Кто и в каком году изобрел электричество: история открытия

Кто и в каком году изобрел электричество: история открытия

В жизни современного человека огромную роль играет электричество. До сих пор многие не понимают, как когда-то люди жили без электрического тока. В наших домах есть свет, вся бытовая техника, начиная от телефона и заканчивая компьютером, работает от электрического напряжения. Кто изобрёл электричество и в каком году это произошло, знают далеко не все. А вместе с тем это открытие положило начало новому периоду в истории человечества.

  • На пути к появлению электричества
  • Первое применение электроэнергии
  • Использование освещения в России
  • Переменный и постоянный ток
    • Основные области потребления
    • Электроток в жизни и природе

Природа явления

Изобретения электричества как такового не было, поскольку это явление природное и изучение его началось еще в Древней Греции в 7 веке до нашей эры. Философ и естествоиспытатель Фалес Милетский обратил внимание на то, что если янтарь натереть шерстью овцы, то у камня появляется способность притягивать к себе некоторые легкие предметы. Он же и сформулировал термин. Поскольку по-гречески янтарь называется «электрон», то выявленная сила была означена Фалесом «электричеством».

Великие открытия

Первые опыты по передаче электричества на малые расстояния были проведены в 1729 году. Ученые сделали вывод, что не все тела могут передавать электричество. Через несколько лет после ряда испытаний француз Шарль Дюфе заявил, что есть два типа электрического заряда — стеклянного и смоляного. Они зависят от материала, который используется для трения.

Затем учеными с разных стран были созданы конденсатор и гальванический элемент, первый электроскоп, медицинский электрокардиограф. Первая лампочка накаливания появилась в 1809 году, которую создал англичанин Деларю. Спустя 100 лет, Ирнвинг Ленгмюр разработал лампочку с вольфрамовой спиралью, заполненной инертным газом.

В 19 веке было много очень важных открытий, благодаря которым появилось электричество в мире Большую лепту в области открытий внесли известные всему миру ученые:

  • Ампер;
  • Джоуль;
  • Фарадей;
  • Гери;
  • Ом;
  • Вольт.

Они изучали свойства электричества и многие из них названы в их честь. В конце 19 века ученые-физики делают открытия о существовании электрических волн. Им удается создать лампу накаливания и передавать электрическую энергию на большие расстояния. С этого момента электричество медленно, но уверенно начинает распространяться по всей планете.

Великие открытия в области электричества

Опыты Петрова в России способствовали тому, что в 1809 году ученый Деларю в Англии сконструировал первую в мире лампу накаливания. А сто лет спустя американский химик и Нобелевский лауреат И. Ленгмюр выпустил первую лампочку, у которой была светящаяся спираль из вольфрама, помещенная в запаянную колбу с инертным газом. Это дало старт новой эпохе. Многие ученые и в Европе, и в США, и в России проводили многочисленные опыты и исследования, чтобы лучше понять природу электричества и поставить его на службу человеку.

Так, в 1820 году датчанин Эрстред выявил взаимодействие электрических частиц, а в 1821 знаменитый Ампер выдвинул и доказал теорию о связи магнетизма и электрических явлений. Свойства электромагнитного поля углубленно исследовал англичанин М. Фарадей, он же открыл закон электромагнитной индукции, гласящий, что в замкнутом проводящем контуре при временном изменении магнитного потока возникают электрические импульсы, а также сконструировал первый электрогенератор. Работы этих ученых и десятков других менее известных привели к появлению новой науки, которой немецкий инженер Вернер фон Сименс дал название «электротехника».

В 1826 году Г.С.Ом после многочисленных опытов выдвинул закон электроцепи (известный также, как «закон Ома»), а также новые термины: «проводимость», «электрическая движущая сила», «напряжение электротока». Его последователь, А-М. Ампер, вывел знаменитое правило «правой руки», т.е. определение направлений течения электротока с помощью магнитной стрелки. Он же изобрел прибор для усиления электрополя – катушки медных проводов вокруг железных сердечников. Эти наработки стали предвестниками одного из главных изобретений в области электротехники (электромагнитного телеграфа) немецким учёным Самуилом Томасом Земмерингом.

Электромагнитный телеграф Земмеринга

В России изобретатель Александр Лодыгин придумал лампочку, максимально напоминающую современные аналоги: вакуумная колба, внутри которой помещена спиралевидная нить накаливания, сделанная из тугоплавкого вольфрама. Ученый продал права на это изобретение американской корпорации «Дженерал Электрик», которая запустила их в массовое производство. Поэтому справедливо было бы считать первооткрывателем лампочек именно россиянина, хотя во всех американских учебниках физики «отцом лампочки» значится их ученый Т.Эдисон, который тоже внес немалый вклад в изобретение электричества.

