Rani izumitelji i inovatori električne energije

Povijest električne energije započinje Williamom Gilbertom (1544–1603.), Liječnikom i prirodnim znanstvenikom koji je služio prvo kraljicu Elizabetu iz Engleske. Prije Gilberta, sve što se znalo o elektricitetu i magnetizmu bilo je da je lodestone (magnetit) posjedovala su magnetska svojstva te bi trljanje jantara i mlaza privuklo komadiće raznih materijala za početak lijepljenja.

Godine 1600. Gilbert je objavio svoj traktat „De magnete, Magneticisique Corporibus“ (O magnetu). Tiskana na znanstvenom latinskom jeziku, knjiga je objasnila godine Gilbertovih istraživanja i eksperimenata na području električne energije i magnetizma. Gilbert je u velikoj mjeri pobudio zanimanje za novu znanost. Gilbert je skovao izraz "electrica" ​​u svojoj poznatoj knjizi.

Inspiriran i obrazovan od Gilberta, nekoliko europskih izumitelja, uključujući Otto von Guericke (1602–1686) Njemačka, Charles Francois Du Fay (1698–1739) iz Francuske i Stephen Gray (1666–1736) iz Engleske proširili su znanje.

Otto von Guericke bio je prvi koji je dokazao da vakuum može postojati. Stvaranje vakuuma bilo je neophodno za sve vrste daljnjih istraživanja elektronike. 1660. von Guericke izumio je stroj koji je proizvodio statički elektricitet; ovo je bio prvi električni generator.

1729. Stephen Gray otkrio je princip provođenja električne energije, a 1733. Charles Francois du Fay otkrio da električna energija dolazi u dva oblika koja je nazvao smolastim (-) i staklastim (+), koje danas naziva negativnim i pozitivan.

Staklenka Leyden bila je izvorni kondenzator, uređaj koji pohranjuje i oslobađa električni naboj. (U to se vrijeme električna energija smatrala tajanstvenom tekućinom ili silom.) Staklenka Leyden izumljena je 1745. gotovo istovremeno u Holandiji akademik Pieter van Musschenbroek (1692. - 1761.) 1745. godine i u Njemačkoj njemački sveštenik i znanstvenik, Ewald Christian Von Kleist (1715–1759). Kad je Von Kleist prvi put dotaknuo svoju staklenku Leyden, primio je snažan šok koji ga je srušio na pod.

Staklenka Leyden dobila je ime po Musschenbroekovom rodnom gradu i sveučilištu Leyden, po francuskom znanstveniku i svećenici Jean-Antoine Nollet (1700–1770). Staklenka se također zvala Kleistian staklenka po Von Kleistu, ali to se ime nije zadržalo.

Utemeljiteljski otac SAD-a Bena Franklina (1705–1790) važno otkriće bilo je to što su struja i munje bili jedno te isto. Franklinova gromobrana bila je prva praktična primjena električne energije. filozof ature Henry Cavendish iz Engleske, Francuski Coulomb Luigi Galvani Italije dao je znanstveni doprinos pronalaženju praktične uporabe električne energije.

Britanski filozof Henry Cavendish (1731.-1810.) Započeo je 1747. mjeriti vodljivost (sposobnost nošenja električne struje) različitih materijala i objavio svoje rezultate. Francuski vojni inženjer Charles-Augustin de Coulomb (1736. - 1806.) otkrio je 1779. godine ono što će se kasnije nazvati "Coulombov zakon", a koji je opisivao elektrostatičku silu privlačenja i odbojnosti. A 1786. talijanski liječnik Luigi Galvani (1737–1798) pokazao je ono što sada razumijemo kao električnu osnovu živčanih impulsa. Galvani je čuveno napravio mišiće žabe trzajući ih iskra iz elektrostatičkog stroja.

Nakon rada Cavendisha i Galvanija došla je skupina važnih znanstvenika i izumitelja, uključujući Alessandro Volta (1745. - 1827.) Italije, danski fizičar Hans Christian Ørsted (1777–1851), francuski fizičar Andre-Marie Ampere (1775–1836), Georg Ohm (1789–1854) iz Njemačke, Michael Faraday (1791–1867) iz Engleske i Joseph Henry (1797–1878) iz SAD-a.

Joseph Henry bio je istraživač u području električne energije čiji je rad nadahnuo mnoge izumitelje. Henryjevo prvo otkriće bilo je da se snaga magneta može neizmjerno pojačati namotavanjem izolirane žice. Bio je prva osoba koja je napravila magnet koji može podići 3.500 kilograma težine. Henry je pokazao razliku između "količinskih" magneta sastavljenih od kratkih duljina žica povezanih paralelno i uzbuđenih nekoliko velikih ćelija i „intenzitetnih“ magneta namotanih jednom dugom žicom i pobudno baterijom sastavljenom od ćelija u nizu. Ovo je originalno otkriće, uvelike povećalo neposrednu korisnost magneta i njegove mogućnosti za buduće eksperimente.

