Ранни изобретатели и новатори на електричество

Историята на електричеството започва с Уилям Гилбърт (1544–1603), лекар и учен, който служи на кралица Елизабет първа в Англия. Преди Гилбърт, всичко, което се знаеше за електричеството и магнетизма, беше, че е лош камък (магнетит) притежава магнитни свойства и че триенето на кехлибар и струя би привлякло парчета от различни материали, за да започне да залепва.

През 1600 г. Гилбърт публикува трактата си „De magnete, Magneticisique Corporibus“ (На магнита). Отпечатана на научна латиница, книгата обяснява години на изследванията и експериментите на Гилбърт върху електричеството и магнетизма. Гилбърт предизвика много интерес към новата наука. Именно Гилбърт е въвел израза „електрика“ в своята известна книга.

Вдъхновен и образован от Гилбърт, няколко европейски изобретатели, включително Ото фон Герике (1602–1686) на Германия, Шарл Франсоа Дю Фей (1698–1739) от Франция и Стивън Грей (1666–1736) от Англия разшириха знание.

Ото фон Гуерике беше първият, който доказа, че може да съществува вакуум. Създаването на вакуум беше от съществено значение за всички видове допълнителни изследвания в електрониката. През 1660 г. фон Герике изобретява машината, произвеждаща статично електричество; това беше първият електрически генератор.

През 1729 г. Стивън Грей открива принципа на провеждане на електричеството и през 1733 г. Шарл Франсоа дю Фай открих, че електричеството идва под две форми, които той нарече смолист (-) и стъкловиден (+), сега наричан отрицателен и положителен.

Бурканът Лейден беше оригиналният кондензатор, устройство, което съхранява и освобождава електрически заряд. (По онова време електричеството се е смятало за мистериозната течност или сила.) Бурканът Лейден е изобретен през 1745 г. почти едновременно в Холандия от академик Питер ван Мушенброк (1692–1761) През 1745 г. и в Германия от немския духовник и учен Евалд Кристиан Фон Клайст (1715–1759). Когато Фон Клайст за пръв път докосна бурканчето си Лейдън, той получи силен шок, който го събори на пода.

Буркана Лейден е кръстен на родния град на Мушбройк и университета Лейдън, от френския учен и духовник Жан-Антоан Нолет (1700–1770). Бурканът също се е наричал клеистки буркан след фон Клайст, но това име не се придържа.

Баща-основател на САЩ Бен Франклин (1705–1790) важното откритие е, че електричеството и светкавиците са едно и също. Светкавицата на Франклин беше първото практическо приложение на електричество. философът на душата на Хенри Кавендиш от Англия, Франция на Кулом и Луиджи Галвани от Италия направи научен принос за намиране на практическо използване на електроенергията.

През 1747 г. британският философ Хенри Кавендиш (1731–1810) започва да измерва проводимостта (способността да пренася електрически ток) от различни материали и публикува неговите резултати. Френският военен инженер Шарл-Августин де Кулом (1736–1806) открива през 1779 г. това, което по-късно ще бъде наречено „Закон на Кулом“, който описва електростатичната сила на привличане и отблъскване. И през 1786 г. италианският лекар Луиджи Галвани (1737–1798) демонстрира това, което сега разбираме като електрическа основа на нервните импулси. Галвани прочувствено накара мускулите на жабите да потрепват, като ги блъска с искра от електростатична машина.

След работата на Кавендиш и Галвани дойде група важни учени и изобретатели, включително Алесандро Волта (1745–1827) на Италия, датският физик Ханс Кристиан Ерстед (1777–1851), френски физик Андре-Мари Ампер (1775–1836), Георг Ом (1789–1854) от Германия, Майкъл Фарадей (1791–1867) от Англия и Джоузеф Хенри (1797–1878) от САЩ.

Джоузеф Хенри беше изследовател в областта на електричеството, чиято работа вдъхнови много изобретатели. Първото откритие на Хенри беше, че силата на магнит може да бъде усилена изключително много, като го навиете с изолирана жица. Той беше първият човек, който направи магнит, който може да вдигне 3500 килограма тежест. Хенри показа разликата между „количествените“ магнити, съставени от къси дължини на проводника, свързани паралелно и възбудени от няколко големи клетки и "интензивни" магнити, навити с една дълга жица и възбудени от батерия, съставена от клетки последователно. Това беше оригинално откритие, което значително увеличи както непосредствената полезност на магнита, така и неговите възможности за бъдещи експерименти.

