Lisää sivusto kirjanmerkkeihin

Sähkön historia

Sähkö, sähköisesti varautuneiden kappaleiden tai hiukkasten olemassaolon, liikkeen ja vuorovaikutuksen aiheuttama ilmiö. Sähkövarausten vuorovaikutus suoritetaan sähkön avulla magneettikenttä(liikkumattomien sähkövarausten tapauksessa - sähköstaattinen kenttä).

Liikkuvat varaukset (sähkövirta) herättävät sähköisen lisäksi myös magneettikentän, eli ne tuottavat sähkömagneettisen kentän, jonka kautta tapahtuu sähkömagneettista vuorovaikutusta (magnetismin oppi on olennainen osa yleistä sähköoppia) . Sähkömagneettisia ilmiöitä kuvaa klassinen sähködynamiikka, joka perustuu Maxwellin yhtälöihin

Klassisen sähköteorian lait kattavat valtavan joukon sähkömagneettisia prosesseja. Luonnossa esiintyvien neljän vuorovaikutustyypin (sähkömagneettinen, gravitaatio, voimakas ja heikko) joukossa sähkömagneettiset ovat ensimmäisellä sijalla ilmenemismuotojen laajuuden ja monimuotoisuuden suhteen. Tämä johtuu siitä, että kaikki kappaleet rakentuvat sähköisesti varautuneista vastakkaisten merkkien hiukkasista, joiden välinen vuorovaikutus on toisaalta monta suuruusluokkaa voimakkaampi kuin gravitaatio ja heikko, ja toisaalta ovat pitkän kantaman, toisin kuin vahvat vuorovaikutukset. Atomien kuorien rakenne, atomien adheesio molekyyleiksi (kemialliset voimat) ja kondensoituneen aineen muodostuminen määräytyvät sähkömagneettisen vuorovaikutuksen avulla.

Yksinkertaisimmat sähköiset ja magneettiset ilmiöt ovat olleet tiedossa muinaisista ajoista lähtien. Todettiin mineraaleja, jotka vetivät puoleensa raudan palasia, ja todettiin myös, että villaan hierottu meripihka (kreikan elektroni, elektron, tästä syystä termi sähkö) vetää puoleensa kevyitä esineitä (sähköistyminen kitkan avulla). Kuitenkin vasta vuonna 1600 W. Gilbert teki ensimmäisen eron sähköisten ja magneettisten ilmiöiden välillä. Hän havaitsi magneettinapojen olemassaolon ja niiden erottamattomuuden toisistaan, ja totesi myös, että maapallo on jättimäinen magneetti.

XVII - XVIII vuosisadan ensimmäisellä puoliskolla. sähköistetyillä kappaleilla tehtiin lukuisia kokeita, rakennettiin ensimmäiset sähköstaattiset sähköstaattiset koneet, jotka perustuvat sähköistykseen kitkalla, todettiin kahdenlaisia ​​sähkövarauksia (C. Dufay) ja löydettiin metallien sähkönjohtavuus (englannin tiedemies S. . Harmaa). Ensimmäisen kondensaattorin keksimisen myötä - Leidenin purkki(1745) - tuli mahdolliseksi kerätä suuria sähkövarauksia. Vuosina 1747–1753 Franklin esitti ensimmäisen johdonmukaisen teorian sähköilmiöistä, vahvisti lopulta salaman sähköisen luonteen ja keksi salamanvarren.

XVIII vuosisadan toisella puoliskolla. sähköisten ja magneettisten ilmiöiden kvantitatiivinen tutkimus alkoi. Ensimmäinen mittauslaitteet- erityyppiset sähköskoopit, elektrometrit. G. Cavendish (1773) ja S. Coulomb (1785) perustivat kokeellisesti liikkumattomien pistesähkövarausten vuorovaikutuksen lain (Cavendishin teokset julkaistiin vasta vuonna 1879).

Tämä sähköstaattisen peruslaki (Coulombin laki) teki ensimmäistä kertaa mahdolliseksi luoda menetelmän sähkövarausten mittaamiseksi niiden välisten vuorovaikutusvoimien avulla. Coulomb loi myös pitkien magneettien napojen välisen vuorovaikutuksen lain ja esitteli magneettien päihin keskittyneen magneettisen varauksen käsitteen.

Seuraava vaihe sähkötieteen kehityksessä liittyy löytöyn 1700-luvun lopulla. L. Galvani "eläinsähkö" ja toimii A. Volta joka keksi ensimmäisen lähteen sähkövirta- galvaaninen kenno (ns. volttipylväs, 1800), joka luo jatkuvan (vakio) virran pitkän ajan. Vuonna 1802 V.V. Petrov, rakentanut paljon tehokkaamman galvaanisen kennon, löysi sähkökaaren, tutki sen ominaisuuksia ja osoitti mahdollisuuden käyttää sitä valaistukseen sekä metallien sulatukseen ja hitsaukseen. G. Davy elektrolyysillä vesiliuokset alkalit saivat (1807) aiemmin tuntemattomia metalleja - natriumia ja kaliumia. J, P. Joule totesi (1841), että sähkövirran johdosta vapautuvan lämmön määrä on verrannollinen virran voimakkuuden neliöön; tämä laki vahvistettiin (1842) E.H. Lenzin tarkalla kokeella (Joule-Lenzin laki).

G. Ohm määritti (1826) sähkövirran kvantitatiivisen riippuvuuden piirin jännitteestä. KF Gauss muotoili (1830) sähköstaattisen peruslauseen.

Perustavimman löydön teki H. Oersted vuonna 1820; hän löysi sähkövirran vaikutuksen magneettineulaan - ilmiön, joka todisti sähkön ja magnetismin välisestä yhteydestä. Tämän jälkeen, samana vuonna, A.M.Ampere vahvisti sähkövirtojen vuorovaikutuksen lain (Amperen laki). Hän osoitti myös, että kestomagneettien ominaisuudet voidaan selittää sillä oletuksella, että magnetoitujen kappaleiden molekyyleissä kiertävät vakiosähkövirrat (molekyylivirrat). Siten Ampèren mukaan kaikki magneettiset ilmiöt pelkistyvät virtojen vuorovaikutuksiksi, kun taas magneettisia varauksia ei ole olemassa. Oerstedin ja Ampèren löytöjen jälkeen magnetismin opista on tullut olennainen osa sähköoppia.

1800-luvun toiselta neljännekseltä. alkoi sähkön nopea tunkeutuminen teknologiaan. 20-luvulla. ensimmäiset sähkömagneetit ilmestyivät. Yksi ensimmäisistä sähkön käyttötavoista oli lennätin 30- ja 40-luvuilla. rakennettiin sähkömoottoreita ja virtageneraattoreita;

30-40 luvulla. 1800-luvulla M. Faraday, sähkömagneettisia ilmiöitä koskevan yleisen opin luoja, jossa kaikkia sähköisiä ja magneettisia ilmiöitä tarkastellaan yhdestä näkökulmasta, antoi suuren panoksen sähkötieteen kehitykseen. Hän osoitti kokeiden avulla, että sähkövarausten ja virtojen vaikutukset eivät riipu niiden valmistusmenetelmästä [ennen Faradaya he erottivat "tavanomaisen" (sähköistämällä kitkan avulla), ilmakehän, "galvaanisen", magneettisen. , lämpösähköinen, "eläin" ja muun tyyppinen sähköenergia. ].

Arago-koe ("kiertomagnetismi").

Vuonna 1831 Faraday löysi sähkömagneettisen induktion - sähkövirran virityksen piirissä, joka sijaitsee vaihtuvassa magneettikentässä. Tämä ilmiö (jonka havaitsi vuonna 1832 myös J. Henry) muodostaa sähkötekniikan perustan. Vuosina 1833-34 Faraday vahvisti elektrolyysin lait; nämä hänen työnsä loivat pohjan sähkökemialle. Myöhemmin, yrittäessään löytää suhdetta sähköisten ja magneettisten ilmiöiden ja optisten ilmiöiden välillä, hän löysi dielektrien polarisaation (1837), paramagnetismin ja diamagnetismin ilmiöt (1845), valon polarisaatiotason magneettisen pyörimisen (1845), jne.

Faraday esitteli ensimmäisenä käsitteen sähkö- ja magneettikentät. Hän kielsi pitkän kantaman toiminnan käsitteen, jonka kannattajat uskoivat, että kehot suoraan (tyhjyyden kautta) etäältä vaikuttavat toisiinsa.

Faradayn ajatusten mukaan varausten ja virtojen välinen vuorovaikutus tapahtuu välitekijöiden kautta: varaukset ja virrat luovat ympäröivään tilaan sähkö- tai (vastaavasti) magneettikenttiä, joiden avulla vuorovaikutus välittyy pisteestä pisteeseen (käsite lyhyen kantaman toiminnasta). Hänen ajatuksensa sähkö- ja magneettikentistä perustuivat käsitteeseen voimalinjoista, joita hän piti mekaanisina muodostelmina hypoteettisessa väliaineessa - eetterissä, samanlaisina kuin venytetyt elastiset langat tai narut.

Faradayn ajatuksia sähkömagneettisen kentän todellisuudesta ei heti tunnistettu. Ensimmäisen matemaattisen muotoilun sähkömagneettisen induktion laeista antoi F. Neumann vuonna 1845 pitkän kantaman toiminnan käsitteen kielellä.

Hän esitteli myös tärkeitä käsitteitä virtojen itse- ja keskinäisen induktion kertoimista. Näiden käsitteiden merkitys paljastui täysin myöhemmin, kun W. Thomson (Lord Kelvin) kehitti (1853) teorian sähköisistä värähtelyistä piirissä, joka koostuu kondensaattorista (kapasitanssi) ja kelasta (induktanssi).
Sähköopin kehittämisen kannalta suuri merkitys oli uusien instrumenttien ja menetelmien luominen. sähköiset mittaukset, sekä yhtenäinen sähköisten ja magneettisten mittayksiköiden järjestelmä, jonka ovat luoneet Gauss ja W. Weber.

Vuonna 1846 Weber toi esiin yhteyden johtimessa olevien sähkövarausten virran voimakkuuden ja tiheyden sekä niiden säännöllisen liikkeen nopeuden välillä. Hän loi myös liikkuvien pistevarausten vuorovaikutuslain, joka sisälsi uuden yleisen sähködynaamisen vakion, joka on sähköstaattisten ja sähkömagneettisten varausyksiköiden suhde ja jolla on nopeusmitta.

