Сейчас электричество окружает человека повсюду: смартфоны, компьютеры, светильники и масса других устройств. Современную жизнь без него представить просто невозможно. Однако мало кто задумывался о том, когда придумали электричество и каков был путь его внедрения в повседневную жизнь. Стоит непременно в этом разобраться!
История открытия электричества
Можно сказать, что история открытия берет свое начало в VI в. до н.э. Фалес Милетский, будучи известным в научных кругах греческим математиком отметил, что после трения о янтарь ткани с мехом наблюдается их взаимное притяжение. Далее данное явление было объяснено отсутствием баланса электрических зарядов и получило название «статическое электричество».
Интересно! В 1937 году археологами были найдены несколько десятков глиняных горшков, в которых присутствовали медные пластины и железные прутики. В совокупности эти материалы могли применяться с целью изготовления батарей. Это наталкивает на мысль о том, что первые формы гальванических элементов могли создаваться задолго до того, как нам известно.
Кто впервые использовал слово электричество
В начале XVII века физиком Уильямом Гилбертом была написана книга, в которой помимо прочего было дано объяснение выработки статического электричества посредством трения шерсти о янтарь.
При этом акцент делался именно на янтаре, поскольку на тот момент Гилберт еще не осознавал, что электрический заряд для всех материалов универсален. По-гречески янтарь звучит как «Электрум», именно по этой причине явление выработки энергии было названо «электрической силой».
Это исследование породило новое английское слово – «electricity». В первый раз оно было замечено в одном из выпусков научно-популярного журнала Pseudodoxia Epidemica в 1946 году, автором которого является Томас Браун.
Какие существуют типы электрических зарядов? Открытие Дюфе
Исследования, касающиеся принципов движения частиц, производились огромным количеством деятелей науки. В начале XVIII века Стивену Грею удалось открыть явление, носящее название электростатической индукции.
Чуть позже Отто фон Герике стал создателем первой фрикционной электромашины. И пусть она была примитивной, однако же, послужила точкой отсчета для более сложных механизмов.
Отдельно стоит выделить научный вклад, сделанный французским химиком Шарлем Франсуа Дюфе. К его заслугам относят:
1. Открытие двух типов электричества. Изначально им были даны названия «стекловидный» и «смолистый». Позже термины были переименованы на «положительный» и «отрицательный» заряды.
2. Обнаружение зависимости между типом заряда и движениями двух предметов (объекты с противоположным знаком притягиваются друг к другу, в то время как предметы с одинаковыми знаками отталкиваются).
3. Опровержение существующего в прошлом мифа о том, что электрические свойства конкретного объекта находятся в прямой зависимости от его цвета.
Интересный факт! Именно закон взаимодействия электрических зарядов послужил первоисточником для знаменитой фразы, применяющейся в психологии в отношении характеров людей – «противоположности притягиваются».
Каждое из вышеперечисленных открытий и изобретений перевернули представление ученых о физических свойствах электрической энергии.
Открытия Франклина
В середине XVIII века Бенджамином Франклином на регулярной основе проводились эксперименты, призванные расширить познания о свойствах и методах взаимодействия с электричеством.
В 1748 году ему удалось совместно с другими учеными сконструировать рабочий прототип электрической батареи. Основу прототипа составляли стеклянные листы, между которыми особым образом размещались пластины из свинца.
Однако самым знаменитым и значимым исследованием Бенджамина Франклина считается доказательство факта физического родства между электрическим зарядом и молнией. Был проведен эксперимент:
1. Сначала Франклин привязал к смоченной веревке большого воздушного змея металлический ключ.
2. Далее на земле была собрана изоляционная площадка (не пропускающая электрический ток).
3. Затем во время грозы ученый встал на площадку и выпустил воздушного змея в небо.
Результат оказался предсказуемым – воздушный змей вобрал в себя небольшое количество заряда, который впоследствии протекал по веревке, заставляя ее колебаться. Эксперимент наглядно продемонстрировал, что молния имеет электрическую природу.
Электрическая батарея Вольта
Алессандро Вольт – известнейший физик-экспериментатор родом из Италии. Основываясь на собственном открытии о том, что определенные химические реакции способны генерировать ток, ему удалось собственноручно сконструировать электрическую батарею. Состояла она из короба с размещенными в нем чередующимися цинковыми и медными пластами. Цель батареи заключалась в производстве постоянного тока.
