Изобретатель Джеймс Вимшерст усовершенствовал конструкцию. Он использовал машину для демонстрационных экспериментов по электростатике, получая источник противоположных зарядов.
Кто первым изобрел электричество: значение для человечества, как давно оно было изобретено?
Ответ на вопрос, кто изобрел электричество, требует анализа экспериментов и открытий, сделанных в промышленности. В поисках объяснения явления, которое представляет собой поток заряженных частиц, ученые объединили различные направления исследований. История приписывает роль основателя науки об электричестве Бенджамину Франклину, который экспериментально подтвердил электрическую природу молнии. Есть много других названных ученых, в том числе начинающих, которые внесли значительный вклад в науку об электричестве.
Вольта продолжил свои эксперименты с электричеством и обнаружил, что нервы более возбудимы, чем мышцы. Он также обнаружил, что органы зрения и вкуса человека чувствительны к электричеству.
История открытия
Атмосферное электричество существовало задолго до появления человека. Он вызывал пожары и представлял прямую угрозу для древних людей. Когда наши предки видели приближающуюся грозу, они принимали ее за гнев страшных богов и благоразумно оставались дома.
Их притягивала неведомая сила, поэтому, зная об опасности электричества, люди пытались использовать его в своих целях. К сожалению, до наших дней сохранилось мало записей об этом. Поэтому ответ на вопрос, кто первым изобрел использование электричества, похоже, навсегда остался скрытым во мраке истории.
Наблюдения в древние времена
Наши предки знали о необыкновенных свойствах некоторых видов рыб. В древнеегипетских текстах, датируемых 2750 годом до н.э., упоминаются рыбы, способные создавать электрические разряды – “нильские громовержцы”.
Рисунок 1: Древнеегипетский рельеф из гробницы Ти в Саккаре
На рельефе, созданном древним художником около 2300 года до н.э., изображена сцена рыбной ловли. Среди изображений рыб в нижней части барельефа – электрический сом.
Рисунок 2: Электрический сом
Римский ученый Плиний Старший описал необыкновенные электрические способности сомов и скатов. Он упомянул о способности разрядов, производимых этими животными, перемещаться по проводящим объектам.
Рисунок 3: Электрический скат
Арабские, древнеримские и древнегреческие врачи использовали способности электрической рыбы для лечения подагры и головных болей. Метод лечения заключался в том, чтобы прикоснуться к ним и получить сильный удар током.
Известный римский ученый Гален, живший во II веке нашей эры, использовал этот метод лечения с таким успехом, что император Марк Аврелий сделал его своим врачом.
Заслуживают внимания рельефы древнеегипетского храма богини Хатор, построенного более 4 500 лет назад. Изображенные на стенах предметы напоминают газоразрядные электрические лампы, что позволяет предположить, что они использовались для освещения храма.
Рисунок 4: Рельеф из храма Хатхор
Большинство египтологов придерживаются противоположного мнения. Они опровергают это открытие и утверждают, что для изготовления таких ламп требовались вакуумные насосы, проводники тока, изоляторы и передовые технологии выдувания стекла, а также мощный источник энергии.
Фалес, философ и математик из древнегреческого города Милет, в 600 году до н.э. экспериментально установил, что янтарь притягивает различные светлые предметы, если потереть его о шерсть животных. Из-за небольшого количества исследований и низкого уровня развития науки в то время, природа этого явления не была полностью изучена.
Рисунок 5: Фалес Милетский
Необычная особенность янтаря объяснялась влиянием божественных сил. Кстати, корень слова “электричество” связан с греческим названием янтаря – электрон.
В 1936 году немецкий археолог Вильгельм Кёниг обнаружил артефакт возрастом более двух тысяч лет недалеко от Багдада, столицы современного Ирака. Это остатки глиняного сосуда длиной 13 см. Верхняя часть емкости была покрыта битумом. Внутри находился стальной стержень, помещенный в медный цилиндр.
Этот ученый предположил, что сосуд является химическим источником электрического тока, когда он заполнен раствором кислоты или основания. Многие ученые подтвердили его догадку на опыте. Например, в 1947 году американский ученый-физик сделал копию этого сосуда. В качестве электролита он использовал сульфат меди. Напряжение, создаваемое батареей, составляло 2 В.
Рисунок 6: Багдадская батарея
У теории о том, что древние люди создали источники электричества, безусловно, есть свои критики. Они утверждают, что не было найдено никаких устройств, которые могли бы работать от электричества. Конструкция батареи, в которой вся верхняя часть была покрыта слоем битума, не указывает на ее использование в качестве источника электроэнергии, но напоминает сосуды, используемые для хранения катушек.