Tämän vakion kokeellisessa määrityksessä (Weber ja f. Kohlrausch, 1856) saatiin arvo, joka oli lähellä valonnopeutta; tämä oli selvä osoitus sähkömagneettisten ja optisten ilmiöiden välisestä yhteydestä.

Vuosina 1861-73 sähköoppi kehitettiin ja täydennettiin J. K. Maxwellin teoksissa. Perustuen sähkömagneettisten ilmiöiden empiirisiin lakeihin ja esitellen hypoteesin magneettikentän synnyttämisestä vaihtuvan sähkökentän vaikutuksesta, Maxwell muotoili klassisen sähködynamiikan perusyhtälöt, jotka on nimetty hänen mukaansa. Samaan aikaan, kuten Faraday, hän piti sähkömagneettisia ilmiöitä jonkinlaisena mekaanisena prosessina eetterissä.

Näiden yhtälöiden tärkein uusi seuraus on valonnopeudella etenevien sähkömagneettisten aaltojen olemassaolo. Maxwellin yhtälöt muodostivat valon sähkömagneettisen teorian perustan. Ratkaiseva vahvistus Maxwellin teorialle löydettiin vuosina 1886-89, jolloin G. Hertz todisti kokeellisesti sähkömagneettisten aaltojen olemassaolon. Sen löytämisen jälkeen yritettiin muodostaa yhteyttä sähkömagneettisten aaltojen avulla, mikä huipentui radion luomiseen, ja radiotekniikan alalla aloitettiin intensiivinen tutkimus.

XIX lopussa - XX vuosisadan alussa. alkoi uusi vaihe sähköteorian kehityksessä. Sähköpurkauksia koskeva tutkimus huipentui J. J. Thomsonin havaintoon sähkövarausten diskreettisuudesta. Vuonna 1897 hän mittasi elektronin varauksen suhteen sen massaan ja vuonna 1898 hän määritti elektronin varauksen itseisarvon. H. Lorentz, tukeutuen Thomsonin löydöön ja molekyylikineettisen teorian päätelmiin, loi perustan aineen rakenteen elektroniselle teorialle. Klassisessa elektroniteoriassa ainetta pidetään kokoelmana sähköisesti varautuneita hiukkasia, joiden liike on klassisen mekaniikan lakien alainen. Maxwellin yhtälöt saadaan elektroniteorian yhtälöistä tilastollisella keskiarvolla.

Yritykset soveltaa klassisen sähködynamiikan lakeja liikkuvien välineiden sähkömagneettisten prosessien tutkimukseen kohtasivat merkittäviä vaikeuksia. Yrittääkseen ratkaista ne A. Einstein tuli (1905) teorian suhteellisuusteoriaan. Tämä teoria lopulta kumosi ajatuksen eetterin olemassaolosta, jolla on mekaanisia ominaisuuksia. Suhteellisuusteorian luomisen jälkeen kävi selväksi, että sähködynamiikan lakeja ei voida pelkistää klassisen mekaniikan lakeihin.

Pienillä aika-avaruusväleillä sähkömagneettisen kentän kvanttiominaisuudet, joita klassinen sähköteoria ei huomioi, tulevat merkittäviksi. Sähkömagneettisten prosessien kvanttiteoria - kvanttielektrodynamiikka - luotiin 1900-luvun toisella neljänneksellä. Aineen ja kentän kvanttiteoria ylittää jo sähköopin, tutkii perustavanlaatuisempia liikelakeihin liittyviä ongelmia alkuainehiukkasia ja heidän rakennuksensa.

Uusien tosiasioiden ja uusien teorioiden luomisen myötä klassisen sähködoktriinin merkitys ei vähentynyt, vain klassisen sähködynamiikan sovellettavuuden rajat määritettiin. Näissä rajoissa Maxwellin yhtälöt ja klassinen elektroniteoria pysyvät voimassa, koska ne ovat modernin sähköteorian perusta.

Klassinen sähködynamiikka muodostaa perustan useimmille sähkötekniikan, radiotekniikan, elektroniikan ja optiikan osa-alueille (lukuun ottamatta kvanttielektroniikkaa). Hänen yhtälöidensä avulla ratkaistiin valtava määrä teoreettisia ja sovellettavia ongelmia. Erityisesti lukuisia plasman käyttäytymiseen liittyviä ongelmia laboratoriossa ja avaruudessa ratkaistaan ​​Maxwellin yhtälöiden avulla.

JOHDANTO

Aloitetaan tarinamme Teslan itsensä sanoilla, joka vähän ennen kuolemaansa kirjoitti upean esseen sähkötekniikan historiasta "Sähkön tarina": "Joka todella haluaa muistaa kaiken aikamme suuruuden, hänen on tutustuttava sähkötieteen historian kanssa."

Ensimmäistä kertaa sähköisiksi kutsutut ilmiöt havaittiin muinaisessa Kiinassa, Intiassa ja myöhemmin vuonna muinainen Kreikka. Säilyneet legendat kertovat, että antiikin kreikkalainen filosofi Thales Miletoslainen (640-550 eKr.) tiesi jo turkilla tai villalla hierotun meripihkan ominaisuuden vetää puoleensa paperinpalasia, nukkaa ja muita valokappaleita. Meripihkan kreikkalaisesta nimestä - "elektroni" - tämä ilmiö sai myöhemmin nimen sähköistyminen.

Monien vuosisatojen ajan sähköilmiöitä pidettiin jumalallisen voiman ilmentyminä aina 1600-luvulle asti. tiedemiehet eivät päässeet lähellekään sähkön tutkimusta. Riipus, Gilbert, Otto von Guericke, Mushenbreck, Franklin, Oersted, Arago, Lomonosov, Luigi Galvani, Alessandro Volta - se on kaukana täydellinen lista sähkötieteilijät. Erityisesti on syytä mainita merkittävän tiedemiehen André Marie Ampèren toiminta, joka loi perustan tutkimukselle. dynaamisia toimia sähkövirtaa ja loi joukon sähködynamiikan lakeja.

Oersted, Arago, Ampèren löydöt kiinnostivat loistavaa englantilaista fyysikkoa Michael Faradaya ja saivat hänet tutkimaan kaikkia kysymyksiä sähköisen ja magneettisen energian muuttamisesta mekaaniseksi energiaksi. Toinen englantilainen fyysikko James Clerk (Clark) Maxwell julkaisi vuonna 1873 suuren kaksiosaisen teoksen "Treatise on Electricity and Magnetism", jossa yhdistettiin sähkön, magnetismin ja sähkömagneettisen kentän käsitteet. Siitä hetkestä alkoi aktiivisen käytön aikakausi sähköenergiaa sisään Jokapäiväinen elämä.

1. SÄHKÖ

Sähkö on käsite, joka ilmaisee fyysisten kappaleiden ja prosessien rakenteesta johtuvia ominaisuuksia ja ilmiöitä, joiden ydin on mikroskooppisten varautuneiden ainehiukkasten (elektronien, ionien, molekyylien, niiden kompleksien jne.) liike ja vuorovaikutus.

Gilbert havaitsi ensin, että sähköistyksen ominaisuudet eivät ole luontaisia ​​vain meripihkalle, vaan myös timantille, rikille ja hartsille. Hän huomasi myös, että jotkut kappaleet, kuten metallit, kivet, luut, eivät sähköisty, ja hän jakoi kaikki luonnossa esiintyvät kappaleet sähköistettyihin ja sähköistymättömiin. Hän kiinnitti erityistä huomiota ensimmäiseen ja teki kokeita tutkiakseen niiden ominaisuuksia.

Vuonna 1650 kuuluisa saksalainen tiedemies, Magdeburgin kaupungin pormestari, ilmapumpun keksijä Otto von Guericke rakensi erityisen " sähköauto", joka edustaa lapsen pään kokoista rikkipalloa asennettuna akselille.

Kuva 1 - Von Guericken sähkökone, Van de Graafin parantama

Jos palloa pyöritettäessä hierottiin kämmenillä, se sai pian ominaisuuden houkutella ja hylkiä kevyitä kappaleita. Guericken konetta paransivat useiden vuosisatojen aikana merkittävästi englantilainen Hawksby, saksalaiset tiedemiehet Bose, Winkler ja muut. Näillä koneilla tehdyt kokeet johtivat useisiin tärkeisiin löytöihin:

· Vuonna 1707 ranskalainen fyysikko du Fey havaitsi eron lasipallon kitkasta saadun sähkön ja puun hartsikierteen kitkan välillä;

· Vuonna 1729 englantilaiset Gray ja Wheeler havaitsivat joidenkin kappaleiden kyvyn johtaa sähköä ja huomauttivat ensimmäistä kertaa, että kaikki kappaleet voidaan jakaa sähköä johtaviin ja ei-johtaviin.

Mutta paljon enemmän tärkeä löytö sen kuvasi vuonna 1729 Leidenin kaupungin matematiikan ja filosofian professori Mushenbreck. Hän havaitsi, että molemmilta puolilta tinafoliolla (teräslevyillä) liimattu lasipurkki pystyi keräämään sähköä. Ladattu tiettyyn potentiaaliin (jonka konsepti ilmestyi paljon myöhemmin), tämä laite voitiin purkaa merkittävällä vaikutuksella - suurella kipinällä, joka aiheutti voimakkaan rätiksen, kuten salamapurkauksen, ja fysiologiset toimet kun kädet koskettavat purkin vuorausta. Mushenbreckin luomaa laitetta kutsuttiin sen kaupungin nimestä, jossa kokeet suoritettiin, Leyden-purkki.

Kuva 2 - Leiden-purkki. Rinnakkaisliitäntä neljä tölkkiä

Sen ominaisuuksia tutkittiin eri maissa, ja ne aiheuttivat monien teorioiden syntymisen, jotka yrittivät selittää löydettyä varauksen kondensaatioilmiötä. Erään tämän ilmiön teorioista esitti erinomainen amerikkalainen tiedemies ja julkisuuden henkilö Benjamin Franklin, joka huomautti positiivisen ja negatiivisen sähkön olemassaolosta. Tämän teorian näkökulmasta Franklin selitti Leyden-purkin lataus- ja purkamisprosessia ja osoitti, että sen levyt voidaan mielivaltaisesti sähköistää erimerkkisten sähkövarausten avulla.

