Electricitatea este cea mai mare invenție a omenirii. Istoria descoperirii electricității: apariția și dezvoltarea

Pentru omul modern Este greu de imaginat viața fără electricitate. A devenit ferm stabilit în viețile noastre și cu greu ne gândim când a apărut. Dar datorită electricității, toate domeniile științei și tehnologiei au început să se dezvolte mai intens. Cine a inventat electricitatea când a apărut pentru prima dată în lume?

Istoria originii

Chiar înainte de epoca noastră Filosoful grec Thales a observat că după frecarea chihlimbarului pe lână, obiectele mici sunt atrase de piatră. Atunci nimeni nu a studiat astfel de fenomene multă vreme. Abia în secolul al XVII-lea, după ce a studiat magneții și proprietățile lor, omul de știință englez William Gilberg a introdus noul termen „electricitate”. Oamenii de știință au început să manifeste mai mult interes față de acesta și să se angajeze în cercetări în acest domeniu.

Gilberg a reușit să inventeze prototipul primului electroscop, acesta a fost numit versor. Folosind acest dispozitiv, el a descoperit că, pe lângă chihlimbar, alte pietre pot atrage obiecte mici spre ele însele. . Pietrele includ:

Datorită dispozitivului creat, omul de știință a reușit să efectueze mai multe experimente și să tragă concluzii. El a realizat că flacăra are capacitatea de a afecta grav proprietățile electrice ale corpurilor după frecare. Omul de știință a afirmat că tunete si fulgere- fenomene de natura electrica.

Mari descoperiri

Primele experimente de transmitere a energiei electrice pe distanțe scurte au fost efectuate în 1729. Oamenii de știință au ajuns la concluzia că nu toate corpurile pot transmite electricitate. Câțiva ani mai târziu, după o serie de teste, francezul Charles Dufay a declarat că există două tipuri de încărcare electrică - sticla si rasina. Acestea depind de materialul folosit pentru frecare.

Apoi oamenii de știință cu diferite țări au fost create un condensator și o celulă galvanică, primul electroscop și un electrocardiograf medical. Primul bec cu incandescență a apărut în 1809, creat de englezul Delarue. 100 de ani mai târziu, Irnwing Langmuir a dezvoltat un bec cu un filament de wolfram umplut cu un gaz inert.

În secolul al XIX-lea erau multe foarte descoperiri importante , datorită căruia electricitatea a apărut în lume oameni de știință de renume mondial au adus o mare contribuție în domeniul descoperirilor:

Ei au studiat proprietățile electricității și multe dintre ele poartă numele lor. La sfârșitul secolului al XIX-lea, fizicienii au făcut descoperiri despre existența undelor electrice. Aceștia reușesc să creeze o lampă incandescentă și să transmită energie electrică pe distanțe lungi. Din acest moment, electricitatea începe să se răspândească încet, dar sigur pe întreaga planetă.

Când a apărut electricitatea în Rusia?

Dacă vorbim despre electrificare pe teritoriul Imperiului Rus, atunci în această chestiune nici o dată anume. Toată lumea știe că în 1879 la Sankt Petersburg au instalat iluminat pe tot podul Liteiny. Era luminat cu lămpi. Cu toate acestea, la Kiev, luminile electrice au fost instalate într-unul dintre atelierele de cale ferată cu un an mai devreme. Acest eveniment nu a atras atenția, așa că data oficială a apariției iluminatului electric în Imperiul Rus este considerată a fi 1879.

Primul departament de inginerie electrică a apărut în Rusia la 30 ianuarie 1880 la Societatea Tehnică Rusă. Departamentul era responsabil cu supravegherea introducerii energiei electrice în viața de zi cu zi a statului. Deja în 1881, Tsarskoye Selo era o așezare complet iluminată și a devenit primul oraș modern și european.

15 mai 1883 De asemenea, este considerată o dată de referință pentru țară. Acest lucru se datorează iluminării Kremlinului. În acest moment, împăratul Alexandru al III-lea a urcat pe tron, iar iluminarea a fost programată să coincidă cu aceasta. eveniment important. Aproape imediat după asta eveniment istoric Iluminatul a fost realizat mai întâi pe strada principală și apoi în Palatul de Iarnă din Sankt Petersburg.

Prin decret al împăratului, societatea de iluminat electric a fost înființată în 1886. Responsabilitățile sale au inclus iluminarea celor două orașe principale - Moscova și Sankt Petersburg. În doi ani, construcția de centrale electrice a început în toate orașele mari. Primul tramvai electric din Rusia a fost lansat în 1892. La Sankt Petersburg, 4 ani mai târziu a fost pusă în funcțiune prima hidrocentrală. A fost construit pe râul Bolshaya Okhta.

Un eveniment important a fost apariția primei centrale electrice la Moscova în 1897. A fost construit pe terasamentul Raushskaya cu capacitatea de a genera curent alternativ trifazat. A făcut posibilă transmiterea energiei electrice pe distanțe lungi și utilizarea acesteia fără pierderi de putere. Construcția de centrale electrice în alte orașe rusești a început să se dezvolte abia înainte de primul război mondial.

Fapte interesante despre istoria apariției energiei electrice în Rusia

Dacă studiați cu atenție câteva fapte despre electrificarea statului rus, puteți afla o mulțime de informații interesante.

Primul bec incandescent cu tijă de carbon a fost inventat în 1874 de A.N Lodygin. Dispozitivul a fost brevetat cele mai mari țări Europa. După un timp, a fost îmbunătățit de T. Edison și becul a început să fie folosit pe întreaga planetă.

inginer electrician rus P.N. Yablochkovîn 1876 a finalizat dezvoltarea unei lumânări electrice. A devenit mai simplu, mai ieftin și mai convenabil de utilizat decât becul Lodygin.

Un departament special de inginerie electrică a fost creat ca parte a Societății Tehnice Ruse. Acesta a inclus P.N. Yablochkov, A.N Lodygin, V.N. Chikolev și alți fizicieni și ingineri electrici. Sarcina principală a departamentului a fost promovarea dezvoltării ingineriei electrice în Rusia.

Este dificil să găsești o persoană care nu este familiarizată cu electricitatea. Dar este mult mai dificil să găsești pe cineva care cunoaște povestea descoperirii sale. Cine a descoperit electricitatea? Ce este acest fenomen?

Un pic despre electricitate

Conceptul de „electricitate” se referă la fenomenul de existență și interacțiune a particulelor încărcate. Termenul a apărut în 1600 din cuvântul „electron”, care este tradus din greacă ca „chihlimbar”. Autorul acestui concept este William Gilbert, omul care a descoperit electricitatea în Europa.

Acest concept este, în primul rând, nu o invenție artificială, ci un fenomen asociat cu proprietățile anumitor corpuri. Prin urmare, la întrebarea: „Cine a descoperit electricitatea?” - Nu este atât de ușor să răspunzi. În natură, se manifestă prin ceea ce se datorează sarcinilor diferite ale straturilor superioare și inferioare ale atmosferei planetei.

Este o parte importantă a vieții oamenilor și animalelor, deoarece munca sistemul nervos realizat gratie impulsurilor electrice. Unii pești, cum ar fi razele și anghilele, generează electricitate pentru a lovi prada sau inamicii. Multe plante, cum ar fi capcana de muște Venus și Mimosa pudica, sunt, de asemenea, capabile să producă descărcări electrice.

Cine a descoperit electricitatea?

Există o presupunere că oamenii au studiat electricitatea în China antică și India. Cu toate acestea, nu există nicio confirmare în acest sens. Este mai de încredere să credem că a fost descoperit de savantul grec antic Thales.

A fost un matematician și filozof celebru, a trăit în orașul Milet, în jurul secolelor VI-V î.Hr. Se crede că Thales a descoperit proprietatea chihlimbarului de a atrage obiecte mici, cum ar fi o penă sau un păr, dacă este frecat. țesătură de lână. Nu a fost găsită nicio aplicație practică pentru acest fenomen și a fost ignorată.

Englezul William Gilbert publică o lucrare despre corpurile magnetice, care oferă fapte despre electricitate și electricitate și oferă, de asemenea, dovezi că, pe lângă chihlimbar, alte minerale, de exemplu, opal, ametist, diamant, safir, pot deveni electrificate. Omul de știință a numit corpuri capabile să devină electricieni electrificați, iar proprietatea în sine - electricitate. El a fost primul care a sugerat că fulgerul are legătură cu electricitatea.

Experimente electrice

După Gilbert, primarul german Otto von Guericke a început cercetările în acest domeniu. Deși nu el a fost cel care a descoperit primul electricitate, el a reușit totuși să influențeze cursul istoria stiintifica. Otto a devenit autorul unei mașini electrostatice, care arăta ca o minge de sulf care se rotește pe o tijă de metal. Datorită acestei invenții, s-a putut afla că corpurile electrificate nu numai că pot atrage, ci și respinge. Cercetările burgmasterului au stat la baza electrostaticei.

Aceasta a fost urmată de o serie de studii, inclusiv utilizarea unei mașini electrostatice. Stephen Gray în 1729 a schimbat dispozitivul lui Guericke, înlocuind bila de sulf cu una de sticlă și, continuând experimentele, a descoperit fenomenul conductivității electrice. Puțin mai târziu, Charles Dufay descoperă prezența a două tipuri de încărcare - din sticlă și din rășini.

În 1745, Pieter van Muschenbrouck și Jurgen von Kleist, crezând că apa acumulează încărcătură, au creat „borcanul Leyden” - primul condensator din lume. Benjamin Franklin susține că nu apa acumulează încărcătură, ci sticla. El introduce, de asemenea, termenii „plus” și „minus” pentru sarcini electrice, „condensator”, „încărcare” și „conductor”.

Mari descoperiri

ÎN sfârşitul XVII-leaÎn secolul I, electricitatea a devenit un obiect serios de cercetare. Acum o atenție deosebită este acordată studiului proceselor dinamice și interacțiunilor particulelor. Curentul electric intră în scenă.

În 1791, Galvani vorbește despre existența electricității fiziologice care este prezentă în mușchii animalelor. În urma lui, Alessandro Volta inventează un element galvanic - o coloană voltaică. Aceasta a fost prima sursă de curent continuu. Astfel, Volta este omul de știință care a redescoperit electricitatea, deoarece invenția sa a servit drept început pentru utilizarea practică și multifuncțională a electricității.

