Открытие и применение электричества было одним из величайших дос-тижений человечества. Этому предшествовали усилия многих и многих людей разных профессий в разные эпохи. Попробуем перечислить в исторической по-следовательности некоторые наиболее известные открытия, изобретения, при-меры применения электричества и вспомнить их создателей. В античной Греции на стыке VII-VI вв. до н.э. купец, философ и ученый Фалес Милетский натирал меховой шкуркой кусок окаменевшей смолы – ян-тарь, который после этого получал способность притягивать к себе различные легкие предметы: перо птицы, сухие листочки и т.п. Спустя много столетий элементарную заряженную частичку (несущую единичный электрический заряд) стали называть электрон (по-гречески – ян-тарь). В V в. до н.э. вблизи древнего города Магнезия (территория современной Турции) находили удивительные путеводные продолговатые камни. Они, под-вешенные на длинных нитях, всегда указывали одно направление. Это были куски магнитной руды, которая впоследствии получила свое название в честь города, где была найдена. Первые сведения о применении электричества для металлизации сосудов относятся к III в. до н.э. (применение в ремесле). Использовались электроды из меди и железа, а электролитом являлось вино. Электродвижущая сила такого химического источника электричества до-стигала ~ 0,8 В. Потом эти открытия были частично или полностью утеряны (или забы-ты), человечество изобретало и открывало их вновь.
Рис. 17. У.Гильберг Основоположником науки о магнетизме явля-ется англичанин У. Гильберт (1540-1603), (рис. 17).В 1600 г. вышел труд У. Гильберта “О магни-те, магнитных телах и большом магните – Земле”, в котором он описывает разные полюса у магнита (северный и южный), поведение одинаковых и раз-ноименных полюсов, способы намагничивания же-леза.Он первый указал на наличие магнитного по-ля Земли, посвятив этому открытию 18 лет жизни и поставив около 600 опытов, создал первое электро-измерительное устройство – электроскоп и назвал электрическими тела, способные электризоваться. Первым источником электроэнергии уже нашей эры стал электростатиче-ский генератор (трибоэлектрический), изобретенный в 1663 г. мэром Магдебур-га Отто фон Герике. Он изготовил шар из серы, который вращали вручную (трением поверх-ности руками). В результате на шаре накапливался электрический заряд. Мощ-ность шара была менее 1 Вт. Казалось бы – пустяк, однако с его помощью были открыты многие важные явления и свойства электричества. В 1675 г. И. Ньютон описал электризацию тел. Может возникнуть впе-чатление, что XVII век немногое внес в развитие науки об электричестве, но именно тогда был заложен ее фундамент и дан мощный импульс к разнообраз-ным исследованиям электрических явлений следующих столетий. Ф. Хауксби в 1705 г. создал электрический генератор, используя вместо серного шара стеклянный. В 1743 г. в такую машину был введен скользящий контакт, который снимал заряд, и машина смогла при вращении непрерывно отдавать электрическую энергию. С. Грей в 1729 г. заметил, что одни вещества проводят электричество, а другие не проводят. Ш. Дюфе в начале XVIII в. открыл электрическое взаимодействие заря-женных тел – притяжение разноименных и отталкивание одноименных тел. В середине XVIII в. в Лейдене была создана «лейденская банка»– прооб-раз электрического конденсатора. Открытие этого конденсатора принадлежит преподавателю физики голландцу Мушенбруку и немецкому священнику фон Клейсту. Заряжалась “лейденская банка” с помощью серного шара фон Герике. “Лейденская банка” представляла собой стеклянную банку с остатками ртути на внутренней поверхности. Через пробку в нее вставлялся гвоздь, а сна-ружи банка обертывалась металлической фольгой. Гвоздь и фольга служили электродами, а стекло (диэлектрик) накап-ливало заряд от серного шара Герике. Опыт с заряженной “лейденской банкой” демонстрировался в присутст-вии большого скопления народа на площади во Франции. 180 гвардейцев коро-ля становились в круг, взявшись за руки. Один из гвардейцев притрагивался к фольге “лейденской банки”, а последний в цепи притрагивался к металличе-скому стержню. По всей цепи гвардейцев мгновенно протекал ток и все люди получали электрический удар, который тут же вызывал реакцию людей – вскрики, прыжки, взмахи рук и т.п. Ученые регистрировали воздействие элек-тричества на человека, проводимость человеческого тела, а также электриче-ский удар. Пытаясь зарядить “лейденскую банку” от небесного электричества (молнии), в 1753 году погиб товарищ М.В.Ломоносова Г.В.Рихман. Михаил Васильевич Ломоносов, родоначальник отечественной науки, в 1753 г. поставил задачу перед учеными: “… сыскать подлинную електрической силы причину и составить ее точную теорию”. М.