Zgodnji izumitelji in inovatorji električne energije

Zgodovina elektrike se začne z Williamom Gilbertom (1544–1603), zdravnikom in naravoslovcem, ki je služil angleški kraljici Elizabeti. Pred Gilbertom je bilo vse, kar se je vedelo o elektriki in magnetizmu, da je lodestone (magnetit) je imel magnetne lastnosti in bi drgnjenje jantarja in curka pritegnilo koščke različnih materialov, da se začnejo lepiti.

Leta 1600 je Gilbert objavil svoj traktat "De magnete, Magneticisique Corporibus" (O magnetu). Knjiga je tiskana v znanstveni latinščini in razlagala leta Gilbertovih raziskav in eksperimentov na področju električne energije in magnetizma. Gilbert je zanimanje za novo znanost močno vzbudil. Gilbert je v svoji znameniti knjigi skoval izraz "electrica".

Navdih in izobraževanje Gilberta, več evropskih izumiteljev, med njimi Otto von Guericke (1602–1686) Nemčija, Charles Francois Du Fay (1698–1739) iz Francije in Stephen Gray (1666–1736) iz Anglije so razširili znanje.

Otto von Guericke je prvi dokazal, da lahko obstaja praznina. Ustvarjanje vakuuma je bilo ključno za vse vrste nadaljnjih raziskav elektronike. Leta 1660 je von Guericke izumil stroj, ki je proizvajal statično elektriko; to je bil prvi električni generator.

Stephen Gray je leta 1729 odkril načelo prevodnosti električne energije in leta 1733 Charles Francois du Fay odkril, da električna energija prihaja v dveh oblikah, ki jih je poimenoval smolnate (-) in steklaste (+), ki jih zdaj imenujemo negativne in pozitiven.

Kovček Leyden je bil prvotni kondenzator, naprava, ki shranjuje in sprošča električni naboj. (Takrat je elektrika veljala za skrivnostno tekočino ali silo.) Kozarec Leyden je bil izumljen leta 1745 skoraj istočasno na Nizozemskem akademik Pieter van Musschenbroek (1692–1761) Leta 1745 in v Nemčiji nemški duhovnik in znanstvenik Ewald Christian Von Kleist (1715–1759). Ko se je Von Kleist prvič dotaknil svojega kozarca Leyden, je doživel močan šok, ki ga je udaril na tla.

Francoski znanstvenik in klerik Jean-Antoine Nollet (1700–1770) je ime Leydenovega kozarca dobil ime po Musschenbroekovem rojstnem kraju in univerzi Leyden. Kozarec so po Vonu Kleistu imenovali tudi Kleistiški kozarec, vendar se tega imena ni držalo.

Ustanovni oče ZDA Bena Franklina (1705–1790) pomembno odkritje je bilo, da sta elektrika in strela eno in isto. Franklinova strela je bila prva praktična uporaba električne energije. atralni filozof Henry Cavendish iz Anglije, francoski Coulomb in Luigi Galvani iz Italije je prispeval znanstvene prispevke k iskanju praktične uporabe električne energije.

Leta 1747 je britanski filozof Henry Cavendish (1731–1810) začel meriti prevodnost (sposobnost prenašanja električnega toka) različnih materialov in objavil svoje rezultate. Francoski vojaški inženir Charles-Augustin de Coulomb (1736–1806) je leta 1779 odkril, kaj se bo kasneje imenovalo »Coulombov zakon«, ki je opisal elektrostatično silo privlačnosti in odganjanja. In leta 1786 je italijanski zdravnik Luigi Galvani (1737–1798) dokazal, kar zdaj razumemo kot električno osnovo živčnih impulzov. Galvani se žabarske mišice čudovito trza, tako da jih je z iskrico iz elektrostatičnega stroja udaril.