În 1802, descoperirea a avut loc de Vasily Petrov. Antoine Nollet creează un electroscop și studiază efectul electricității asupra organismelor vii. Și deja în 1809, fizicianul Delarue a inventat lampa cu incandescență.

În continuare, se studiază legătura dintre magnetism și electricitate. Ohm, Lenz, Gauss, Ampere, Joule, Faraday lucrează la cercetare. Acesta din urmă creează primul generator de energie și motor electric, descoperă legea electrolizei și inducției electromagnetice.

În secolul al XX-lea, electricitatea a fost studiată și prin fenomene electromagnetice), Curie (a descoperit piezoelectricitatea), Thomson (a descoperit electronul) și multe altele.

Concluzie

Desigur, este imposibil de spus cu certitudine cine a descoperit de fapt electricitatea. Acest fenomen există în natură și este foarte posibil să fi fost descoperit chiar înainte de Thales. Cu toate acestea, mulți oameni de știință precum William Gilbert, Otto von Guericke, Volta și Galvani, Ohm, Ampere au contribuit cu siguranță la viața noastră de astăzi.

INTRODUCERE

Să începem povestea noastră cu cuvintele lui Tesla însuși, care cu puțin timp înainte de moartea sa a scris un eseu minunat despre istoria ingineriei electrice, „Povestea electricității”: „Cine vrea cu adevărat să-și amintească toată măreția timpului nostru ar trebui să se familiarizeze cu istoria științei electricității.”

Pentru prima dată au fost observate fenomenele numite acum electrice China antică, India și mai târziu în Grecia antică. Legendele supraviețuitoare spun că filozoful grec antic Thales din Milet (640-550 î.Hr.) cunoștea deja proprietatea chihlimbarului, frecat cu blană sau lână, de a atrage resturi de hârtie, puf și alte corpuri ușoare. Din nume grecesc chihlimbar - „electron” - acest fenomen a primit mai târziu numele de electrificare.

Timp de multe secole, fenomenele electrice au fost considerate manifestări ale puterii divine, până în secolul al XVII-lea. Oamenii de știință nu s-au apropiat de a studia electricitatea. Coulomb, Hilbert, Otto von Guericke, Muschenbreck, Franklin, Oersted, Arago, Lomonosov, Luigi Galvani, Alessandro Volta - asta e departe de lista completa oameni de știință care au lucrat la problemele electricității. O mențiune specială trebuie făcută pentru activitățile remarcabilului om de știință Andre Marie Ampere, care a inițiat studiul efectelor dinamice ale curentului electric și a stabilit o serie de legi ale electrodinamicii.

Descoperirile lui Oersted, Arago și Ampere l-au interesat pe genialul fizician englez Michael Faraday și l-au determinat să studieze întreaga gamă de întrebări despre transformarea energiei electrice și magnetice în energie mecanică. Un alt fizician englez, James Clerk (Clark) Maxwell, a publicat o lucrare majoră în două volume, „Tratat de electricitate și magnetism”, în 1873, care a combinat conceptele de electricitate, magnetism și câmp electromagnetic. Din acest moment a început epoca utilizării active a energiei electrice în viata de zi cu zi.

1. ELECTRICITATE

Electricitatea este un concept care exprimă proprietăți și fenomene determinate de structură corpuri fiziceși procese, a căror esență este mișcarea și interacțiunea particulelor microscopice de materie (electroni, ioni, molecule, complexele lor etc.).

Gilbert a fost primul care a descoperit că proprietățile electrizante sunt inerente nu numai chihlimbarului, ci și diamantului, sulfului și rășinii. De asemenea, a observat că unele corpuri, de exemplu metale, pietre, oase, nu sunt electrificate și a împărțit toate corpurile găsite în natură în electrificate și neelectrificate. Acordând o atenție deosebită celor dintâi, el a efectuat experimente pentru a le studia proprietățile.

În 1650, faimosul om de știință german, primarul orașului Magdeburg, inventatorul pompei de aer Otto von Guericke a construit o „mașină electrică” specială, care era o minge de sulf de mărimea unui cap de copil, montată pe o axă.

Figura 1 - Mașina electrică a lui Von Guericke, îmbunătățită de Van de Graaf

Dacă, în timp ce se rotește mingea, aceasta a fost frecată cu palmele mâinilor, aceasta a dobândit în curând proprietatea de a atrage și respinge corpurile ușoare. De-a lungul mai multor secole, mașina lui Guericke a fost îmbunătățită semnificativ de englezul Hoxby, de oamenii de știință germani Bose, Winkler și alții. Experimentele cu aceste mașini au condus la o serie de descoperiri importante:

· în 1707, fizicianul francez du Fay a descoperit diferența dintre electricitatea obținută din frecarea unei bile de sticlă și cea obținută din frecarea unui turn de rășină de copac;

· în 1729, englezii Gray și Wheeler au descoperit capacitatea unor corpuri de a conduce electricitatea și au indicat pentru prima dată că toate corpurile pot fi împărțite în conductori și neconductori de electricitate.

Dar o descoperire mult mai importantă a fost descrisă în 1729 de Muschenbrek, profesor de matematică și filozofie în orașul Leiden. El a descoperit că un borcan de sticlă, căptușit pe ambele părți cu folie de staniol (foi de staniol), este capabil să stocheze electricitatea. Încărcat la un anumit potențial (conceptul căruia a apărut mult mai târziu), acest dispozitiv putea fi descărcat cu un efect semnificativ - o scânteie mare care producea un sunet puternic de trosnet, asemănător unei descărcări de fulger, și avea efecte fiziologice atunci când mâinile atingeau căptușelile. a cutiei. De la numele orașului în care s-au efectuat experimentele, dispozitivul creat de Muschenbrek a fost numit borcanul Leyden.

Figura 2 - Borcan de Leyden. Conexiune paralelă a patru cutii

Studiile proprietăților sale au fost efectuate în diferite țări și au dat naștere multor teorii care încearcă să explice fenomenul descoperit de condensare a sarcinii. Una dintre teoriile acestui fenomen a fost dată de remarcabilul om de știință american și personalitate publică Benjamin Franklin, care a subliniat existența electricității pozitive și negative. Din punctul de vedere al acestei teorii, Franklin a explicat procesul de încărcare și descărcare a unui borcan Leyden și a demonstrat că plăcile sale pot fi electrificate în mod arbitrar cu sarcini electrice de diferite semne.

Franklin, ca și oamenii de știință ruși M.V. Lomonosov și G. Richman, a acordat multă atenție studiului electricității atmosferice, descărcarea fulgerului(fulger). După cum știți, Richman a murit în timp ce efectua un experiment pentru a studia fulgerul. În 1752, Benjamin Franklin a inventat paratrăsnetul. Un paratrăsnet (în viața de zi cu zi se folosește și „paratrăsnetul” mai eufonic) este un dispozitiv instalat pe clădiri și structuri și servește la protejarea împotriva loviturilor de trăsnet. Constă din trei părți interconectate:

În 1785, C. Coulomb a descoperit legea fundamentală a electrostaticii. Pe baza a numeroase experimente, Coulomb a stabilit următoarea lege:

Forța de interacțiune între sarcinile staționare situate în vid este direct proporțională cu produsul modulelor de sarcină și invers proporțională cu pătratul distanței dintre ele - , :

În 1799, a fost creată prima sursă de curent electric - o celulă galvanică și o baterie de elemente. O celulă galvanică (sursă de curent chimic) este un dispozitiv care vă permite să convertiți energia unei reacții chimice în lucru electric. Pe baza principiului de funcționare, există celule primare (de unică folosință), secundare (baterii) și celule de combustibil. Celula galvanică este formată dintr-un electrolit conducător de ioni și doi electrozi diferiți (semi-celule), procesele de oxidare și reducere din celula galvanică sunt separate spațial. Polul pozitiv al unei celule galvanice se numește catod, negativ - anod. Electronii părăsesc celula prin anod și se deplasează într-un circuit extern către catod.

Lucrările academicienilor ruși Epinus, Kraft și alții au dezvăluit o serie de proprietăți foarte importante ale sarcinii electrice, dar toți au studiat electricitatea în stare staționară sau descărcarea ei instantanee, adică proprietățile electricității statice. Mișcarea sa s-a manifestat doar sub forma unei descărcări. Nu se știa încă nimic despre curentul electric, adică despre mișcarea continuă a electricității.

Unul dintre primii care a studiat în profunzime proprietățile curentului electric în 1801-1802 a fost academicianul din Sankt Petersburg V.V. Munca acestui om de știință remarcabil, care a construit cea mai mare baterie din lume în acei ani din 4200 de cercuri de cupru și zinc, a stabilit posibilitatea utilizării practice a curentului electric pentru a încălzi conductorii. În plus, Petrov a observat fenomenul unei descărcări electrice între capetele cărbunilor ușor diluați atât în ​​aer, cât și în alte gaze și vid, care a fost numit arc electric. V.V. Petrov nu numai că a descris fenomenul pe care l-a descoperit, dar a subliniat și posibilitatea de a-l folosi pentru iluminarea sau topirea metalelor și, prin urmare, a exprimat pentru prima dată ideea utilizării practice a curentului electric. Din acest moment ar trebui să înceapă istoria ingineriei electrice ca ramură independentă a tehnologiei.

Experimentele cu curentul electric au atras atenția multor oameni de știință din diferite țări. În 1802, omul de știință italian Romagnosi a descoperit deviația unui ac magnetic sub influența unui curent electric care trece printr-un conductor din apropiere. La sfârșitul anului 1819, acest fenomen a fost observat din nou de fizicianul danez Oersted, care în martie 1820 a publicat un pamflet în latină intitulat „Experimente privind efectul conflictului electric asupra acului magnetic”. În această lucrare, „conflictul electric” a fost numit curent electric.