Franklin, kuten venäläiset tutkijat M. V. Lomonosov ja G. Richman, kiinnitti paljon huomiota ilmakehän sähkön, salamanpurkauksen (salama) tutkimukseen. Kuten tiedätte, Richman kuoli suorittaessaan kokeen salaman tutkimisesta. Vuonna 1752 Benjamin Franklin keksi ukkosenjohtimen. Salamansuoja (jokapäiväisessä elämässä käytetään myös eufonisempaa "ukkonsuojaa") - rakennuksiin ja rakenteisiin asennettu laite, joka suojaa salamaniskuilta. Koostuu kolmesta toisiinsa yhdistetystä osasta:

Vuonna 1785 S. Coulomb löysi sähköstaattisen peruslain. Lukuisten kokeiden perusteella Coulomb vahvisti seuraavan lain:

Kiinteiden varausten vuorovaikutusvoima tyhjiössä on suoraan verrannollinen varausmoduulien tuloon ja kääntäen verrannollinen niiden välisen etäisyyden neliöön -,:

Vuonna 1799 luotiin ensimmäinen sähkövirran lähde - galvaaninen kenno ja kennoparisto. Galvaaninen kenno (kemiallinen virtalähde) - laite, jonka avulla voit muuntaa energiaa kemiallinen reaktio sisään sähkötyöt. Toimintaperiaatteen mukaan erotetaan ensisijaiset (kertakäyttöiset), toissijaiset (akut) ja polttokennot. Galvaaninen kenno koostuu ioneja johtavasta elektrolyytistä ja kahdesta erilaisesta elektrodista (puolikenno), hapetus- ja pelkistysprosessit galvaanisessa kennossa on avaruudellisesti erotettu toisistaan. Galvaanisen kennon positiivista napaa kutsutaan katodi, negatiivinen - anodi. Elektronit poistuvat kennosta anodin kautta ja kulkevat ulkoisessa piirissä katodille.

Venäläisten akateemikkojen Aepinuksen, Kraftin ja muiden teoksissa paljastui useita erittäin tärkeitä sähkövarauksen ominaisuuksia, mutta he kaikki tutkivat sähköä kiinteässä tilassa tai sen hetkellistä purkausta, eli staattisen sähkön ominaisuuksia. Hänen liikkeensä ilmeni vain purkauksena. Sähkövirrasta, eli sähkön jatkuvasta liikkeestä, ei vielä tiedetty mitään.

Pietarilainen akateemikko V. V. Petrov oli yksi ensimmäisistä, joka tutki syvällisesti sähkövirran ominaisuuksia vuosina 1801-1802. Tämän erinomaisen tiedemiehen työ, joka rakensi noina vuosina maailman suurimman akun 4200 kupari- ja sinkkiympyrästä, loi mahdollisuuden käyttää sähkövirtaa käytännössä johtimien lämmittämiseen. Lisäksi Petrov havaitsi sähköpurkauksen ilmiön lievästi laimennettujen hiilen päiden välillä sekä ilmassa että muissa kaasuissa ja tyhjiössä, jota kutsuttiin sähkökaareksi. V. V. Petrov ei vain kuvaillut havaitsemaansa ilmiötä, vaan osoitti myös mahdollisuuden käyttää sitä metallien sytytykseen tai sulattamiseen ja ilmaisi siten ensimmäistä kertaa ajatuksen käytännön sovellus sähkövirta. Tästä hetkestä lähtien sähkötekniikan historian itsenäisenä tekniikan alana pitäisi alkaa.

Sähkövirtakokeet herättivät monien eri maiden tutkijoiden huomion. Vuonna 1802 italialainen tiedemies Romagnosi löysi magneettisen neulan poikkeaman läheisen johtimen läpi virtaavan sähkövirran vaikutuksesta. Vuoden 1819 lopulla tämän ilmiön havaitsi jälleen tanskalainen fyysikko Oersted, joka maaliskuussa 1820 julkaisi latinaksi pamfletin otsikolla "Kokeiluja, jotka koskevat sähköisen konfliktin toimintaa magneettisella neulalla". Tässä työssä sähkövirtaa kutsuttiin "sähkökonfliktiksi".

Heti kun Arago osoitti Oerstedin kokemuksen Pariisin tiedeakatemian kokouksessa, Ampère toisti sen 18. syyskuuta 1820, tasan viikkoa myöhemmin, toimitti akatemialle raportin tutkimuksestaan. Seuraavassa kokouksessa, 25. syyskuuta, Ampère lopetti raportin lukemisen, jossa hän hahmotteli kahden rinnakkaisten johtimien läpi virtaavan virran vuorovaikutuksen lait. Siitä hetkestä lähtien akatemia kuunteli viikoittain Ampèren uusia raportteja hänen kokeistaan, jotka viimeistelivät sähködynamiikan peruslakien löytämisen ja muotoilun.

Yksi Amperen tärkeimmistä ansioista oli, että hän oli ensimmäinen, joka yhdisti kaksi aiemmin erotettua ilmiötä - sähkön ja magnetismin - yhdeksi sähkömagnetismin teoriaksi ja ehdotti niiden pitämistä yhden luonnonprosessin tuloksena. Tämä teoria, joka kohtasi Ampèren aikalaisten suurta epäluottamusta, oli erittäin edistyksellinen ja sillä oli valtava rooli myöhemmin löydettyjen ilmiöiden oikeassa ymmärtämisessä.

Vuonna 1827 saksalainen tiedemies Georg Ohm löysi yhden sähkön peruslakeista, joka määritti perussuhteet virran voimakkuuden, jännitteen ja vastuksen välille siinä piirissä, jonka läpi sähkövirta kulkee.

Vuonna 1847 Kirchhoff muotoili lait virtojen käyttöönotolle monimutkaisissa piireissä , , , :

Kirchhoffin ensimmäinen laki

Sitä sovelletaan solmuihin ja se muotoillaan seuraavasti: solmussa olevien virtojen algebrallinen summa on yhtä suuri kuin nolla. Merkit määräytyvät sen mukaan, suuntautuuko virta solmuun vai poispäin siitä (joka tapauksessa mielivaltaisesti).

Kirchhoffin toinen laki

Koskee piirejä: missä tahansa piirissä kaikkien tähän piiriin sisältyvien piirin elementtien ja osien jännitteiden summa on nolla. Kunkin ääriviivan ohitussuunta voidaan valita mielivaltaisesti. Merkit määritetään jännitteiden yhteensopivuuden mukaan ohituksen suunnan kanssa.

Toinen muotoilu: missä tahansa suljetussa piirissä jännitteiden algebrallinen summa kaikissa osissa, joiden vastukset sisältyvät tähän piiriin, on yhtä suuri kuin EMF:n algebrallinen summa.

Kirchhoffin lakien yleistäminen

Olkoon Y ketjun solmujen lukumäärä, B haarojen lukumäärä, K piirien lukumäärä.

Kuva 3 - Lineaarinen haarautunut sähköpiiri (U=3, V=5, K=6)

2. MAGNETISMI (MAGNETIT)

Magnetismi- se on liikkuvien sähkövarausten välinen vuorovaikutusmuoto, joka suoritetaan etäältä magneettikentän avulla.

Magneettikenttä on erityinen aine, jonka erityispiirteenä on vaikutus liikkuvaan sähkövaraukseen, virtaa kuljettaviin johtimiin, kappaleisiin, joilla on magneettinen momentti, varauksen nopeusvektorista, virran suunnasta riippuvalla voimalla vahvuus johtimessa ja suunnassa magneettinen momentti kehoa.

Kestomagneetti on kovasta magneettimateriaalista valmistettu tuote, joka on jatkuvan magneettikentän autonominen lähde.
magneetit [gr. magnetis, Magnetis Lithosista, kivi Magnesiasta ( muinainen kaupunki Vähä-Aasiassa)] ovat luonnollisia ja keinotekoisia. Luonnollinen magneetti on pala rautamalmia, jolla on kyky vetää puoleensa pieniä lähellä olevia rautaesineitä.

Jättiläiset luonnonmagneetit ovat Maa ja muut planeetat (Magnitosfääri), koska niillä on magneettikenttä. Keinotekoiset magneetit ovat esineitä ja tuotteita, jotka ovat saaneet magneettisia ominaisuuksia joutuessaan kosketuksiin luonnonmagneetin kanssa tai magnetoituneet magneettikentässä. Kestomagneetti on keinotekoinen magneetti.

Yksinkertaisimmissa tapauksissa kestomagneetti on runko (hevosenkengän, nauhan, aluslevyn, tangon jne. muodossa), joka on läpikäynyt asianmukaisen lämpökäsittelyn ja joka on esimagnetoitu kyllästymiseen.

Kuva 4 - Magneettityypit: a) hevosenkenkä; b) nauha; c) pyöreä

Kestomagneetti sisältyy yleensä kiinteänä osana magneettijärjestelmään, joka on suunniteltu muodostamaan magneettikenttä. Kestomagneetin synnyttämän magneettikentän voimakkuus voi olla joko vakio tai säädettävä.
Kestomagneetin eri osat houkuttelevat rautaesineitä eri tavoin. Magneetin päitä, joissa vetovoima on suurin, kutsutaan magneetin navoiksi ja keskiosaa, jossa vetovoima käytännössä puuttuu, kutsutaan magneetin neutraaliksi vyöhykkeeksi. Keinotekoisissa nauhan tai hevosenkengän muodossa olevissa magneeteissa on aina kaksi napaa nauhan päissä ja neutraali vyöhyke niiden välissä. Teräspala on mahdollista magnetoida siten, että siinä on 4, 6 tai enemmän napoja erotettuina neutraaleilla vyöhykkeillä, samalla kun napojen lukumäärä pysyy aina tasaisena. On mahdotonta saada magneettia yhdellä napalla. Napa-alueiden mittojen ja magneetin neutraalialueen välinen suhde riippuu sen muodosta.

Pitkän ja ohuen sauvan muodossa olevaa yksinäistä magneettia kutsutaan magneettineulaksi. Terävän tai ripustetun magneettineulan pää - yksinkertainen kompassi, osoittaa maan maantieteellistä pohjoisosaa, ja sitä kutsutaan magneetin pohjoisnapaksi (N), magneetin vastakkaiseksi napaksi, osoittaa etelään, ja sitä kutsutaan etelänapaksi (S).
Kestomagneettien käyttöalueet ovat hyvin erilaisia. Niitä käytetään sähkömoottoreissa, automaatiossa, robotiikassa, magneettilaakerien magneettikytkentöissä, kelloteollisuudessa, kodinkoneet, jatkuvan magneettikentän autonomisina lähteinä sähkö- ja radiotekniikassa.

Magneettipiirien, mukaan lukien kestomagneetit, on oltava avoimia, eli niissä on oltava ilmarako. Jos kestomagneetti on valmistettu rengasmaisen ytimen muodossa, se ei käytännössä luovuta energiaa ulkotilaan, koska melkein kaikki magneettiset voimalinjat lukittu sen sisään. Tässä tapauksessa ytimen ulkopuolella oleva magneettikenttä on käytännössä poissa. Kestomagneettien magneettisen energian käyttämiseksi on tarpeen luoda tietyn kokoinen ilmarako suljettuun magneettipiiriin.

