История развития электричества

Содержание

Электричество 2600 лет назад


Один из инструментов, обнаруженных в археологических раскопках близ Багдада, напоминает электрохимическую ячейку Примерно в 600 году до нашей эры греческий математик Фалес Милетский обнаружил, что трение меха о Янтарь вызывает притяжение между ними. Более поздние наблюдения доказали, что это притяжение было вызвано дисбалансом электрических зарядов, который называется статическим электричеством.

Археологи также обнаружили доказательства того, что древние люди могли экспериментировать с электричеством. В 1936 году они нашли глиняный горшок с железным прутом и медной пластиной. Он похож на электрохимический (гальванический) элемент.

Неясно, для чего использовался этот инструмент, но он пролил некоторый свет на тот факт, что древние люди, возможно, изучали ранние формы батарей задолго до того, как мы это знаем.

Интересные факты из истории появления электричества в России

При изучении вопроса об электрификации страны можно столкнуться с рядом интересных и любопытных фактов. Так, первым европейским городом, полностью освещенным электрическими фонарями, стало в 1881 году Царское село.

В июле 1892 года был запущен первый в империи электрический трамвай. Это произошло в Киеве. В 1895 году построена первая в России ГЭС на реке Большая Охта в Петербурге. Уже в 1897 году была пущена первая электростанция на Раушской набережной в Москве, которая вырабатывала трехфазный переменный ток, что позволяло передавать его без потери мощности на достаточно большие расстояния.

С начала 20 века электростанции стали строиться и в других городах Российской империи (Курск, Ярославль, Чита, Владивосток). По состоянию на 1913 год электростанции страны суммарно вырабатывали около 2 млн МВт/ч в год электроэнергии.

Современному человеку трудно представить жизнь без электричества. Оно прочно вошло в нашу жизнь, и мы мало задумываемся над тем, когда оно появилось. А ведь именно благодаря электричеству стали более интенсивно развиваться все направления науки и техники. Кто изобрел электричество, когда оно впервые появилось в мире?

XIX век

В XIX веке произошел настоящий прорыв в изучении и освоении электричества. Условно, с точки зрения становления электротехники, в девятнадцатом столетии обозначаются несколько периодов.

Зарождение научных основ электротехники

Начиная с 1800 года и до 30-тых годов XIX столетия закладываются научные основы электротехники. Первый электрохимический генератор – «Вольтов столб», стал толчком в развитии электротехники, за которым последовала череда важных открытий. На этом этапе были открыты законы Ома, Ампера, Био – Савара; найдены и описаны основные свойства электрического тока. Швейгер изобрел первый индикатор электрического тока.

Становление электротехники

Далее, вплоть до семидесятых годов XIX века, появляются первые электрические устройства.

Одно из важнейших открытий данного этапа – явление электромагнитной индукции, которое выявил Фарадей. Затем последовали изобретения первых электрических машин постоянного и переменного токов, Якоби построил первый электродвигатель с непосредственным вращением якоря.

электродвигатель Якоби (фото engineering-solutions.ru/motorcontrol/history)

В этот период сформировались законы Ленца и Кирхгофа, впервые были созданы источники электрического освещения и электрические приборы, происходит зарождение электроизмерительной техники.

Тем не менее в это время электрическая энергия не получает обширного применения, так как на тот момент еще не был изобретен экономичный электрический генератор.

Электротехника – самостоятельная отрасль

После 70-х годов XIX столетия начинается эра электротехники как самостоятельной отрасли техники. Новый этап открывает изобретение электромашинного генератора с самовозбуждением.

На это время приходится невероятный прогресс промышленности, сопровождавшийся непрерывным ростом потребности в электрической энергии.Появляются первые электрические станции постоянного тока, П. Н. Яблочков изобретает «электрическую свечу» (о нем и других выдающихся русских ученых читайте в нашем обзоре), разрабатываются способы передачи электричества на большие расстояния за счёт существенного повышения напряжения ЛЭП.

электрическая свеча (фото .wikipedia.org)

Дальнейшее развитие электрического освещения способствовало улучшению электрических машин и трансформаторов; ближе к концу века стартовало массовое производство однофазных трансформаторов с замкнутой магнитной системой.

В конце XIX века происходят значительные события – начинается строительство центральных электростанций переменного тока, открывается первая в мире ГЭС, разработаны трёхфазная электрическая сеть, трехфазные электрические двигатели и трансформаторы. Огромный вклад в развитие электротехники в эти годы внесли Михаил Доливо-Добровольский, Никола Тесла, Чарльз Браун и другие.