De îndată ce Arago a demonstrat experimentul lui Oersted la o reuniune a Academiei de Științe din Paris, Ampère, repetându-l, la 18 septembrie 1820, exact o săptămână mai târziu, a prezentat Academiei un raport despre cercetările sale. La următoarea întâlnire, pe 25 septembrie, Ampere a terminat de citit un raport în care a conturat legile interacțiunii a doi curenți care circulă prin conductori paraleli. Din acel moment, Academia a ascultat săptămânal noi mesaje de la Ampere despre experimentele sale care au completat descoperirea și formularea legilor de bază ale electrodinamicii.

Una dintre cele mai importante realizări ale lui Ampere a fost că el a fost primul care a combinat două fenomene separate anterior - electricitatea și magnetismul - cu o singură teorie a electromagnetismului și a propus să le considere rezultatul unui singur proces natural. Această teorie, întâmpinată de contemporanii lui Ampere cu mare neîncredere, a fost foarte progresivă și a jucat un rol uriaș în înțelegerea corectă a fenomenelor descoperite mai târziu.

În 1827, omul de știință german Georg Ohm a descoperit una dintre legile fundamentale ale electricității, care stabilește relațiile de bază dintre puterea curentului, tensiunea și rezistența circuitului prin care circulă curentul electric, , ,

În 1847, Kirchhoff a formulat legile desfășurării curentului în circuite complexe:

Prima lege a lui Kirchhoff

Se aplică nodurilor și se formulează astfel: suma algebrică a curenților dintr-un nod este egală cu zero. Semnele sunt determinate în funcție de dacă curentul este direcționat spre sau departe de nod (în orice caz în mod arbitrar).

· A doua lege a lui Kirchhoff

Se aplică circuitelor: în orice circuit, suma tensiunilor de pe toate elementele și secțiunile circuitului incluse în acest circuit este zero. Direcția de parcurgere a fiecărui circuit poate fi aleasă în mod arbitrar. Semnele sunt determinate în funcție de coincidența tensiunilor cu direcția bypass-ului.

A doua formulare: în orice circuit închis, suma algebrică a tensiunilor din toate zonele cu rezistență incluse în acest circuit este egală cu suma algebrică a FEM.

· Generalizarea legilor lui Kirchhoff

Fie Y numărul de noduri din lanț, B numărul de ramuri, K numărul de circuite.

Figura 3 - Circuit electric ramificat liniar (U=3, V=5, K=6)

2. MAGNETISM (MANETISM)

Magnetism- este o formă de interacțiune între sarcini electrice în mișcare efectuate pe o distanță printr-un câmp magnetic.

Un câmp magnetic este un tip special de materie, a cărui caracteristică specifică este efectul asupra unei sarcini electrice în mișcare, conductoare purtătoare de curent, corpuri cu un moment magnetic, cu o forță care depinde de vectorul viteză a sarcinii, de direcția curentului. în conductor şi direcţia momentului magnetic al corpului.

Un magnet permanent este un produs realizat dintr-un material magnetic dur, o sursă autonomă a unui câmp magnetic constant.
Magneți [greacă] magnetis, din Magnetis Lithos, este o piatră din Magnezia ( oraș anticîn Asia Mică)] sunt naturale și artificiale. Un magnet natural este o bucată de minereu de fier care are capacitatea de a atrage obiecte mici de fier care se află în apropiere.

Pământul și alte planete (Magnetosfera) sunt magneți naturali giganți, deoarece au un câmp magnetic. Magneții artificiali sunt obiecte și produse care au dobândit proprietăți magnetice ca urmare a contactului cu un magnet natural sau magnetizate într-un câmp magnetic. Un magnet permanent este un magnet artificial.

În cele mai simple cazuri, un magnet permanent este un corp (sub formă de potcoavă, bandă, șaibă, tijă etc.) care a suferit un tratament termic corespunzător și a fost premagnetizat până la saturație.

Figura 4 - Tipuri de magneți: a) în formă de potcoavă; b) bandă; c) circulară

Magnetul permanent este de obicei inclus ca componentăîntr-un sistem magnetic conceput pentru a forma un câmp magnetic. Puterea câmpului magnetic generat de un magnet permanent poate fi fie constantă, fie reglabilă.
Diferite părți ale unui magnet permanent atrag obiecte de fier în moduri diferite. Capetele magnetului, unde atracția este maximă, se numesc polii magnetului, iar partea din mijloc, unde practic nu există atracție, se numește zona neutră a magnetului. Magneții artificiali sub formă de bandă sau potcoavă au întotdeauna doi poli la capetele benzii și o zonă neutră între ei. Este posibil să magnetizezi o bucată de oțel în așa fel încât să aibă 4, 6 sau mai mulți poli despărțiți de zone neutre, în timp ce numărul de poli rămâne întotdeauna egal. Este imposibil să obțineți un magnet cu un singur pol. Relația dintre dimensiunile regiunilor polilor și zona neutră a unui magnet depinde de forma acestuia.

Un magnet solitar sub forma unei tije lungi și subțiri se numește ac magnetic. Capătul unui ac magnetic montat pe un vârf sau suspendat este cea mai simplă busolă, indică nordul geografic al Pământului și se numește polul nord (N) al magnetului, polul opus al magnetului indică spre sud și se numește polul sud (S).
Domeniile de aplicare a magneților permanenți sunt foarte diverse. Sunt utilizate în motoare electrice, automatizări, robotică, pentru cuplaje magnetice ale rulmenților magnetici, în industria ceasurilor, în aparate electrocasnice, ca surse autonome de câmp magnetic constant în inginerie electrică și inginerie radio.

Circuitele magnetice care conțin magneți permanenți trebuie să fie deschise, adică să aibă un spațiu de aer. Dacă un magnet permanent este realizat sub forma unui miez inel, atunci practic nu emite energie în spațiul exterior, deoarece aproape toate magnetice linii electrice sunt închise în ea. În acest caz, câmpul magnetic din afara miezului este practic absent. Pentru a utiliza energia magnetică a magneților permanenți, trebuie să creați un spațiu de aer de o anumită dimensiune într-un circuit magnetic închis.

Când un magnet permanent servește la crearea fluxului magnetic într-un spațiu de aer, cum ar fi între polii unui magnet de potcoavă, spațiul de aer reduce inducția (și magnetizarea) magnetului permanent.

3. ELECTROMAGNETISM

Interacțiunea electromagnetică este una dintre cele patru interacțiuni fundamentale. Interacțiunea electromagnetică există între particulele care au o sarcină electrică. Dintr-un punct de vedere modern, interacțiunea electromagnetică între particulele încărcate nu se realizează direct, ci doar printr-un câmp electromagnetic.

Din punct de vedere teoria cuantică câmp, interacțiunea electromagnetică este purtată de un boson fără masă - un foton (o particulă care poate fi reprezentată ca o excitație cuantică a unui câmp electromagnetic). Fotonul în sine nu are o sarcină electrică, ceea ce înseamnă că nu poate interacționa direct cu alți fotoni.

Dintre particulele fundamentale, particulele cu sarcină electrică participă și ele la interacțiunea electromagnetică: quarci, electroni, muoni și particule tau (de la fermioni), precum și bosonii gauge încărcați.

Interacțiunea electromagnetică diferă de interacțiunile slabe și puternice prin natura sa cu rază lungă de acțiune - forța de interacțiune între două sarcini scade doar pe măsură ce a doua putere a distanței (vezi: legea lui Coulomb). Conform aceleiași legi, interacțiunea gravitațională scade odată cu distanța.

Interacțiunea electromagnetică a particulelor încărcate este mult mai puternică decât cea gravitațională, iar singurul motiv pentru care interacțiunea electromagnetică nu se manifestă cu mare forță la scară cosmică este neutralitatea electrică a materiei, adică prezența în fiecare regiune a Univers cu grad înalt precizie cantități egale sarcini pozitive și negative.

Câmp electromagnetic- aceasta este o formă specială de materie prin care are loc interacțiunea dintre particulele încărcate. Reprezintă variabile interdependente câmp electricși câmp magnetic. Legătura reciprocă dintre câmpurile electrice E și magnetice H constă în faptul că orice modificare a unuia dintre ele duce la apariția celuilalt: un câmp electric alternant generat de sarcini în mișcare accelerată (sursă) excită un câmp magnetic alternativ în regiunile adiacente. a spațiului, care, la rândul său, excită un câmp electric alternativ în regiunile adiacente ale spațiului etc. Astfel, câmpul electromagnetic se propagă din punct în punct în spațiu sub formă de unde electromagnetice care se deplasează de la sursă. Datorită vitezei finite de propagare, câmpul electromagnetic poate exista independent de sursa care l-a generat și nu dispare atunci când sursa este îndepărtată (de exemplu, undele radio nu dispar când se oprește curentul din antena care le-a emis).

Un câmp electromagnetic în vid este descris de intensitatea câmpului electric E și de inducția magnetică B. Câmpul electromagnetic într-un mediu este caracterizat suplimentar de două mărimi auxiliare: intensitatea câmpului magnetic H și inducția electrică D. Legătura dintre componentele electromagnetice. câmpul cu sarcini și curenți este descris de ecuațiile lui Maxwell.

Undele electromagnetice sunt oscilații electromagnetice care se propagă în spațiu cu o viteză finită, în funcție de proprietățile mediului (Figura 5).

Figura 5 - Unde electromagnetice

Existența undelor electromagnetice a fost prezisă de fizicianul englez M. Faraday în 1832. Un alt om de știință englez, J. Maxwell, a arătat teoretic în 1865 că oscilațiile electromagnetice nu rămân localizate în spațiu, ci se răspândesc în toate direcțiile de la sursă. Teoria lui Maxwell a permis o abordare unificată a descrierii undelor radio, radiațiilor optice, razelor X și radiațiilor gamma. S-a dovedit că toate aceste tipuri de radiații sunt unde electromagnetice cu lungimi de undă diferite λ, adică sunt legate în natură. Fiecare dintre ele are propriul loc specific într-o singură scară de unde electromagnetice (Figura 6).

Figura 6 - Scala undelor electromagnetice

Propagandu-se in medii, undele electromagnetice, ca orice alte unde, pot experimenta refractie si reflexie la interfata dintre medii, dispersie, absorbtie, interferenta; La propagarea în medii neomogene, se observă difracția undelor, împrăștierea undelor și alte fenomene.