Kun kestomagneettia käytetään luomaan magneettivuo ilmaväliin, kuten hevosenkenkämagneetin napojen väliin, ilmarako vähentää kestomagneetin induktiota (ja magnetointia).

3. SÄHKÖMAGNETISMI

Sähkömagneettinen vuorovaikutus on yksi neljästä perusvuorovaikutuksesta. Sähkömagneettista vuorovaikutusta esiintyy hiukkasten välillä, joilla on sähkövaraus. Nykyajan näkökulmasta sähkömagneettista vuorovaikutusta varautuneiden hiukkasten välillä ei tapahdu suoraan, vaan vain sähkömagneettisen kentän kautta.

Kvanttikenttäteorian näkökulmasta sähkömagneettista vuorovaikutusta kuljettaa massaton bosoni - fotoni (hiukkanen, joka voidaan esittää sähkömagneettisen kentän kvanttiviritysnä). Fotonilla itsessään ei ole sähkövarausta, mikä tarkoittaa, että se ei voi olla suoraan vuorovaikutuksessa muiden fotonien kanssa.

Perushiukkasista sähkömagneettiseen vuorovaikutukseen osallistuvat myös sähkövaraukselliset hiukkaset: kvarkit, elektroni, myoni ja tau-hiukkanen (fermioneista) sekä varautuneita mittabosoneja.

Sähkömagneettinen vuorovaikutus eroaa heikosta ja voimakkaasta vuorovaikutuksesta pitkän kantaman luonteensa vuoksi – kahden varauksen välinen vuorovaikutusvoima putoaa vain etäisyyden toisena potenssina (katso: Coulombin laki). Saman lain mukaan gravitaatiovuorovaikutus pienenee etäisyyden myötä.

Varautuneiden hiukkasten sähkömagneettinen vuorovaikutus on paljon voimakkaampaa kuin gravitaatio, ja ainoa syy, miksi sähkömagneettinen vuorovaikutus ei ilmene suurella voimalla kosmisessa mittakaavassa, on aineen sähköinen neutraalisuus eli läsnäolo jokaisella aineen alueella. Universumi, jolla on suuri tarkkuus yhtä suurella määrällä positiivisia ja negatiivisia varauksia.

Elektromagneettinen kenttä- tämä on aineen erityinen muoto, jonka kautta varattujen hiukkasten välinen vuorovaikutus tapahtuu. Edustaa toisiinsa liittyviä muuttujia sähkökenttää ja magneettikenttää. Sähköisten E- ja magneettisten H-kenttien keskinäinen yhteys piilee siinä, että mikä tahansa muutos toisessa johtaa toisen ilmaantumiseen: nopeasti liikkuvien varausten (lähde) synnyttämä vuorotteleva sähkökenttä herättää vuorottelevan magneettikentän vierekkäisillä alueilla. avaruudesta, joka puolestaan ​​virittää vuorottelevan sähkökentän viereisillä avaruuden alueilla jne. Näin sähkömagneettinen kenttä etenee avaruuden pisteestä pisteeseen lähteestä lähtevien sähkömagneettisten aaltojen muodossa. Etenemisnopeuden äärellisyydestä johtuen sähkömagneettinen kenttä voi esiintyä itsenäisesti sen synnyttäneestä lähteestä eikä katoa lähteen eliminoituessa (esimerkiksi radioaallot eivät katoa antennin virran katketessa, lähettänyt niitä).

Sähkömagneettista kenttää tyhjiössä kuvaa sähkökentän voimakkuus E ja magneettinen induktio B. Väliaineen sähkömagneettista kenttää kuvaa lisäksi kaksi apusuureet: magneettikentän voimakkuus H ja sähköinduktio D. Sähkömagneettisen kentän yhteys Varaukset ja virrat sisältävät komponentit kuvataan Maxwellin yhtälöillä.

Sähkömagneettiset aallot ovat sähkömagneettiset värähtelyt etenee avaruudessa äärellisellä nopeudella väliaineen ominaisuuksista riippuen (kuva 5).

Kuva 5 - Sähkömagneettiset aallot

Englantilainen fyysikko M. Faraday ennusti sähkömagneettisten aaltojen olemassaolon vuonna 1832. Toinen englantilainen tiedemies, J. Maxwell, osoitti teoreettisesti vuonna 1865, että sähkömagneettiset värähtelyt eivät pysy paikallisesti avaruudessa, vaan etenevät kaikkiin suuntiin lähteestä. Maxwellin teoria mahdollisti radioaaltojen, optisen säteilyn, röntgensäteilyn ja gammasäteilyn kuvauksen lähestymisen yhtenäisellä tavalla. Kävi ilmi, että kaikki nämä säteilytyypit ovat sähkömagneettisia aaltoja, joilla on eri aallonpituudet λ, eli ne liittyvät luonteeltaan toisiinsa. Jokaisella niistä on oma paikkansa yhdellä sähkömagneettisten aaltojen asteikolla (kuva 6).

Kuva 6 - Sähkömagneettisten aaltojen asteikko

Väliaineissa leviävät sähkömagneettiset aallot, kuten kaikki muutkin aallot, voivat kokea taittumista ja heijastusta väliaineiden välisellä rajapinnalla, dispersiota, absorptiota, häiriötä; levitettäessä epähomogeenisissa väliaineissa havaitaan aaltojen diffraktiota, aaltojen sirontaa ja muita ilmiöitä.

Eri aallonpituusalueille kuuluville sähkömagneettisille aalloille on ominaista erilaiset viritys- ja rekisteröintitavat, ne ovat eri vuorovaikutuksessa aineen kanssa. Sähkömagneettisten aaltojen emissio- ja absorptioprosessit pisimmästä IR-säteilyyn kuvataan melko täydellisesti klassisen sähködynamiikan suhteilla.

Lyhyemmillä aallonpituuksilla, erityisesti röntgen- ja y-säteiden alueilla, kvanttiluonteiset prosessit hallitsevat, ja niitä voidaan kuvata vain kvanttielektrodynamiikan puitteissa, joka perustuu näiden prosessien diskreettisyyden käsitteeseen.

Sähkömagneettisia aaltoja käytetään laajalti radioviestinnässä, tutkassa, televisiossa, lääketieteessä, biologiassa, fysiikassa, tähtitiedessä ja muilla tieteen ja teknologian aloilla.

Oersted, Arago, Ampèren löydöt kiinnostivat loistavaa englantilaista fyysikkoa Michael Faradaya ja saivat hänet tutkimaan kaikkia kysymyksiä sähköisen ja magneettisen energian muuttamisesta mekaaniseksi energiaksi. Vuonna 1821 hän löysi toisen ratkaisun ongelmaan sähköisen ja magneettisen energian muuntamisesta mekaaniseksi energiaksi ja esitteli laitettaan, jossa hän sai aikaan jatkuvan sähkömagneettisen pyörimisen ilmiön. Samana päivänä Faraday kirjoitti työpäiväkirjaansa käänteisen ongelman: "Muuta magnetismi sähköksi." Kesti yli kymmenen vuotta ratkaista se ja löytää tapa saada sähköenergiaa magneettisesta ja mekaanisesta. Vasta vuoden 1831 lopulla Faraday ilmoitti löytäneensä ilmiön, jota myöhemmin kutsuttiin sähkömagneettiseksi induktioksi ja joka muodostaa kaiken modernin sähköteollisuuden perustan.

4. SÄHKÖKONEET

Faradayn tutkimus ja venäläisen akateemikon E. X. Lenzin työ, joka muotoili lain, jolla oli mahdollista määrittää sähkömagneettisesta induktiosta johtuvan sähkövirran suunta, mahdollisti ensimmäisten sähkömagneettisten generaattorien ja sähkömoottorien luomisen.

Aluksi sähkögeneraattorit ja sähkömoottorit kehittyivät toisistaan ​​riippumatta kahdeksi täysin erilaiseksi koneeksi. Ensimmäinen sähkömagneettisen induktion periaatteeseen perustuvan sähkögeneraattorin keksijä halusi pysyä nimettömänä. Se tapahtui näin. Pian sen jälkeen, kun Faradayn raportti Royal Societylle oli julkaistu sähkömagneettisen induktion löydöstä, tiedemies löysi postilaatikostaan ​​kirjeen, joka oli allekirjoitettu nimikirjaimilla R. M. Se sisälsi kuvauksen maailman ensimmäisestä synkroninen generaattori ja oheinen piirustus. Tarkasteltuaan tätä projektia Faraday lähetti kirjeen R. M.:lle ja piirustuksen samaan aikakauslehteen, jossa hänen raporttinsa julkaistiin aikoinaan, toivoen, että tuntematon keksijä, joka seurasi lehteä, näkisi paitsi projektinsa julkaistavan myös mukana oleva Faradayn kirje, joka arvostaa suuresti R. M-,,:n keksintöä.

Todellakin, lähes kuuden kuukauden kuluttua R. M. lähetti lisäselvityksiä ja kuvauksen ehdottamansa sähkögeneraattorin suunnittelusta, mutta halusi myös tällä kertaa pysyä nimettömänä. Ensimmäisen sähkömagneettisen generaattorin todellisen luojan nimi on jäänyt piiloon alkukirjainten alle, ja ihmiskunta on sähkötekniikan historioitsijoiden perusteellisista etsinnöistä huolimatta edelleen hämärässä, jolle se on velkaa yhden tärkeimmistä keksinnöistä. R. M. -koneessa ei ollut laitetta virran tasasuuntaamiseen ja se oli ensimmäinen generaattori vaihtovirta. Mutta näytti siltä, ​​​​että tätä virtaa ei voitu käyttää kaarivalaistukseen, elektrolyysiin, lennätykseen, jotka olivat jo vakiintuneet elämässä. Tuolloisten suunnittelijoiden mukaan oli tarpeen luoda kone, jossa olisi mahdollista saada virta, joka oli suunnaltaan ja suuruudeltaan vakio.