Начинается эпоха электричества: повышаются мощности и напряжения, возникают новые образы и виды электрических машин. Электрическая энергия проникает в различные отрасли производства и получает огромное распространение в различных сферах жизни.

Первые ГЭС

Отечественная история электричества в царский период ознаменовалась и первыми небольшими гидроэлектростанциями. Самая ранняя появилась на Зыряновском руднике в Алтайских горах. Большая известность обрушилась на станцию в Петербурге на реке Большой Охте. Одним из ее строителей был все тот же Роберт Классон. Кисловодская гидроэлектростанция «Белый уголь» служила источником энергии для 400 уличных фонарей, трамвайных линий и насосов на минеральных водах.

К 1913 году на разных российских речках были уже тысячи ГЭС небольшого размера. По подсчетам специалистов их общая мощность составляла 19 мегаватт. Самой крупной ГЭС была Гиндукушская станция в Туркестане (она работает и сегодня). При этом накануне Первой мировой войны сложилась заметная тенденция: в центральных губерниях упор делался на строительство тепловых станций, а в далекой провинции – на силу воды. История создания электричества для российских городов началась с больших вложений иностранцев. Даже оборудование для станций почти все было зарубежным. Например, турбины закупали отовсюду – от Австро-Венгрии до США.

В период 1900-1914 гг. темп российской электрификации являлся одним из самых высоких во всем мире. В то же время существовал заметный перекос. Электричество поставлялось в основном для промышленности, а вот спрос на бытовые приборы оставался достаточно низким. Ключевая же проблема продолжала заключаться в отсутствии централизованного плана модернизации страны. Движение вперед осуществлялось частными компаниями, при этом в массе своей – иностранными. Немцы и бельгийцы в основном финансировали проекты в двух столицах и старались не рисковать своими средствами в далекой российской провинции.

Вариант 2

Без чего невозможно представить жизнь человека, так это без электричества, ведь данное явление является неотъемлемой частью любых процессов в жизни людей. Но откуда пришло это электричество и как использовалось человеческими предками?

Самые первые упоминания о электричестве были замечены до нашей эры, во времена, когда люди не знали всех тайн этого чуда, и не понимали всей его надобности. Одними из первооткрывателей стали Греция и Китай. Проведя некоторые действия с шерстью и камнем янтаря, между ними произошло взаимодействие, в ходе которого янтарь получил порцию электрического заряда. С его помощью он мог притягивать к себе какие-либо незначительные предметы.

Следующим порогом в развитии и изучение электричества служит 1600 год, когда многие учёные понимают, что не только янтарь способен притягивать а себе вещи. Началось массовое изучение других предметов-электронов. Буквально через 50 лет после такого открытия происходит скачок в развитии, и немецкий ученый создает первую электрическую машину, которая в процессе работы могла оттолкнуть и притянуть к себе всё такие же незначительные по массе предметы. Ну а через какой-то период времени данную машину усовершенствует французские ученые. Изучение электричества продолжает делать скачки. Английский учёный открывает такое понятие, как проводники и непроводники, которым служили вещества, что могли проводить через себя электрический ток. 1785 года — это то время, когда исследования показали, что ток и его поля имеют свои полюса. Именно эти знания после будут влиять на дальнейшее развитие электричества.

Данное физическое явление сыграло свою роль и в медицине. В ходе различных работ и экспериментов учёные и доктора узнают о том, что живой организм, взаимодействуя с металлом, способен так же испускать электрический ток. Именно на основе данного процесса в современном мире используются приборы для исследования людей.

Большой вклад в развитие и изучения электричества внёс Майкл Фарадей. Работы этого физика помогли в создании электротехники: электрических двигателей, телефонов, радиоприемников и другой техники.

Стоит отметить, что благодаря стремлению человека в изучении чего-то нового, все сегодня используют электричество в жизни, и не подозревают, какие труды были вложены в изучение этого явления.

Кто изобрел электричество

Изобретение электричества в 19 веке стало возможным благодаря открытиям целой плеяды великих ученых. В 1752 году Бен Франклин провел свой эксперимент с воздушным змеем, ключом и штормом. Это просто доказало, что молния и крошечные электрические искры — это одно и то же.