Шарль Франсуа Дюфе и виды заряда
В конце 16 века ученые начали интересоваться древними письменами. Английский придворный врач Елизаветы I и физик Уильям Гильберт ввел термин “электричество” в 1600 году.
Он использовал этот термин для описания силы, возникающей при трении различных веществ друг о друга. Он также был автором научного трактата. В нем Гильберт предложил рассматривать Землю как большой магнит, полюса которого совпадают с географическими полюсами.
Рисунок 7: Уильям Гильберт
Гильберт был первым ученым, разделившим понятия магнетизма и статического электричества. Он является изобретателем простого устройства под названием “Версориум”. Устройство было разработано для обнаружения наличия электрического поля.
Рисунок 8: Версориум
С его помощью ученый доказал, что способность притягивать предметы небольшой массы при трении друг о друга характерна не только для янтаря, но и для других материалов. Он также первым описал изоляционные и экранирующие свойства различных материалов.
В 1663 году Отто фон Герике, мэр Магдебурга, Германия, продолжил исследования Уильяма Гилберта и построил электростатическую машину. Он использовался для изучения эффектов притяжения и отталкивания различных тел.
Машина состояла из сферы, внутри которой был закреплен стальной стержень. Сфера была изготовлена путем заливки расплавленной серы в стеклянный сосуд. Как только сера застывала, сосуд разбивали.
Шар был установлен на специальном держателе. Шар вращался с помощью специальной ручки. Приложив к нему сухую руку, можно было наблюдать, как легкие тела притягиваются или отталкиваются друг от друга под воздействием статического электричества. Ученый также доказал, что электростатические заряды можно передавать на небольшие расстояния с помощью льняной нити.
Рисунок 9: Электростатическая машина фон Герике
Эксперименты фон Герике по передаче электричества на расстояние продолжил английский ученый Стивен Грей. Он заметил, как пробка, закрывающая стеклянную трубку, начинает притягивать легкие предметы, когда трубку трут.
Прикрепив к пробке шелковую нить, ученый смог добиться того, что максимальное расстояние, на которое можно было передать электрический заряд, составляло 800 футов.
Оказалось, что на расстояние влияет не толщина струны, а материал, из которого она сделана. Ученый также обнаружил, что электрические заряды могут передаваться с помощью электростатической индукции без прикосновения стеклянной трубки к струне. Грей установил, что вещества делятся на проводники электричества и диэлектрики.
Рисунок 10: Эксперименты Стивена Грея
Французский ученый Шарль Дюфе, проанализировав эксперименты своих предшественников, в 1733 году. показал, что в природе существует два вида электрического заряда, или, как он их назвал, “электричество смолы и электричество стекла”. И электричество разных видов может притягивать друг друга, а один вид может отталкивать свой собственный вид.
Рисунок 11: Шарль Дюфе
Следующим шагом в изучении электричества стало изобретение конденсатора, устройства для хранения электрического заряда, в 1745 году в голландском городе Лейден.
История его открытия рассказывает о двух ученых, которые обнаружили этот эффект независимо друг от друга. Первым, кто обнаружил эффект накопления электрического заряда, был Эвальд фон Клейст.
Он сделал это открытие случайно, когда заряжал стальной гвоздь от электрической машины. Решив, что гвоздь достаточно заряжен, ученый начал извлекать его из банки, которую держал другой рукой. Когда он коснулся ногтя, то испытал ощутимый удар током.
В результате была обнаружена возможность накопления электроэнергии. Чуть позже его эксперимент повторил профессор Петер фон Мушенбрук. Он использовал воду, налитую в стеклянный сосуд, и погружал в нее медную проволоку. Когда ученый попытался прикоснуться к заряженной медной проволоке, он получил сильный удар током.
Рисунок 12: Эксперименты с использованием банки с воронкой
Затем фон Мушенбрук сообщил об открытии научному сообществу. Полученное устройство стало известно как “лейденская банка”.
Рисунок 13: Конструкция лейденской банки
Примерно в то же время в России такие великие ученые, как Михаил Ломоносов и Георг Рихман, изучали атмосферное электричество. Для изучения этого явления они соорудили громоотвод. Они использовали его для зарядки “воронки”. Они также изобрели прибор для измерения электричества – “электрический индикатор”.
К сожалению, Георг Рихман трагически погиб от удара молнии во время одного из экспериментов с атмосферным электричеством в 1753 году.
Рисунок 14: Трагическая смерть Ричмана во время эксперимента
Бенджамин Франклин и воздушный змей
Продолжая свои исследования природы явления электричества, американский ученый и известный политик Бенджамин Франклин ввел определение положительного и отрицательного зарядов.
В 1752 году он провел в Филадельфии эксперименты по изучению электрических явлений в атмосфере. Идея заключалась в том, чтобы запустить воздушного змея в облако молний. Он состоял из стальной рамы, обтянутой шелковой тканью. Воздушный змей был привязан к шелковой ленте.