Исследования Вольта, связанные с получением тока посредством химических реакций, побудили и других ученых заняться изучением этого вопроса. Постепенно тема подобного получения электрической энергии развивалась, а информация по ней накапливалась, что привело к развитию отдельного раздела физической химии, получившего название «электрохимия».
Важно! Электрохимическая ячейка Вольта была подробно изучена Георгом Симоном Омом. Тот вычислил, что ток в цепи прямо пропорционален напряжению, прикладываемому к рассматриваемому проводнику. Данное явление было названо «законом Ома».
Ханс Эрстед: связь между магнитными полями и электричеством
Хансом Кристианом Эрстедом, датским физиком-экспериментатором, еще в начале XIX века была выявлена связь между магнетизмом и направленным движением заряженных частиц. Им была опубликована статья, описывающая необычное явление: стрелка компаса отклонялась от изначального положения, если на нее оказывалось влияние электрического заряда.
Результаты экспериментов, проводимых Хансом Эрстедом, были замечены другим не менее выдающимся ученым – физиком Андре-Мари Ампером. Он решил продолжить работу, разработав собственную теорию, предоставляющую четкое объяснение имеющейся связи меду электричеством и магнетизмом.
Работа оказалась успешной и принесла свои плоды. Всего за пару лет Ампер сумел математическим методом определить формулу, представляющую магнитные силы между предметами, по которым в моменте протекает электрический ток. Именно тогда и появилась единица измерения тока, названная в честь ученого – «Ампер».
На этом работа Ампера не остановилась. Он пошел дальше, конструируя все новые приборы, работа которых так или иначе связана с электрическим зарядом. Ориентировочно в 1820-х годах им были изобретены электрический магнит (предмет, способный генерировать контролируемое магнитное поле) и телеграф, позволяющие связываться двум людям, находящимся на большом расстоянии друг от друга, посредством текстовых сообщений.
Заслуги Майкла Фарадея в развитии электричества
Майклу Фарадею принадлежат множество заслуг в области изучения физики. Наиболее значимые его заслуги:
1. Посредством проведения множества физических опытов он обнаружил, что световые лучи способны оказывать прямое влияние на магнетизм.
2. Ему также удалось создать вращательные электромагнитные механизмы. Именно они в процессе дальнейших разработок легли в основу электрических двигателей.
3. В начале XIX века ученым была создана электрическая динамо-машина. Ее суть заключалась в преобразовании вращательных механических движений в электрический ток. В дальнейшем на этой основе будут создаваться турбины, вырабатывающие ток вследствие воздействия на них потока воды.
4. Также на счету Фарадея несколько сотен экспериментов, призванных изучить поведение электрических зарядов в разных условиях.
Эксперименты позволили ученому понять, что прошлая классификация токов на разные типы была иллюзорной. Вместо былых представлений о токе он выдвинул иную картину, при которой имеется лишь единственный «тип» электричества, а изменение всевозможных параметров (напряжения, тока) влечет создание разных групп явлений.
Вклад других ученых в развитие электричества: Эдисона, Теслы и Герца
Не только Майкл Фарадей, Ханс Эрстед и Алессандро Вольт трудились над изучением электричества и поиском способов его эффективного практического применения. Были и другие столь же выдающиеся ученые.
Томас Эдисон
Томаса Эдисона по праву можно считать первым человеком, кто сумел коммерциализировать электричество. В конце XIX века опытным путем ему удалось создать практичную лампочку, способную на протяжении длительного времени не перегорать. Дальнейшим его шагом стало проектирование системы, способной обеспечивать людей электричеством.
В 1882 году в Лондоне была возведена первая электростанция, питающая близлежащие дома. Далее чуть более совершенная ее версия была построена в Америке. Уже в конце XIX века получилось осветить около 90 домов, располагавшихся на юге Манхэттена.
В общей сложности мощности электростанции хватало для того, чтобы зажечь 5000 ламп. Конечно, сейчас это кажется совсем малым показателем, однако в конце позапрошлого века такая мощность потрясала воображение.