Po delu Cavendisha in Galvanija je prišla skupina pomembnih znanstvenikov in izumiteljev, tudi Alessandro Volta (1745–1827) iz Italije, danski fizik Hans Christian Ørsted (1777–1851), francoski fizik Andre-Marie Ampere (1775–1836), Georg Ohm (1789–1854) iz Nemčije, Michael Faraday (1791–1867) iz Anglije in Joseph Henry (1797–1878) iz ZDA.

Joseph Henry je bil raziskovalec na področju električne energije, katerega delo je navdihnilo številne izumitelje. Henryjevo prvo odkritje je bilo, da je moč magneta mogoče neizmerno okrepiti, če ga navijamo z izolirano žico. Bil je prva oseba, ki je naredila magnet, ki je lahko dvignil 3.500 kilogramov teže. Henry je pokazal razliko med "količinskimi" magneti, sestavljenimi iz kratkih dolžin žice, ki so vzporedno povezane in vzbujene s strani nekaj velikih celic in "intenzivnih" magnetov, navitih z eno samo dolgo žico in jih vzbudi baterija, sestavljena iz celic. To je bilo prvotno odkritje, ki je močno povečalo takojšnjo uporabnost magneta kot tudi njegove možnosti za prihodnje poskuse.

Michael Faraday, William Sturgeon (1783–1850) in drugi izumitelji so hitro prepoznali vrednost Henryjevih odkritij. Sturgeon je velikodušno dejal: "Profesorju Josephu Henryju je bilo omogočeno, da proizvede magnetno silo, ki popolnoma zasenči vsakega drugega v celi anali magnetizma in paralele ni mogoče najti od čudežne suspenzije slavnega orientalskega samovolje v njegovem železu krsto. "

Ta pogosto uporabljena fraza je sklicevanje na prikrito zgodbo, ki so jo evropski znanstveniki podtaknili o Mohamedu (571–632 CE), ustanovitelju Islam. V resnici ta zgodba sploh ni bila o Mohamedu, ampak bolj za zgodbo Plinij starejši (23–70 CE) o krste v Aleksandriji v Egiptu. Po Plinijevem mnenju je bil tempelj v Serapisu v Aleksandriji zgrajen z mogočnimi ložniki, tako močni da naj bi bila železna krsta mlajše sestre Kleopatre Arsinoë IV (68–41 pr. n. št.) suspendirana v zrak.

Joseph Henry je odkril tudi pojave samoindukcije in medsebojne indukcije. V njegovem poskusu je tok, ki ga je v drugi zgodbi stavbe poslal skozi žico, skozi podobno žico v kleti spodaj spodaj sprožil tok.

Telegraf je bil zgodnji izum, ki je sporočil sporočila na daljavo preko žice z uporabo električne energije, ki jo je kasneje nadomestil telefon. Beseda telegrafija izvira iz grške besede tele, kar pomeni daleč in grapho, kar pomeni pisati.

Prvi poskusi pošiljanja signalov z elektriko (telegraf) so bili že velikokrat, preden se je Henry začel zanimati za težavo. Williama Sturgena izum elektromagneta je raziskovalce v Angliji spodbudil k eksperimentu z elektromagnetom. Poskusi niso uspeli in ustvarili so samo tok, ki je oslabel za nekaj sto metrov.

Vendar je Henry naletel kilometer fine žice, postavil "intenzivnost" baterija na enem koncu in na drugi strani je armaturo udaril v zvonec. V tem eksperimentu je Joseph Henry odkril bistveno mehaniko za električni telegraf.

To odkritje je bilo narejeno leta 1831, polno leto, preden je Samuel Morse (1791–1872) izumil telegraf. Kdo je izumil prvi telegrafski stroj, ni nobene polemike. To je bil Morseov dosežek, toda odkritje, ki je Morseja motiviralo in omogočilo, da je izumil telegraf, je bil dosežek Josepha Henryja.

