Elektrienergia varasemad leiutajad ja uuendajad

Elektrienergia ajalugu algab William Gilbertist (1544–1603), kes oli arst ja loodusteadlane, kes teenis kuninganna Elizabethi esimest Inglismaad. Enne Gilbertit oli elektri ja magnetilisuse kohta teada vaid see, et tegemist on lodestonega (magnetiit) omasid magnetilisi omadusi ning merevaigu ja joa hõõrumine meelitas kleepuma mitmesuguste materjalide tükke.

1600. aastal avaldas Gilbert oma traktaadi "De magnete, Magneticisique Corporibus" (magnetil). Teaduslikus ladina keeles trükitud raamat selgitas aastaid Gilberti uurimusi ja katseid elektri ja magnetilisuse alal. Gilbert äratas suuresti huvi uue teaduse vastu. Just Gilbert lõi oma kuulsas raamatus väljendi "electrica".

Mitmete eurooplaste leiutajate, sealhulgas Otto von Guericke (1602–1686) Saksamaa, Prantsuse Charles Francois Du Fay (1698–1739) ja Inglismaa Stephen Gray (1666–1736) laiendasid teadmisi.

Otto von Guericke oli esimene, kes tõestas vaakumi olemasolu. Vaakumi loomine oli hädavajalik igasuguste edasiste elektroonikauuringute jaoks. 1660. aastal leiutas von Guericke masina, mis tootis staatilist elektrit; see oli esimene elektrigeneraator.

1729. aastal avastas Stephen Gray elektri juhtivuse põhimõtte ja 1733. aastal Charles Francois du Fay avastas, et elekter on kahel kujul, mida ta nimetas vaiguseks (-) ja klaaskehaks (+), mida nüüd nimetatakse negatiivseks ja positiivne.

Leydenti purk oli algselt kondensaator, seade, mis salvestab ja vabastab elektrilaengu. (Tol ajal peeti elektrit salapäraseks vedelikuks või jõuks.) Leydeni purk leiutati 1745. aastal peaaegu samal ajal Hollandis autor akadeemik Pieter van Musschenbroek (1692–1761) 1745. aastal ja Saksamaal saksa vaimulik ja teadlane Ewald Christian Von Kleist (1715–1759). Kui Von Kleist esimest korda oma Leydensi purki puudutas, sai ta võimsa šoki, mis koputas ta põrandale.

Leydeni purk sai nime Musschenbroeki kodulinna ja ülikooli Leydeni järgi Prantsuse teadlane ja vaimulik Jean-Antoine Nollet (1700–1770). Purki hakati Von Kleisti järgi kutsuma ka Kleistiani purgiks, kuid see nimi ei kleepunud.

USA asutaja Ben Franklini oma (1705–1790) oli oluline avastus, et elekter ja välk olid üks ja sama. Franklini piksevarras oli elektri esimene praktiline rakendus. loodusfilosoof Henry Cavendish Inglismaalt, Coulomb Prantsusmaalt ja Luigi Galvani Itaalia Vabariik andis teadusliku panuse elektrienergia praktiliste kasutusvõimaluste leidmisse.

1747. aastal asus Briti filosoof Henry Cavendish (1731–1810) mõõtma erinevate materjalide juhtivust (elektrivoolu kandmise võimet) ja avaldas oma tulemused. Prantsuse sõjaväeinsener Charles-Augustin de Coulomb (1736–1806) avastas 1779. aastal selle, mida hiljem hakatakse nimetama Coulombi seaduseks, mis kirjeldas tõmbe ja tõrjumise elektrostaatilist jõudu. Ja 1786. aastal näitas itaalia arst Luigi Galvani (1737–1798) seda, mida me nüüd mõistame närviimpulsside elektriliseks aluseks. Galvani pani konnalihased kuulsalt tõmblema, tõmmates neid elektrostaatilisest masinast pärit sädemega.