Виды электричества в природе

Самый простой пример электричества, возникающего естественным путём – это молнии. Частицы воды в облаках постоянно сталкиваются друг с другом, приобретая положительный или отрицательный заряд. Более лёгкие, положительно заряженные частицы оказываются в верхней части облака, а тяжёлые отрицательные перемещаются вниз. Когда два подобных облака оказываются на достаточно близком расстоянии, но на разной высоте, положительные заряды одного начинают взаимно притягиваться отрицательными частицами другого. В этот момент и возникает молния. Также это явление возникает между облаками и самой земной поверхностью.

Другое проявление электричества в природе – это специальные органы у рыб, скатов и угрей. С их помощью они могут создавать электрические заряды, чтобы обороняться от хищников или оглушать своих жертв. Их потенциал – от совсем слабых разрядов, незаметных для человека, до смертельно опасных. Некоторые рыбы создают вокруг себя слабое электрическое поле, помогающее искать добычу и ориентироваться в мутной воде. Любой физический объект так или иначе искажает его, что помогает воссоздавать окружающее пространство и «видеть» без глаз.

Также электричество проявляется и в работе нервной системы живых организмов. Нервный импульс передаёт информацию от одной клетки к другой, позволяя реагировать на внешние и внутренние раздражители, мыслить и управлять своими движениями.

Краткая история электричества

VII век. Янтарь

Электричество как явление природы известно очень давно. Еще в VII веке до нашей эры древние греки знали об одном любопытном свойстве янтаря: если его потереть о шерсть, то он будет притягивать мелкие предметы. Слово янтарь по-гречески звучит, как «электрон», и хотя греки не знали о причинах такого явления, они подарили миру его название — электричество.

1745. Электрометр

Ещё многие столетия такие рукотворные проявления электричества были чем-то вроде забавы, и только в Средние века учёные начали его изучать. В 1745 году российский естествоиспытатель Михаил Ломоносов для изучения атмосферного электричества сконструировал один из первых приборов, измеряющих электрический заряд.

1785. Закон Кулона

А в 1785 году французский учёный Шарль Кулон открыл закон, описывающий взаимодействие электрически заряженных тел (их притяжение и отталкивание). Этот закон с тех пор называется «законом Кулона», а единица электрического заряда — кулон. Считается, что после открытия этого закона, электрические явления из категории наблюдений и испытаний стали относиться к категории точной науки. Простыми словами, Кулон опытным путём определил, что чем больше заряды, тем сильнее их притяжение, и чем больше расстояние между ними, тем эта сила меньше. Причём сила уменьшается пропорционально квадрату расстояния между ними.

Читайте также  Схема зарядное устройство

Для этого Кулон изобрёл крутильные весы, в котором подвешивалась на шёлковой нити палочка с металлическим шариком с одной стороны и противовесом с другой. При воздействии на шарик другим заряженным шариком палочка отклонялась от начального состояния и нитка закручивалась. Это отклонение можно было измерить движением стрелки на другом конце шёлковой нити. Считается, что после открытия этого закона, электрические явления из категории наблюдений и испытаний стали относиться к категории точной науки.

1800. Батарейка Вольта

Уже в 1800 году итальянский физик Алессандро Вольта изобрёл химический источник тока (фактически, мощную батарейку). Учёный фактически опустил в кислоту медную и цинковую пластинки, соединённые проволокой. При этом цинковая пластина начала растворяться, а около медной появились пузыри газа. Это означало, что по проволоке протекал ток. Это изобретение дало учёным достаточно сильный, надёжный источник тока и позволило продвинуть изучение электрических явлений. Имя изобретателя увековечено в названии единицы электрического напряжения — вольт.

В 1821 году французский физик Андре-Мари Ампер обнаружил, что если по проводу течёт электроток, то возле него образуется магнитное поле, тем самым он установил связь между электрическими и магнитными явлениями. Ампер впервые ввел понятие электрического тока, и теперь единица измерения силы тока стала называться ампер.

Эстафету исследований продолжил английский физик Майкл Фарадей. В том же 1821 году учёный создал простейший электродвигатель, преобразующий электрический ток в механическое движение.

1831. Электромагнитная индукция

А в 1831 году Фарадей сформулировал и описал явление электромагнитной индукции. Упрощённо это означает следующее: при движении в магнитном поле проводника (например, медного провода) возникает электрический ток.