Никола Тесла
После того, как вследствие конфликта Никола Тесла ушел из компании Эдисона, он приступил к созданию нового типа двигателя переменного тока. Попутно с этим Тесла работал над развитием технологии передачи электрической энергии. Его целью была ее передача на большие расстояния с минимальными потерями.
Интересно! Существует мнение, что Эдисон буквально присвоил себе все наработки Теслы, после чего не заплатил ему полагающийся процент с дохода. Считается, что именно поэтому Тесла покинул компанию. Как показало время, решение было верным. Николе удалось добиться впечатляющих успехов.
Спустя год после ухода Тесла объединяет усилия с другим талантливым ученым – Джорджем Вестингаузом. Совместно они патентуют новую разработку, способную генерировать переменный ток.
Достаточно быстро она распространяется в Западной Европе и США за счет главного преимущества – дальности передачи. Построенная Теслой на Ниагарском водопаде ГЭС была способна эффективно передавать энергию на расстояние до двухсот кв. миль.
Генрих Рудольф Герц
В то время как Никола Тесла занимался разработкой систем производства и транспортировки электроэнергии, Генрих Герц все свои силы направлял на изучение электромагнитных волн.
Он заметил, что при попадании фотонов света на определенный материал наблюдается испускание электронов. Впоследствии наработки Герца в своих трудах использовал Альберт Эйнштейн. Труды Герца позволили ему сформулировать «закон фотоэлектрических эффектов». За этот труд он даже был удостоен Нобелевской премии.
Когда электричество появилось в домах
Мир велик, страны развиваются с разной скоростью. В каких-то из них электричество в домах обычных граждан пришло чуть раньше, в каких-то чуть позже.
Например, в Соединенных Штатах, а именно, в городе Нью-Йорк, Томасом Эдисоном была представлена первая в своем роде система коммерческого электрического освещения. Это стало возможно благодаря строительству в 1882 году электростанции «Перл Стрит». В том же году первые лампочки появились не только на улицах, но и внутри домов.
В Англии первая электрическая станция начала функционировать также в 1882 году, только на несколько месяцев позже, чем в Америке. В первый год ее работы свет был проведен в несколько сотен многоквартирных домов. В России первое уличное освещение появилось в 1879 году. Электрическим светом освещался Петербургский Литейный мост. В домах свет начал появляться спустя 2 года.
Хронология развития электричества в России
Рассматривая историю распространения электроэнергии в России, разумно выделить несколько основополагающих этапов:
Развитие до революции
В 1872 году открывается первый в стране кабельный завод, функционирующий и по сей день. В том же году Александр Николаевич Лодыгин запатентовывает свое новое изобретение – лампу накаливания, после чего начинает воплощаться в жизнь проект по электрификации Петербурга.
После 1880 года в составе Русского технического общества учеными Чиколаевым, Яблочковым и Лодыгиным организуется специализированный отдел, деятельность которого направлена на популяризацию электричества внутри страны. К 1886 году планируется электрификация половины магазинов, фабрик и жилых домов Петербурга.
Развитие при СССР
После революции до ВОВ электрификация страны производилась крайне медленно. Иногда она и вовсе деградировала. Однако все кардинальным образом поменялось после войны (частично начало меняться во время нее, поскольку страна нуждалась в колоссальных мощностях).
Стали возводится крупные гидро- и теплоэлекростанции. Если сравнивать с довоенным периодом, то производство электроэнергии увеличилось примерно в 6 раз до 300 миллиардов кВт/ч.
В 1967 года завершилось строительство энергосистемы из более чем шестисот электростанций. Все их мощности были направлены на обеспечение энергией европейской части СССР. К 1985 году суммарная мощность всех станций в СССР составляла порядка 315 млн. кВт.
Настоящее время
Сейчас электричеством пользуются даже в самых отдаленных уголках страны. Более того, электроэнергия в РФ производится с избытком, что позволяет продавать ее в соседние страны.
Электрическая энергия дает свет, тепло, позволяет приводить в действие всевозможные механизмы, значительно облегчающие жизнь. В связи с этим не стоит забывать, кто стоял у истоков ее открытия и продолжал развивать технологии, постепенно делая их все более производительными и безопасными.
Оставить комментарий: