Ранние Изобретатели и Новаторы Электричества

История электричества начинается с Уильяма Гилберта (1544–1603), врача и естествоиспытателя, который служил королеве Елизавете первой в Англии. До Гилберта все, что было известно об электричестве и магнетизме, было то, чтомагнетит) обладал магнитными свойствами и что потирание янтаря и струи привлекло бы куски различных материалов, чтобы начать прилипать.

В 1600 году Гилберт опубликовал свой трактат «О магнетизме, Corporibus» («О магните»). Книга, напечатанная на академической латыни, объясняет годы исследований и экспериментов Гилберта по электричеству и магнетизму. Гилберт сильно поднял интерес к новой науке. Это был Гилберт, который придумал выражение «электрика» в своей знаменитой книге.

Вдохновленный и образованный Гилбертом, несколько европейских изобретателей, в том числе Отто фон Герике (1602–1686) из Германия, Шарль Франсуа Дю Фай (1698–1739) из Франции и Стивен Грей (1666–1736) из Англии расширили знание.

Отто фон Герике был первым, кто доказал, что вакуум может существовать. Создание вакуума было необходимо для всех видов дальнейших исследований в области электроники. В 1660 году фон Герике изобрел машину, которая производила статическое электричество; это был первый электрический генератор.

В 1729 году Стивен Грей открыл принцип проведения электричества, а в 1733 году Шарль Франсуа дю Фей обнаружил, что электричество приходит в двух формах, которые он назвал смолистым (-) и стекловидным (+), теперь называется отрицательным и положительны.

Лейденская банка была оригинальным конденсатором, устройством, которое накапливает и высвобождает электрический заряд. (В то время электричество считалось таинственной жидкостью или силой.) Лейденский кувшин был изобретен в 1745 году почти одновременно в Голландии. академик Питер ван Мюссенбрук (1692–1761) В 1745 году и в Германии немецкий священнослужитель и ученый Эвальд Кристиан фон Клейст (1715–1759). Когда фон Клейст впервые коснулся своей лейденской банки, он получил сильный удар, который сбил его с ног.

Лейденский кувшин был назван в честь родного города Муссенбрука и университета Лейден французским ученым и священнослужителем Жаном-Антуаном Нолле (1700–1770). Банку также называли банкой Клейста по фон Клейсту, но это название не прилипало.

Отец-основатель США Бен Франклина (1705–1790) важным открытием было то, что электричество и молния были одним и тем же. Молниеотвод Франклина был первым практическим применением электричества. философ по науке Генрих Кавендиш из Англии, кулон Франции и Луиджи Гальвани Италии внес научный вклад в поиск практического использования для электроэнергии.

В 1747 году британский философ Генри Кавендиш (1731–1810) начал измерять проводимость (способность переносить электрический ток) различных материалов и опубликовал свои результаты. Французский военный инженер Шарль-Августин де Кулон (1736–1806) открыл в 1779 году то, что позже будет названо «Законом Кулона», в котором описана электростатическая сила притяжения и отталкивания. А в 1786 году итальянский врач Луиджи Гальвани (1737–1798) продемонстрировал, как мы теперь понимаем, электрическую основу нервных импульсов. Гальвани классно заставлял лягушачьи мышцы дергаться, ударяя их искрой от электростатической машины.

После работы Кавендиша и Гальвани появилась группа важных ученых и изобретателей, в том числе Алессандро Вольта (1745–1827) Италии, датский физик Ганс Кристиан Эрстед (1777–1851), французский физик Андре-Мари Ампер (1775–1836), Георг Ом (1789–1854) из Германии, Майкл Фарадей (1791–1867) из Англии и Джозеф Генри (1797–1878) из США.

Джозеф Генри был исследователем в области электричества, работа которого вдохновляла многих изобретателей. Первое открытие Генри состояло в том, что сила магнита может быть значительно усилена путем намотки его изолированным проводом. Он был первым человеком, который сделал магнит, который мог поднять 3500 фунтов веса. Генри показал разницу между «количественными» магнитами, состоящими из коротких проводов, соединенных параллельно и возбужденных несколько больших ячеек и магниты «интенсивности» намотаны одним длинным проводом и возбуждаются батареей, состоящей из последовательно соединенных ячеек. Это было оригинальное открытие, значительно увеличивающее как непосредственную полезность магнита, так и его возможности для будущих экспериментов.

Майкл ФарадейУильям Стерджон (1783–1850) и другие изобретатели быстро осознали ценность открытий Генри. Осетрина великодушно сказала: «Профессору Джозефу Генри удалось создать магнитную силу, которая полностью затмевает друг друга в целые анналы магнетизма, и никакой параллели не может быть найдено после чудесного взятия знаменитого восточного самозванца в его железе гроб."

