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
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.
В каком году открыли электричество
Открытие электрических явлений легенда приписывает мудрейшему из мыслителей древней Греции Фалесу, жившему более двух тысячелетий назад. Еще в те времена в окрестностях древнегреческого города Магнезия люди находили на берегу моря камешки, притягивавшие легкие железные предметы. По имени этого города их назвали Магнитами (оттуда пришло к нам слово магнит). Фалес же находил и другие, не менее таинственные камешки к тому же красивые и легкие. Эти привлекательные дары моря не притягивали, как магниты, железных предметов, но обладали не менее любопытным свойством: если их натирали шерстяной тряпочкой, то к ним прилипали пушинки, легкие кусочки дерева, травы. Такие камешки, выбрасываемые приливами и волнами морей, мы сейчас называем янтарем. Древние же греки янтарь называли электроном.
Отсюда и образовалось слово электричество.
Но ни Древние греки, ни другие мыслители и философы на протяжении многих столетий не могли объяснить это свойство янтаря и стекла. В XVII веке немецкому ученому Отто Герике удалось создать электрическую машину, извлекавшую из натираемого шара отлитого из серы, значительные искры, уколы которых могли быть даже болезненными. Однако разгадка тайн «электрической жидкости», как в то время называли это электрическое явление, не была тогда найдена. В середине XVII века в Голландии, в Лейденском университете, ученые под руководством Питера ван Мушенбрука нашли способ накопления электрических зарядов. Таким накопителем электричества была лейденская банка (по названию университета) – стеклянный сосуд, стенки которого снаружи и изнутри оклеены свинцовой фольгой (рис).
Лейденская банка, подключенная обкладками к электрической машине, могла накапливать и долго сохранять значительное количество электричества. Если ее обкладки соединяли отрезком толстой проволоки, то в месте замыкания проскакивала сильная искра, и накопленный электрический заряд мгновенно исчезал. Если же обкладки заряженного прибора соединяли тонкой проволокой, она быстро нагревалась, вспыхивала и плавилась, т.е. перегорала, как мы часто говорим сейчас. Вывод мог быть один: по проволоке течет электрический ток, источником которого является электрически заряженная лейденская банка. Сейчас подобные приборы мы называем электрическими конденсаторами (слово конденсатор означает сгуститель), а их не соединяющиеся между собой полоски фольги – обкладками конденсаторов.
Более совершенный, а главное почти непрерывный источник электрического тока изобрел в конце XVIII в. итальянский физик Александр Вольта. Между небольшими дисками из меди и цинка он помещал суконку, смоченную раствором кислоты.
Пока прокладка влажная, между дисками и раствором происходит химическая реакция, создающая в проводнике, соединяющем диски, слабый электрический ток. Соединяя пары дисков в батарею, можно было получать уже значительный электрический ток. Такие батареи называли вольтовыми столбами. Они-то и положили начало электротехнике.
Свет приходит с Севера. Как Яблочков сделал Россию «родиной электричества»
Во второй половине XIX века технический прогресс набирал обороты, и между учёными шло своеобразное соревнование, в котором победить должен был тот, кто придумает самый эффективный источник света, отвечающий запросам массового потребителя. Лампочки накаливания в том или ином виде существовали с 1840-х годов, и около 20 изобретателей по всему миру имели на них патенты.
23 марта 1876 года — ровно 145 лет назад — русский инженер Павел Яблочков запатентовал придуманную им «электрическую свечу». Для того времени это было гениальное изобретение. Можно сказать, что «свеча Яблочкова» дала старт электрификации всего мира.
Простая, экономичная и удобная «свеча»
В июле 1874 года получил патент на свою лампу российский инженер Александр Лодыгин: в качестве нити накала он использовал угольный стержень в герметично запаянном сосуде. В том же году начальник службы телеграфа Московско-Курской железной дороги Павел Яблочков впервые в истории применил для освещения железнодорожных путей прожектор с дуговой лампой. Начальство обратилось к Яблочкову, увлекавшемуся электротехникой, с просьбой установить источник света на паровоз Императорского поезда, который следовал из Москвы в Крым. Сделав это и испытав прожектор в действии, Яблочков пришёл к выводу, что регулятор для вольтовой дуги, применявшийся на нём, крайне неудобен. Он решил усовершенствовать конструкцию.
Инженер увольняется со службы на телеграфе и открывает в Москве мастерскую, чтобы заниматься опытами по электротехнике и изготовлением приборов. Больше всего его интересуют работы с дуговыми лампами. Так называют осветительные приборы, где источником света выступает электрическая дуга — разряд в газе между двумя электродами. Как-то раз, проводя опыты по электролизу, Яблочков замечает, что такая дуга вспыхнула между углями, погружёнными в электролитическую ванну. Так он приходит к идее создания дуговой лампы без регулятора.