На конце ленты находился металлический ключ. Зная о смертельной опасности молнии, Франклин не стал дожидаться момента удара. Вместо этого он запустил воздушного змея в облако и обнаружил, что тот может накапливать электрические заряды.
Рисунок 15. Эксперимент Франклина с воздушным змеем
Он также смог описать принцип работы молниеотвода и предложил заострить его вершину для повышения эффективности. С помощью громоотвода ученый смог доказать, что молния по своей природе электрическая.
Луиджи Гальвани и Алессандро Вольта – открытия в Италии на рубеже 18 и 19 веков
Итальянский ученый Луиджи Гальвани в 1771 году обнаружил, что электричество может вызвать сокращение лапок лягушек во время экспериментов по изучению мышечных сокращений. Это удачное открытие дало начало новой области науки – электрофизиологии.
В трактате, опубликованном в 1791 году, ученый описал наличие электрического тока в мышцах животных. Само явление было названо в его честь – гальванизм. Гальвани предположил, что мышцы животных подобны лейденской банке и могут накапливать электрические заряды, которые передаются по нервам.
Рисунок 16: Луиджи Гальвани
Сторонник Луиджи Гальвани, его племянник, профессор анатомии Джованни Альдини, прославился тем, что устроил из открытия своего дяди макабрический спектакль. Вместо того чтобы препарировать лягушек, он использовал для своих экспериментов трупы казненных преступников. Зрители могли видеть, как тело двигается, открывает глаза и гримасничает. После такого показа у некоторых развились длительные психические расстройства.
В 1785 году французский ученый Шарль Кулон сформулировал закон, который описывал силу взаимодействия между электрическими зарядами в зависимости от расстояния между ними. Изучение электрических явлений стало точной наукой.
Эксперименты Луиджи Гальвани с электричеством вдохновили его соотечественника, ученого Алессандро Вольта, на эксперименты с “животным электричеством”. Вольта пришел к выводу, что подобные явления связаны с замкнутой электрической цепью, состоящей из двух различных типов металлов и жидкости.
Рисунок 17. Алессандро Вольта
В 1800 году он изобрел химический источник электричества – вольтов столб. Устройство состояло из дисков из различных металлов, между которыми помещались бумажные диски, смоченные в щелочном растворе.
Рисунок 18: Вольтаический столб
Проведя эксперименты на лапках лягушек, ученый пришел к выводу, что величина их сокращения будет зависеть от типа металла. При соприкосновении их с проводниками из того же типа металла эффект не наблюдается. Благодаря этому исследованию он понял, в чем заключается разность потенциалов.
Продолжая свои эксперименты с электричеством, Вольта обнаружил, что нервы обладают большей возбудимостью, чем мышцы. Он также обнаружил, что его органы вкуса и зрения чувствительны к электричеству.
Воспользовавшись открытием Вольта, русский ученый Василий Петров в 1802 году собрал большую батарею, состоящую из 2100 пар медных и цинковых дисков, между которыми находились картонные диски, пропитанные раствором аммиака.
Диски были помещены в деревянные ящики и соединены последовательно. Общая длина батареи составляла около 12 метров. Создание такого мощного источника электричества сделало возможным открытие электрической дуги.
На практике оказалось, что дугу можно использовать для различных целей:
- Плавление и сварка металлов.
- Извлечение металлов из руд.
- Освещение.
Петров использовал термин “сопротивление”. С его помощью он описал свойства веществ, препятствующих прохождению электрического тока. Проведение экспериментов по протеканию электрического тока через оксиды металлов и другие вещества позволило описать процессы электролиза.
Магнитное поле – работы Эрстеда, Ампера и Фарадея
В 1820 году датский физик Ганс Эрстед впервые экспериментально доказал, что электрические и магнитные явления связаны между собой. Демонстрируя нагревание проволоки током, полученным при подключении ее к вольтову столбу, было замечено, что стрелка компаса отклоняется.
Рисунок 20: Ханс Эрстед
Затем ученый смог экспериментально доказать появление магнитных свойств у платины, золота, серебра, латуни, свинца и железа при воздействии на них электрического тока. Эрстед использовал другие материалы для щита, но стрела все равно отклонялась. И она не отклонялась, когда ученый поместил провод, по которому протекал ток, в вертикальное положение.
Рисунок 21: Эксперимент со стрелкой компаса Эрстеда
После открытия Эрстеда, в 1821 году французский ученый Андре Мари Ампер разработал правило, описывающее действие магнитного поля. Позже она была названа теоремой Ампера. Ученый смог объединить электричество и магнетизм в единую теорию электромагнетизма. Он обнаружил, что связь между магнитным полем и электричеством не существует для статического электричества.