Pärast Cavendishi ja Galvani tööd tuli rühm olulisi teadlasi ja leiutajaid, sealhulgas Alessandro Volta (1745–1827), Itaalia füüsik Hans Christian Ørsted (1777–1851), prantsuse füüsik Andre-Marie Ampere (1775–1836), Georg Ohm (1789–1854) Saksamaalt, Michael Faraday (1791–1867) Inglismaalt ja Joseph Henry (1797–1878) USA-st.

Joseph Henry oli elektrivaldkonna teadlane, kelle töö inspireeris paljusid leiutajaid. Henry esimene avastus oli, et magneti jõudu saab tohutult tugevdada, keerates seda isoleeritud juhtmega. Ta oli esimene inimene, kes tegi magneti, mis suutis tõsta 3500 kilo kaalu. Henry näitas erinevust "koguse" magnetide vahel, mis koosnevad paralleelselt ühendatud ja lühikese pikkusega traadist paar suurt lahtrit ja "intensiivsusega" magnetid, mis keritakse ühe pika juhtmega ja erutab neid järjestikust elementidest koosnev aku. See oli originaalne avastus, suurendades märkimisväärselt nii magneti vahetut kasulikkust kui ka selle võimalusi tulevasteks katseteks.

Michael Faraday, William Sturgeon (1783–1850) ja teised leiutajad mõistsid kiiresti Henry avastuste väärtust. Sturgeon ütles suuremeelselt: "Professor Joseph Henryl on võimaldatud tekitada magnetjõud, mis varjutab täielikult üksteist terved magneesianalüüsid ja paralleeli pole vaja leida, sest tähistatava idamaise surnukeha imeline peatamine tema rauas kirst. "

See sagedamini kasutatav fraas on viide varjatud jutule, mille need Euroopa teadlased lõid umbes Muhammadi (571–632 CE) asutaja kohta. Islam. See lugu ei rääkinud tegelikult mitte Muhamedist, vaid pigem jutt, mille rääkis tema Plinius vanem (23–70 CE) kirstu kohta Aleksandrias, Egiptuses. Plinius ütles, et Aleksandrias asuv Serapise tempel oli ehitatud võimsate, nii võimsate kividega väidetavalt oli Cleopatra noorema õe Arsinoë IV (eKr 68–41) raudne kirst peatatud õhk.

Joseph Henry avastas ka iseenda ja vastastikuse esilekutsumise nähtused. Tema katses tekitas hoone teises loos juhtme kaudu edastatud vool sarnase traadi kaudu keldris kaks korrust allpool.

Telegraaf oli varajane leiutis, mis edastas traadiga teateid elektri abil, mille hiljem asendas telefon. Sõna telegraafia pärineb kreeka sõnadest tele, mis tähendab kaugel, ja grapho, mis tähendab kirjutama.

Esimesi katseid signaale elektrienergia abil (telegraaf) saata oli tehtud mitu korda enne, kui Henry probleemist huvi tundma hakkas. William Sturgeoni oma Elektromagneti leiutamine innustas Inglismaa teadlasi elektromagnetiga katsetama. Katsed ebaõnnestusid ja toodeti ainult voolu, mis nõrgenes mõnesaja jala pärast.

Kuid Henry lõi miili peent traati, pani "intensiivsuse" aku ühes otsas ja pani armatuuri lööma kellukese teisest. Selles eksperimendis avastas Joseph Henry programmi taga oleva olulise mehaanika elektriline telegraaf.

See avastus tehti aastal 1831, terve aasta enne seda, kui Samuel Morse (1791–1872) telegraafi leiutas. Selle kohta, kes leiutas esimese telegraafimasina, pole vaidlust. See oli Morse'i saavutus, kuid avastus, mis motiveeris ja võimaldas Morse'il telegraafi leiutada, oli Joseph Henry saavutus.