Эксперимент Бена Франклина

Итальянский физик Алессандро Вольта обнаружил, что определенные химические реакции могут производить электричество, а в 1800 году он создал гальванический элемент, раннюю электрическую батарею, вырабатывающую постоянный электроток. Он также выполнил первую передачу тока на расстояние, связав положительно и отрицательно заряженные разъемы и создав между ними напряжение. Поэтому многие историки считают, что 1800 — это год изобретения электричества.

Вам это будет интересно Оказание первой помощи при поражении электрическим током

В 1831 году электричество стало возможно использовать в технике, когда Майкл Фарадей создал электродинамо, решившее на практике проблему генерирования постоянного электротока. Довольно простое изобретение с использованием магнита, перемещавшегося внутри катушки из медного провода, создавал небольшой ток, протекающий через провод. Оно помогло американцу Томасу Эдисону и британскому ученому Джозефу Свону, каждому в отдельности, примерно в одно время в 1878 году изобрести лампу накаливания. Сами лампочки для освещения были изобретены другими исследователями, но лампа накаливания была первым практичным устройством, дававшем свет в течение нескольких часов подряд.

Русский ученый и инженер А. Н. Лодыгин

В 1800-х и в начале 1900-х годов, сербско-американский инженер, изобретатель и мастер электротехники Никола Тесла стал одним из авторов зарождения коммерческого электричества. Он работал совместно с Эдисоном, сделал много революционных разработок в области электромагнетизма и хорошо известен своей работой с двигателями переменного тока и многофазной системой распределения энергии.

Обратите внимание! Русский ученый и инженер А. Н

Лодыгин изобрел и запатентовал в 1874 г. лампу освещения, где функцию нити накаливания выполнял угольный стержень, размещенный в вакуумной среде сосуда, изготовленного из стекла. Это были первые лампочки освещения в России. Только через 16 лет в 1890-х гг. он применил нить из тугоплавкого металла — вольфрама.

Однозначно нельзя заявить в каком году появился свет. Несмотря на то, что многие историки считают что лампочка была изобретена американцем Эдисоном, тем не менее первая лампа с платиновой нитью накаливания в вакуумном стеклянном сосуде была изобретена в 1840 изобретателем из Англии Де ла Рю.

Дополнительная информация. Российскому ученому П. Н. Яблочкову россияне были благодарны за возникновение электродуговой лампы и хотя ресурс ее работы не превышал 4 часов, осветительный прибор широко использовался на территории Зимнего дворца почти 5 лет.


Электродуговая лампа П.Н.Яблочкова

Великие открытия 18-19 веков

Исследования в области электричества были успешно продолжены другими учеными. Так в 1707 году французский физик Дю Фей обнаружил разницу между электричеством, получаемым от трения о разные материалы. Для экспериментов использовались круги из стекла и древесной смолы.

В 1729 году английскими учеными Греем и Уилером было установлено, что отдельные виды веществ способны пропускать сквозь себя электричество. Именно с их открытия все тела начали разделяться по типам и называться проводниками и непроводниками электричества. В этом же году голландский физик Мушенбрук из Лейдена сделал грандиозное открытие. В ходе опытов со стеклянной банкой, закрытой с двух сторон листами станиоля, было установлено, что такой сосуд способен накапливать электричество. По месту проведения эксперимента данный прибор был назван лейденской банкой.

Большой вклад в науку внес американский ученый и общественный деятель Бенджамин Франклин. Он доказал теорию совместного существования положительного и отрицательного электричества, объяснил процессы, происходящие во время зарядки и разрядки лейденской банки. Было установлено, что свободная электризация обкладок этого прибора может происходить под действием разных электрических зарядов. Бенджамин Франклин много времени уделял изучению атмосферного электричества и доказал с помощью громоотвода возникновение молнии от разности электрических потенциалов.

В 1785 году французским ученым Шарлем Кулоном был открыт закон, описывающий электрическое взаимодействие между точечными зарядами. Открытие точного физического закона произошло без сложного лабораторного оборудования, с помощью лишь стальных шариков. Для определения расстояния и силы взаимодействия использовались такие же крутильные весы, как и при исследованиях сил тяготения между двумя телами. Ученый не пользовался абсолютной величиной электрических зарядов, он просто брал два одинаковых заряда или неодинаковые, но с заранее известной разницей их величины.

Важное открытие в области электричества было сделано итальянским ученым Алессандро Вольта в 1800 году. Этим изобретением стала химическая батарея, состоящая из круглых серебряных пластинок, переложенных кусками бумаги, предварительно смоченных соленой водой

Химические реакции, возникающие в батарее, способствовали регулярному вырабатыванию электрического тока.