В 1822 году. Ученый обнаружил магнитный эффект соленоида, когда через него проходит электрический ток. Ампер предложил использовать стальной сердечник, помещенный внутрь соленоида, чтобы усилить магнитное поле.
Рисунок 22: Андре Ампер
Открытие зависимости между сопротивлением в электрической цепи, током и напряжением было сделано в 1826 году немецким физиком Георгом Омом. Это оказало огромное влияние на развитие науки и сегодня известно как закон Ома.
Рисунок 23: Георг Ом
В 1830 году немецкий ученый Карл Гаусс сформулировал основную теорему теории электростатического поля.
Английский физик Майкл Фарадей был основателем учения об электромагнитном поле. В 1831 году. открыл электромагнитную индукцию – образование электрического тока в замкнутом проводнике за счет изменения магнитного потока через него.
На основе своего открытия он создал первый электрогенератор и электродвигатель. Это была его идея о том, что электрические силы передаются через атомы материи.
Рисунок 24: Майкл Фарадей
Русский физик Эмиль Ленц по праву считается одним из основателей электротехники. В 1834 году он открыл закон индукции, определяющий направление индукционного тока – “правило Ленца”. Он также сформулировал закон, определяющий количество тепла, выделяемого проводником при прохождении через него тока, и принцип обратимости электрических машин.
Рисунок 25: Эмиль Ленц
Вклад Максвелла
После открытия электромагнитной индукции в научном мире возникли два различных взгляда на происхождение электрических и магнитных явлений.
Большинство ученых поддерживали концепцию дальнодействия, согласно которой электромагнитные силы считались аналогичными гравитационному притяжению. Майкл Фарадей отстаивал идею силовых линий, соединяющих положительные и отрицательные заряды.
Британскому физику Джеймсу Максвеллу удалось решить задачу построения математической теории, объединяющей понятия силовых линий и дальнодействия. В 1873 году он вывел уравнения, определяющие взаимодействие зарядов и токов.
В соответствии с этими уравнениями он обнаружил, что электрическое поле, изменяющееся во времени, создает магнитное поле. Последнее, в свою очередь, создает электрическое поле. В результате этого взаимодействия электромагнитные волны распространяются в пространстве со скоростью света.
Рисунок 26: Джеймс Кларк Максвелл
Расширение и развитие электротехники на рубеже 20-го века
Возникновению электротехники предшествовали исторические открытия в области электродинамики и электромагнитной индукции. Постепенно был создан целый арсенал методов расчета электрических цепей постоянного тока.
Ограниченная эффективность тепловых двигателей уже не соответствовала растущим потребностям промышленности. Решение этого кризиса было найдено благодаря использованию электрических машин. В течение нескольких десятилетий они произвели революцию в промышленном производстве.
Период с 1821 по 1834 год был новаторским в развитии электродвигателей. Это было тесно связано с разработкой Фарадеем устройств, которые продемонстрировали возможность преобразования электрической энергии в механическую.
Второй этап – это период с 1834 по 1860 годы. В это время появились электродвигатели с однополюсным якорем. Созданный в 1834 году русским изобретателем Борисом Якоби, он стал первым в мире электродвигателем, в котором вращался рабочий вал. Более ранние конструкции предусматривали только колебательное или возвратно-поступательное движение якоря.
Рисунок 27: Двигатель Якоби
Этот двигатель постоянного тока был разработан с двумя группами электромагнитов. Подвижные электромагниты (3) были установлены на роторе (2), а неподвижные электромагниты – на статоре (1). Полярность может быть изменена с помощью переключателя (4). Вал (5) вращался со скоростью 40 об/мин. Мощность первого двигателя составляла 15 Вт. Он питался постоянным током от гальванической батареи (6).
Период с 1860 по 1887 год считается третьим этапом в развитии электродвигателей. В этот период были разработаны двигатели с кольцевыми обмотками с невидимыми полюсами и постоянным моментом.
В 1888 году сербский ученый и изобретатель Никола Тесла получил патент на практическое применение системы двухфазного переменного тока и двухфазного электродвигателя.
Рисунок 28: Двухфазный двигатель Тесла
Русский ученый Михаил Доливо-Добровольский, после усовершенствования системы двухфазного тока, в 1889 году. получает патент на асинхронный двигатель, работающий в системе передачи трехфазного переменного тока.
Рисунок 29: Трехфазный двигатель Доливо-Добровольского
Характерной особенностью этой системы является то, что для передачи электроэнергии требуется всего три провода. В 1889 году ученый изобрел и запатентовал трехфазный трансформатор.