И вот теперь стало возможным создание полноценных электрогенераторов, превращающих механическое движение в электрический ток. Это было прорывом в развитии электротехники: появилась возможность получать электрический ток из механического движения, например, вращения турбины паровой машины. Практически открылись двери для развития электроэнергетики.

1872. Лампочка Ладыгина

С этого времени началось непрерывное улучшение электродвигателей и генераторов электрического тока, начали создаваться приборы, использующие электричество. К примеру, в 1872 году российский инженер Александр Лодыгин так усовершенствовал лампочку накаливания, что его конструкция практически не меняется до сих пор.

1897. Электрон

И что самое интересное, после всех этих открытий только в 1897 году английский физик Джозеф Томсон открыл электрон как элементарную частицу, движение которой образует электрический ток.

Раньше Казахстан входил в состав Российской империи (а затем СССР), электрификация которой началась в начале XX века. Особенно этому способствовал Государственный план электрификации страны, принятый в 1920 году, рассчитанный на 10–15 лет. Но лидер большевиков (правящей партии Советского Союза) Владимир Ленин выдвинул лозунг: «Коммунизм — это советская власть плюс электрификация всей страны». И план был выполнен и даже перевыполнен, за что обычные лампы накаливания даже прозвали «лампочками Ильича»: отныне они зажглись по всему Союзу.

Интересно, что в 1920 году в СССР приезжал английский писатель-фантаст Герберт Уэллс, который не поверил в реальность планов возрождения страны и даже написал по этому поводу книгу «Россия во мгле».

От слова — свет. Ведь электричество проникнет в нашу жизнь ещё активнее. Взять хотя бы автомобили. Почти все они сегодня работают от двигателей, сжигающих топливо. Но уже есть электромобили, работающие от аккумуляторов. У него масса преимуществ: простая конструкция двигателя, отсутствуют карбюраторы, системы зажигания и охлаждения, подачи топлива, нет вредных выхлопов, угрозы возгорания топлива при авариях или поломках и т. д. Но есть один недостаток — мощности современных аккумуляторов хватает без подзарядки на пробег до 200 км, хотя и существуют электромобильные компании, решившие проблему дальности пробега. Частая подзарядка, согласись, это очень неудобно, особенно при дальних поездках, когда для бензинового автомобиля можно просто взять запас топлива в канистрах или иметь запас хода до ближайшей заправки. Но разработчики аккумуляторов не останавливаются, и в скором будущем, вероятно, электромобили вытеснят обычные авто.

Электростанции будущего тоже могут выглядеть иначе. Надежды связывают с «обузданием» энергии термоядерного синтеза или с солнечными батареями, что позволит человечеству получить практически неиссякаемый источник энергии. И главный плюс в том, что меньше будет страдать экология: не будут сжигать уголь и коптить небо, не надо будет перегораживать реки плотинами, затопляя большие площади.

История открытия

Родоначальником всех научных открытий в теме «электричества» стал древнегреческий философ Фалес. Он обнаружил, что янтарь после трения о шерстяную материю, может притягивать к поверхности предметы небольшой массы. Произошло это событие в VII веке до н.э. и стало первым наблюдением великой силы будущего.

«Электричество» так и переводится — «янтарный», а «электрон» звучит на языке Гомера как «янтарь». Открытие греческого ученого на долгие годы стало лишь любопытным фактом, не имеющим практического применения.

Намного позже, в 1650 году, немец Отто фон Герике создал первое подобие механизма, который производит электричество. Шар из серы Герике прикрепил к металлическому стержню и пронаблюдал его способность притягивать и отталкивать предметы, то есть электростатику.

Еще дальше пошли в начале и середине XVIII века европейские ученые, открыв новые свойства электричества. Стивен Грей из Англии провел опыты передачи электричества на расстоянии, а Шарль Дюфе из Франции пришел к выводу, что есть еще два типа электричества: стеклянное и смоляное. Они выделялись также при трении этих природных материалов о шерсть.

Краткая историческая справка [ править ]

Впервые на электрический заряд обратил внимание Фалес Милетский за 600 лет до н. э. Он обнаружил, что янтарь, потёртый о шерсть, приобретает свойства притягивать легкие предметы (пушинки, кусочки бумаги). На протяжении более двух тысячелетий этим наблюдением ограничивались сведения о новом физическом явлении . [4]

Позже это использовалось для чистки от пыли одежды, для которой было критично любое повреждение краски. Считалось, что таким свойством обладает только янтарь.

Но только после становления физики как экспериментальной науки, заложенной Галилео Галилеем, это явление стало изучаться как средство для исследования и использования свойств физических тел.