В 1831 году знаменитый английский физик Майкл Фарадей открыл явление электромагнитной индукции, и на ее основе первым в мире изобрел электрический генератор. С именем Майкл Фарадей связаны понятия электрического и магнитного поля, изобретение простейшего электродвигателя.

Вся история электричества была бы неполной без выдающегося изобретателя Николы Тесла, работавшего на рубеже 19-20 веков и значительно обогнавшего свое время. Свои исследования в области магнетизма и электричества он постоянно переводил в практическую плоскость. Приборы, созданные гениальным ученым, до сих пор считаются уникальными и неповторимыми.

В течение всей своей жизни, посвященной изучению возможностей электричества, Тесла зарегистрировал множество патентов, сделал открытия, ставшие прорывом в электротехнике. Большинство изобретений и открытий, так или иначе до сих пор используются в повседневной жизни. Из наиболее известных работ следует отметить вращающееся магнитное поле, позволяющее использовать переменный ток в электродвигателях без преобразования в постоянный ток. Также Тесла создал двигатель переменного тока, на основе которого в дальнейшем был создан генератор переменного тока. Эти и другие открытия успешно использовались во многих технических решениях.

Ученых, сделавших весомый вклад в развитие науки об электричестве, можно перечислять очень долго. В завершение хочется отметить Георга Ома, который в ходе экспериментов вывел основной закон электрической цепи. Благодаря Ому появились такие термины, как электродвижущая сила, проводимость, падение напряжения и другие. Не менее известен Ампер Андре-Мари, придумавший правило правой руки для определения направления тока на магнитную стрелку. Ему принадлежит и конструкция усилителя магнитного поля, представляющего собой катушку с большим количеством витков. Эти и другие ученые много сделали для того, чтобы человечество в полной мере пользовалось теми благами, которые дает электричество.

Электричество из воздуха своими руками

Электричество из земли

Электричество из магнита

Как получить электричество из картошки

Как снять статическое электричество

Электричество в доме

Электричество в природе

Молния ночью в Денвере

Ярким проявлением электричества в природе служат молнии, электрическая природа которых была установлена в XVIII веке. Молнии издавна вызывали лесные пожары. По одной из версий, именно молнии привели к первоначальному синтезу аминокислот и появлению жизни на земле (Эксперимент Миллера — Юри и Теория Опарина — Холдейна).
Атмосфера Земли представляет собой гигантский конденсатор, нижняя обкладка которого (земная поверхность) заряжена отрицательно, а верхняя обкладка (верхние слои атмосферы до высоты 50 км) положительно. Разность потенциалов между поверхностью Земли и верхними слоями атмосферы составляет 400 кВ, вблизи поверхности Земли существует постоянное электрическое поле напряжённостью 100 В/м. Отрицательный заряд земной поверхности поддерживается молниями Весьма сомнительное утверждение[источник не указан 214 дней].

Для процессов в нервной системе человека и животных решающее значение имеет зависимость пропускной способности клеточной мембраны для ионов натрия от потенциала внутриклеточной среды. После повышения напряжения на клеточной мембране натриевый канал открывается на время порядка 0,1 — 1,0 мс., что приводит к скачкообразному росту напряжения, затем разность потенциалов на мембране снова возвращается к своему первоначальному значению. Описанный процесс кратко называется нервным импульсом. В нервной системе животных и человека информацию от одной клетки к другой передают нервные импульсы возбуждения длительностью около 1 мс. Нервное волокно представляет собой цилиндр, наполненный электролитом. Сигнал возбуждения передаётся без уменьшения амплитуды вследствие эффекта кратковременного увеличения проницаемости мембраны для ионов натрия.

Многие рыбы используют электричество для защиты и поиска добычи под водой. Южноамериканский электрический угорь способен генерировать электрические разряды напряжением до 500 вольт. Мощность разрядов электрического ската может достигать 0,5 кВт. Акулы, миноги, некоторые сомообразные используют электричество для поиска добычи. Электрический орган рыб работает с частотой несколько сотен герц и создаёт напряжение в несколько вольт. Электрическое поле улавливается электрорецепторами. Находящиеся в воде предметы искажают электрическое поле. По этим искажениям рыбы легко ориентируются в мутной воде.

Никола Тесла и электрическая вселенная против предположений Эйнштейна

Эйнштейн предположил и в конце концов, в некоторой степени доказал, что гравитация — это искривление в измеримой реальности. Он назвал ее «пространство — время». Когда вы добавляете время к координатам длины, ширины, и высоты вы получаете пространство — время.