В 1875 году изобретатель отправляется за границу. Побывав в США, он оседает в Париже. Там Яблочков завершает разработку конструкции своей лампы и 23 марта 1876 года получает на неё патент. Его «свеча» — это простой, экономичный и удобный прибор. Она представляет собой два угольных блока, разделённых гипсом или каолином (белой глиной). Наверху — перемычка из тонкой проволоки. При подаче электрического тока проволока сгорает и возникает дуга: она светит, постепенно сжигая угли и испаряя изоляционный материал.
Чуть позже Яблочков усовершенствовал изобретение. Теперь «свечу» можно было использовать не один раз. Электродов хватало на полтора часа.
«Новая эра в технике»
Уже через несколько недель после получения патента 28-летний инженер участвовал в научно-технической выставке в Лондоне. На ней он представил своё детище: установив на постаментах четыре «свечи», подвёл к ним ток от динамо-машины, и большое помещение выставки озарилось ярким чуть голубоватым светом. Посетители были в восторге. Журналисты — тоже. Европейские газеты вышли с заголовками «Изобретение русского инженера Яблочкова — новая эра в технике», «Свет приходит к нам с Севера — из России» и даже «Россия — родина электричества».
Павел Яблочков сам не ожидал такого успеха. Но основания для него имелись: его «свеча» оказалась проще, удобнее и дешевле в использовании, чем угольная лампа Лодыгина и другие известные на тот момент источники света. Вскоре во многих странах мира стали открываться компании по производству и эксплуатации «свечей Яблочкова». Изделия изготавливали тысячами штук, и разлетались они как горячие пирожки: их применяли для освещения как домов, так и городских улиц, для чего вставляли в фонари и меняли каждые полтора часа, пока не были придуманы светильники с автоматической заменой ламп.
Изобретение русского электротехника нашло самое широкое практическое применение и, по сути, дало старт электрификации всего мира. В феврале 1877 года «свечи Яблочкова» зажглись в фешенебельных магазинах Парижа, чуть позже — на Авеню де л’Опера и других улицах французской столицы. В июне они загорелись в Вест-Индских доках Лондона и на набережной Темзы. Вслед за Францией и Великобританией «свет с Севера» пришёл в Германию, Италию, Швецию, Испанию, Грецию, а затем отправился за океан: в Мексику, Бразилию и США.
«Прозябал бы в неизвестности»
Тем досаднее, что в самой России к изобретению инженера поначалу отнеслись прохладно, без должного внимания. Лишь в октябре 1878 года было произведено пробное освещение в Кронштадте, в казармах и на площади у дома командира морского порта. Затем 8 шаров со «свечами Яблочкова» установили в здании Большого (Каменного) театра в Санкт-Петербурге. Публика оказалась впечатлена.
Только убедившись в том, что его научно-техническая деятельность получила признание на родине, инженер вернулся в Россию. Знаменитое «нет пророка в своём отечестве» — это как раз об истории его изобретения. Вот что писал журнал «Наука и жизнь» в 1890 году: «Как это ни прискорбно, но в России нет места русским изобретателям, пока они не получат заграничного клейма. <. > Яблочков и поныне „прозябал бы в неизвестности“, если бы не побывал в Лондоне и Париже».
К концу XIX века появились более совершенные конструкции электрических ламп, и от «свечи Яблочкова» постепенно стали отказываться. Изобретатель умер в родном Саратове в возрасте всего лишь 46 лет, до последнего дня работая над чертежами электрического освещения этого города. На его могильном памятнике, установленном в селе Сапожок, выбиты слова, которые он когда-то сказал: «Электрический ток будет подаваться в дома, как газ или вода».
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:
- Англичанин Уильям Гилберт в начале XVII века, изучая магнитоэлектрические явления, ввёл впервые такое понятие, как электричество (янтарность).
- 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.
- Почти через 60 лет (1729 г.) английский физик Стивен Грей опытным путём определил способность проводить ток различных материалов.
- 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.
- В 1745 году была изобретена Лейденская банка – прообраз современного конденсатора. Автором изобретения был голландский исследователь Питер ван Мушенброк.
- 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.
- 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.
- Спустя несколько лет, в 1791 году, Гальвани выпускает в свет трактат, в котором доказывает протекание электрических процессов в мышцах животных.
- 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.
- Через двадцать лет датский физик Эрстед обнаружил существование электромагнитного эффекта. Размыкая контакты электрической цепи, он заметил колебания стрелки рядом положенного компаса.
- Спустя год, великий французский учёный Ампер в 1821 г. обнаружил магнитное поле вокруг проводника переменного тока.
- 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.