Undele electromagnetice din diferite game de lungimi de undă sunt caracterizate prin diferite metode de excitare și înregistrare și interacționează cu materia în moduri diferite. Procesele de emisie și absorbție a undelor electromagnetice de la cele mai lungi la radiația IR sunt descrise destul de pe deplin de relațiile electrodinamicii clasice.

În intervalele de lungimi de undă mai scurte, în special în domeniul razelor X și razelor γ, procesele de natură cuantică domină și pot fi descrise numai în cadrul electrodinamicii cuantice pe baza ideii de discreție a acestor procese.

Undele electromagnetice sunt utilizate pe scară largă în comunicațiile radio, radar, televiziune, medicină, biologie, fizică, astronomie și alte domenii ale științei și tehnologiei.

Descoperirile lui Oersted, Arago și Ampere l-au interesat pe genialul fizician englez Michael Faraday și l-au determinat să studieze întreaga gamă de întrebări despre transformarea energiei electrice și magnetice în energie mecanică. În 1821, a găsit o altă soluție la problema conversiei energiei electrice și magnetice în energie mecanică și și-a demonstrat dispozitivul, în care a obținut fenomenul de rotație electromagnetică continuă. În aceeași zi, Faraday a scris problema opusă în jurnalul său de lucru: „Transformați magnetismul în electricitate”. A fost nevoie de mai mult de zece ani pentru a o rezolva și a găsi o modalitate de a obține energie electrică din energie magnetică și mecanică. Abia la sfârșitul anului 1831 Faraday și-a anunțat descoperirea unui fenomen care se numea atunci inducție electromagnetică și formează baza întregii inginerie electrică modernă.

4. MAȘINI ELECTRICE

Cercetările lui Faraday și munca academicianului rus E. H. Lenz, care a formulat o lege prin care a fost posibilă determinarea direcției curentului electric care apare ca urmare a inducției electromagnetice, au făcut posibilă crearea primelor generatoare electromagnetice și motoare electrice.

La început, generatoarele electrice și motoarele electrice s-au dezvoltat independent unul de celălalt, ca două mașini complet diferite. Primul inventator al unui generator electric bazat pe principiul inducției electromagnetice a dorit să rămână anonim. S-a întâmplat așa. La scurt timp după publicarea raportului lui Faraday către Royal Society, care sublinia descoperirea inducției electromagnetice, omul de știință a găsit în cutia sa poștală o scrisoare semnată cu inițialele R.M. Conținea o descriere a primului generator sincron din lume și un desen atașat. Faraday, după ce a examinat cu atenție acest proiect, a trimis o scrisoare lui R.M și un desen aceleiași reviste în care a fost publicat cândva raportul său, în speranța că inventatorul necunoscut, în urma revistei, va vedea nu numai proiectul său publicat, ci și cel însoțitor al lui Faraday. scrisoare, lăudând extrem de mult invenția lui R.M.

Într-adevăr, aproape șase luni mai târziu, R. M. a trimis redactorului revistei explicații suplimentare și o descriere a designului generatorului electric pe care l-a propus, dar de data aceasta a dorit să rămână anonim. Numele adevăratului creator al primului generator electromagnetic rămâne ascuns sub inițiale, iar omenirea încă, în ciuda căutărilor atente ale istoricilor ingineriei electrice, rămâne în întuneric căruia îi datorează unul dintre cele mai importante invenții. Aparatul lui R.M. nu avea dispozitiv de redresare a curentului și a fost primul generator de curent alternativ. Dar acest curent, se părea, nu putea fi folosit pentru iluminarea cu arc, electroliză și telegrafie, care deveniseră deja ferm stabilite în viață. A fost necesar, conform proiectanților de atunci, să se creeze o mașină în care să se poată obține un curent constant ca direcție și mărime.

Aproape simultan cu R.M., frații Pixie și V. Ricci, profesor de fizică la Universitatea din Londra și membru al Societății Regale, s-au angajat în construcția de generatoare. Mașinile pe care le-au creat aveau un dispozitiv special pentru redresarea curentului alternativ în curent continuu - așa-numitul colector. Dezvoltarea ulterioară a modelelor de generatoare de curent continuu a continuat într-un ritm neobișnuit de rapid. În mai puțin de patruzeci de ani, dinamo-ul își dobândise aproape întreaga formă generator modern DC. Adevărat, înfășurarea acestor dinamuri a fost distribuită neuniform în jurul circumferinței, ceea ce a înrăutățit funcționarea unor astfel de generatoare - tensiunea din ele fie a crescut, fie a scăzut, provocând șocuri neplăcute.

În 1870, Zenobey Gramm a propus o înfășurare specială, așa-numita inel pentru armătura unui dinam. Distribuția uniformă a înfășurării armăturii a făcut posibilă obținerea unei tensiuni complet uniforme în generator și aceeași rotație a motorului, ceea ce a îmbunătățit semnificativ proprietățile mașinilor electrice. În esență, această invenție a repetat ceea ce fusese deja creat și descris în 1860 de către fizicianul italian Pacinnoti, dar a trecut neobservat și a rămas necunoscut lui 3. Gram. Mașinile cu armătură inelară au devenit deosebit de răspândite după ce la Expoziția Mondială de la Viena din 1873 a fost descoperită reversibilitatea mașinilor electrice ale lui Gram: aceeași mașină, atunci când armătura se învârtea, dădea curent electric, când curentul trecea prin armătură, aceasta se rotește și putea fi folosit ca motor electric.

Din acest moment, a început creșterea rapidă a utilizării motoarelor electrice și a consumului în continuă expansiune de energie electrică, care a fost facilitată foarte mult de invenția de către P. N. Yablochkov a unei metode de iluminare folosind așa-numita „lumânare Yablochkov” - o lampă cu arc electric cu un aranjament paralel de cărbuni.

Simplitatea și comoditatea „lumânărilor Yablochkov”, care au înlocuit lămpile cu arc scumpe, complexe și voluminoase cu regulatoare pentru convergența continuă a cărbunilor aprinși, au determinat distribuția lor pe scară largă, iar în curând „lumina Yablochkov”, lumina „rusă” sau „nordica” , a iluminat bulevardele Parisului, terasamentele Tamisa, bulevardele capitalei Rusiei și chiar orașele antice ale Cambodgiei. Acesta a fost un adevărat triumf pentru inventatorul rus.

Dar pentru a alimenta aceste lumânări cu electricitate, a fost necesar să se creeze generatoare electrice speciale care să furnizeze curent nu constant, ci alternativ, adică un curent care, deși nu adesea, își schimbă continuu amploarea și direcția. Acest lucru a fost necesar deoarece cărbunii conectați la diferiți poli ai generatorului de curent continuu au ars neuniform - anodul conectat la pozitiv ars de două ori mai repede decât catodul. Curentul alternativ a transformat alternativ anodul în catod și a asigurat astfel arderea uniformă a cărbunilor. Un generator de curent alternativ a fost creat special pentru a alimenta „lumânările Yablochkov” de către P. N. Yablochkov însuși, iar apoi îmbunătățit de inginerii francezi Lonten și Gram. Cu toate acestea, încă nu se gândise la un motor AC.

Cu toate acestea, pentru alimentare separată Folosind bujii separate de la generatorul de curent alternativ, inventatorul a creat un dispozitiv special - o bobină de inducție (transformator), care a făcut posibilă schimbarea tensiunii în orice ramură a circuitului în funcție de numărul de bujii conectate. Curând, cererile tot mai mari de energie electrică și posibilitatea obținerii acesteia în cantități mari au intrat în conflict cu posibilitățile limitate de transmitere a acesteia la distanță. Curentul continuu de joasă tensiune (100-120 volți) folosit la acea vreme și transmiterea acestuia prin fire de secțiune transversală relativ mică a provocat pierderi uriașe în liniile de transmisie. De la sfârșitul anilor 70 ai secolului trecut, principala problemă, de a cărei soluție de succes a depins întregul viitor al ingineriei electrice, a fost problema transmiterii energiei electrice pe distanțe lungi fără pierderi mari.

Prima justificare teoretică a posibilității de a transmite orice cantitate de electricitate pe orice distanță prin fire de diametru relativ mic fără pierderi semnificative prin creșterea tensiunii a fost dată de D. A. Lachinov, profesor de fizică la Institutul Silvic din Sankt Petersburg, în iulie 1880. . În urma acesteia, fizicianul și inginerul electric francez Marcel Despres în 1882, la Expoziția Electrotehnică de la München, a transmis energie electrică de câțiva cai putere pe o distanță de 57 de kilometri cu un coeficient acțiune utilă la 38 la sută.

Ulterior, Despres a efectuat o serie de alte experimente, transmitând energie electrică pe o distanță de o sută de kilometri și mărind puterea de transmisie la câteva sute de kilowați. O creștere suplimentară a distanței a necesitat o creștere semnificativă a tensiunii. Despres a adus-o la 6 mii de volți și s-a convins că izolarea plăcilor din comutatorul generatoarelor și motoarelor de curent continuu nu permitea atingerea unor tensiuni mai mari.

În ciuda tuturor acestor dificultăți, la începutul anilor 80, dezvoltarea industriei și concentrarea producției au necesitat din ce în ce mai urgent crearea unui nou motor, mai avansat decât cel larg utilizat. motor cu abur. Era deja clar că era rentabil să construiești centrale electrice în apropierea zăcămintelor de cărbune sau pe râuri cu picături mari de apă, în timp ce fabricile erau construite mai aproape de sursele de materii prime. Acest lucru a necesitat adesea transfer cantități uriașe energie electrică la obiecte de consum pe distanțe considerabile. Un astfel de transfer ar fi recomandabil numai atunci când se aplică o tensiune de zeci de mii de volți. Dar a fost imposibil să se obțină o astfel de tensiune în generatoarele de curent continuu. Curentul alternativ și un transformator au venit în ajutor: folosindu-le, au început să producă curent alternativ tensiune joasă, apoi creșteți-l la orice valoare cerută, transmiteți-l pe o distanță cu tensiune înaltă, iar la punctul de consum reduceți-l din nou la valoarea necesară și utilizați-l în colectoare de curent.