Henry enda sõnul: "See oli esimene avastus tõsiasjast, et galvaaniline vool võis kanduda kaugele nii vähese jõu vähenemisega, et tekitada mehaanilisi efekte, ja vahenditest, mille abil ülekanne võiks olla saavutatud. Ma nägin, et elektriline telegraaf oli nüüd teostatav. Ma ei pidanud silmas mingit konkreetset telegraafi vormi, vaid osutasin ainult üldisele tõsiasjale, et nüüd näidati, et a galvaanilist voolu saab edastada suurtele vahemaadele, piisava võimsusega, et tekitada soovitud mehaanilisi efekte objekt ".

Järgmisena hakkas Henry mõtlema magnetilise mootori konstrueerimisele ja õnnestus sisse lülitada kolbvarraste mootor mille ta paigaldas esimese automaatse poolusvahetaja ehk kommutaatori, mida kunagi koos elektriakuga on kasutatud. Otsest pöörlevat liikumist tal ei õnnestunud. Tema latt võnkus nagu aurulaeva jalgsi.

Thomas Davenport (1802–1851), sepp Vermontest Brandonist, ehitas 1835. aastal maantee väärilise elektriauto. Kaksteist aastat hiljem eksponeeris USA elektriinsener Moses Farmer (1820–1893) elektrimootoriga vedurit. Aastal 1851 juhtis Massachusettsi leiutaja Charles Grafton Page (1712–1868) radadel elektriautot Baltimore'i ja Ohio raudtee peatus Washingtonist Bladensburgini kiirusega 19 miili tund.

Kuid akude maksumus oli sel ajal liiga suur ja elektrimootori kasutamine transpordil polnud veel otstarbekas.

Dünamo- või elektrigeneraatori põhimõtte avastasid Michael Faraday ja Joseph Henry, kuid selle praktiliseks elektrigeneraatoriks arendamine kulus palju aastaid. Ilma energia genereerimise dünamota oli elektrimootori areng seiskunud ja elektrit ei saanud nii laialdaselt kasutada transpordiks, tootmiseks ega valgustuseks, nagu seda kasutatakse täna.

Kaarevalguse kui praktilise valgustusseadme leiutas 1878. aastal Ohio insener Charles Brush (1849–1929). Teised olid rünnanud elektrivalgustuse probleemi, kuid nende edu takistas sobivate süsinike puudumine. Pintsel pani mitu dünamost järjest järjest mitu lampi. Esimesi Harjatulesid kasutati tänavavalgustuseks Ohio osariigis Clevelandis.

Teised leiutajad parandasid kaarevalgust, kuid oli ka puudusi. Välisvalgustuses ja suurtes saalides töötasid kaarevalgustid hästi, kuid kaaretulesid ei saanud väikestes ruumides kasutada. Pealegi olid nad järjestikku, see tähendab, et vool läbis kordamööda iga lampi ja ühega juhtunud õnnetus viskas kogu seeria tööta. Sisevalgustuse kogu probleemi pidi lahendama üks Ameerika kuulsamaid leiutajaid: Thomas Alva Edison (1847–1931).

Esimene Edisoni omadest laiaulatuslikud leiutised koos elektriga oli automaatne häälte salvestaja, mille jaoks ta sai patendi 1868. aastal, kuid ei suutnud seadme vastu mingit huvi äratada. Siis leiutas ta a aktsiaselts, ja asutas Bostonis tikkeriteenust 30 või 40 abonendiga ja tegutses Gold Exchange'i kohal asuvas ruumis. Seda masinat üritas Edison müüa New Yorgis, kuid ta naasis Bostonisse, ilma et tal see õnnestunud oleks. Seejärel leiutas ta duplekstelegraafi, mille abil võidakse saata kaks teadet üheaegselt, kuid testi ajal ebaõnnestus masin assistendi rumaluse tõttu.

Aastal 1869 oli Edison kohapeal, kui telegraaf ebaõnnestus kullaindikaatoriettevõttes - kontsernis, kes varustas abonente börsi kullahindadega. See viis tema ametissenimetamiseni superintendendiks, kuid kui ettevõtte omanikuvahetus heitis ta välja tema moodustatud ametikohalt, koos Franklin L. Paavst, paavsti, Edisoni ja Ameerika Ühendriikide esimese elektriinseneride ettevõtte partnerlus.