Michael Faraday, William Sturgeon (1783.-1850.) I drugi izumitelji brzo su prepoznali vrijednost Henryjevih otkrića. Sturgeon je veličanstveno rekao, "Profesoru Josephu Henryju je omogućeno da proizvede magnetsku silu koja potpuno pomračuje sve druge u čitavi anali magnetizma, a nijedna paralela nije moguća jer je čudesna suspenzija slavnog orijentalnog nemoćnika u njegovom željezu mrtvački sanduk."

Ova najčešće korištena fraza odnosi se na opskurnu priču koju su europski znanstvenici pokvarili o Muhammadu (571–632. CE), osnivaču islam. U stvari, ta priča uopće nije bila o Muhamedu, već o priči koju je ispričao Plinij stariji (23–70 CE) o lijesu u Aleksandriji, u Egiptu. Prema Pliniju, hram Serapis u Aleksandriji sagrađen je snažnim kamenjem, tako snažnim da se željezni lijes Kleopatrine mlađe sestre Arsinoë IV (68–41 prije Krista) suspendirao u zrak.

Joseph Henry također je otkrio pojave samoindukcije i međusobne indukcije. U njegovom je eksperimentu struja koja je poslata žicom u drugoj priči zgrade potaknula struju sličnom žicom u podrumu dva kata ispod.

Telegraf je bio rani izum koji je komunicirao poruke na udaljenosti preko žice pomoću električne energije koju je kasnije zamijenio telefon. Riječ telegrafija dolazi od grčke riječi tele što znači daleko i grapho što znači pisati.

Prvi pokušaji slanja signala (telegrafa) bili su mnogo puta prije nego što se Henry zainteresirao za taj problem. William Sturgeon's izum elektromagneta potaknuo je istraživače u Engleskoj da eksperimentiraju s elektromagnetom. Eksperimenti nisu uspjeli i proizveli su samo struju koja je oslabila nakon nekoliko stotina metara.

Međutim, Henry je nanizao milju finih žica, stavio "intenzitet" baterija na jednom kraju i naterao armaturu na drugo zvono. U ovom eksperimentu, Joseph Henry je otkrio bitnu mehaniku iza električni telegraf.

Ovo otkriće učinjeno je 1831., pune godine prije nego što je Samuel Morse (1791-1872) izumio telegraf. Nema polemike oko toga tko je izumio prvi telegrafski stroj. To je Morseovo postignuće, ali otkriće koje je motiviralo i omogućilo Morseu da izmisli telegraf bilo je dostignuće Josepha Henryja.

Henryjevim riječima: "Ovo je bilo prvo otkriće činjenice da se galvanska struja može prenijeti na veliku udaljenost s tako malo smanjenja sile da proizvodi mehaničke učinke i sredstava pomoću kojih bi prijenos mogao biti ostvaren. Vidio sam da je električni telegraf sada izvediv. Nisam imao na umu nikakav određeni oblik telegrafa, već sam se osvrnuo samo na opću činjenicu da je sada dokazano da a galvanska struja se može prenositi na velike udaljenosti, s dovoljno snage da proizvede mehaničke učinke odgovarajuće željenim objekt."

Henry se zatim okrenuo dizajniranju magnetskog motora i uspio je napraviti pomični šipkasti motor koju je instalirao prvi automatski mjenjač stubova, odnosno komutator, ikad korišten s električnom baterijom. Nije uspio proizvesti izravno rotacijsko gibanje. Šipka mu je oscilirala poput hoda na parnom brodu.

Thomas Davenport (1802–1851), kovač iz Brandona, Vermont, 1835. godine je sagradio električni automobil vrijedan ceste. Dvanaest godina kasnije američki inženjer elektrotehnike Moses Farmer (1820-1893) izložio je lokomotivu na električni pogon. 1851. izumitelj Massachusettsa Charles Grafton Page (1712-1868) vozio je električni automobil na stazama željezničke pruge Baltimore i Ohio, od Washingtona do Bladensburga, brzinom od devetnaest milja i više sat.

Međutim, trošak baterija u to je vrijeme bio prevelik, a uporaba elektromotora u prijevozu još nije praktična.

Princip dinamo ili električnog generatora otkrili su Michael Faraday i Joseph Henry, ali proces njegovog razvoja u praktični generator snage trajao je mnogo godina. Bez dinamo za proizvodnju energije, razvoj elektromotora zaustavljen je i Električna energija ne može se široko koristiti za transport, proizvodnju ili rasvjetu kao što se koristi danas.

Lučno svjetlo kao praktični osvjetljavajući uređaj izumio je 1878. godine Ohio inženjer Charles Brush (1849-1929). Drugi su napadali problem električne rasvjete, ali nedostatak prikladnih ugljika stajao je na putu njihovog uspjeha. Brush je od jednog dinamovaca u seriji napravio nekoliko svjetiljki. Prva svjetla za četkice korištena su za osvjetljenje ulice u Clevelandu u Ohiju.

Ostali su izumitelji poboljšali lučno svjetlo, ali bilo je nedostataka. Za vanjsku rasvjetu i za velike dvorane lučna svjetla dobro su funkcionirala, ali lučna svjetla nisu se mogla koristiti u malim sobama. Osim toga, bili su u seriji, to jest, struja je prolazila kroz svaku svjetiljku zauzvrat, a nesreća za jednu je cijelu seriju izbacila iz djelovanja. Čitav problem unutarnje rasvjete trebao je riješiti jedan od najpoznatijih američkih izumitelja: Thomas Alva Edison (1847–1931).

Prvi od Edisonovih višestruki izumi s električnom energijom bio je automatski snimač glasova, za što je dobio patent 1868., ali nije mogao pobuditi nikakav interes za uređajem. Tada je izmislio a dionica oznaka, a pokrenuo je uslugu sakupljanja brodova u Bostonu s 30 ili 40 pretplatnika i upravljao je iz sobe koja se nalazila preko Gold Exchangea. Taj se stroj Edison pokušao prodati u New Yorku, ali on se vratio u Boston bez uspjeha. Tada je izumio dupleksni telegraf putem kojeg bi se dvije poruke mogle poslati istovremeno, ali na testu je stroj propao zbog gluposti pomoćnika.

Edison je 1869. godine bio na licu mjesta, kada je telegraf propao u Gold Indicator Company, koncernu koji je svojim pretplatnicima dobavljao cijene zlata na Burzi. To je dovelo do njegovog imenovanja za nadzornika, ali kad ga je promjena vlasništva tvrtke izbacila s položaja u kojem je bio formiran, s Franklin L. Papa, partnerstvo Pope, Edison i Company, prve tvrtke inženjera elektrotehnike u Sjedinjenim Državama.

Nedugo zatim Thomas Edison pustio izum koji ga je pokrenuo na putu ka uspjehu. To je bio poboljšani berzanski burzov, a Tvrtka Gold and Stock Telegraph platila mu je 40.000 dolara za to. Thomas Edison odmah je postavio trgovinu u Newarku. Poboljšao je sustav automatske telegrafije koji je u to vrijeme bio u upotrebi i uveo ga u Englesku. Eksperimentirao je s podmorničkim kablovima i izradio sustav četveropleksne telegrafije po kojoj je jedna žica napravljena da bi mogla raditi četiri.

Ta su dva izuma kupila Jay Gould, vlasnik Atlantske i pacifičke telegrafske kompanije. Gould je platio 30.000 dolara za četvorostruki sustav, ali je odbio platiti automatski telegraf. Gould je kupio Western Union, njegovo jedino natjecanje. "Kad je Gould dobio zapadni savez," rekao je Edison, "znao sam da daljnji napredak u telegrafiji nije moguć i prešao sam u druge redove."

Edison je nastavio svoj posao za Telegrafsku kompaniju Western Union, gdje je izumio odašiljač ugljika i prodao ga Western Unionu za 100.000 dolara. Snagom toga Edison je 1876. godine osnovao laboratorije i tvornice u Menlo Parku, New Jersey, i upravo tamo je izumio fonograf, patentirao 1878. godine i započeo niz eksperimenata koji su proizveli njegovu žarulju sa žarnom niti.

Thomas Edison bio je posvećen stvaranju an električna svjetiljka za unutarnju upotrebu. Njegova prva istraživanja bila su za trajnu nit koja bi izgorjela u vakuumu. Niz eksperimenata s platinastom žicom i raznim vatrostalnim metalima imao je nezadovoljavajuće rezultate, kao i mnoge druge tvari, uključujući i ljudsku kosu. Edison je zaključio da je neka vrsta ugljika rješenje umjesto metala - engleski izumitelj Joseph Swan (1828-1914) došao je do istog zaključka 1850. godine.

U listopadu 1879. godine, nakon četrnaest mjeseci napornog rada i izdataka od 40 000 dolara, testirana je karbonizirana pamučna nit zapečaćena u jednom od Edisonovih globusa i trajala je četrdeset sati. "Ako će sada gorjeti četrdeset sati", rekao je Edison, "Znam da mogu zapaliti stotinu." I tako je i učinio. Trebao je bolji fil. Edison ga je pronašao u karboniziranim trakama bambusa.

Edison je također razvio svoj vlastiti tip dinamo, najveći dosad napravljen do tada. Uz žarulje sa žarnom niti Edison, to je bilo jedno od čuda pariške električne izložbe iz 1881. godine.

Uskoro je uslijedila instalacija postrojenja za električnu uslugu u Europi i Americi. Edisonova prva sjajna središnja stanica koja je napajala tri tisuće svjetiljki podignuta je u Holborn Viaduct, London, 1882., a u rujnu iste godine puštena je u promet stanica Pearl Street u New Yorku, prva središnja stanica u Americi operacija.

• Beauchamp, Kenneth G. "Povijest telegrafije." Stevenage UK: Institut za tehnologiju i tehnologiju, 2001.
• Brittain, J.E. "Preokret bodova u američkoj električnoj povijesti". New York: Institut inženjera elektrotehnike i elektronike Press, 1977.
• Klein, Maury. "Proizvođači moći: para, električna energija i ljudi koji su izmislili modernu Ameriku." New York: Bloomsbury Press, 2008.
• Shectman, Jonathan. "Nerazvijeni znanstveni eksperimenti, izumi i otkrića 18. stoljeća." Greenwood Press, 2003.