Термин «электричество» ( англ. electricity ) введён английским естествоиспытателем, лейб-медиком королевы Елизаветы Тюдор Уильямом Гилбертом в его сочинении «О магните, магнитных телах и о большом магните — Земле» (1600 год), в котором объясняется действие магнитного компаса и описываются некоторые опыты с наэлектризованными телами. Он установил, что свойством наэлектризовываться обладают и другие вещества. Название «электричество» происходит от др.-греч. ἤλεκτρον — «янтарь». Весьма характерным для того времени было то, что зная о существовании у ряда тел магнитных свойств, Гильберт не видел связи между электрическими и магнитными явлениями . [4]

В середине XVII века Отто фон Герике разработал электростатическую машину трения. Кроме того, им было обнаружено свойство электрического отталкивания однополярно заряженных предметов.

В 1729 г. английский учёный Стивен Грей обнаружил разделение тел на проводники электрического тока и изоляторы . [4]

Читайте также  Клеймо сварщика

Вскоре его коллега Роберт Симмер, наблюдая за электризацией своих шёлковых чулок, пришёл к выводу, что электрические явления обусловлены тем, что электричество представлено двумя взаимодополняющими субстанциями, свойства которых стали обозначать понятием «заряд», различая положительный и отрицательный заряд тел. Данные субстанции разделяются при трении тел друг о друга, что и вызывает электризацию этих тел, то есть электризация — это накопление на теле заряда одного типа, причём заряды одного знака отталкиваются, а заряды разного знака притягиваются друг к другу и компенсируются при соединении, делая тело нейтральным (незаряженным).

К тем же выводам пришёл в 1729 г.у Шарль Дюфе. Он установил, что существует два рода зарядов. Опыты, проведённые Дюфе, говорили, что один из зарядов образуется при трении стекла о шёлк, а другой — при трении смолы о шерсть. Поэтому Дюфе назвал заряды «стеклянным» и «смоляным».

Понятие о положительном и отрицательном заряде ввёл немецкий естествоиспытатель-горбун Георг Кристоф Лихтенберг, по версии США Бенджамин Франклин, который также обнаружил электрическую природу молний (атмосферное электричество) и изобрёл молниеотвод.

Первая работа, в которой была предпринята попытка теоретически объяснить электрические явления, была написана американским физиком В Франклином в 1747 г.. Для объяснения электризации он предположил существование некой электрической жидкости (флюида), которая входит в качестве составной части во всякую материю. Наличие двух видов электричества он связывал с существованием двух типов жидкостей — «положительной» и «отрицательной». Обнаружив, что при трении друг о друга стекло и шелк электризуются по-разному, Франклин сделал вывод, что положительные и отрицательные заряды появлояются одновременно и в равных количествах. Особо следует подчеркнуть то, что теория Франклина предполагала одновременное существование трех физических сущностей — материи, положительной и отрицательной электрических жидкостей. Электричество у Франклина существовало независимо от материи. Именно Франклин первым высказал важнейшее предположение об атомарной, зернистой природе электричества: «Электрическая материя состоит из частичек, которые должны быть чрезвычайно мелкими» . [4]

Ряд глубоких мыслей о возможном механизме действия электрических сил высказал М. В. Ломоносов. Он предположил существование «нечувствительной материи вне электризованного тела, которая и производит это действие». Это было замечательной интуитивной догадкой великого русского ученого: ведь он предугадывал тем самым современное понятие электрического поля . [4]

В 1745 г.у был создан первый электрический конденсатор — Лейденская банка. Гальвани открыл биологические эффекты электричества.

Основные понятия в науке об электричестве удалось сформулировать лишь после того, как появились первые количественные исследования. Закон взаимодействия зарядов был экспериментально установлен в 1785 г. Шарлем Кулоном с помощью разработанных им чувствительных крутильных весов: (F=kfrac), где (q_1) и (q_2) электрические заряды, r — расстояние между ними, F — сила взаимодействия между зарядами, k — коэффициент пропорциональности. Это открытие поставило науку об электричестве в ранг точных дисциплин, в которых можно применять математические методы . [4]

Итальянский ученый Вольта в 1800 г. изобрёл первый источник постоянного тока — гальванический элемент. Это был столб из цинковых и серебряных кружочков, разделенных смоченной в подсооленной воде бумагой . [4]

В 1802 г.у Василий Петров обнаружил вольтову дугу. Работы Джоуля, Ленца, Ома по изучению электрического тока. Гаусс формулирует основную теорему теории электростатического поля (1830 ).