Mitte kaua pärast seda Thomas Edison vabastas leiutise, mis alustas teda edu teel. See oli täiustatud aktsepteerija ja Gold and Stock Telegraph Company maksis talle selle eest 40 000 dollarit. Thomas Edison rajas kohe Newarki kaupluse. Ta täiustas sel ajal kasutuses olnud automaatse telegraafisüsteemi ja viis selle Inglismaale. Ta katsetas veealuste kaablitega ja töötas välja neljakordse telegraafi süsteemi, mille abil üks traat tehti nelja töö jaoks.

Need kaks leiutist ostis Jay Gould, Atlandi ja Vaikse ookeani telegraafiettevõtte omanik. Gould maksis neljakordse süsteemi eest 30 000 dollarit, kuid keeldus automaatse telegraafi eest maksmast. Gould oli ostnud oma ainsa võistluse Western Unioni. "Kui Gould sai Western Unioni," ütles Edison, "ma ei teadnud, et edasine edasiminek telegraafias on võimalik, ja läksin teistesse ridadesse."

Edison jätkas tööd Western Union Telegraph Company heaks, kus leiutas süsiniku saatja ja müüs selle Western Unionile 100 000 dollari eest. Selle toel rajas Edison 1876. aastal New Jerseys Menlo Parki laborid ja tehased ning just seal leiutas ta fonograaf, mis patenteeriti 1878. aastal ja alustas eksperimentide seeriat, mille käigus valmistati tema hõõglamp.

Thomas Edison oli pühendunud filmi tootmisele elektrilamp siseruumides kasutamiseks. Tema esimene uurimus oli vastupidava hõõgniidi kohta, mis põleks vaakumis. Plaatinajuhtme ja mitmesuguste tulekindlate metallidega tehtud katsetes olid ebarahuldavad tulemused, nagu ka paljude teiste ainete, sealhulgas juustega. Edison jõudis järeldusele, et mingi lahendus oli pigem süsinik kui metall - inglise leiutaja Joseph Swan (1828–1914) oli jõudnud samale järeldusele 1850. aastal.

Pärast neljateistkümnekuulist rasket tööd ja 40 000 dollari kulutamist katsetati 1879. aasta oktoobris ühe Edisoni gloobuse sisse suletud söestunud puuvillane niit ja see kestis nelikümmend tundi. "Kui see põleb nüüd nelikümmend tundi," ütles Edison, "Ma tean, et suudan selle sada ära põletada." Ja nii ta tegi. Vaja oli paremat hõõgniiti. Edison leidis selle bambusest karboniseeritud ribades.

Edison töötas välja ka oma tüübi dünamo, suurim, mis selle aja jooksul tehtud. Koos Edisoni hõõglampidega oli see üks 1881. aasta Pariisi elektriekspositsiooni imet.

Peagi järgnes elektrotehaste paigaldamine Euroopas ja Ameerikas. Edisoni esimene suur keskjaam, mis varustas kolme tuhande lambiga, püstitati 1882. aastal Londoni Holborgi viadukti juurde, ja sama aasta septembris pandi sisse Pearl Streeti jaam New Yorgis, mis oli Ameerika esimene keskjaam operatsioon.

• Beauchamp, Kenneth G. "Telegraafia ajalugu." Stevenage UK: tehnika- ja tehnoloogiainstituut, 2001.
• Brittain, J.E. "Pöördepunktid Ameerika elektriajaloos". New York: Elektri- ja elektroonikainseneride instituudi press, 1977.
• Klein, Maury. "Elektritegijad: aur, elekter ja mehed, kes leiutasid tänapäevase Ameerika." New York: Bloomsbury Press, 2008.
• Shectman, Jonathan. "18. sajandi murrangulised teaduslikud katsed, leiutised ja avastused." Greenwood Press, 2003.