Motoarele electrice cu curent alternativ nu existau încă. La urma urmei, deja la începutul anilor 80, electricitatea era consumată în principal pentru nevoile de energie. Motoarele electrice cu curent continuu au fost folosite din ce în ce mai des pentru a conduce o mare varietate de mașini. Crearea unui motor electric care ar putea funcționa pe curent alternativ a devenit sarcina principală a ingineriei electrice. În căutarea unor noi căi, este întotdeauna necesar să privim înapoi. A existat ceva în istoria ingineriei electrice care ar putea indica calea spre crearea unui motor electric cu curent alternativ? Căutările din trecut au avut succes. Ne-am amintit: în 1824, Arago a demonstrat un experiment care a pus bazele multor studii fructuoase. Vorbim despre demonstrarea „magnetismului de rotație”. Discul de cupru (nemagnetic) a fost transportat de un magnet rotativ.

A apărut o idee: este posibil, prin înlocuirea discului cu spire de înfășurare, și a magnetului rotativ cu un câmp magnetic rotativ, să se creeze un motor electric cu curent alternativ? Probabil posibil, dar cum să obțineți rotația câmpului magnetic?

În acești ani s-au propus multe în diverse moduri aplicarea curentului alternativ. Un istoric conștiincios al ingineriei electrice va trebui să numească diverșii fizicieni și ingineri care au încercat să creeze motoare electrice cu curent alternativ la mijlocul anilor 1980. Nu va uita să amintească de experimentele lui Bailey (1879), Marcel Despres (1883), Bradley (1887), lucrările lui Wenstrom, Haselvander și mulți alții. Propunerile au fost, fără îndoială, foarte interesante, dar niciuna dintre ele nu a putut satisface industria: motoarele lor electrice erau fie voluminoase și neeconomice, fie complexe și nesigure. Însuși principiul construirii motoarelor electrice cu curent alternativ simple, economice și fiabile nu a fost încă găsit.

În această perioadă, Nikola Tesla, după cum știm deja, a început să caute o soluție la această problemă. El și-a urmat propriul drum, reflectând asupra esenței experienței lui Arago și a propus o soluție radicală la problema apărută, care sa dovedit imediat a fi acceptabilă din punct de vedere practic. Înapoi la Budapesta, în primăvara anului 1882, Tesla și-a imaginat clar că, dacă într-un fel înfășurările polilor magnetici ai unui motor electric erau alimentate de doi curenți alternativi diferiți, diferiți unul de celălalt doar printr-o schimbare de fază, atunci alternarea acestora. curenţii ar provoca formarea alternativă a nordului şi polii sudici sau rotația câmpului magnetic. Câmpul magnetic rotativ ar trebui să antreneze și înfășurarea rotorului mașinii.

După ce a construit o sursă specială de curent bifazat (generator bifazat) și același motor electric bifazat, Tesla și-a realizat ideea. Și deși mașinile sale erau foarte imperfecte din punct de vedere structural, principiul unui câmp magnetic rotativ, aplicat chiar în primele modele Tesla, s-a dovedit a fi corect.

Luând în considerare totul cazuri posibile schimbare de fază, Tesla s-a stabilit pe o schimbare de 90°, adică pe un curent bifazat. Era destul de logic - înainte de a crea motoare electrice cu un număr mare faze, a fost necesar să se înceapă cu curent bifazat. Dar ar fi posibil să se aplice o altă schimbare de fază: 120° (curent trifazat). Fără să analizeze și să înțeleagă teoretic toate cazurile posibile, fără măcar să le compare între ele (aceasta este marea greșeală a lui Tesla), și-a concentrat toată atenția asupra curentului bifazat, creând generatoare și motoare electrice bifazate și a menționat doar pe scurt curenții multifazici în cererile sale de brevet și posibilitățile de aplicare a acestora.

Dar Tesla nu a fost singurul om de știință care și-a amintit experimentul lui Arago și a găsit o soluție. problema importanta. În aceiași ani, cercetările în domeniul curenților alternativi au fost efectuate de către fizicianul italian Galileo Ferraris, reprezentant al Italiei la multe congrese internationale electricieni (1881 și 1882 la Paris, 1883 la Viena și alții). În timp ce pregătea prelegeri despre optică, i-a venit ideea de a realiza un experiment care să demonstreze proprietățile undelor luminoase. Pentru a face acest lucru, Ferraris a atașat un cilindru de cupru la un fir subțire, care a fost acționat de două câmpuri magnetice deplasate la un unghi de 90°. Când curentul a fost pornit în bobine, care creau alternativ câmpuri magnetice într-una sau alta dintre ele, cilindrul, sub influența acestor câmpuri, a rotit și a răsucit firul, drept urmare a crescut în sus cu o anumită cantitate. . Acest dispozitiv a simulat perfect fenomenul cunoscut sub numele de polarizare a luminii.

Ferraris nu a intenționat să-și folosească modelul în niciun scop electric. Era doar un instrument de prelegere, a cărui ingeniozitate constă în folosirea cu pricepere a fenomenelor electrodinamice pentru demonstrații în domeniul opticii.

Ferraris nu s-a limitat la acest model. În al doilea model, mai avansat, a reușit să realizeze rotirea cilindrului la viteze de până la 900 rpm. Dar dincolo de anumite limite, oricât de mult a crescut curentul din circuitul care a creat câmpurile magnetice (cu alte cuvinte, oricât de mult a crescut puterea consumată), nu a fost posibil să se realizeze o creștere a numărului de rotații. Calculele au arătat că puterea celui de-al doilea model nu a depășit 3 wați.

Fără îndoială, Ferraris, fiind nu doar un optician, ci și un electrician, nu a putut să nu înțeleagă semnificația experimentelor pe care le-a efectuat. Cu toate acestea, prin propria sa recunoaștere, nu i-a trecut niciodată prin cap să aplice acest principiu la crearea unui motor electric cu curent alternativ. Cel mai mult și-a imaginat a fost să-l folosească pentru a măsura puterea curentului și chiar a început să construiască un astfel de dispozitiv.

La 18 martie 1888, la Academia de Științe din Torino, Ferraris a dat un raport despre „Rotația electrodinamică produsă de curenți alternativi”. În el, a vorbit despre experimentele sale și a încercat să demonstreze că este imposibil să se obțină o eficiență de peste 50 la sută într-un astfel de dispozitiv. Ferraris era sincer convins că, demonstrând inutilitatea utilizării câmpurilor magnetice alternative în scopuri practice, făcea științei un serviciu grozav. Raportul lui Ferraris a fost înaintea raportului lui Nikola Tesla la Institutul American de Ingineri Electrici. Dar cererea depusă pentru un brevet încă din octombrie 1887 indică prioritatea incontestabilă a Tesla față de Ferrari. În ceea ce privește publicarea, articolul lui Ferraris, disponibil pentru citire de către toți electricienii din lume, a fost publicat abia în iunie 1888, adică după binecunoscutul raport al lui Tesla.

La afirmația lui Ferraris că a început să lucreze la studiul câmpului magnetic rotativ în 1885, Tesla a avut toate motivele să obiecteze că lucrează la această problemă la Graz, a găsit o soluție la aceasta în 1882, iar în 1884 la Strasbourg a demonstrat o soluție. modelul funcțional al motorului său Dar, desigur, nu este doar o chestiune de prioritate. Fără îndoială, ambii oameni de știință au făcut aceeași descoperire independent unul de celălalt: Ferraris nu ar fi putut să știe despre cererea de brevet Tesla, așa cum acesta din urmă nu ar fi putut ști despre munca fizicianului italian.

Mult mai important este că G. Ferraris, după ce a descoperit fenomenul unui câmp magnetic rotativ și și-a construit modelul cu o putere de 3 wați, nici nu s-a gândit la ele. utilizare practică. Mai mult decât atât: dacă concluzia eronată a lui Ferraris despre inadecvarea utilizării curenților alternanți polifazici ar fi fost acceptată, atunci omenirea ar fi fost îndreptată pe o cale greșită încă câțiva ani și ar fi fost lipsită de posibilitatea utilizării pe scară largă a energiei electrice în cea mai mare măsură. diverse industrii producție și viața de zi cu zi. Meritul lui Nikola Tesla constă în faptul că, în ciuda multor obstacole și a unei atitudini sceptice față de curentul alternativ, a dovedit practic fezabilitatea utilizării curentului multifazic. Primele motoare de curent cu două faze pe care le-a creat, deși prezentau o serie de neajunsuri, au atras atenția inginerilor electricieni din întreaga lume și au trezit interesul pentru propunerile sale.

Cu toate acestea, articolul lui Galileo Ferraris din revista Atti di Turino a jucat un rol imens în dezvoltarea ingineriei electrice. A fost retipărit de o revistă engleză importantă, iar numărul cu acest articol a căzut în mâinile unui alt om de știință, recunoscut acum pe merit ca fiind creatorul ingineriei electrice moderne trifazate.

5. TRANSFORMATOR TESLA

Se știe că transformatoarele Tesla variază în ceea ce privește designul, de la cele mai simple cu eclator până la circuite moderne cu oscilatoare master de înaltă frecvență pentru înfășurarea primară, realizate atât pe circuite semiconductoare, cât și pe tuburi.

Diagrama celui mai simplu transformator Tesla:

În forma sa elementară, transformatorul Tesla constă din două bobine, primară și secundară și un cablaj format dintr-un eclator (întrerupător, adesea găsit versiunea in engleza Spark Gap), condensator, toroid (nu este întotdeauna utilizat) și terminal (prezentat ca „ieșire” în diagramă).

Figura 7 - Cea mai simplă schemă Transformator Tesla

Figura 8 - Transformerul Tesla în acțiune

Bobina primară este construită din 5-30 (pentru VTTC - bobina Tesla pe o lampă - numărul de spire poate ajunge la 60) spire de sârmă de diametru mare sau tub de cupru, iar cel secundar este alcătuit din multe spire de sârmă de diametru mai mic. Bobina primară poate fi plată (orizontală), conică sau cilindrică (verticală). Spre deosebire de multe alte transformatoare, nu există miez feromagnetic. Astfel, inductanța reciprocă dintre cele două bobine este mult mai mică decât cea a transformatoarelor convenționale cu miez feromagnetic. De asemenea, acest transformator nu are practic nicio histerezis magnetic, fenomenul de întârziere a modificărilor inducției magnetice în raport cu modificările curentului și alte dezavantaje introduse de prezența unui feromagnet în câmpul transformatorului.