Melkein samanaikaisesti R. M.:n kanssa Pixie-veljekset ja Lontoon yliopiston fysiikan professori ja Royal Societyn jäsen V. Ricci osallistuivat generaattoreiden suunnitteluun. Heidän luomissaan koneissa oli erityinen laite vaihtovirran tasasuuntaamiseksi tasavirraksi - niin sanottu kollektori. Generaattorisuunnittelun jatkokehitys tasavirta eteni poikkeuksellisen nopeasti. Alle neljässäkymmenessä vuodessa dynamo on lähes kokonaan ottanut nykyaikaisen tasavirtageneraattorin muodon. Totta, näiden dynamojen käämitys jakautui epätasaisesti kehän ympärille, mikä heikensi tällaisten generaattoreiden toimintaa - niiden jännite joko kasvoi tai laski aiheuttaen epämiellyttäviä iskuja.

Vuonna 1870 Zenobaeus Gramm ehdotti erityistä, niin kutsuttua rengaskäämitystä dynamo-ankkuriin. Ankkurin käämityksen tasainen jakautuminen mahdollisti täysin tasaisen jännitteen saamisen generaattorissa ja saman moottorin pyörimisen, mikä paransi merkittävästi sähkökoneiden ominaisuuksia. Pohjimmiltaan tämä keksintö toisti sen, mitä italialainen fyysikko Pachinnoti oli jo luonut ja kuvannut vuonna 1860, mutta jäi huomaamatta ja jäi 3. Gramille tuntemattomaksi. Rengasankkurilla varustetut koneet yleistyivät erityisen laajalti sen jälkeen, kun Wienin maailmannäyttelyssä vuonna 1873 havaittiin Grammin sähkökoneiden käännettävyys: sama kone ankkurin pyöriessä antoi sähkövirtaa, kun virta kulki ankkurin läpi, se pyöri ja voitiin olla käytetty sähkömoottorina.

Siitä lähtien sähkömoottoreiden käytön nopea kasvu ja jatkuvasti kasvava sähkönkulutus alkoivat, mitä helpotti suuresti P. N. Yablochkovin keksintö, sytytysmenetelmä niin sanotulla "Yablochkov-kynttilällä" - kaarisähkölamppu hiilen rinnakkaisella järjestelyllä.

"Yablochkovin kynttilöiden", jotka korvasivat kalliit, monimutkaiset ja tilaa vievät kaarilamput säätimillä polttavien hiilen jatkuvaa lähentymistä varten, yksinkertaisuus ja mukavuus aiheutti niiden laajan leviämisen, ja pian "Jablochkovin valo", "venäläinen" tai "pohjoinen" valo, valaisi Pariisin bulevardeja, Thamesin pengerreitä, Venäjän pääkaupungin katuja ja jopa Kambodžan muinaisia ​​kaupunkeja. Tämä oli todellinen voitto venäläiselle keksijälle.

Mutta näiden kynttilöiden syöttämiseksi sähköllä oli tarpeen luoda erityisiä sähkögeneraattoreita, jotka eivät tarjoa suoraa, vaan vaihtovirtaa, eli virtaa, vaikkakaan ei usein, mutta muuttavat jatkuvasti sen suuruutta ja suuntaa. Tämä oli tarpeen, koska tasavirtageneraattorin eri napoihin kytketyt hiilet paloivat epätasaisesti - positiiviseen liitetty anodi paloi kaksi kertaa nopeammin kuin katodi. Vaihtovirta muutti anodin vuorotellen katodiksi ja varmisti näin hiilen tasaisen palamisen. P. N. Yablochkov itse loi vaihtovirtageneraattorin erityisesti "Yablochkovin kynttilöiden" syöttämiseksi, ja ranskalaiset insinöörit Lontin ja Gram paransivat sitä. AC-moottoria ei kuitenkaan ole vielä ajateltu.

Samanaikaisesti yksittäisten kynttilöiden erilliselle virransyötölle vaihtovirtageneraattorista keksijä loi erityisen laitteen - induktiokäämin (muuntajan), joka mahdollisti jännitteen muuttamisen piirin missä tahansa haarassa virransyötön lukumäärän mukaan. kytkettyjä kynttilöitä. Pian sähkön kasvava kysyntä ja mahdollisuus saada sitä suuria määriä joutuivat ristiriitaan rajallisten mahdollisuuksien kanssa siirtää sähköä etänä. Tuolloin käytetty tasajännite (100-120 volttia) ja sen siirto suhteellisen pienen poikkileikkauksen omaavien johtojen kautta aiheutti valtavia häviöitä voimajohtoihin. Viime vuosisadan 70-luvun lopusta lähtien pääongelma, jonka onnistuneesta ratkaisusta riippui koko sähkötekniikan tulevaisuus, oli ongelma sähkön siirtämisestä pitkiä matkoja ilman suuria häviöitä.

Ensimmäinen teoreettinen tausta Pietarin metsäinstituutin fysiikan professori D. A. Lachinov antoi heinäkuussa 1880 mahdollisuuden siirtää mikä tahansa määrä sähköä millä tahansa etäisyydellä halkaisijaltaan suhteellisen pienten johtojen yli ilman merkittäviä häviöitä jännitettä nostamalla. Tämän jälkeen ranskalainen fyysikko ja sähköinsinööri Marcel Despres suoritti vuonna 1882 Münchenin sähkönäyttelyssä useiden hevosvoimajen sähkönsiirron 57 kilometrin matkalla 38 prosentin hyötysuhteella.

Myöhemmin Despres teki useita kokeita suorittaen sähkön siirron sadan kilometrin etäisyydeltä ja nostaen lähetystehon useisiin satoihin kilowatteihin. Etäisyyden lisääminen edellytti merkittävää jännitteen lisäystä. Deprez nosti sen 6 tuhanteen volttiin ja varmisti, että generaattoreiden ja tasavirtamoottoreiden kollektorin levyjen eristys ei sallinut korkeamman jännitteen saavuttamista.

Kaikista näistä vaikeuksista huolimatta 80-luvun alussa teollisuuden kehitys ja tuotannon keskittyminen vaativat yhä kiireellisemmin uuden moottorin luomista, kehittyneempää kuin laajalle levinnyt höyrykone. Oli jo selvää, että oli kannattavaa rakentaa voimalaitoksia lähelle kivihiiliesiintymiä tai joille, joissa vesi on suuri, ja rakentaa tehtaita lähemmäksi raaka-ainelähteitä. Tämä vaati usein valtavien sähkömäärien siirtämistä sen kulutuskohteisiin pitkiä matkoja. Tällainen siirto olisi tarkoituksenmukaista vain käytettäessä kymmenien tuhansien volttien jännitettä. Mutta tällaista jännitettä oli mahdotonta saada tasavirtageneraattoreissa. Vaihtovirta ja muuntaja tulivat apuun: niitä käyttämällä he alkoivat tuottaa pienjännitteistä vaihtovirtaa, sitten lisätä sitä haluttuun arvoon, lähettää sen etäisyyden päähän korkea jännite, ja kulutuspaikalla vähennä jälleen vaaditulle tasolle ja käytä virroittimissa.

Vaihtovirtamoottoreita ei vielä ollut. Loppujen lopuksi jo 80-luvun alussa sähköä kulutettiin pääasiassa tehotarpeisiin. DC-moottorit eniten ajamiseen erilaisia ​​koneita käytetään yhä useammin. Vaihtovirralla toimivan sähkömoottorin luomisesta on tullut sähkötekniikan päätehtävä. Uusia polkuja etsiessään on aina tarpeen katsoa taaksepäin. Oliko sähkötekniikan historiassa mitään, mikä voisi ehdottaa tietä vaihtovirtamoottorin luomiseen? Aiemmat haut ovat onnistuneet. He muistivat: vuonna 1824 Arago osoitti kokemuksen, joka merkitsi monien hedelmällisten tutkimusten alkua. Kyse on "kiertomagnetismin" osoittamisesta. Pyörivä magneetti veti mukanaan kuparisen (ei magneettisen) levyn.

Heräsi ajatus, onko mahdollista luoda vaihtovirtasähkömoottori korvaamalla levy käämikierroksilla ja pyörivä magneetti pyörivällä magneettikentällä? Todennäköisesti se on mahdollista, mutta kuinka saada magneettikentän pyöriminen?

Näiden vuosien aikana monet eri tavoilla AC-sovellukset. Tunnollisen sähkötekniikan historioitsijan on nimettävä fyysikot ja insinöörit, jotka yrittivät luoda vaihtovirtamoottoreita 80-luvun puolivälissä. Hän ei unohda muistaa Baileyn (1879), Marcel Despresin (1883), Bradleyn (1887) kokeita, Wenstromin, Haselwanderin ja monien muiden teoksia. Ehdotukset olivat epäilemättä erittäin mielenkiintoisia, mutta mikään niistä ei voinut tyydyttää alaa: niiden sähkömoottorit olivat joko tilaa vieviä ja epätaloudellisia tai monimutkaisia ​​ja epäluotettavia. Yksinkertaisten taloudellisten ja luotettavien AC-moottoreiden rakentamisen periaatetta ei ole vielä löydetty.

Tänä aikana Nikola Tesla aloitti, kuten jo tiedämme, etsimään ratkaisua tähän ongelmaan. Hän kulki omaa polkuaan pohtien Aragon kokemuksen ydintä ja ehdotti ongelmaan radikaalia ratkaisua, joka osoittautui heti hyväksyttäväksi käytännön tarkoituksiin. Takaisin Budapestiin keväällä 1882 Tesla kuvitteli selvästi, että jos sähkömoottorin magneettinapojen käämit saisivat jollakin tavalla tehon kahdella eri vaihtovirralla, jotka eroavat toisistaan ​​vain vaihesiirrossa, niin näiden virtojen vuorottelu aiheuttaisi vuorotteleva pohjois- ja etelänavan muodostuminen tai pyörivä magneettikenttä. Pyörivän magneettikentän tulee myös kuljettaa mukana koneen roottorin käämitystä.

Rakentaessaan erityisen kaksivaiheisen virran lähteen (kaksivaiheinen generaattori) ja saman kaksivaiheisen sähkömoottorin Tesla toteutti ideansa. Ja vaikka hänen koneensa olivat rakenteellisesti erittäin epätäydellisiä, pyörivän magneettikentän periaate, jota sovellettiin aivan ensimmäisissä Tesla-malleissa, osoittautui oikeaksi.

Harkittuaan kaikkia mahdollisia vaihesiirtotapauksia Tesla asettui 90 °:n siirtoon, toisin sanoen kaksivaiheiseen virtaan. Tämä oli melko loogista - ennen kuin luodaan sähkömoottoreita, joissa on suuri määrä vaiheita, tulisi aloittaa kaksivaiheisella virralla. Mutta myös toista vaihesiirtoa voidaan käyttää: 120° ( kolmivaiheinen virta). Analysoimatta teoreettisesti ja ymmärtämättä kaikkia mahdollisia tapauksia, edes vertaamatta niitä toisiinsa (tämä on Teslan suuri virhe), hän keskitti kaiken huomionsa kaksivaihevirtaan, luoden kaksivaiheisia generaattoreita ja sähkömoottoreita ja mainitsi vain lyhyesti monivaihevirrat. patenttihakemuksissaan ja niiden soveltamismahdollisuudesta.