В. Ломоносов много занимал-ся “ небесным электричеством”, описывал электрические явления и способ по-лучения электричества искусственным путем – труд “Об електрической си-ле…”. Со своим другом Г. В. Рихманом они проделали множество наблюдений и опытов с небесным электричеством – молнией, северным сиянием. Ломоно-сов высказал очень важную мысль о возможности передачи электричества на большие расстояния и о практическом использовании электричества для ме-таллизации поверхности металлов (1747 г.); только через 100 лет Б.С. Якоби открывает и применяет гальванопластику. Георг Вильгельм Рихман (1711 – 1753) создал в Петербурге лабораторию по исследованию электрических явлений, изготовил целый ряд электроизмери-тельных приборов. Параллельно с М.В. Ломоносовым проводил опыты с «небесным элек-тричеством» в Америке Б. Франклин, ученый, поэт, дипломат, который внес большой вклад в изучение электрических явлений и в 1752 г. изобрел громоот-вод (вернее бы его назвать молниеотвод). Молниеотвод от шаровых молний был изобретен русским инженером Б. Игнатовым в XX в. В 1759 г. академик Российской Академии Ф. Эпинус (1724 – 1802) открыл и объяснил электрическую поляризацию, существование силовых магнитных линий, взаимодействие электрических и магнитных масс. Из перечисленного выше невольно напрашивается жизненно важный вы-вод (над которым мы редко задумываемся): первые и очень важные открытия в любой области знаний нередко совершают специалисты других разделов науки или деятельности. Подтвердим это высказывание еще некоторыми примерами. Итальянец Луиджи Гальвани (1737-1798), заведующий кафедрой анато-мии, в 1791 г. опубликовал труд ”Трактат о силах электричества при мышечном движении”. Он открыл существование электрических токов внутри живых существ, препарируя железным скальпелем лежащую на медном блюде лягушку ( разные металлы!). Это открытие через 121 год дало толчок исследованиям человеческого организма с помощью биоэлектрических токов. Обнаруживались больные ор-ганы при исследовании их электрических сигналов. Работа любого органа (сердца, мозга) сопровождается биологическими электрическими сигналами, имеющими для каждого органа свою форму. Если орган заболевает, сигналы изменяют свою форму, и при сравнении «здоровых» и «больных» сигналов об-наруживаются причины заболевания. Опыты Гальвани натолкнули на изобретение нового источника электри-чества профессора Тессинского университета Алессандро Вольта (1745-1827) В 1800 г. А. Вольта объявил Лондонскому Королевскому обществу об изобрете-нии вольтова столба. Свой источник электричества он назвал в честь Гальвани гальваническим элементом. Это был источник электричества более мощный, чем генератор Герике. Этот источник состоял из большого количества малых элементов, каждый из которых содержал две пластинки из пары разных металлов: медь – свинец или серебро – цинк, между которыми находилась пористая, пропитанная кисло-той (или щелочью), прокладка. Набирая последовательно большое количество таких элементов, Вольта получал электрохимический источник электричества напряжением до 2 кВ. Этого было уже достаточно для исследования электричества, получения элек-трической дуги, электродуговой свечи, сваривания металлов и т.п. А. Вольта в это время было 56 лет. Наполеон за это открытие вручил ему в 1801 г. Большую Золотую медаль. Батарейки, которыми мы сейчас пользуемся в часах, приемниках и др. – это те же, но усовершенствованные, вольтовы столбики – гальванические эле-менты. В 1821 г. был изобретен еще один источник электричества – термоэле-мент. Профессор Т.И. Зеебек (1770-1831) обнаружил, что, если один спай двух разнородных металлов A и B (например, медь-константан) нагреть (Tг), а вто-рой спай охладить (Tх), или просто не нагревать, то возникает термоэлектро-движущая сила.
где k – постоянная Больцмана, q – заряд электрона, n – плотность электронов. Ж. Пельтье (1785-1845) открыл противоположное явление в 1834 году. Если к одному из спаев двух разнородных проводников приложить постоянное электрическое напряжение, то один из спаев будет нагреваться, а другой охла-ждаться.
где QП – теплота Пельтье, П – коэффициент пары металлов, I – ток, τ– время. С изобретением каждого нового источника электричества ученые с инте-ресом обнаруживали, что таинственное электричество возникает под действием совершенно разнородных сил, например, тепла, химических реакций, механи-ческого трения, света и т.п. Лишь проникновение в структуру вещества, в атом-ную и молекулярную природу материи позволило позднее понять, что объеди-няет эти столь различные внешние явления.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «История открытий в электроэнергетике» з дисципліни «Історія розвитку галузі електроенергетики»