Bobina primară, împreună cu condensatorul, formează un circuit oscilator, care include un element neliniar - un eclator de scânteie (eclator). Descărcătorul, în cel mai simplu caz, este unul obișnuit cu gaz; de obicei realizate din electrozi masivi (uneori cu radiatoare), care sunt realizate pentru o rezistență mai mare la uzură atunci când curenți mari trec printr-un arc electric între ei.

Bobina secundară formează și un circuit oscilator, unde rolul unui condensator este jucat de conexiunea capacitivă dintre toroid, dispozitivul terminal, spirele bobinei în sine și alte elemente conductoare electric ale circuitului cu Pământul. Dispozitivul final (terminalul) poate fi realizat sub forma unui disc, un știft ascuțit sau o sferă. Terminalul este proiectat pentru a produce descărcări previzibile de scântei de lungă durată. Geometria și poziția relativă a pieselor unui transformator Tesla influențează foarte mult performanța acestuia, ceea ce este similar cu problemele de proiectare a oricăror dispozitive de înaltă tensiune și de înaltă frecvență.

CONCLUZIE

Lucrurile care folosesc electricitate care au devenit familiare în viața noastră de zi cu zi sunt roadele gândirii științifice și tehnice a multor generații de oameni de știință. Adesea, înțelegerea valorii practice și a semnificației fenomenelor descoperite a venit târziu sau a venit cu următoarea generație de oameni de știință.

Cu toate acestea, trebuie menționat că dezvoltarea ingineriei electrice a contribuit la accelerarea progresului tehnic. Crearea și dezvoltarea mașinilor electrice cu curent continuu și alternativ a făcut posibilă proiectarea unor sisteme de control flexibile, care nu au putut fi realizate pe motoare care utilizează energie gazoasă și lichidă. Dezvoltarea tehnologiei microprocesoarelor a făcut posibilă crearea unor computere puternice care participă la experimentele fizicienilor teoreticieni care dezvăluie secretele universului (LHC la Cern).

În profunda mea convingere, în domeniul ingineriei electrice au mai rămas destul de multe mistere, secrete și mari descoperiri.

Înapoi Actualizat: 31.03.2019 09:28

Nu aveți drepturi de a posta comentarii

Viața modernă este imposibilă fără iluminat, mașini, echipamente, tehnologie digitală și alte tehnologii, acestea se bazează pe o singură resursă, în legătură cu aceasta, mulți oameni se întreabă cine a inventat electricitatea care este folosită peste tot. Cine a fost persoana cu care a început dezvoltarea științei și a producției și care a făcut posibil confortul actual al vieții?

Nu a existat nicio invenție a electricității ca atare, deoarece acesta este un fenomen natural și studiul său a început în Grecia Antică în secolul al VII-lea î.Hr. Filosoful și naturalistul Thales din Milet a atras atenția asupra faptului că, dacă chihlimbarul este frecat cu lână de oaie, piatra capătă capacitatea de a atrage anumite obiecte ușoare. El a formulat și termenul. Deoarece în greacă chihlimbarul este numit „electron”, forța identificată a fost desemnată de Thales drept „electricitate”.

Cercetare științifică

Real cercetarea stiintifica natura electrică a început abia în secolul al XVII-lea în timpul Renașterii. În Magdeburg, în acea perioadă, Otto von Guericke a servit ca burgmastru, dar puterea nu era adevărata pasiune a oficialului. Toate timp liber a petrecut în laboratorul său, unde, după ce a studiat cu atenție lucrările lui Thales din Milet, a inventat prima mașină electrică din lume. Adevărat, aplicarea sa nu a fost practică, ci mai degrabă științifică, a permis inventatorului să studieze efectele atracției și respingerii prin forță electrică. Mașina era o tijă pe care se învârtea o minge de sulf, în acest design, înlocuia chihlimbarul.

Fondatorul Ingineriei Electrice

Tot la sfârșitul secolului al XVII-lea, la curtea engleză a lucrat și medicul de curte și fizicianul William Gilbert. De asemenea, s-a inspirat din lucrările gânditorului grec antic și a trecut la propriile cercetări pe această temă. Acest inventator a dezvoltat un dispozitiv pentru studiul electricității - versorul. Cu ajutorul lui, a putut să-și extindă cunoștințele despre fenomenele electrice. Așa că a stabilit că șisturile, opalul, diamantul, carborundumul, ametistul și sticla au proprietăți similare chihlimbarului. În plus, Gilbert a stabilit relația dintre flacără și electricitate și, de asemenea, a făcut o serie de alte descoperiri care au permis oamenilor de știință moderni să-l numească fondatorul ingineriei electrice.

Transmite energie electrică la distanță

În secolul al XVIII-lea, cercetările pe această temă au continuat cu succes. Doi oameni de știință din Anglia, Grenville Wheeler și Stephen Gray, au descoperit că electricitatea trece prin unele materiale (au fost numite conductoare) și nu trece prin altele. De asemenea, au efectuat primul experiment de transmitere a forței electrice la distanță. Curentul a parcurs o distanță scurtă. Deci 1729 poate fi numit prima dată când se răspunde la întrebarea în ce an a fost inventată electricitatea industrială. Alte descoperiri au urmat una după alta:

• un profesor de matematică din Olanda, Maschenbroek, a inventat „borcanul Leyden”, care în esență a fost primul condensator;
• naturalistul francez Charles Dufay a clasificat forțele electrice în forțe de sticlă și rășină;
• Mihail Lomonosov a dovedit că fulgerul este produs din cauza diferențelor de potențial și a inventat primul paratrăsnet;
• Profesorul din Franța Charles Coulomb a descoperit legea relației dintre sarcinile staționare ale unui format punctual.

Toate faptele stabilite au fost adunate sub o singură acoperire de Benjamin Franklin, care a propus și câteva teorii promițătoare, de exemplu, că taxele pot fi atât pozitive, cât și negative.

De la teorie la practică

Toate faptele stabilite au fost corecte și au stat la baza evoluții practice. În secolul al XIX-lea, cercetarea științifică una după alta a găsit implementare practică:

• Omul de știință italian Volt a dezvoltat o sursă de curent electric continuu;
• omul de știință danez Oersted a stabilit relații electrice și magnetice între obiecte;
• un om de știință din Sankt Petersburg Petrov a dezvoltat un circuit care a făcut posibilă folosirea curentului electric pentru iluminarea încăperilor;
• Englezul Delarue a inventat prima lampă cu incandescență din lume

• Ampere a descoperit faptul că câmpul magnetic este format nu din sarcini statice, ci dintr-un câmp electric;
• Faraday a descoperit inducția electromagnetică și a proiectat primul motor;
• Gauss a dezvoltat teoria câmpului electric;
• Fizicianul italian Galvani a stabilit prezența electricității în corpul uman, în special execuția mișcărilor musculare prin curent electric.

Lucrările fiecăruia dintre oamenii de știință menționați mai sus au servit drept bază pentru anumite direcții, astfel încât oricare dintre ei poate fi numit în siguranță primul om de știință din lume care a inventat electricitatea.

Epoca „marilor descoperiri”

Descoperirile făcute și dezvoltările efectuate au făcut posibilă realizarea analiza sistemului fenomen şi posibilităţile sale, după care proiecte de diverse sisteme electriceși dispozitive. Apropo, spre meritul Rusiei, putem spune că prima zonă populată de pe planetă care a fost iluminată cu energie electrică a fost Tsarskoe Selo în 1881. Astfel, ca urmare a muncii mai multor generații, putem trăi în cea mai confortabilă lume posibilă.

Istoria energiei electrice: video

Electricitatea poate fi numită cu ușurință una dintre cele mai importante descoperiri făcute vreodată de om. A ajutat la dezvoltarea civilizației noastre încă de la începutul apariției sale....

Electricitatea poate fi numită cu ușurință una dintre cele mai importante descoperiri făcute vreodată de om. A ajutat la dezvoltarea civilizației noastre încă de la începutul apariției sale. Acesta este cel mai mult vedere ecologică energie de pe planetă și este probabil ca electricitatea să poată înlocui toate materiile prime dacă acestea nu mai rămân pe Pământ.

Termenul provine din limba greacă. „electron” și înseamnă „chihlimbar”. În secolul al VII-lea î.Hr., filozoful grec antic Thales a observat că chihlimbarul are proprietatea de a atrage părul și materialele ușoare, cum ar fi așchii de plută. Astfel, el a devenit descoperitorul electricității. Dar abia la mijlocul secolului al XVII-lea observațiile lui Thales au fost studiate în detaliu de Otto von Guericke. Acest fizician german a creat primul dispozitiv electric din lume. Era o minge rotativă de sulf fixată pe un știft metalic și semăna cu chihlimbarul cu forța de atracție și respingere.

Thales - descoperitorul electricității

Pe parcursul a câteva secole, „mașina electrică” a lui Guericke a fost îmbunătățită considerabil de oameni de știință germani precum Bose, Winkler și englezul Hoxby. Experimentele cu mașina electrică au dat impuls noilor descoperiri în secolul al XVIII-lea: În 1707, fizicianul Du Fay, originar din Franța, a descoperit diferența dintre electricitatea pe care o obținem prin frecarea unui cerc de sticlă și electricitatea pe care o obținem din frecarea unui cerc făcut din rășină de copac. În 1729, oamenii de știință englezi Gray și Wheeler au descoperit că unele corpuri pot transmite electricitate prin ele însele și au fost primii care au subliniat că corpurile pot fi împărțite în două tipuri: conductori și neconductori de electricitate.

O descoperire foarte semnificativă a fost schițată în 1729 de către fizicianul olandez Muschenbroek, care s-a născut la Leiden. Acest profesor de filozofie și matematică a fost primul care a descoperit că un borcan de sticlă sigilat pe ambele părți cu foi de staniol poate acumula electricitate. Deoarece experimentele au fost efectuate în orașul Leiden, Dispozitivul se numea borcanul Leyden..

Omul de știință și activistul social Benjamin Franklin a dat o teorie în care a spus că există atât electricitate pozitivă, cât și negativă. Omul de știință a putut explica procesul de încărcare și descărcare borcan de sticlăși a oferit dovezi că căptușelile unui borcan Leyden pot fi electrificate cu ușurință cu diferite sarcini de electricitate.