Mutta Tesla ei ollut ainoa tiedemies, joka muisti Aragon kokemuksen ja löysi ratkaisun tärkeään ongelmaan. Samoin vuosina vaihtovirtojen alan tutkimusta suoritti italialainen fyysikko Galileo Ferraris, Italian edustaja monissa kansainvälisissä sähköasentajien kongresseissa (1881 ja 1882 Pariisissa, 1883 Wienissä ja muissa). Valmistellessaan optiikkaa koskevia luentoja hän tuli ajatukseen mahdollisuudesta järjestää valoaaltojen ominaisuuksia osoittava koe. Tätä varten Ferraris vahvisti kuparisylinterin ohuella langalla, johon vaikutti kaksi magneettikenttää, jotka oli siirretty 90 ° kulmassa. Kun virta kytketään päälle keloissa, jotka vuorotellen luovat magneettikenttiä jompaankumpaan niistä, sylinteri kääntyy näiden kenttien vaikutuksesta ja vääntää lankaa, minkä seurauksena se nousee tietyn määrän. Tämä laite simuloi täydellisesti ilmiötä, joka tunnetaan nimellä valon polarisaatio.

Ferraris ei aikonut käyttää malliaan mihinkään sähkötarkoituksiin. Se oli vain luentoinstrumentti, jonka kekseliäisyys piilee sähködynaamisen ilmiön taitavassa soveltamisessa optiikka-alan demonstraatioihin.

Ferraris ei rajoittunut tähän malliin. Toisessa, edistyneemmässä mallissa hän onnistui saavuttamaan sylinterin pyörimisen nopeudella jopa 900 kierrosta minuutissa. Mutta tiettyjen rajojen yli riippumatta siitä, kuinka paljon magneettikentät luoneen virran voimakkuus lisääntyi piirissä (toisin sanoen riippumatta siitä, kuinka paljon käytetty teho kasvoi), ei ollut mahdollista saavuttaa lisäystä vallankumoukset. Laskelmat osoittivat, että toisen mallin teho ei ylittänyt 3 wattia.

Epäilemättä Ferraris, joka ei ole vain optikko, vaan myös sähköasentaja, ei voinut olla ymmärtämättä kokeidensa merkitystä. Kuitenkaan hänen itsensä mukaan hänen ei koskaan tullut mieleen soveltaa tätä periaatetta vaihtovirtasähkömoottorin luomiseen. Eniten hän visioi käyttää sitä virran voimakkuuden mittaamiseen, ja hän jopa alkoi suunnitella tällaista laitetta.

Ferraris teki 18. maaliskuuta 1888 Torinon tiedeakatemiassa raportin "Vaihtovirtojen tuottama sähködynaaminen pyöriminen." Siinä hän puhui kokeistaan ​​ja yritti todistaa, että tällaisessa laitteessa oli mahdotonta saavuttaa yli 50 prosentin tehokkuutta. Ferraris oli vilpittömästi vakuuttunut siitä, että osoittamalla, että vaihtuvia magneettikenttiä ei ole tarkoituksenmukaista käyttää käytännön tarkoituksiin, hän teki suuren palveluksen tieteelle. Ferrarisin raportti oli edellä Nikola Teslan raporttia American Institute of Electrical Engineersissä. Mutta lokakuussa 1887 jätetty patenttihakemus todistaa Teslan kiistattomasta etusijasta Ferrariin nähden. Mitä tulee julkaisuun, Ferrarisin artikkeli, joka on kaikkien maailman sähköasentajien luettavissa, julkaistiin vasta kesäkuussa 1888, eli Teslan laajalti tunnetun raportin jälkeen.

Ferrarisin väitteelle, jonka mukaan hän oli aloittanut pyörivän magneettikentän tutkimuksen vuonna 1885, Teslalla oli täysi syy vastustaa, että hän oli käsitellyt tätä ongelmaa jo Grazissa, löytänyt ratkaisun vuonna 1882 ja vuonna 1884 Strasbourgissa osoitti hänen moottorinsa toimiva malli, mutta se ei tietenkään ole vain prioriteettikysymys. Epäilemättä molemmat tutkijat tekivät saman löydön toisistaan ​​riippumatta: Ferrarit eivät voineet tietää Teslan patenttihakemuksesta, aivan kuten jälkimmäinen ei voinut tietää italialaisen fyysikon työstä.

Paljon tärkeämpää on, että G. Ferraris, kun hän löysi pyörivän magneettikentän ilmiön ja rakensi mallinsa 3 watin teholla, ei ajatellut niiden käytännön käyttöä. Lisäksi, jos Ferrarien virheellinen johtopäätös vaihtomonivaihevirtojen käytön epätarkoituksenmukaisuudesta olisi hyväksytty, ihmiskunta olisi ohjattu väärälle polulle vielä useita vuosia ja evätty sähkön laajamittaiseen käyttöön. eri toimialoilla tuotantoa ja elämää. Nikola Teslan ansio on siinä, että huolimatta monista esteistä ja skeptisestä asenteesta vaihtovirtaa kohtaan, hän osoitti käytännössä monivaihevirran käytön toteutettavuuden. Ensimmäiset hänen luomansa kaksivaiheiset virtamoottorit, vaikka niissä oli useita puutteita, herättivät sähköinsinöörien huomion ympäri maailmaa ja herättivät kiinnostusta hänen ehdotuksiinsa.

Galileo Ferrarisin artikkelilla "Atti di Turino" -lehdessä oli kuitenkin valtava rooli sähkötekniikan kehityksessä. Suuri englantilainen aikakauslehti julkaisi sen uudelleen, ja tämän artikkelin numero joutui toisen tiedemiehen käsiin, joka on nyt ansaitusti tunnustettu modernin kolmivaiheisen sähkötekniikan luojaksi.

5. Tesla muuntaja

Tesla-muuntajat tunnetaan erilaisista malleistaan ​​yksinkertaisista kipinävälillä varustetut modernit piirit, joissa on korkeataajuiset pääoskillaattorit. primäärikäämitys, valmistettu sekä puolijohde- että lamppupiireistä.

Yksinkertaisimman Tesla-muuntajan kaavio:

Perusmuodossaan Tesla-muuntaja koostuu kahdesta kelasta, ensiö- ja toisiokelasta, ja johtosarjasta, joka koostuu kipinävälistä (katkaisin, Spark Gapin englanninkielinen versio löytyy usein), kondensaattorista, toroidista (ei aina käytössä) ja liitin (näkyy kaaviossa "lähtönä") .

kuva 7 - Yksinkertaisin piiri Teslan muuntaja

Kuva 8 - Tesla-muuntaja toiminnassa

Primäärikäämi on rakennettu 5-30 (VTTC:lle - Tesla käämi lampulle - kierrosten lukumäärä voi olla jopa 60) kierrosta suurihalkaisijaa olevaa lankaa tai kupariputki, ja toissijainen useiden kierrosten halkaisijaltaan pienempi lanka. Primäärikäämi voi olla litteä (vaakasuora), kartiomainen tai sylinterimäinen (pystysuora). Toisin kuin monet muut muuntajat, tässä ei ole ferromagneettista sydäntä. Siten kahden kelan välinen keskinäinen induktanssi on paljon pienempi kuin tavanomaisissa ferromagneettisella ytimellä varustetuissa muuntajissa. Tällä muuntajalla ei myöskään käytännössä ole magneettista hystereesiä, magneettisen induktion muutoksen viivettä suhteessa virran muutokseen ja muita haittoja, jotka aiheutuvat ferromagneetin läsnäolosta muuntajan kentässä.

Ensiökäämi yhdessä kondensaattorin kanssa muodostaa värähtelevän piirin, joka sisältää epälineaarisen elementin - kipinävälin (kipinäväli). Suojakytkin on yksinkertaisimmassa tapauksessa tavallinen kaasu; yleensä valmistettu massiivisista elektrodeista (joskus pattereiden kanssa), jotka on tehty lisäämään kulutuskestävyyttä, kun niiden välisen kaaren läpi kulkee suuria virtoja.

Toisiokäämi muodostaa myös värähtelevän piirin, jossa kapasitiivinen kytkentä toroidin, päätelaitteen, itse käämin kierrosten ja piirin muiden sähköä johtavien elementtien välillä Maan kanssa toimii kondensaattorina. Päätelaite (pääte) voidaan tehdä levyn, teroitettuna tapin tai pallon muotoiseksi. Terminaali on suunniteltu tuottamaan pitkiä, ennakoitavia kipinöitä. Tesla-muuntajan osien geometria ja suhteellinen sijainti vaikuttavat suuresti sen suorituskykyyn, mikä on samanlainen kuin minkä tahansa suurjännite- ja suurtaajuuslaitteiden suunnitteluongelma.

PÄÄTELMÄ

Jokapäiväisessä elämässämme tutuiksi tulleet sähköä käyttävät asiat ovat monen sukupolven tiedemiesten tieteellisen ja teknisen ajattelun hedelmiä. Usein ymmärrys löydettyjen ilmiöiden käytännön arvosta ja merkityksestä tuli myöhään tai tuli seuraavan sukupolven tiedemiesten mukana.

On kuitenkin huomattava, että juuri sähkötekniikan kehitys vauhditti teknologista kehitystä. Tasa- ja vaihtovirtasähkökoneiden luominen ja kehittäminen mahdollisti joustavien ohjausjärjestelmien suunnittelun, joita ei voitu toteuttaa kaasun ja nesteen energiaa käyttäviin moottoreihin. Mikroprosessoriteknologian kehitys on mahdollistanut tehokkaiden tietokoneiden luomisen, jotka osallistuvat universumin salaisuuksia selvittävien teoreettisten fyysikkojen kokeisiin (CERN:n LHC).

Olen syvästi vakuuttunut siitä, että sähkötekniikan alalla on vielä paljon mysteereitä, mysteereitä ja suuria löytöjä jäljellä.

