификацией трёхмильного участка балтиморской конки, однако данный опыт к успеху не привёл, так как система с питанием от третьего рельса оказалась слишком опасной для условий города и очень капризной в эксплуатации.
Магнит
В 1825 году английский инженер Уильям Стёрджен изготовил первый электромагнит, представляющий собой согнутый стержень из мягкого железа с обмоткой из толстой медной проволоки. Для изолирования от обмотки стержень был покрыт лаком. При пропускании тока железный стержень приобретал свойства сильного магнита, но при прерывании тока он мгновенно их терял. Именно эта особенность электромагнитов позволила широко применять их в технике.
Ленэнерго
Первый опыт в Петербурге применения централизованного электрического освещения вместо газового был сделан техником дворцового управления инженером Василием Пашковым для освещения залов Зимнего дворца во время рождественских и новогодних праздников 1885 года. Для его реализации 9 ноября 1885 года был утверждён проект строительства особой «фабрики электричества» с примечанием Александра III «Зимние балы 1886 года (10 января) должны освещаться электричеством полностью». Чтобы исключить нежелательную вибрацию здания во время работы паровых машин, электростанцию разместили в особом павильоне из стекла и металла во втором дворе Зимнего дворца (с тех пор наываемым «электрическим»).
Эдисон, Томас Алва
В 1878 году Эдисон посетил Ансонии Вильяма Валаса, который работал над электрическими дуговыми лампами с угольными электродами. Валас подарил Эдисону динамо-машину вместе с комплектом дуговых ламп. После этого Томас начинает работу в направлении усовершенствования ламп. В апреле 1879 года изобретатель установил решающее значение вакуума при изготовлении ламп. А уже 21 октября 1879 года Эдисон закончил работу над лампочкой накаливания с угольной нитью, ставшей одним из крупнейших изобретений XIX века. Величайшая заслуга Эдисона была не в разработке идеи лампы накаливания, а в создании практически осуществимой, широко распространившейся системы электрического освещения с прочной нитью накала, с высоким и устойчивым вакуумом и с возможностью одновременного использования множества ламп.
Открытие электрона
Вильгельм Вебер в своих работах с 1846 года вводит понятие атома электричества и гипотезу, что его движением вокруг материального ядра можно объяснить тепловыми и световыми явлениями.
Электронная лампа
В 1905 году этот «эффект Эдисона» стал основой британского патента Джона Флеминга на «прибор для преобразования переменного тока в постоянный» — первую электронную лампу, открывшую век электроники.
Вольта, Алессандро
В 1792—1794 году, экспериментируя с «животным электричеством», открытым Луиджи Гальвани, Вольта пришёл к выводу, что эти явления связаны с наличием замкнутой цепи из двух разнородных металлов и жидкости. Он впервые поместил пластины из цинка и меди в кислоту, чтобы получить непрерывный электрический ток, создав первый в мире химический источник тока («Во́льтов столб», 1800 год). Этот первый гальванический элемент стал прародителем современных батарей. Вольта также известен изобретением ряда других электрических приборов (электрофор, электрометр, конденсатор, электроскоп). Доказал контактную разность потенциалов между разными металлами.
Химический источник тока
Первый химический источник тока был изобретён итальянским учёным Алессандро Вольта в 1800 году. Это был «элемент Вольта» — сосуд с серной кислотой с опущенными в него цинковой и медной пластинками, с проволочными токовыводами. Затем учёный собрал батарею из этих элементов, которая впоследствии была названа «вольтовым столбом». Это изобретение впоследствии использовали другие учёные в своих исследованиях. Так, например, в 1802 году русский академик В. В. Петров сконструировал вольтов столб из 2100 элементов для получения электрической дуги. В 1836 году английский химик Джон Даниель усовершенствовал элемент Вольта, поместив цинковый и медный электроды в раствор серной кислоты. Эта конструкция стала называться «элементом Даниеля».
Электричество
В 1897 году Джозеф Томсон открывает материальный носитель электричества — электрон, место которого в структуре атома указал впоследствии Эрнест Резерфорд.
Светофор
Изобретателем первого электрического светофора считается Лестер Вайр из Солт-Лейк-Сити (штат Юта, США). В 1912 году он разработал (но не запатентовал) светофор с двумя круглыми электрическими сигналами (красного и зелёного цвета).