Фарадей открывает электромагнитную индукцию (1831) и законы электролиза (1834), вводит понятие электрического и магнитного полей. Анализ явления электролиза привел Фарадея к мысли, что носителем электрических сил являются не какие-либо электрические жидкости, а атомы — частицы материи. «Атомы материи каким-то образом одарены электрическими силами» — утверждает он. Фарадеевские исследования электролиза сыграли принципиальную роль в становлении электронной теории . [4]

Термин электричество (electricity) введён английским естествоиспытателем, лейб-медиком королевы Елизаветы Тюдор Вильямом Гилбертом в его сочинении «О магните, магнитных телах и о большом магните — Земле» (1600 год), в котором объясняется действие магнитного компаса и описываются некоторые опыты с наэлектризованными телами. Само свойство электризации (от греческого названия янтаря — электрон) при трении тела о шерсть было известно ещё древним грекам (его первооткрывателем считают философа Фалеса из Милета, жившего в 640—550 годах до нашей эры), но только после становления физики как экспериментальной науки, заложенной Галилео Галилеем, это явление стало изучаться как средство для исследования и использования свойств физических тел. В начале XVIII века английский учёный Стивен Грей обнаружил, что существуют вещества (металлы), которые проводят электричество от одного тела к другому, а вскоре его коллега Роберт Симмер, наблюдая за электризацией своих шелковых чулок, пришёл к выводу, что электрические явления обусловлены тем, что электричество представлено двумя взаимодополняющими субстанциями, свойства которых стали обозначать понятием «заряд», различая положительный и отрицательный заряд тел. Данные субстанции разделяются при трении тел друг о друга, что и вызывает электризацию этих тел, то есть электризация — это накопление на теле заряда одного типа, причём заряды одного знака отталкиваются, а заряды разного знака притягиваются друг к другу и компенсируются при соединении, делая тело нейтральным (незаряженным).

Закон взаимодействия зарядов был экспериментально изучен в 1785 году Шарлем Кулоном с помощью разработанных им чувствительных крутильных весов — он нашёл, что сила взаимодействия между заряженными телами обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними, и это поставило науку об электричестве в ранг точных дисциплин, в которых можно применять математические методы. Таким образом сложилась электрическая теория вещества, согласно которой физические тела представляют собой комплексы взаимодействующих частиц, имеющих электрические заряды, и многие свойства физических тел определяются и могут быть описаны с помощью законов, математическими соотношениями количественно выражающих их взаимодействие и движение. Это было экспериментально подтверждено многими опытами, в том числе открытием Джозефом Томсоном (получившим за это титул лорда Кельвина) в 1897 году носителя отрицательного заряда — частицы, получившей название «электрон», и исследованием структуры атома Эрнстом Резерфордом (получившим за это титул лорда Нельсона), Фредериком Содди и другими учёными.

В настоящее время электрическая концепция вещества является главной парадигмой физики и позволяет предсказывать и формировать необходимые на практике свойства физических тел и процессов (например, передачи информации или уничтожения промышленных центров неприятеля). В быту электрические явления получили повсеместное распространение, главным образом как средство генерации, передачи и применения энергии (электрические двигатели, электрическое освещение и т. п.) или информации (телефон, радио, телевидение, электронное фото) — то есть, для изменения энтропии (разупорядоченности) среды обитания человека.

Великие открытия

В конце XVIII века электричество становится серьезным объектом исследований. Теперь особое внимание уделяется изучению динамических процессов и взаимодействию частиц. На сцену выходит электрический ток.

В 1791 году Гальвани говорит о существовании физиологического электричества, которое присутствует в мышцах животных. Вслед за ним Алессандро Вольта изобретает гальванический элемент — вольтов столб. Это был первый источник постоянного тока. Таким образом, Вольта — ученый, открывший электричество заново, ведь его изобретение послужило началом для практического и многофункционального применения электричества.

Читайте также  Газ для сварки полуавтоматом

В 1802 году происходит открытие вольтовой дуги Василием Петровым. Антуан Нолле создает электроскоп и исследует эффект электричества на живые организмы. А уже в 1809 году Физик Деларю изобретает лампу накаливания.

Далее изучается связь магнетизма и электричества. Над исследованиями работают Ом, Ленц, Гаусс, Ампер, Джоуль, Фарадей. Последний создает первый генератор энергии и электродвигатель, открывает закон электролиза и электромагнитную индукцию.

В XX веке исследованиями электричества занимается также Максвелл (теория электромагнитных явлений), Кюри (открыл пьезоэлектричество), Томсон (открыл электрон) и многие другие.