KIRJASTUS

1. V.Z. Ozernikov "Ei-satunnaiset onnettomuudet. Tarinoita suurista löydöistä ja merkittävistä tiedemiehistä"

2. L.S. Zhdanov, V.A. Marandzhyan "Fysiikan kurssi"

3. Koululaisten käsikirja, toimittanut A. Barashkov

4. M.I. Bludov "Keskusteluja fysiikasta"

5. M.I. Yakovleva " Fysiologiset mekanismit sähkömagneettisten kenttien toiminta"

6. A.A. Borovoy, E.B. Finkelstein, A.N. Kherubimov "Sähkömagnetismin lait"

7. I.E. Irodov Sähkömagnetismi. Peruslait. Fysiikan kurssi.

8. V.P. Safronov, B.B. Konkin, V.A. Vagan "Fysiikka: lyhyt kurssi"

Fysiikan haara, joka tutkii sähköilmiöitä: varautuneiden kappaleiden välistä vuorovaikutusta, polarisaatioilmiöitä ja sähkövirran kulkua.
Sähkömagneettisten ilmiöiden yhteyttä tutkitaan sähkömagnetismilla. Elektrodynamiikka, mukaan lukien sähkö ja magnetismi, tutkii myös sähkömagneettisia aaltoja.
Ammattitieteet, kuten sähkötekniikka, sähkökemia jne., perustavat tietonsa sähköön.
Antiikin kreikkalainen filosofi Thales Miletoslainen oli yksi ensimmäisistä sähkön tutkijoista.Sähköilmiöt tunsivat jo antiikissa muinaiset kreikkalaiset, foinikialaiset ja Mesopotamian asukkaat. Se tosiasia, että hankaamalla meripihka saa kyvyn houkutella kevyitä esineitä itseensä, kuvattiin 600-luvulla eKr. Thales of Miletos. Thales ei kuitenkaan erottanut sähköä magnetismista, pitäen tätä yhtenä ilmiönä, vain meripihka saa kitkan aikana niin oudon ominaisuuden, ja magnetiitissa se on vakio.
Englantilainen lääkäri William Gilbert otti vuonna 1600 uuden askeleen sähköilmiöiden tutkimuksessa. Tutkittuaan sähköisiä ja magneettisia ilmiöitä hän julkaisi kirjan, jossa hän totesi, että kestomagneetin ominaisuudet ja hiertyneen meripihkan kyky vetää puoleensa esineitä ovat ehdottomasti eri ilmiöitä. Gilbert alkoi käyttää latinalaista sanaa electricus Burshtinin kaltainen, kuvaamaan tällaista ominaisuutta. Kirjassaan Gilbert tuli myös siihen johtopäätökseen, että Maa on magneetti, ja siksi kompassin neula osoittaa napaa kohti.
Kestomagneetti yksinkertaisin esimerkki magneettinen dipoli. 1600-luvun puolivälissä Otto von Guericke keksi sähköstaattisen generaattorin.
Stephen Grayn kokeet osoittivat, että sähköä voitiin siirtää jopa 800 jalkaan kostutetuilla filamenttijohtimilla, jos maakosketusta vältettiin ja käytettäisiin eristystä. Näin aloitettiin virtojen tutkimus ja loi pohjan materiaalien erottamiselle johtimiksi ja eristeiksi.
Charles du Fou avasi kaksi erilaisia ​​tyyppejä sähköä, kutsuen niitä "lasimaisiksi" ja "hartsimaisiksi", nyt niitä kutsutaan positiivisiksi ja negatiivisiksi varauksiksi, mikä osoittaa, että samanlaiset varaukset hylkivät ja toisin kuin varaukset vetävät puoleensa. Du Fou jakoi aineet myös johtimiin ja eristimiin, kutsuen niitä "sähköisiksi" ja "ei-sähköisiksi".
Benjamin Franklinin vuonna 1752 tekemät kokeet osoittivat, että salama on luonteeltaan sähköistä.
Benjamin Franklin USA, poliitikko ja keksijä. Teki tutkimusta sähköstä 1700-luvulla. Vuonna 1791 Luigi Galvani julkaisi bioelektriikan löydöt. Vuonna 1800 Alessandro Volta rakensi ensimmäisen voltaic-pilarien akun. uusi tyyppi Virtalähde oli paljon luotettavampi kuin aiemmin käytetyt sähköstaattiset generaattorit. Vuonna 1820 André Marie Ampère löysi yhteyden sähkön ja magnetismin välillä. Vuonna 1821 Michael Faraday keksi sähkömoottorin ja vuonna 1827 Georg Ohm loi matemaattisen lain, joka kuvaa virran virtapiiri.
Thomas Edison On vaikea luetella kaikkia tieteellisiä löytöjä sähköilmiöiden alalla 1800-luvun ensimmäisellä puoliskolla. Faradayn vuonna 1831 tekemä sähkömagneettisen induktion löytö tasoitti tietä sähköenergian tuotannolle ja käytölle suuressa mittakaavassa, ja 1800-luvun loppu oli lukuisten keksintöjen aikakautta sähkötekniikan alalla. Vuosisadan loppuun mennessä tällaisten merkittävien tiedemiesten, kuten Nikola Teslan, Thomas Alva Edisonin, Werner von Siemensin, Lord Kelvinin, Galileo Ferrarisin ja monien muiden ponnistelujen ansiosta sähkö muuttui tieteellisestä kiinnostuksesta toisen teollisen vallankumouksen johtavaksi voimaksi.
Sähkökaari tarjoaa visuaalisen esityksen sähkövirrasta Sähköpiirin peruselementit Nykyaikainen fysiikka pitää sähkömagneettista vuorovaikutusta yhtenä perusvuorovaikutuksesta. Sähkövaraus on alkuainehiukkasten ominaisuus, joista tärkeimmät ovat niiden stabiilisuuden vuoksi elektroni ja protoni. Kaikki aineet koostuvat atomeista, joiden keskellä on positiivisesti varautunut ydin ja ytimen ympärillä negatiivisesti varautuneita elektroneja. Useimmilla niitä ympäröivän maailman atomeilla on neutraali elektronien lukumäärä, joka on yhtä suuri kuin protonien lukumäärä, mutta liikkuvat elektronit voivat poistua atomista muodostaen positiivisia ioneja tai liittyä neutraaliin atomiin muodostaen negatiivisia ioneja. Jos jossakin fyysisessä kappaleessa elektronien lukumäärä eroaa protonien lukumäärästä, sellainen kappale vastaanottaa makroskooppisen sähkövarauksen. Tätä prosessia kutsutaan sähköistymiseksi.
Kuten varaukset hylkivät, ja toisin kuin varaukset houkuttelevat. Numeerisesti varausten välinen vuorovaikutus kuvataan Coulombin lailla.
Jos varaukset sijoitetaan jatkuvaan väliaineeseen, niiden välinen vuorovaikutus muuttuu ilmiön, jota kutsutaan dielektriseksi polarisaatioksi, vuoksi. Dielektrinen polarisaatio johtuu elektronien siirtymisestä ulkoisen atomiytimiin nähden. sähkökenttä tai johtuen molekyylien pyörimisestä omalla dipolimomenttillaan. Tämän seurauksena muiden varausten varaukseen vaikuttava voima määräytyy paitsi näiden varausten suuruuden ja niiden sijainnin perusteella, myös väliaineen atomien ja molekyylien pienentyneet dipolimomentit. Pienellä sähkökentät atominsisäisiin kenttiin verrattuna aineen polarisaatiokykyä kuvaa permittiivisyys.
Coulombin voiman vaikutuksesta varautuneet hiukkaset liikkuvat muodostaen sähkövirran. Sähkövirta luo magneettikentän, jonka avulla se voidaan rekisteröidä. Toinen seuraus sähkövirran kulkemisesta aineen läpi on lämmön vapautuminen.
Riippuvuudet aineen kyvystä johtaa sähkövirtaa voidaan jakaa johtimiin ja dielektrikoihin.
1800-luvun lopusta lähtien sähköilmiöillä on ollut yhä tärkeämpi rooli tuotannossa ja jokapäiväisessä elämässä. Sähkö on kulttuurimme keskiössä valaistuksesta ja kodinkoneista valmistuksessa käytettäviin tehokkaisiin sähkömoottoreihin.
Tuotanto

Lue lisää artikkelista Energia

Pääasiassa tuotanto- ja arkikäyttöön tarkoitettu sähkö tuotetaan voimalaitoksissa, joissa mekaaninen energia Höyryturbiinien pyöriminen muunnetaan sähköksi sähkögeneraattoreiden avulla. Turbiineja kääntävän höyryn lämmittämiseen tarvittava lämpö tulee pääasiassa fossiilisista polttoaineista. Lämpövoimalaitosten lisäksi merkittävä osa sähköstä tuotetaan ydinvoimalaitoksissa ja vesivoimalaitoksissa. Jälkimmäisessä tapauksessa käytetään uusiutuvia energialähteitä. Muita uusiutuvia energialähteitä ovat tuulienergia, jota käyttävät nykyaikana yhä suositummat tuulipuistot. Aurinkoenergian suora käyttö on mahdollista aurinkokennojen ansiosta.
Voimalaitosten tuottama energia jaetaan sähköverkon kautta ihmisten koteihin, tehtaisiin ja tehtaisiin.
Sähköenergian tuotannon ja jakelun lisäksi verkossa käytetään laajalti myös sellaisia ​​sähköenergian lähteitä, kuten sähkökemiallisia paristoja ja akkuja, jotka mahdollistavat sähkövirran saamisen. pieni jännite tarvitaan kannettavien elektronisten laitteiden toiminnan kannalta.
Käyttö
1870-luvulla ilmestyi hehkulamppu, josta tuli ensimmäinen tarvittava kodinkone sähköverkko jokaiseen ihmisen kotiin ja laitokseen. Jo ennen ilmestymistään sähköä käyttivät lennätin ja puhelin tärkeinä viestintävälineinä. Tärkeitä kodin sähkölaitteita ovat: radio, TV, levysoitin, pesukone, jääkaappi, ilmastointilaite, lämmitin ja monet muut. Monet näistä laitteista käyttävät Michael Faradayn keksimää sähkömoottoria. Elektroniikan kehittyessä tietokoneet ilmestyivät myös ihmisten koteihin.
Valmistuksessa käytetään laajalti myös tehokkaita sähkömoottoreita, mutta sähköilmiöitä sovelletaan myös sähkömuovaukseen, metallin sulatukseen, hitsaukseen ja moniin muihin tavoihin.

Sähkömies tunnin ajan, helppoa ja yksinkertaista!

Olemme vakuuttuneita siitä, että jos sinulla on vaikeuksia asuintilan, toimiston, esikaupunkitalon tai muun esineen sähkönsyötön kanssa, voimme tulla avuksesi.

Kaikilla mestareilla on laaja kokemus tarjotuista töistä, ja he auttavat epäilemättä ratkaisemaan kaikki sähköön liittyvät vaikeudet puolestasi.