Электрический генератор
Первый генератор электрического тока, основанный на явлении электромагнитной индукции, был построен в 1832 году парижскими техниками братьями Пиксин. Этим генератором трудно было пользоваться, так как приходилось вращать тяжёлый постоянный магнит, чтобы в двух проволочных катушках, укреплённых неподвижно вблизи его полюсов, возникал переменный электрический ток. Генератор был снабжён устройством для выпрямления тока. Стремясь повысить мощность электрических машин, изобретатели увеличивали число магнитов и катушек. Одной из таких машин, построенной в 1843 году, был генератор Эмиля Штерера. У этой машины было три сильных подвижных магнита и шесть катушек, вращавшихся от рук вокруг вертикальной оси. Таким образом, на первом этапе развития электромагнитных генераторов тока (до 1851 года) для получения магнитного поля применяли постоянные магниты. На втором этапе (1851—1867) создавались генераторы, у которых для увеличения мощности постоянные магниты были заменены электромагнитами. Их обмотка питалась током от самостоятельного небольшого генератора тока с постоянными магнитами. Подобная машина была создана англичанином Генри Уальдом в 1863 году.
Технологическая и индустриальная история США
Вначале Эдисон запатентовал способ производства постоянного тока. Но это порождало проблемы в изменении электрического напряжения при переходе от электрогенератора к устройствам нагрузки. Кроме того, передача постоянного тока на большие расстояния была неэффективной. В 1887 года Тесла предложил использование переменного тока в генераторах, трансформаторах, электромоторах и светильниках. Лицензию на этот способ использования электроэнергии приобрёл Джордж Вестингауз, который и занялся его коммерциализацией, составив конкуренцию General Electric. Эдисон в ответ начал кампанию по дискредитации переменного тока, в том числе публично использовав переменный ток для уничтожения слонихи Топси. Впоследствии этот способ убийства был использован в устройстве электрического стула. Тем не менее, Эдисон проиграл войну токов, и в 1893 году комиссия по сооружению Ниагарской электростанции (в состав которой входили известные миллионеры Джон Морган, Джон Джекоб Астор, IV, барон Ротшильд и др.) приняла решение о использовании системы переменного тока и установлении стандарта в 60 герц.
История физики
Отто фон Герике в 1672 году опубликовал собственные результаты экспериментов. Он изобрёл довольно мощную электростатическую машину (вращающийся шар из серы, электризуемый прижатой рукой) и впервые отметил явление бесконтактного переноса электризации от заряженного тела другому, расположенному неподалёку (или соединённому с первым телом льняной ниткой). Герике первым обнаружил, что наэлектризованные тела могут не только притягиваться, но и отталкиваться.
История физики
В христианской Европе научные исследования фактически начались в XIV веке. До этого можно упомянуть только несколько достижений: изобретены очки, правильно объяснено явление радуги, освоен компас. Французский учёный Пьер де Марикур в 1269 году издал обширное исследование свойств магнитов, где указал, помимо прочего, что намагниченный предмет можно перемагнитить, и что источником магнетизма являются небесные «полюса мира».
Технологическая и индустриальная история США
Кроме освещения электричество нашло применение в электромоторах. Высокоэффективный электрический двигатель изобрёл в 1883 году Никола Тесла. Его моторы быстро вытеснили на производстве паровые машины, а в 1888 году электромотор начали использовать и для приведения в движение городского транспорта.
Элементарный электрический заряд
"Любой наблюдаемый в эксперименте электрический заряд всегда кратен одному элементарному" — такое предположение было высказано Б. Франклином в 1752 году и в дальнейшем неоднократно проверялось экспериментально. Впервые элементарный заряд был экспериментально измерен Милликеном в 1910 году.
Герике, Отто фон
Переходим теперь к другой области физики, в которой имя Герике пользуется тоже вполне заслуженной известностью. Мы говорим об электричестве, которое в то время, призванное, так сказать, к жизни опытными исследованиями Гильберта, представляло в виде нескольких отрывочных фактов лишь ничтожный и никого не интересующий зародыш той грандиозной силы, которой суждено было завоевать внимание всего цивилизованного мира и опутать земной шар сетью своих проводников.
Йедлик, Аньош Иштван
Считается одним из изобретателей электрического двигателя, он сконструировал в 1829 году в Рабе (Gyor) первый малый электродвигатель (на четыре года раньше М.Фарадея). Открыл возможность перехода электрической энергии в механическое вращательное движение электромагнитным способом. В 1854 году изготовил из угольно- цинковых элементов действующую батарею, а также цепную схему и разряжение аккумулятора, В 1827 г. Йедлик сконструировал первую в мире динамо-машину, однако практически не объявлял о своём изобретении вплоть до конца 1850-х гг. В 1840 году изобрел электрический локомотив.