Benjamin Franklin a acordat o atenție mai mult decât suficientă cunoașterii electricității atmosferice, la fel ca și oamenii de știință ruși G. Richman, precum și M.V. Lomonosov. Omul de știință a inventat paratrăsnetul, cu ajutorul căruia a fundamentat că fulgerul însuși ia naștere dintr-o diferență de potențiale electrice.

În 1785, a fost derivată legea lui Coulomb, care a descris interacțiunea electrică dintre sarcinile punctuale. Legea a fost descoperită de C. Coulomb, un om de știință din Franța, care a creat-o pe baza unor experimente repetate cu bile de oțel.

Una dintre marile descoperiri făcute de omul de știință italian Luigi Galvani în 1791 a fost că electricitatea poate fi generată atunci când două metale diferite au intrat în contact cu corpul unei broaște disecate.

În 1800, savantul italian Alessandro Volta a inventat bateria chimică. Această descoperire a fost importantă în studiul electricității. Această celulă galvanică era formată din plăci de argint formă rotundă, intre farfurii se aflau bucati de hartie inmuiate in prealabil in apa cu sare. Datorită reactii chimice bateria chimică a primit curent electric în mod regulat.

În 1831, celebrul om de știință Michael Faraday a descoperit inducția electromagnetică și pe această bază a inventat primul generator electric din lume. A descoperit concepte precum câmpurile magnetice și electrice și a inventat un motor electric elementar.

Omul care a adus o contribuție uriașă la studiul magnetismului și electricității și și-a pus cercetările în practică, a fost inventatorul Nikola Tesla. Aparatele de uz casnic și electrice pe care savantul le-a creat sunt de neînlocuit. Acest om poate fi numit unul dintre marii inventatori ai secolului al XX-lea.

Cine a descoperit primul electricitate?

Este greu să găsești oameni care nu știu ce este electricitatea. Dar cine a descoperit electricitatea? Nu toată lumea are o idee despre asta. Trebuie să ne dăm seama ce fel de fenomen este acesta, cine a fost primul care l-a descoperit și în ce an s-a întâmplat totul.

Câteva cuvinte despre electricitate și descoperirea ei

Istoria descoperirii energiei electrice este destul de extinsă. Acest lucru s-a întâmplat pentru prima dată în 700 î.Hr. Un filozof curios din Grecia, pe nume Thales, a observat că chihlimbarul este capabil să atragă obiecte mici atunci când apare frecarea cu lâna. Adevărat, după aceasta toate observațiile s-au încheiat pentru o lungă perioadă de timp. Dar el a fost cel care este considerat descoperitorul electricității statice.

Dezvoltarea ulterioară a avut loc mult mai târziu - după câteva secole. Medicul William Gilbert, care era interesat de elementele de bază ale fizicii, a devenit fondatorul științei electricității. A inventat ceva asemănător cu un electroscop, numindu-l un versor. Datorită lui, Gilbert și-a dat seama că multe minerale atrag obiecte mici. Printre acestea se numără diamante, sticlă, opal, ametist și safire.

Folosind versorul, Gilbert a făcut câteva observații interesante:

• flacăra afectează proprietățile electrice ale corpurilor care apar în timpul frecării;
• Fulgerele și tunetele sunt fenomene de natură electrică.

Cuvântul „electricitate” a apărut în secolul al XVI-lea. În anii 60 ai secolului al XVII-lea, burgmasterul Otto von Guericke a creat o mașină specială pentru experimente. Datorită ei, a observat efectele atracției și respingerii.

După aceasta, cercetările au continuat. Au folosit chiar și mașini electrostatice. La începutul anilor 30 ai secolului al XVIII-lea, Stephen Gray a transformat designul lui Guericke. A schimbat bila de sulf cu una de sticlă. Stephen și-a continuat experimentele și a descoperit un astfel de fenomen precum conductivitatea electrică. Ceva mai târziu, Charles Dufay a descoperit două tipuri de încărcături - din rășini și sticlă.

În anul 40 al secolului al XVIII-lea, Kleist și Muschenbruck au venit cu „borcanul Leyden”, ​​care a devenit primul condensator de pe Pământ. Benjamin Franklin a spus că sticla acumulează încărcătură. Datorită lui, au apărut denumirile „plus” și „minus” pentru sarcinile electrice, precum și „conductor”, „încărcare” și „condensator”.

Benjamin Franklin a dus o viață plină de evenimente. Lucrul uimitor este că a avut chiar suficient timp să studieze electricitatea. Cu toate acestea, Benjamin Franklin a fost cel care a inventat primul paratrăsnet.

La sfârșitul secolului al XVIII-lea, Galvani și-a publicat Tratatul despre forța electricității în mișcarea musculară. La începutul secolului al XIX-lea, inventatorul italian Volta a venit cu o nouă sursă de curent, numind-o elementul galvanic. Acest design arată ca un stâlp făcut din inele de argint și zinc. Ele sunt separate de hârtii care au fost înmuiate în apă sărată. Așa s-a întâmplat descoperirea electricității galvanice. Doi ani mai târziu, inventatorul rus Vasily Petrov a descoperit arcul voltaic.

Aproximativ în aceeași perioadă, Jean Antoine Nollet a proiectat electroscopul. El a înregistrat „scăparea” rapidă a electricității din corpuri cu formă ascuțită. Pe baza acestui fapt, a apărut o teorie conform căreia curentul afectează ființele vii. Datorită efectului descoperit, a apărut un electrocardiograf medical.

Din 1809, a avut loc o revoluție în domeniul energiei electrice. Un inventator din Anglia, Delarue, a inventat becul incandescent. Un secol mai târziu, au fost create dispozitive cu spirală de wolfram, care au fost umplute cu gaz inert. Irving Langmuir a devenit fondatorul lor.

Alte descoperiri

În secolul al XVIII-lea, celebrul Michael Faraday a venit cu doctrina câmpurilor electromagnetice.

Interacțiunea electromagnetică a fost descoperită în timpul experimentelor sale de un om de știință danez pe nume Ørsted în 1820. În 1821, fizicianul Ampere a conectat electricitatea și magnetismul în propriul său tratat. Datorită acestor studii s-a născut ingineria electrică.

În 1826, Georg Simon Ohm a efectuat experimente și a conturat legea principală a circuitului electric. După aceasta, au apărut termeni specializați:

• forță electromotoare;
• conductivitate;
• căderea de tensiune în rețea.

Andre-Marie Ampère a venit mai târziu cu o regulă pentru determinarea direcției curentului pe un ac magnetic. Avea multe nume, dar cel care a rămas cel mai mult a fost „regula mâna dreaptă" Ampere a fost cel care a proiectat amplificatorul de câmp electromagnetic - o bobină cu multe spire. Sunt realizate din fire de cupru cu miez de fier instalat în ele. În anii 30 ai secolului al XIX-lea, telegraful electromagnetic a fost inventat pe baza regulii descrise mai sus.

În anii 1920, guvernul Uniunii Sovietice a început electrificarea globală. În această perioadă, a apărut termenul „becul lui Ilici”.

Electricitate magică

Copiii trebuie să știe ce este electricitatea. Dar trebuie să predați într-un mod jucăuș, astfel încât cunoștințele dobândite să nu devină plictisitoare în primele minute. Pentru a face acest lucru, puteți vizita lectie deschisa„Electricitate magică” Acesta include următoarele obiective educaționale:

• generalizarea informațiilor despre electricitatea la copii;
• extinde cunoștințele despre unde locuiește electricitatea și cum poate ajuta oamenii;
• introduceți copilul în cauzele electricității statice;
• Explicați regulile de siguranță pentru manipularea aparatelor electrocasnice.

Sunt stabilite și alte sarcini:

• copilul își dezvoltă dorința de a descoperi ceva nou;
• copiii învață să interacționeze cu lumea din jurul lor și cu obiectele acesteia;
• se dezvoltă gândirea, observarea, abilitățile analitice și capacitatea de a trage concluzii corecte;
• Se realizează pregătirea activă pentru școală.

Activitatea este necesară și în scop educațional. În timpul evenimentului:

• interesul pentru studiul lumii din jurul nostru este întărit;
• există satisfacție de la descoperirile care au rezultat în urma experimentelor;
• Se dezvoltă capacitatea de a lucra în echipă.

Sunt furnizate următoarele materiale:

• jucării cu baterii;
• bețișoare de plastic în funcție de numărul de persoane prezente;
• țesături din lână și mătase;
• jucărie educativă „Colectează un obiect”;
• carduri „Reguli de utilizare a aparatelor electrocasnice”;
• bile colorate.

Aceasta ar fi o activitate grozavă de vară pentru un copil.

Concluzie

Nu putem spune cu certitudine cine a fost de fapt primul care a descoperit electricitatea. Există toate motivele să credem că au știut despre el chiar înainte de Thales. Dar majoritatea oamenilor de știință (William Gilbert, Otto von Guericke, Volt Ohm, Ampere) au contribuit pe deplin la dezvoltarea electricității.

O versiune alternativă a istoriei descoperirii electricității

Știința nu știe când a avut loc descoperirea electricității. Chiar și oamenii antici au observat fulgerele. Mai târziu au observat că unele corpuri, dacă sunt frecate unele de altele, s-ar putea atrage sau respinge. Abilitatea de a atrage sau respinge obiecte mici a fost bine demonstrată în chihlimbar.
În 1600 a apărut primul termen asociat cu electricitatea: electron. A fost introdus de William Gilbert, care a împrumutat acest cuvânt din limba greacă, unde însemna chihlimbar. Mai târziu, astfel de proprietăți au fost descoperite în diamant, opal, ametist și safir. El a numit aceste materiale electricieni, iar fenomenul în sine - electricitate.
Otto von Guericke a continuat cercetările lui Gilbert. El a inventat mașina electrostatică, primul instrument pentru studierea fenomenelor electrice. Era o tijă de metal rotativă cu o minge făcută din sulf. La rotire, mingea s-a frecat de lână și a dobândit o încărcătură semnificativă de electricitate statică.

În 1729, englezul Stephen Gray a îmbunătățit mașina lui Guericke, înlocuind bila de sulf cu una de sticlă.