Mistä se alkoi? Luulen, että tähän kysymykseen tuskin kukaan antaa tarkkaa, tyhjentävää vastausta. Mutta silti, yritetään selvittää se.

Sähköön liittyviä ilmiöitä nähtiin muinaisessa Kiinassa, Intiassa ja antiikin Kreikassa useita vuosisatoja ennen aikakautemme alkua. Lähellä 600 eaa., kuten säilyneet legendat sanovat, antiikin kreikkalainen filosofi Thales Miletoslainen tiesi villaan hierotun meripihkan ominaisuuden houkutella kevyitä esineitä. Muuten, sanaa "elektroni" muinaiset kreikkalaiset kutsuivat meripihkaksi. Häneltä tuli myös sana "sähkö". Mutta kreikkalaiset vain havaitsivat sähkön ilmiöitä, mutta eivät voineet selittää.

Vain vuonna 1600 Englannin kuningatar Elizabeth William Gilbertin hovilääkäri osoitti sähköskooppillaan, että hierotun meripihkan lisäksi myös muilla mineraaleilla on kyky vetää puoleensa kevyitä kappaleita: timantti, safiiri, opaali, ametisti jne. Samana vuonna hän julkaisee teoksen "Magnetista ja magneettisista kappaleista", jossa hän hahmotteli kaiken tiedon magnetismista ja sähköstä.

Vuonna 1650 Saksalainen tiedemies ja osa-aikainen Magdeburgin porvari Otto von Guericke luo ensimmäisen "sähkökoneen". Se oli rikistä valettu pallo, jonka pyörimisen ja hankaamisen aikana valokappaleet vetivät puoleensa ja karkoittivat. Myöhemmin saksalaiset ja ranskalaiset tutkijat paransivat hänen autoaan.

Vuonna 1729 Englantilainen Stephen Gray löysi tiettyjen aineiden kyvyn johtaa sähköä. Itse asiassa hän esitteli ensimmäisenä sähkön johtimien ja ei-johtajien käsitteen.

Vuonna 1733 Ranskalainen fyysikko Charles Francois Dufay löysi kaksi sähkötyyppiä: "terva" ja "lasi". Yksi esiintyy meripihkassa, silkissä, paperissa; toinen - lasissa, jalokivissä, villassa.

Vuonna 1745 Hollantilainen fyysikko ja matemaatikko Leidenin yliopistosta Pieter van Muschenbroek havaitsi, että tinafoliolla peitetty lasipurkki voi varastoida sähköä. Muschenbroek kutsui sitä Leydenin purkiksi. Se oli käytännössä ensimmäinen sähkökondensaattori.

Vuonna 1747 Fyysikko Jean Antoine Nollet, Pariisin tiedeakatemian jäsen, keksi sähköskoopin, ensimmäisen sähköpotentiaalin arvioinnin. Hän muotoili myös teorian sähkön vaikutuksesta eläviin organismeihin ja paljasti sähkön ominaisuuden "valota" nopeammin terävistä kappaleista.

Vuosina 1747-1753. Amerikkalainen tiedemies ja valtiomies Benjamin Franklin teki useita tutkimuksia ja niihin liittyviä löytöjä. Hän esitteli edelleen käytössä olevan kahden varautuneen tilan käsitteen: «+» ja «-» . Hän selitti Leyden-purkin toiminnan ja vahvisti eristeen ratkaisevan roolin johtavien levyjen välillä. Perustettiin salaman sähköinen luonne. Hän ehdotti ideaa salamanvarsista todettuaan, että maahan yhdistetyt metallipisteet poistavat sähkövarauksia varautuneista kappaleista. Hän esitti idean sähkömoottorista. Hän oli ensimmäinen, joka käytti sähkökipinää ruudin sytyttämiseen.

Vuosina 1785-1789. Ranskalainen fyysikko Charles Augustin Coulomb julkaisee sarjan artikkeleita sähkövarausten ja magneettinapojen vuorovaikutuksesta. Suorittaa todistuksen sähkövarausten sijainnista johtimen pinnalla. Esittelee käsitteet magneettisesta momentista ja varausten polarisaatiosta.

Vuonna 1791 Italialainen lääkäri ja anatomi Luigi Galvani havaitsi sähkön esiintymisen, kun kaksi erilaista metallia joutuvat kosketuksiin elävän organismin kanssa. Hänen löytämänsä vaikutus on nykyaikaisten elektrokardiografien taustalla.

Vuonna 1795 toinen italialainen tiedemies Alessandro Volta, tutkiessaan edeltäjänsä löytämää vaikutusta, osoitti, että sähkövirta tapahtuu erilaisten metallien parin välillä, jotka erotetaan erityisellä johtavalla nesteellä.

Vuonna 1801 Venäläinen tiedemies Vasily Vladimirovich Petrov loi mahdollisuuden käyttää sähkövirtaa käytännössä johtimien lämmittämiseen, havaitsi sähkökaaren ilmiön tyhjiössä ja erilaisissa kaasuissa. Hän esitti ajatuksen virran käyttämisestä metallien valaisemiseen ja sulattamiseen.

Vuonna 1820 Tanskalainen fyysikko Hans Christian Oersted loi yhteyden sähkön ja magnetismin välille, mikä loi perustan modernin sähkötekniikan muodostumiselle. Samana vuonna ranskalainen fyysikko André Marie Ampère muotoili säännön sähkövirran toimintasuunnan määrittämiseksi magneettikentässä. Hän oli ensimmäinen, joka yhdisti sähkön ja magnetismin ja muotoili sähkö- ja magneettikenttien välisen vuorovaikutuksen lait.

Vuonna 1827 Saksalainen tiedemies Georg Simon Ohm löysi lakinsa (Ohmin lain) - yhden sähkön peruslaeista, joka määrittää virran ja jännitteen välisen suhteen.

Vuonna 1831 Englantilainen fyysikko Michael Faraday löysi sähkömagneettisen induktion ilmiön, joka johtaa uuden teollisuuden - sähkötekniikan - muodostumiseen.

Vuonna 1847 Saksalainen fyysikko Gustav Robert Kirchhoff muotoili lait virroille ja jännitteille sähköpiireissä.

1800-luvun loppu - 1900-luvun alku oli täynnä sähköön liittyviä löytöjä. Yksi löytö poiki koko ketjun löytöjä useiden vuosikymmenten aikana. Tutkimuskohteen sähköstä alkoi muodostua kulutuskohde. Sitä alettiin ottaa laajalti käyttöön eri tuotantoalueilla. Sähkömoottorit, generaattorit, puhelin, lennätin, radio keksittiin ja luotiin. Sähkön käyttöönotto lääketieteessä alkaa.

Vuonna 1878 Pariisin katuja valaisivat Pavel Nikolaevich Yablochkovin kaarilamput. Ensimmäiset voimalaitokset ilmestyvät. Ei niin kauan sitten, mikä vaikutti joltakin uskomattomalta ja fantastiselta, sähköstä on tulossa ihmiskunnalle tuttu ja välttämätön apulainen.

Sähkön historiasta lyhyesti. Sähkö on fysiikan haara, joka puhuu varautuneiden hiukkasten vuorovaikutukseen liittyvistä ominaisuuksista ja ilmiöistä.

Tällä fysiikan tieteenalalla tehdyt löydöt ovat vaikuttaneet radikaalisti elämäämme. Siksi ei koskaan pidä unohtaa, kuinka tämä tiede sai alkunsa. Sähkön historia juontaa juurensa muinaisiin ajoiin. Sähkön historiasta lyhyesti.

Thales Miletoslainen löysi ensimmäisen sähkövarauksen jo vuonna 600 eaa. e. Hän huomasi, että villan päällä käytetty meripihka saa uskomattomia ominaisuuksia houkutellakseen kevyitä sähköistymättömiä esineitä (nukkaa ja paperinpaloja). Termin "sähkö" esitteli ensimmäisenä englantilainen tiedemies Tudor Gilbert kirjassaan On Magneettiset ominaisuudet, Magnetic Bodies, and the Great Magnet - the Earth. Kirjassaan hän osoitti, että meripihkan lisäksi myös muilla aineilla on ominaisuus sähköistyä. Ja 1600-luvun puolivälissä tunnettu tiedemies Otto von Guericke loi sähköstaattisen koneen, jossa hän löysi varautuneiden esineiden ominaisuuden hylkiä toisiaan. Niinpä sähköosion peruskäsitteet alkoivat ilmestyä. Sähkön historiasta.

Ranskalainen fyysikko Charles Dufay totesi jo vuonna 1729 kahden tyyppisten varausten olemassaolon. Hän kutsui tällaisia ​​​​varauksia "lasimaisiksi" ja "hartsimaisiksi", mutta pian saksalainen tiedemies Georg Lichtenberg esitteli negatiivisesti ja positiivisesti varautuneiden varausten käsitteen. Ja vuonna 1745 ensimmäinen koskaan sähköinen kondensaattori- niin sanottu Leydenin pankki.

Mutta mahdollisuus muotoilla sähkötieteen peruskäsitteitä ja löytöjä oli mahdollista vasta kvantitatiivisen tutkimuksen ilmestyessä. Sitten alkoi sähkön peruslakien löytämisen aika. Elektroniikkavarausten vuorovaikutuksen lain löysi vuonna 1785 ranskalainen tiedemies Charles Coulomb käyttämällä hänen luomaansa vääntötasapainojärjestelmää.

Melkein samaan aikaan, vuonna 1800, italialainen kokeilija Volt keksi ihmiselämän ensimmäisen tasavirtalähteen - elementaarisen galvaanisen kennon. Joulen, Ohmin ja Lenzin työhön liittyvät suuret löydöt, jotka tutkivat sähkövirran ilmenemistä piirissä, tulivat tunnetuksi. Faraday vuonna 1831 ja 1834 löytää sähkömagneettisen induktion ja kuuluisat elektrolyysin lait.

Niinpä jo 1600-luvulla alkoi muotoutua sähköinen aineen käsite, jonka mukaan kaikki fyysiset kappaleet poikkeuksetta ovat omituisia vuorovaikutuksessa olevien hiukkasten komplekseja. Siksi tulevaisuudessa monet fyysiset ominaisuudet ruumiit määräytyvät muinaisina aikoina muotoiltujen lakien mukaan. Sähkötiede ei pysähdy paikallaan, ja joka vuosi on enemmän ja enemmän uusia löytöjä tällä tieteenalalla. Sähköverkkosivuillamme olet aina ajan tasalla kaikista uusista sähköhistorian tutkimuksista.