Рассмотрим пространство — время как матерчатую ткань. Когда масса или объект достаточно велики, это может привести к деформации ткани. Подумайте, что происходит, когда вы поднимаете колени под одеялом. Они скручивают одеяло. Вы можете видеть, что ваши колени (масса) создали изгиб или полость. Эта структура искривления (загиб, полость) и есть гравитация. Это всё конечно гораздо сложнее, но это даёт нам основу, чтобы понять красоту и проблемы, стоящие за теорией электрической Вселенной.

Чтобы лучше понять теорию электрической Вселенной, давайте начнем с нескольких определений:

Атомы.

  • Атомы являются основной единицей химического элемента. Они состоят из крошечных субатомных частиц, включая протоны, нейтроны и электроны.
  • Атомы окружены одним или несколькими отрицательными электронами. Электроны немного похожи на не связанных партнеров и их можно легко отделить от атомов — хозяев. Когда испускаются электроны, может произойти всё что угодно. Например, северное сияние рождается из этих типов «течений», формируя разноцветные волны, чтобы сиять на небе. Эти всплески и волны, являются формами плазменных нитей.

Изображение атомов.

Плазма.

  • Плазма является наиболее распространенной, одной из четырёх основных состояний материи. Другие крупные игроки, это твердые тела, жидкости и газы.
  • Плазма образуется, когда ионизированные газы становятся электропроводными. То есть через них может протекать электрический ток.
  • Огонь и молния — это формы плазмы. Именно так звёзды и галактики получают свою силу. Потоки втекают в звезды и питают их, как электричество лампочки. Они также могут вызывать рождение планет. Вы можете видеть остатки этих энергетических вливаний в виде кратеров по всей нашей галактике.

Плазменная нить.

  • Когда заряженные частицы движутся по всей плазме, вокруг электрического тока могут образовываться кольца магнитных полей. Это называется плазменной нитью.
  • Взаимосвязанные и идеально сплетенные плазменные нити тянутся на миллиарды и миллиарды световых лет. Они создают безмолвное равновесие, присущее физической вселенной.
  • Когда ток течёт через плазменные нити, он генерирует разноцветные усики света. Именно здесь появляется Никола Тесла (1856 — 1943). Он изобрёл плазменный шар.

Электрический плазменный шар. Малиновый цвет — плазма.

Томас Эдисон коммерциализировал электричество

В 1879 году Томас Альва Эдисон изобрел практичную лампочку, которая прослужит долго, прежде чем перегореть. Его следующей задачей была разработка электрической системы, которая могла бы обеспечить людей реальным источником энергии для питания этих ламп.

В 1882 году он построил первую электростанцию в Лондоне, чтобы вырабатывать электроэнергию и переносить ее в дома людей. Несколько месяцев спустя он создал еще одну электростанцию в Нью-Йорке для обеспечения электрическим освещением нижней части острова Манхэттен. Около 85 потребителей получили достаточно энергии, чтобы зажечь 5000 ламп.

На заводе использовались возвратно-поступательные паровые двигатели для включения генераторов постоянного тока. Но так как это было распределение постоянного тока, зона обслуживания была ограничена падением напряжения в фидерах.

Никола Тесла изобрел переменный ток

Поворотный момент в электрической эре наступил через несколько лет, когда Никола Тесла приехал в Нью-Йорк, чтобы работать на Эдисона. Он покинул Edison Machine Works через шесть месяцев из-за невыплаченных бонусов, которые, по его мнению, он заработал.

Вскоре после ухода из компании Тесла обнаружил новый тип двигателя переменного тока и технологию передачи электроэнергии. Он объединился с Джорджем Вестингаузом, чтобы запатентовать систему переменного тока, чтобы обеспечить страну электроэнергией высочайшего качества.

Энергетическая система, изобретенная Теслой, быстро распространилась в США и Европе благодаря своим преимуществам в дальней высоковольтной передаче. Первая гидроэлектростанция Теслы в Ниагарском водопаде могла транспортировать электроэнергию более чем на 200 квадратных миль. В отличие от этого, эдисоновская электростанция постоянного тока могла транспортировать электричество только в пределах одной мили.

Сегодня переменный ток вырабатывается большинством электростанций и используется почти всеми системами распределения электроэнергии. Общее мировое валовое производство электроэнергии в 2019 году составило 27 644 ТВтч.