Po lastnih besedah ​​Henryja: "To je bilo prvo odkritje dejstva, da se galvanski tok lahko prenaša na veliko razdaljo s tako majhnim zmanjšanjem sile, da bi lahko povzročili mehanske učinke, in sredstev, s katerimi bi lahko bil prenos opravljeno. Videla sem, da je električni telegraf zdaj izvedljiv. Nisem imel v mislih nobene posebne oblike telegrafa, ampak se je skliceval le na splošno dejstvo, da je bilo zdaj dokazano, da a galvanski tok se lahko prenaša na velike razdalje z zadostno močjo, da ustvari mehanske učinke, ki ustrezajo želenemu predmet. "

Henry se je nato lotil načrtovanja magnetnega motorja in uspel narediti vrteči se motor z motorjem ki je namestil prvi avtomatski menjalnik drogov ali komutator, ki je bil kdajkoli uporabljen z električno baterijo. Ni mu uspelo ustvariti neposrednega rotacijskega gibanja. Njegova palica je nihala kot pohodna greda parnega čolna.

Thomas Davenport (1802–1851), kovač iz Brandona v Vermontu, je leta 1835 izdelal cestno vreden električni avtomobil. Dvanajst let pozneje je ameriški elektrotehnik Moses Farmer (1820–1893) razstavil lokomotivo na električni pogon. Leta 1851 je izumitelj Massachusettsa Charles Grafton Page (1712–1868) vozil električni avtomobil na progah železnice Baltimore in Ohio, od Washingtona do Bladensburga, s hitrostjo devetnajst milj in uro.

Vendar pa so bili takrat stroški baterij preveliki in uporaba elektromotorja pri prevozu še ni praktična.

Načelo dinamo ali električnega generatorja sta odkrila Michael Faraday in Joseph Henry, vendar je postopek njegovega razvoja v praktični generator moči trajal več let. Brez dinamike za proizvodnjo energije se je razvoj elektromotorja zaustavil in električne energije ni mogoče široko uporabiti za prevoz, proizvodnjo ali razsvetljavo, kot se uporablja danes.

Lučno luč kot praktično osvetljevalno napravo je leta 1878 izumil Ohio inženir Charles Brush (1849–1929). Drugi so napadli problem električne razsvetljave, vendar je pomanjkanje primernih ogljikov oviralo njihov uspeh. Brush je iz enega dinamoja zaporedno naredil več svetilk. Prve luči Brush so bile uporabljene za osvetlitev ulic v Clevelandu v Ohiu.

Drugi izumitelji so izboljšali lučno loko, vendar so bile pomanjkljivosti. Za zunanjo razsvetljavo in za velike dvorane so obločne luči dobro delovale, vendar ločnih luči v majhnih prostorih ni bilo mogoče uporabiti. Poleg tega so bili v seriji, torej je tok prešel skozi vsako svetilko po vrsti in nesreča za enega je celotno serijo vrgla v akcijo. Celoten problem notranje razsvetljave naj bi rešil eden izmed najbolj znanih ameriških izumiteljev: Thomas Alva Edison (1847–1931).

Prvi od Edisonovih večplastni izumi z električno energijo je bil samodejni diktafon, za katerega je leta 1868 prejel patent, vendar ni mogel vzbuditi nobenega zanimanja za napravo. Potem je izumil a delnica oznakain je v Bostonu začel službo za odkupovanje s 30 ali 40 naročniki in upravljal iz sobe nad Gold Exchange. Ta stroj je Edison poskušal prodati v New Yorku, a se je vrnil v Boston, ne da bi mu uspelo. Nato je izumil dvostranski telegraf, s katerim bi lahko poslali dve sporočili hkrati, toda na testu stroj ni uspel zaradi neumnosti pomočnika.

Leta 1869 je bil Edison na kraju samem, ko je telegraf odpovedal podjetju Gold Indicator Company, koncernu, ki je svojim naročnikom zagotavljal cene zlata na borzi. To je privedlo do njegovega imenovanja za nadrejenega, ko pa ga je sprememba lastništva podjetja vrgla iz položaja, ki ga je oblikoval, Franklin L. Papež, partnerstvo Pope, Edison in Company, prvega podjetja inženirjev elektrotehnike v ZDA.