Трехфазная система решила проблему передачи электроэнергии на большие расстояния с минимально возможными потерями. В 1891 году, во время международной выставки, ученый построил линию электропередачи протяженностью 170 километров. Это была рекордная дистанция для своего времени.
Первые электрические приборы
В 1872 году русский ученый Александр Лодыгин подал заявку и в 1874 году получил патент на лампу накаливания с угольным стержнем.
Эти лампы первыми обеспечили электрическим освещением Литовский мост в Санкт-Петербурге в 1879 году.
Рисунок 32: Санкт-Петербург, электрическое освещение Литовского моста
Из-за их высокой стоимости и малого количества света свечи Яблочкова стали использовать вместо ламп накаливания. Российский ученый Павел Яблочков получил патент на свое изобретение в Париже в 1876 году.
Вместо нити накаливания источником света служила электрическая дуга, которая горела между двумя угольными стержнями. Стержни были разделены изолирующей перегородкой, а к верхней части была прикреплена тонкая проволока.
При включении провод перегорал и зажигалась электрическая дуга. Свеча давала ровный и яркий свет в течение 1,5 часов. Для поддержания горения дуги не требовалось механического управления.
Позже Яблочков усовершенствовал конструкцию свечи и избавился от ее главного недостатка – невозможности повторного зажигания. Для этого он начал добавлять в изоляционный материал соли различных металлов, что также позволило ему изменять оттенок дуги.
Благодаря своей простой конструкции свеча Яблочкова была дешевле и удобнее в использовании, чем лампочка. Световые приборы со свечами Яблочкова были установлены сначала в Париже, затем в Лондоне, а потом и в других городах мира.
В 1745 году голландский физик Питер ван Моошенбрук изобрел банку с воронкой, которая стала первым электрическим конденсатором. Немецкий юрист и физик Эвальд Юрген фон Клейст также был его изобретателем. Оба ученых работали параллельно и независимо друг от друга. Это открытие дает ученым полное право войти в список тех, кто создал электричество.
Этапы развития теории
17 и 18 века были периодом, когда закладывались основы мировой науки. Начиная с XVII века, был сделан ряд открытий, которые должны были позволить человеку полностью изменить свою жизнь в будущем.
Появление термина
Английский физик и судебный медик Уильям Гильберт в 1600 году опубликовал книгу “О магните и магнитных телах”, в которой дал определение термину “электрический”. Он объяснил свойства многих твердых тел притягивать мелкие предметы при трении друг о друга. Рассматривая это событие, важно помнить, что речь идет не об изобретении электричества, а лишь о его научном определении.
Уильяму Гильберту удалось изобрести устройство, которое он назвал версором. Можно сказать, что он напоминает современный электроскоп, задача которого – установить наличие электрического заряда. С помощью Versor было установлено, что кроме янтаря, способность притягивать светлые объекты также присутствует у
- стекло;
- алмаз
- сапфир;
- аметист;
- опал;
- шифер;
- карборунд.
Первая электростатическая машина
В 1663 году немецкий инженер, физик и философ Отто фон Герике изобрел устройство, которое стало прототипом электростатического генератора. Это был шарик серы, помещенный на металлический стержень, который вращали и растирали вручную. С помощью этого изобретения можно было наблюдать в действии свойство объектов не только притягиваться, но и отталкиваться.
В марте 1672 года известный немецкий ученый Готфрид Вильгельм Лейбниц. в письме к Герика упомянул, что во время работы на своем станке он зарегистрировал электрическую искру. Это было первое свидетельство этого загадочного на тот момент явления. Геригке создал прибор, который послужил прототипом для всех будущих электрических открытий.
В 1729 году британский ученый. Стивен Грей провел эксперименты, в результате которых было обнаружено, что электрический заряд можно передавать на небольшие расстояния (до 800 футов). Он также обнаружил, что электричество не передается через землю. Впоследствии это позволило классифицировать все вещества на изоляторы и проводники.
Два вида сборов
Французский ученый и физик Шарль Франсуа Дюфе в 1733 году открыл два разнородных электрических заряда:
- “стекло”, которое теперь называется положительным зарядом;
- “смолистый”, теперь называемый негативным.
Затем он провел эксперименты по электрическому взаимодействию, которые доказали, что тела с разными названиями притягиваются друг к другу, а тела с одинаковыми названиями отталкиваются друг от друга. В этих экспериментах французский изобретатель использовал электрометр, который позволил ему измерить величину заряда.
Лейденский кувшин
В 1745 году голландский физик. Питер ван Моошенбрук изобрел лейденскую банку, которая стала первым электрическим конденсатором. Его создателем также был немецкий юрист и физик Эвальд Юрген фон Клейст. Оба ученых работали параллельно и независимо друг от друга. Это открытие дает ученому полное право войти в список тех, кто создал электричество.