Майкъл Фарадей, Уилям Стърджън (1783–1850) и други изобретатели бързо осъзнават стойността на откритията на Хенри. Стърджън великодушно каза: „Професор Джоузеф Хенри получи възможност да произведе магнитна сила, която напълно затъмнява всеки друг в цели летописи на магнетизма и не може да се намери паралел след чудодейното окачване на знаменития ориенталски самозванец в желязото му ковчег. "

Тази често използвана фраза е препратка към една неясна история, споена от тези европейски учени за Мохамед (571–632 г. пр. Н. Е.), Основателят на ислям. Всъщност тази приказка изобщо не беше за Мохамед, а по-скоро за приказка, разказана от Плиний Старейшина (23–70 г. пр. Хр.) За ковчег в Александрия, Египет. Според Плиний, храмът на Серапис в Александрия е бил построен с мощни ломени камъни, толкова мощни че железният ковчег на по-малката сестра на Клеопатра Арсино IV (68–41 г. пр.н.е.) е бил спрян в въздух.

Джоузеф Хенри също откри феномените на самоиндукция и взаимна индукция. В експеримента си ток, изпратен през жица във втората история на сградата, предизвиква токове през подобен проводник в мазето два етажа по-долу.

Телеграфът беше ранно изобретение, което комуникираше съобщения на разстояние над проводник, използвайки електричество, което впоследствие беше заменено от телефона. Думата телеграфия идва от гръцките думи tele, което означава далеч и grapho, което означава писане.

Първите опити за изпращане на сигнали чрез електричество (телеграф) са правени много пъти, преди Хенри да се заинтересува от проблема. Уилям Стърджън изобретяването на електромагнита насърчи изследователите в Англия да експериментират с електромагнита. Експериментите се проваляха и произвеждат само ток, който отслабва след няколкостотин фута.

Хенри обаче наниза километър фина тел, постави "интензивност" батерия в единия край и накара арматурата да удари камбана в другия. В този експеримент Джоузеф Хенри откри основната механика зад електрически телеграф.

Това откритие е направено през 1831 г., цяла година преди Самюъл Морс (1791–1872) изобретява телеграфа. Няма спор кой е изобретил първата телеграфна машина. Това беше постижението на Морс, но откритието, което мотивира и позволи на Морз да измисли телеграфа, беше постижение на Джоузеф Хенри.

По собствените думи на Хенри: „Това беше първото откритие на факта, че галваничен ток може да бъде предаден на голямо разстояние с толкова малко намаляване на силата, че да произвежда механични въздействия, и на средствата, чрез които предаването може да бъде изпълнена. Видях, че електрическият телеграф вече е практичен. Нямах предвид някаква конкретна форма на телеграф, но се позовах само на общия факт, че сега е доказано, че a галваничният ток може да бъде предаден на големи разстояния с достатъчна мощност, за да произведе механични ефекти, адекватни на желаното възражения. "

След това Хенри се насочи към проектирането на магнитен двигател и успя да направи въртящ се двигател на бара който е инсталирал първия автоматичен чейнджър или комутатор, използван някога с електрическа батерия. Той не успя да произведе директно въртеливо движение. Барът му се колебаеше като ходещата греда на параход.

Томас Дейвънпорт (1802–1851), ковач от Брандън, щата Върмонт, построил благороден електромобил през 1835г. Дванадесет години по-късно американският електроинженер Мозес Фармер (1820–1893 г.) представи локомотив с електрическо задвижване. През 1851 г. изобретателят на Масачузетс Чарлз Графтън Пейдж (1712-1868) кара електрически автомобил по пистите на железопътната линия Балтимор и Охайо, от Вашингтон до Бладенсбург, със скорост деветнадесет мили час.

Въпреки това, цената на батериите беше твърде голяма по онова време и използването на електродвигателя в транспорта все още не е практично.

Принципът, стоящ зад динамо или електрическия генератор, е открит от Майкъл Фарадей и Джоузеф Хенри, но процесът на неговото разработване в практичен генератор на мощност отне много години. Без динамо за генериране на мощност, развитието на електродвигателя беше в застой и електричеството не може да бъде широко използвано за транспорт, производство или осветление, както се използва днес.

Дъговата светлина като практично осветително устройство е изобретена през 1878 г. от Охайо инженерът Чарлз Брус (1849-1929). Други бяха нападнали проблема с електрическото осветление, но липсата на подходящи въглеродни препятствия пред тяхната успех. Четка направи няколко лампи светли в серия от едно динамо. Първите светлини на четката бяха използвани за улично осветление в Кливланд, Охайо.