În 1745, Jürgen Kleist și Peter Muschenbruck au inventat borcanul Leyden, care este un recipient de sticlă cu apă care poate acumula o încărcătură semnificativă. A devenit prototipul condensatorilor moderni. Oamenii de știință au crezut în mod eronat că acumulatorul de încărcare este apă, nu sticlă. Mai târziu, mercurul a fost folosit în locul apei.
Benjamin Franklin a extins setul de termeni pentru a descrie fenomenele electrice. El a introdus conceptele: taxă, două tipuri de taxe, plus și minus pentru a le desemna. El deține termenii condensator și conductor.
Multe experimente efectuate în secolul al XVII-lea au fost de natură descriptivă. Ele nu au primit aplicare practică, dar au servit ca fundație pentru dezvoltarea fundamentelor teoretice și practice ale electricității.

Primele experimente științifice cu electricitate

Cercetarea științifică a energiei electrice a început în secolul al XVIII-lea.

În 1791, medicul italian Luigi Galvani a descoperit că curentul care curge prin mușchii broaștelor disecate le-a determinat să se contracte. El a numit descoperirea sa electricitate animală. Dar Luigi Galvani nu a putut explica pe deplin rezultatele obținute.

Descoperirea electricității animale l-a interesat pe italianul Alexandro Volta. Celebrul om de știință a repetat experimentele lui Galvani. El a demonstrat în mod repetat că celulele vii produc potențial electric, dar cauza apariției sale este chimică, nu animală. Așa a fost descoperită electricitatea galvanică.
Continuând experimentele sale, Alexandro Volta a proiectat un dispozitiv care generează tensiune fără o mașină electrostatică. Era un teanc de plăci alternate de cupru și zinc separate de bucăți de hârtie înmuiate într-o soluție de sare. Dispozitivul a fost numit coloană voltaică. A devenit prototipul modernului celule galvanice, folosit pentru a produce energie electrică.
Este important de menționat că Napoleon Bonaparte a fost foarte interesat de invenția lui Volta, iar în 1801 i-a acordat titlul de conte. Și mai târziu, fizicieni celebri au decis să numească unitatea de tensiune 1 V (volt) în onoarea lui.

Luigi Galvani și Alexandro Volta sunt mari experimentatori în domeniul electricității. Dar în secolul al XVIII-lea. nu puteau explica esenţa fenomenelor. Construcția teoriei electricității și magnetismului a început în secolul al XIX-lea.

Cercetarea științifică a energiei electrice în secolul al XIX-lea

Inventatorul rus Vasily Petrov, continuând experimentele lui Volta, a descoperit arcul voltaic în 1802. În experimentele sale, au fost folosiți electrozi de carbon, care s-au mișcat mai întâi, s-au încălzit datorită fluxului de curent și apoi s-au îndepărtat. Între ei s-a ridicat arc stabil, capabil să ardă la o tensiune de doar 40-50 volți. Acest lucru a generat o cantitate semnificativă de căldură. Experimentele lui Petrov au fost primele care au arătat posibilitățile de utilizare practică a electricității și au contribuit la inventarea lămpii cu incandescență și a sudării electrice. Pentru experimentele sale, V. Petrov a proiectat o baterie de 12 m lungime, care era capabilă să creeze o tensiune de 1700 de volți.

Dezavantajele arcului voltaic au fost arderea rapidă a cărbunilor, eliberarea dioxid de carbonși funingine. Câțiva dintre cei mai mari inventatori ai vremii au preluat sarcina de a îmbunătăți sursa de lumină, fiecare dintre aceștia și-a adus propria contribuție la dezvoltarea iluminatului electric. Toți credeau că sursa de căldură și lumină ar trebui să fie înăuntru balon de sticlă, din care a fost pompat aerul.
Ideea de a folosi un filament metalic a fost propusă încă din 1809 de fizicianul englez Delarue. Dar timp de mulți ani, experimentele cu tije și fire de carbon au continuat.
Manualele americane despre electricitate susțin că tatăl lămpii incandescente este compatriotul lor Thomas Edison. El a adus o contribuție uriașă la istoria descoperirii electricității. Dar experimentele lui Edison de îmbunătățire a lămpilor cu incandescență s-au încheiat la sfârșitul anilor 1870, când a abandonat filamentul de metal și a revenit la tijele de carbon. Lămpile lui ar putea arde neîntrerupt timp de aproximativ 40 de ore.

20 de ani mai târziu, inventatorul rus Alexander Nikolaevich Lodygin a inventat o lampă care folosea un filament de metal refractar răsucit în spirală. Aerul a fost pompat din balon, ceea ce a făcut ca filamentul să se oxideze și să se ardă.
Cea mai mare companie mondială de producție de produse electrice, General Electric, a cumpărat un brevet de la Lodygin pentru producția de lămpi cu filament de wolfram. Acest lucru ne permite să presupunem că tatăl lămpii incandescente este compatriotul nostru.
Chimiștii și fizicienii au lucrat pentru a îmbunătăți becul cu incandescență, iar descoperirile, invențiile și îmbunătățirile lor au dus la crearea becului cu incandescență pe care oamenii îl folosesc astăzi.

În secolul al XIX-lea electricitatea a început să fie folosită nu numai pentru iluminat.
În 1807, chimistul englez Humphry Davy a reușit să izoleze metalele alcaline de sodiu și potasiu dintr-o soluție folosind o metodă electrolitică. Nu existau alte modalități de a obține aceste metale în acel moment.
Compatriotul său William Sturgeon a inventat electromagnetul în 1825. Continuându-și cercetările, a creat primul model de motor electric, a cărui funcționare a demonstrat-o în 1832.

Formarea fundamentelor teoretice ale energiei electrice

Pe lângă invenţiile care au primit aplicare practică, în secolul al XIX-lea. a început construirea fundamentelor teoretice ale electricității, descoperirea și formularea legilor de bază.

În 1826, fizicianul, matematicianul și filozoful german Georg Ohm a stabilit experimental și a fundamentat teoretic celebra sa lege, care descrie dependența curentului dintr-un conductor de rezistența și tensiunea acestuia. Ohm a extins gama de termeni folosiți în electricitate. El a introdus conceptele de forță electromotoare, conductivitate și cădere de tensiune.
Datorită publicațiilor lui G. Ohm, care au fost senzaționale în lumea științifică, teoria electricității a început să se dezvolte rapid, dar autorul însuși a fost persecutat de superiorii săi și a fost concediat din funcția sa. profesor de școală matematică.

O contribuție uriașă la dezvoltarea teoriei electricității a fost adusă de filozoful, biologul, matematicianul și chimistul francez Andre-Marie Ampère. Din cauza sărăciei părinților, a fost nevoit să se educe singur. La 13 ani, stăpânise deja calculul integral și diferențial. Acest lucru i-a permis să obțină ecuații matematice care descriu interacțiunile curenților circulari. Datorită muncii lui Ampere, în electricitate au apărut două domenii înrudite: electrodinamica și electrostatică. Din motive necunoscute, Ampere a încetat să mai studieze electricitatea la vârsta adultă și a devenit interesat de biologie.

Mulți fizicieni de diferite naționalități au lucrat la dezvoltarea teoriei electricității. După ce le-a studiat lucrările, remarcabilul fizician englez James Clerk Maxwell a construit o teorie unificată a interacțiunilor electrice și magnetice. Electrodinamica lui Maxwell prevede prezența unei forme speciale de materie - un câmp electromagnetic. Și-a publicat lucrările cu privire la această problemă în 1862. Teoria lui Maxwell a făcut posibilă descrierea fenomenelor electromagnetice deja cunoscute și prezicerea unora necunoscute.

Istoria dezvoltării comunicațiilor electrice

De îndată ce oamenii antici au avut nevoie de comunicare, a fost nevoie să organizeze mesajele. Istoria dezvoltării comunicațiilor înainte de descoperirea energiei electrice este multifațetă și fiecare națiune are propriile sale.

Când oamenii au apreciat posibilitățile electricității, a apărut întrebarea despre transmiterea informațiilor cu ajutorul acesteia.
Primele încercări de a transmite semnale electrice au fost făcute imediat după experimentele lui Galvani. Sursa de energie era un stâlp voltaic, iar receptorul erau pulpe de broaște. Așa a apărut primul telegraf, care a fost îmbunătățit și modernizat pe o perioadă lungă de timp.

Pentru a transmite informații, acestea trebuiau mai întâi codificate și apoi decodate după recepție. Pentru a codifica informațiile, artistul american Samuel Morse a creat în 1838 un alfabet special format din combinații de puncte și liniuțe, separate prin spații. Se cunoaște data exactă a primei transmisii telegrafice - 27 mai 1844. S-a stabilit comunicarea între Baltimore și Washington, aflate la o distanță de 64 km.

Mijloacele de comunicare de acest gen erau capabile să transmită mesaje pe distanțe mari și să le stocheze pe bandă de hârtie, dar aveau și o serie de dezavantaje. S-a petrecut mult timp codificând și decodând mesajele, receptorul și transmițătorul trebuiau conectate prin fire.

În 1895, inventatorul rus Alexander Popov a reușit să demonstreze funcționarea primului emițător și receptor fără fir. O antenă (sau un vibrator Hertz) a fost folosit ca element de recepție, iar un coherer a fost folosit ca element de înregistrare. Pentru alimentarea dispozitivului a fost folosită o baterie DC cu o tensiune de câțiva volți.
Invenția cohererului se datorează în mare măsură fizicianului francez Edwart Branly, care a descoperit posibilitatea de a modifica rezistența pulberii metalice prin expunerea acesteia la unde electromagnetice.
Facilități de comunicație construite pe baza emițătorului și receptorului lui Popov sunt încă în uz astăzi.

Un raport senzațional despre descoperirile sale în domeniul transmiterii undelor electromagnetice în 1891 a fost realizat de omul de știință sârb Nikola Tesla. Dar omenirea nu era pregătită să-i accepte ideile și să înțeleagă cum să pună în practică invențiile lui Tesla. Multe decenii mai târziu, ele au stat la baza mijloacelor de comunicații electronice de astăzi: radio, televiziune, comunicații celulare și spațiale.