11 октября 1745 года. Клейст провел эксперимент с “банкой для лекарств” и обнаружил способность накапливать большое количество электрического заряда. Затем он сообщил о своем открытии немецким ученым, после чего изобретение было проанализировано в Лейденском университете. Затем Питер ван Моошенбрук опубликовал свою работу, благодаря которой Лейденский банк стал знаменитым.
Бенджамин Франклин
В 1747 году американский политик, изобретатель и писатель Бенджамин Франклин опубликовал “Эксперименты и наблюдения с электричеством”. В ней он представил первую теорию электричества, в которой описал его как нематериальный флюид или жидкость.
В современном мире имя Франклина часто ассоциируется со стодолларовой купюрой, но не следует забывать, что он был одним из величайших изобретателей своего времени. В список его многочисленных достижений входят:
- Ставшее знаменитым обозначение электрических состояний (-) и (+).
- Франклин доказал электрическую природу молнии.
- В 1752 году ему удалось изобрести и продемонстрировать конструкцию молниеотвода.
- Он придумал идею электрического двигателя. Он воплотил эту идею, продемонстрировав колесо, вращающееся под действием электростатических сил.
Публикация его теории и многочисленные изобретения дают Франклину право считаться одним из тех, кто изобрел электричество.
Первая электрическая машина Отто Герике. Большой шар затвердевшей серы вращается, и ученый прижимает к нему руку или шерсть, чтобы наэлектризовать его.
Кто изобрел электричество?
Как и в случае с другими великими изобретениями, открытие электричества заняло тысячи лет, потому что было довольно сложно разработать адекватную теорию, объясняющую природу этого явления. Физики объединили магнетизм и электричество, пытаясь понять, как эти силы могут притягивать предметы, онемение частей тела и даже вызывать пожары. В этой статье вы узнаете, когда было изобретено электричество, и познакомитесь с его историей.
Существует три основных проявления электрических сил, которые привели ученых к изобретению электричества: электрическая рыба, статическое электричество и магнетизм. Древнеегипетские врачи знали об электрических разрядах, генерируемых нильским сомом. Они даже пытались использовать сома, измельченного в порошок, в качестве лекарства. Платон и Аристотель в 300 году до н.э. упоминали об электрических скатах, которые оглушают людей электричеством. Их преемник, Теофраст, знал, что электрические скаты могут оглушать людей даже без прямого контакта с ними, используя мокрые пеньковые сети рыбаков или их трезубцы.
Те, кто экспериментировал с ним, сообщают, что если бросить его живым на берег и залить водой, то можно почувствовать, как по руке растет онемение и притупляется чувствительность к прикосновению воды. Это выглядит так, как будто рука чем-то заражена.
Плиний Старший идет дальше в изучении скатов и отмечает новые сведения о проведении электричества различными веществами. Например, он отметил, что металл и вода проводят электричество лучше, чем что-либо другое. Он также отметил ряд лечебных свойств употребления скатов в пищу. Римские врачи, такие как Скриконий Ларгус, Диоскурид и Гален, начали использовать скатов для лечения хронических головных болей, подагры и даже геморроя. Гален считал, что электричество ската как-то связано со свойствами магнетита. Стоит отметить, что инки также знали об электрических угрях.
Около 1000 года нашей эры. Ибн Сина также обнаружил, что электрические скаты могут лечить хронические головные боли. В 1100 году Ибн Рушд в Испании писал о скатах и о том, что они могут вызывать онемение рук рыбаков, даже не касаясь сети. Ибн Рушд пришел к выводу, что сила оказывала такое воздействие только на некоторых субъектов, в то время как другие могли спокойно проходить через нее. Абд аль-Латиф, работавший в Египте около 1200 года нашей эры, сообщил, что электрические сомы в Ниле могут делать то же самое, что и скаты, но гораздо сильнее.
Другие ученые начали изучать статическое электричество. Греческий ученый Фалес около 630 года до н.э. знал, что если натереть янтарем шерсть, а затем прикоснуться к ней, то можно получить электрический разряд.
Само слово “электричество”, вероятно, происходит из финикийского языка от слова, означающего “сияющий свет” или “солнечный луч”, которое греки использовали для обозначения янтаря (др. греч. ἤλεκτρον: электрон). Теофраст в 300-х годах до нашей эры знал о другом особом камне, турмалине, который при нагревании притягивает мелкие предметы, такие как кусочки пепла или меха. В 100-х годах до н.э. в Риме Сенека сделал несколько замечаний о молнии и феномене огней святого Эльма. В 1600 году Уильям Гилберт обнаружил, что стекло может быть статически заряжено, как и янтарь. По мере того как Европа становилась все более процветающей, с развитием колонизации, образование следовало за ней. В 1660 году Отто фон Герике создал прядильную машину для выработки статического электричества.