Эта часто используемая фраза - отсылка к неясной истории, которую эти европейские ученые рассказывали о Мухаммеде (571–632 гг.), Основателе ислам. На самом деле, эта история вовсе не о Мухаммеде, а скорее рассказ Плиний Старший (23–70 н.э.) о гробу в Александрии, Египет. По словам Плиния, Храм Сераписа в Александрии был построен из мощных камней, настолько мощных что железный гроб младшей сестры Клеопатры Арсиноэ IV (68–41 до н.э.), как утверждается, был приостановлен в воздуха.

Джозеф Генри также открыл явления самоиндукции и взаимной индукции. В его эксперименте ток, передаваемый через провод во втором этаже здания, индуцировал токи через аналогичный провод в подвале двумя этажами ниже.

Телеграф был ранним изобретением, которое передавало сообщения на расстоянии по проводу, используя электричество, которое позже было заменено телефоном. Слово телеграфия происходит от греческих слов tele, что означает далеко, и grapho, что означает писать.

Первые попытки послать сигналы с помощью электричества (телеграфа) были предприняты много раз, прежде чем Генри заинтересовался этой проблемой. Уильям Стерджен Изобретение электромагнита побудило исследователей в Англии к экспериментам с электромагнитом. Эксперименты не увенчались успехом и вызвали ток, ослабевший уже через несколько сотен футов.

Тем не менее, Генри протянул милю тонкой проволоки, поместил "интенсивность" аккумулятор на одном конце и заставил арматуру ударить колокол на другом. В этом эксперименте Джозеф Генри обнаружил важную механику, стоящую за электрический телеграф.

Это открытие было сделано в 1831 году, за год до того, как Сэмюэл Морс (1791–1872) изобрел телеграф. Нет никаких противоречий относительно того, кто изобрел первый телеграфный аппарат. Это было достижением Морса, но открытие, которое мотивировало и позволило Морсу изобрести телеграф, было достижением Джозефа Генри.

По словам самого Генри: «Это было первое открытие того факта, что гальванический ток мог передаваться на большое расстояние с таким небольшим уменьшением силы, чтобы вызвать механические воздействия, и средств, с помощью которых передача может быть сделано. Я увидел, что электрический телеграф стал практически осуществимым. Я не имел в виду какую-либо конкретную форму телеграфа, но имел в виду только общий факт, что теперь было продемонстрировано, что гальванический ток может передаваться на большие расстояния с достаточной мощностью для создания механических воздействий, соответствующих желаемому объект «.

Затем Генри обратился к разработке магнитного двигателя и преуспел в создании поршневого двигателя на он установил первый автоматический переключатель полюсов или коммутатор, когда-либо использовавшийся с электрической батареей. Ему не удалось создать прямое вращательное движение. Его бар колебался, как ходовой луч парохода.

Томас Давенпорт (1802–1851), кузнец из Брэндона, штат Вермонт, в 1835 году построил достойный дорогой электромобиль. Двенадцать лет спустя американский инженер-электрик Мозес Фармер (1820–1893) представил электрический локомотив. В 1851 году изобретатель из Массачусетса Чарльз Графтон Пейдж (1712–1868) управлял электромобилем на рельсах железной дороги Балтимор и Огайо, из Вашингтона в Бладенсбург, со скоростью девятнадцать миль час.

Однако стоимость батарей в то время была слишком велика, а использование электродвигателя при транспортировке еще не практично.

Принцип, лежащий в основе динамо или электрического генератора, был открыт Майклом Фарадеем и Джозефом Генри, но процесс его превращения в практичный генератор энергии занял много лет. Без динамомашины для выработки электроэнергии развитие электродвигателя застопорилось, и электричество не может широко использоваться для транспортировки, производства или освещения, как оно используется для сегодня.

Свет дуги как практическое осветительное устройство был изобретен в 1878 году инженером из Огайо Чарльзом Брашем (1849–1929). Другие напали на проблему электрического освещения, но нехватка подходящих углеродов препятствовала их успеху. Кисть сделала несколько ламп последовательно включенными от одного динамо. Первые Brush lights были использованы для уличного освещения в Кливленде, штат Огайо.

Другие изобретатели улучшили свет дуги, но были и недостатки. Для наружного освещения и для больших залов хорошо работали дуговые лампы, но в небольших помещениях нельзя было использовать дуговые лампы. Кроме того, они были последовательно, то есть ток проходил через каждую лампу по очереди, и авария с одним из них вывела из строя всю серию. Вся проблема внутреннего освещения должна была быть решена одним из самых известных изобретателей Америки: Томас Алва Эдисон (1847–1931).