Kmalu potem Thomas Edison izpustil izum, ki ga je začel na poti do uspeha. To je bil izboljšan zalogaj za borzo, podjetje Gold and Stock Telegraph pa mu je za to plačalo 40.000 dolarjev. Thomas Edison je takoj postavil trgovino v Newarku. Izboljšal je sistem avtomatske telegrafije, ki je bil takrat v uporabi, in ga uvedel v Anglijo. Eksperimentiral je s podmorniškimi kabli in izdelal sistem štirikolesne telegrafije, po kateri je bila izvedena ena žica, da opravi delo štirih.

Ta dva izuma je kupila družba Jay Gould, lastnik telegrafske družbe Atlantic in Pacific. Gould je plačal 30.000 dolarjev za sistem štirikolesnikov, vendar ni hotel plačati za avtomatski telegraf. Gould je kupil Western Union, njegovo edino konkurenco. "Ko je Gould dobil Western Union," je rekel Edison, "vedel sem, da nadaljnji napredek v telegrafiji ni mogoč, in prešel sem v druge vrstice."

Edison je nadaljeval z delom za telegrafsko družbo Western Union, kjer je izumil oddajnik ogljika in ga prodal podjetju Western Union za 100.000 dolarjev. Na podlagi tega je Edison leta 1876 v Menlo Parku v New Jerseyju ustanovil laboratorije in tovarne, in tam je izumil fonograf, ki ga je patentiral leta 1878 in začel vrsto poskusov, ki so izdelali njegovo žarnico.

Thomas Edison je bil namenjen izdelavi električna svetilka za notranjo uporabo. Njegove prve raziskave so bile trpežne nitke, ki bi gorele v vakuumu. Niz poskusov s platinasto žico in različnimi ognjevzdržnimi kovinami je imel nezadovoljive rezultate, prav tako tudi številne druge snovi, vključno s človeškimi lasmi. Edison je ugotovil, da je nekakšen ogljik bolj rešitev kot kovina - angleški izumitelj Joseph Swan (1828–1914) je do istega zaključka prišel leta 1850.

Oktobra 1879 je bil po štirinajstih mesecih trdega dela in porabi 40.000 dolarjev karbonizirana bombažna nit, zapečatena v enem od Edisonovih globusov, in je trajala štirideset ur. "Če bo zdaj gorelo štirideset ur," je rekel Edison, "Vem, da lahko zažgem sto." In tako je tudi storil. Potrebna je bila boljša nitka. Edison ga je našel v karboniziranih trakovih bambusa.

Edison je razvil tudi svoj tip dinamo, največji doslej sestavljen do takrat. Skupaj z žarnicami z žarnicami Edison je bilo eno od čudežev pariške električne razstave iz leta 1881.

Kmalu je sledila namestitev elektrarn v Evropi in Ameriki. Edisonova prva velika osrednja postaja, ki je oskrbovala moč za tri tisoč svetilk, je bila postavljena leta 1882 v Holborn Viaduct v Londonu, septembra istega leta so postavili postajo Pearl Street Station v New Yorku, prvo osrednjo postajo v Ameriki delovanje.

• Beauchamp, Kenneth G. "Zgodovina telegrafije." Stevenage UK: Inštitut za tehnologijo in tehnologijo, 2001.
• Brittain, J.E. "Preoblikovanje točk v ameriški električni zgodovini." New York: Inštitut elektro in elektronskih inženirjev za tisk, 1977.
• Klein, Maury. "Izdelovalci moči: par, elektrika in moški, ki so izumili sodobno Ameriko." New York: Bloomsbury Press, 2008.
• Shectman, Jonathan. "Prelomni znanstveni eksperimenti, izumi in odkritja 18. stoletja." Greenwood Press, 2003.