Пожар святого Эльма
Первая электрическая машина Отто Герике. Большой шар из замороженной серы вращается, и ученый прижимает к нему руку или шерсть, чтобы наэлектризовать его.
В третьей области исследования электричества ученые работали с магнитами и магнетитом. Фалес знал, что магний может намагничивать железные стержни. Индийский хирург Сушрута около 500 года до н.э. использовал магнетит для хирургического удаления осколков железа. Около 450 г. до н.э. Эмпедокл, работавший в Сицилии, подумал, что, возможно, невидимые частицы каким-то образом тянут железо к магнетиту, как река. Он сравнил это с тем, как невидимые частицы света проникают в наши глаза, чтобы мы могли видеть. Философ Эпикур следовал мысли Эмпедокла. Тем временем в Китае ученые тоже не сидели сложа руки. В 300 году нашей эры они также работали с магнитами, используя недавно изобретенную швейную иглу. Они разработали способ изготовления искусственных магнитов и около 100 года до н.э. изобрели магнитный компас.
В 1088 году нашей эры Шэнь Го в Китае написал о магнитном компасе и его способности находить север. К 1100-м годам китайские корабли уже были оснащены компасами. Около 1100 года нашей эры исламские астрономы также переняли технологию китайских компасов, хотя в Европе к тому времени это уже было нормой, о чем упоминал Александр Некем в 1190 году. В 1269 году, вскоре после основания Неаполитанского университета, когда Европа была еще более развитой, Питер Перегрин из Южной Италии написал первую европейскую работу о магнитах. В 1600 году Уильям Гильберт понял, что компасы работают потому, что Земля сама по себе является магнитом.
Около 1700 года эти три направления исследований начали объединяться, так как ученые увидели их взаимосвязь.
В 1729 году Стивен Грей показал, что электричество можно передавать между объектами, соединяя их. В 1734 году. Шарль Франсуа Дюфе обнаружил, что электричество может притягивать и отталкивать. В 1745 году в Лейдене ученый Питер ван Мушенбрук и его ученик Кюнеус создали банку, которая могла накапливать электричество и тут же его разряжать, став первым в мире конденсатором. Бенджамин Франклин начинает свои эксперименты с батареями (так он их называет), которые могут накапливать электричество путем постепенного разряда. Он также начал свои собственные эксперименты с электрическими угрями и подобными устройствами. В 1819 году Ханс Кристиан Эрстед понял, что электрический ток может влиять на иглу компаса. Изобретение электромагнита в 1826 году положило начало эре электрических технологий, таких как телеграф и электродвигатель, что позволило сэкономить много времени и изобрести другие машины. Что сказать об изобретении телефона, транзисторов или компьютера.
Вольт и гальванический элемент
История развития электричества
Исследователи из Университета Вашингтона показали, что люди спят меньше, когда есть электричество, потому что им больше не нужно ложиться спать с заходом солнца. Diletant.media и Ростех расскажут, как ученые работали с электрическими зарядами.
Первые эксперименты
До начала 17 века знания об электричестве ограничивались размышлениями древних философов, которые заметили, что янтарь, натертый на шерсть, притягивает мелкие предметы. Янтарь, кстати, по-гречески звучит именно так – “электрон”. Поэтому само название “электричество” происходит от янтаря.
Устройство для получения статического электричества Отто фон Герике
Это эффект трения (как в случае с шерстью и янтарем) был использован Отто фон Герике для создания одного из первых в мире электрогенераторов. Он растирал руками шар из серы, а ночью увидел, что его шар излучает свет и потрескивает. Вероятно, он был одним из первых, кто наблюдал электролюминесценцию еще в 1663 году.
Ученый и шутник Стивен Грей
Стивен Грей, британский астроном-любитель, который всю жизнь едва сводил концы с концами, однажды заметил, что пробка, закупоривающая стеклянную трубку, притягивает маленькие кусочки бумаги, если трубку потереть. Затем вместо пробки любопытный ученый вставил длинную щепку и заметил тот же эффект. Затем Стивен Грей заменил его пеньковой веревкой. В результате своих экспериментов Грей смог послать электрический заряд на расстояние восьмисот футов. По сути, ученый смог открыть явление передачи электричества на расстояние и дать людям представление о том, что может проводить электричество, а что нет.
Стивен Грей стал первым обладателем медали Копли, высшей награды Королевского общества Великобритании.
Некоторые источники утверждают, что Стивен Грей сделал из своего открытия забавный бизнес. По сообщениям, он забирал мальчиков из приюта Charterhouse и подвешивал их на поводках, сделанных из изоляционного материала. После этого он “наэлектризовал его прикосновением к натертому стеклу и послал искры из его носа.».