Первый из Эдисона многочисленные изобретения с электричеством был автоматический регистратор голосов, на который он получил патент в 1868 году, но не смог вызвать какой-либо интерес к устройству. Затем он изобрел биржевой тикери начал службу тикеров в Бостоне с 30 или 40 подписчиками и работал из комнаты через Золотую биржу. Эту машину Эдисон попытался продать в Нью-Йорке, но он вернулся в Бостон, не добившись успеха. Затем он изобрел дуплексный телеграф, по которому два сообщения могли быть отправлены одновременно, но при тестировании машина вышла из строя из-за глупости помощника.

В 1869 году Эдисон оказался на месте, когда произошел сбой в работе телеграфа в Gold Indicator Company, концерне, предоставляющей биржевые цены на золото своим подписчикам. Это привело к его назначению управляющим, но когда смена владельца компании вывела его из должности, которую он сформировал, с Франклин Л. папа, партнерство Папы, Эдисона и Компании, первой фирмы инженеров-электриков в Соединенных Штатах.

Не долго после Томас Эдисон выпустил изобретение, которое положило ему начало пути к успеху. Это был улучшенный тикер акций, и компания Gold and Stock Telegraph заплатила ему за это 40 000 долларов. Томас Эдисон немедленно открыл магазин в Ньюарке. Он усовершенствовал систему автоматической телеграфии, которая использовалась в то время, и ввел ее в Англии. Он экспериментировал с подводными кабелями и разработал систему квадруплексной телеграфии, с помощью которой один провод был сделан для работы четырех.

Эти два изобретения были куплены Джей Гулд, владелец компании Atlantic и Pacific Telegraph. Гулд заплатил 30 000 долларов за квадруплексную систему, но отказался платить за автоматический телеграф. Гулд купил Western Union, его единственное соревнование. «Когда Гулд получил Western Union, - сказал Эдисон, - я знал, что дальнейший прогресс в телеграфии невозможен, и я пошел в другие строки».

Эдисон возобновил свою работу в компании Western Union Telegraph, где он изобрел передатчик углерода и продал его Western Union за 100 000 долларов. На основании этого Эдисон основал лаборатории и фабрики в Менло-Парке, штат Нью-Джерси, в 1876 году, и именно там он изобрел фонограф, запатентованный в 1878 году, и начал серию экспериментов, которые произвели его лампы накаливания.

Томас Эдисон был посвящен производству электрическая лампочка для внутреннего использования. Его первое исследование было для прочной нити, которая будет гореть в вакууме. Серия экспериментов с платиновой проволокой и различными тугоплавкими металлами имела неудовлетворительные результаты, как и многие другие вещества, в том числе волосы человека. Эдисон пришел к выводу, что углерод какого-то рода был решением, а не металл - английский изобретатель Джозеф Свон (1828–1914) пришел к такому же выводу в 1850 году.

В октябре 1879 года, после четырнадцати месяцев напряженной работы и расходов в размере 40 000 долларов, нитка из карбонизованного хлопка, запечатанная в один из глобусов Эдисона, была испытана и продлилась сорок часов. «Если это будет гореть сорок часов сейчас» сказал Эдисон, «Я знаю, я могу заставить его сжечь сто». И он так и сделал. Нужна была лучшая нить. Эдисон нашел его в обугленных полосках бамбука.

Эдисон также разработал свой собственный тип динамосамый большой из когда-либо созданных к тому времени. Наряду с лампами накаливания «Эдисон» это было одно из чудес Парижской электрической выставки 1881 года.

Вскоре последовала установка в Европе и Америке заводов по обслуживанию электрооборудования. Первая большая центральная станция Эдисона, снабжающая энергией три тысячи ламп, была построена на виадуке Холборн в Лондоне в 1882 году. и в сентябре того же года в Нью-Йорке была введена в эксплуатацию первая железнодорожная станция в Нью-Йорке. операция.

• Бошан, Кеннет Дж. «История телеграфии». Stevenage UK: Инженерно-технологический институт, 2001.
• Бриттен Дж. Э. «Поворотные моменты в американской истории электротехники». Нью-Йорк: Институт инженеров по электротехнике и электронике, 1977.
• Кляйн, Мори. «Создатели власти: пар, электричество и люди, которые изобрели современную Америку». Нью-Йорк: Bloomsbury Press, 2008.
• Шектман, Джонатан. «Новаторские научные эксперименты, изобретения и открытия XVIII века». Greenwood Press, 2003.