Электроприбор
Потребительская электроника () делятся на три категории: аудиоустройства, видеоустройства и бытовые приборы.Первые электроприборы появились очень давно. В Древнем Китае уже изобрели первую батарейку. В сосуд с соленой водой поместили две пластинки разных металлов. Они стали давать ток. Затем Яблочков(в современное время) изобрел трансформатор. Такой вид трансформатора используется каждый день в наших с вами домах.
Свеча зажигания
Первая свеча зажигания в ее современном виде была разработана немецким инженером и ученым Робертом Бошем в 1902 году. Впервые свеча зажигания была использована с магнето высокого напряжения, также разработанным в мастерской компании BOSCH. Свечи зажигания BOSCH стали использоваться в двигателях внутреннего сгорания Карла Бенца, заменив используемые в то время калильные трубки с открытым пламенем. С тех пор и по настоящее время практически все свечи зажигания используют тот же принцип работы и строение, как и в 1902 году, эволюция данного узла шла преимущественно по пути усовершенствования используемых материалов (для изолятора, проводников и т.п.) и технологии изготовления (удешевления).
Технологическая и индустриальная история США
В Америке пионером изучения электричества был Бенджамин Франклин. Он наиболее известен изобретением молниеотвода и изучением электрической природы молнии. Но источником электричества длительное время были маломощные батареи. Лишь после того, как Майкл Фарадей в 1831 году показал связь между электричеством и магнетизмом, стало возможно создание электрогенератора, которые питали дуговые лампы, первые и поначалу малоэффективные электрические светильники.
Электричество
В целом, начиная с XIX века, электричество плотно входит в жизнь современной цивилизации. Электричество используют не только для освещения, но и для передачи информации (телеграф, телефон, радио, телевидение), а также для приведения механизмов в движение (электродвигатель), что активно используется на транспорте (трамвай, метро, троллейбус, электричка) и в бытовой технике (утюг, кухонный комбайн, стиральная машина, посудомоечная машина).
Электрический стул
Во второй половине 1888 года изобретатель Гарольд Браун и сотрудник Колумбийского университета Фред Питерсон провели в лабораториях Эдисона исследования по использованию электричества для смертной казни. В течение нескольких месяцев было убито током более двух десятков собак, по результатам экспериментов группа представила Судебно-медицинскому обществу штата Нью-Йорк доклад, в котором рекомендовала электрический стул в качестве орудия казни (рассматривались и другие варианты, в том числе бак с водой и стол с резиновым покрытием). в штате Нью-Йорк вступил в силу «Закон об электрической казни».
Риттер, Иоганн Вильгельм
В 1803 году Риттер фактически изобрёл электрическую аккумуляторную батарею. Составив столб из пятидесяти медных кружочков, между которыми было проложено влажное сукно, он пропустил по нему ток от вольтова столба. В результате столб сам стал вести себя как источник электричества. Объяснил такой эффект в 1805 году итальянский учёный Алессандро Вольта.
Электричество
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.
Электрический телеграф
Отклоняющее действие гальванического тока на магнитную стрелку было замечено ещё в 1802 г. итальянцем Романьези (Romagnesi), а затем вновь открыто и изучено Эрстедом в 1820 г. Вскоре после этого в заседании Парижской академии наук, где обсуждалось это открытие, Ампер высказал мысль о применении его к телеграфированию.
Электромагнитное поле
Известные ещё со времён античности электричество и магнетизм до начала XIX в. считались явлениями, не связанными друг с другом. Математик А. Ампер в 1824 г. дал математическое описание взаимодействия проводника тока с магнитным полем (см. Закон Ампера).
Война токов
В 1878 году Эдисон основывает компанию «Эдисон электрик лайт» (сегодня General Electric). К 1879 году закончилась доводка электрической лампочки — одна лампа служила свыше 12 часов. Это число может показаться весьма скромным, но альтернативами в те времена были только свеча, керосиновая лампа и газовое освещение. В 1880 году Эдисон патентует всю систему производства и распространения электроэнергии, которая включала три провода — нулевой, +110 и -110 вольт (это снижало материалоёмкость при тех же потерях энергии). Одновременно был продемонстрирован невиданный доселе срок жизни лампочки — 1200 часов. Именно тогда Эдисон сказал: «Мы сделаем электрическое освещение настолько дешёвым, что только богачи будут жечь свечи».
Umeå Energi
Компания была основана в 1887 году, как сообщается, после разговора между инженером из Лондона Джоном Фредериком Лютом и мэром Умео Рософфом, посетившим свадьбу этого инженера. Мэр был так впечатлён его идеями, что решил вложить деньги в паровой двигатель "Luth & Rosén". В итоге электростанция была введена в эксплуатацию в 1892 году, а 36 дуговых лам на ней стали первыми лампами электрического освещения в Умео.