Лейденский университет.
У Питера ван Мушенбрука, ученика Ньютона, изобретательство было в крови, поскольку его отец был специалистом по научным инструментам.
В Лейденском банке впервые удалось искусственно создать электрическую искру.
Став преподавателем философии в Лейденском университете, Мушенбрук посвятил себя исследованию электричества, тогда еще нового явления. Его научная деятельность была плодотворной – в 1745 году вместе со студентом он сконструировал устройство для сбора заряда, так называемую лейденскую банку. Рассказ об этом событии выглядит очень комично: “Банка” была построена голландским физиком.Банку установил голландский физик Мушенбрук; житель Лейдена Кюнеус первым испытал удар током, вызванный разрядом в банке.».
Создание лейденской банки вывело эксперименты с электричеством на новый уровень. Некий Бозе даже выразил желание быть убитым электричеством, если об этом напишут в публикациях Парижской академии наук. Кстати, именно Мушенбрук впервые сравнил эффект разряда со скатом, первым использовав термин “электрическая рыба”.
Электрическая панацея
После изобретения банки с воронкой эксперименты с электричеством приобрели небывалую популярность. По какой-то причине люди стали верить, что электрические разряды обладают целебными свойствами. Следуя этому заблуждению, Мэри Шелли написала роман “Франкенштейн, или Современный Прометей”, в котором мертвого человека можно было вернуть к жизни с помощью мощного электрического разряда.
Обложка книги “Франкенштейн, или Современный Прометей”, 1831 год
Аббат Нолле изобрел необычную игру с использованием электричества. В Версале, демонстрируя королю Людовику чудеса электричества, ученый в 1746 году посадил монахов в 270-метровую цепь из соединенных между собой кусков железной проволоки. Когда все было готово, Нолле применил электричество, и в ту же секунду монахи закричали и подпрыгнули. Почти столетие спустя Максвелл рассчитал, что электричество распространяется со скоростью света.
Вольт и гальванический элемент
Эти знакомые названия происходят от имен двух ученых – Александро Вольта и Луиджи Гальвани.
Лаборатория, в которой Гальвани проводил свои эксперименты.
Первый опустил цинковую и медную пластины в кислоту и таким образом получил непрерывный электрический ток, а второй первым исследовал электрическое явление сокращения мышц. Эти открытия впоследствии сыграли важную роль в становлении науки об электричестве. Открытия Вольты и Гальвани основывались на работах Ампера, Джоуля, Ома и Фарадея.
Подарок, меняющий жизнь
Майкл Фарадей, ученик переплетчика в лондонском книжном магазине, заметил книгу по электричеству и химии. Он был настолько увлечен чтением этой книги, что попытался самостоятельно провести элементарные эксперименты с электричеством. Его отец, поддерживая жажду знаний сына, даже купил ему банку с воронкой, что позволило юному Фарадею проводить более серьезные эксперименты.
Фарадей проводит эксперименты в своей лаборатории
Как оказалось, подарок вскоре умершего отца оказал огромное влияние на юношу – в течение двадцати лет Фарадей откроет явление электромагнитной индукции, сконструирует первый в мире электрогенератор и электродвигатель, выведет законы электролиза и сыграет важную роль в формировании теории электричества.
Важно! Термин “электричество” происходит от слова “электрон”, что означает янтарь.
Современный раунд исследований
Легендарный ученый, физик и изобретатель Никола Тесла совершил огромный скачок в развитии электротехники на рубеже 20-го века. Многие изобретения Теслы все еще ждут нового витка исследований в области электротехники, чтобы быть реализованными.
В настоящее время ведутся исследования по получению новых сверхпроводящих материалов, которые позволят создавать превосходные компоненты электрических цепей с высокой эффективностью.
Дополнительная информация. Открытие графена и создание на его основе новых проводящих материалов предвещает большие изменения в использовании электричества.
Наука не стоит на месте. Каждый год человечество становится свидетелем разработки более совершенных источников энергии, а вместе с этим и создания приборов, машин и различных механизмов, использующих экологически чистую энергию в виде электричества.
Читайте далее:- 1 Понятие электромагнитного поля и его различные проявления. Материальность – Работа в школе.
- Как и откуда берутся молнии: типы, физическая природа, причины. Физика атмосферы.
- Исследовательская работа для детей "Электрические цепи, или в мире электричества". Для воспитателей детских садов, школьных педагогов и воспитателей.
- Шаговые двигатели: свойства и практические схемы управления. Часть 2.
- История молниезащиты (громоотвода), первые изобретения в области молниезащиты; Школа для электриков: электротехника и электроника.
- Кибернетика, что это такое? Происхождение и справочная информация.
- История создания и распространения телеграфа.