Други изобретатели подобриха светлината на дъгата, но имаше недостатъци. За външно осветление и за големи зали дъговите светлини работеха добре, но дъговите светлини не можеха да се използват в малки помещения. Освен това те бяха в серия, тоест токът преминаваше през всяка лампа на свой ред и злополука за един изхвърли цялата серия от действие. Целият проблем на вътрешното осветление трябваше да бъде решен от един от най-известните изобретатели в Америка: Томас Алва Едисън (1847–1931).

Първият от този на Едисон многобройни изобретения с електричество беше автоматичен рекордьор на глас, за който той получи патент през 1868 г., но не успя да предизвика интерес към устройството. Тогава той измисли а фондова борса, и стартира услуга за отметка в Бостън с 30 или 40 абоната и оперира от стая над Gold Exchange. Тази машина Едисон се опита да продаде в Ню Йорк, но той се върна в Бостън, без да успее. Тогава той измисли дуплексен телеграф, чрез който може да се изпращат едновременно две съобщения, но при тест машината не успя поради глупостта на асистента.

През 1869 г. Едисон е на място, когато телеграфът се проваля в компанията Gold Indicator Company, концерна, която предоставя на борсите цени на златото на своите абонати. Това доведе до назначаването му за началник, но когато промяна в собствеността на компанията го изхвърли от длъжността, която той оформи, с Франклин Л. папа, партньорството на Pope, Edison и Company, първата фирма на електроинженерите в Съединените щати.

Не след дълго Томас Едисон пусна изобретението, което го започна по пътя към успеха. Това беше подобрената борсова борса и компанията Gold and Stock Telegraph му плати 40 000 долара за това. Томас Едисън веднага създаде магазин в Нюарк. Той подобри системата на автоматичната телеграфия, която беше в употреба по това време и я въведе в Англия. Той експериментира с подводни кабели и разработи система от четворна телеграфия, чрез която е направена една жица, която да върши работата на четири.

Тези две изобретения са закупени от Джей Гулд, собственик на Атлантическата и Тихоокеанската телеграфна компания. Гулд плати 30 000 долара за четворната система, но отказа да плати за автоматичния телеграф. Гулд беше купил Western Union, единствената му конкуренция. "Когато Гулд получи Западен съюз", каза Едисон, "знаех, че не е възможен по-нататъшен напредък в телеграфията и преминах в други редове."

Едисон възобнови работата си за телеграфната компания Western Union, където измисли въглероден предавател и го продаде на Western Union за 100 000 долара. По силата на това Едисън създава лаборатории и фабрики в Менло Парк, Ню Джърси, през 1876 г. и именно там той изобретява грамофон, патентован през 1878 г. и започва поредица от експерименти, които произвеждат неговата лампа с нажежаема жичка.

Томас Едисън беше посветен на създаването на електрическа лампа за вътрешна употреба. Първите му изследвания бяха за устойчива нажежаема жичка, която ще изгори във вакуум. Поредица от експерименти с платинена жица и различни огнеупорни метали са имали незадоволителни резултати, както и много други вещества, включително човешката коса. Едисън заключава, че въглеродът е някакво решение, а не метал - английският изобретател Джоузеф Суон (1828–1914) стигна до същото заключение през 1850г.

През октомври 1879 г., след четиринадесет месеца упорит труд и разходи от 40 000 долара, карбонизиран памучен конец, запечатан в един от глобусите на Едисън, е тестван и е продължил четиридесет часа. "Ако сега ще изгори четиридесет часа", - каза Едисон, "Знам, че мога да го накарам да изгори сто." И така го направи. Необходима беше по-добра нишка. Едисон го намери в карбонизирани ленти от бамбук.

Едисон също разработи свой собствен тип динамо, най-големият създаван до този момент. Наред с лампите с нажежаема жичка в Едисон, това беше едно от чудесата на Парижката електрическа експозиция от 1881г.

Скоро последва инсталирането в Европа и Америка на инсталации за електрическо обслужване. Първата голяма централна станция на Едисън, която доставя мощност за три хиляди лампи, е издигната в Виадукт Холборн, Лондон, през 1882 г., и през септември същата година бе въведена в експлоатация станцията Pearl Street в Ню Йорк, първата централна станция в Америка операция.

• Бошамп, Кенет Г. „История на телеграфията“. Stevenage UK: Инженерно-технологичен институт, 2001 г.
• Brittain, J.E. "Превръщането на точки в американската електрическа история." Ню Йорк: Институт на инженерите по електроника и електроника Press, 1977 г.
• Клайн, Мори. „Създателите на мощност: пара, електричество и мъжете, които са изобретили съвременна Америка“. Ню Йорк: Bloomsbury Press, 2008.
• Шектман, Джонатан. "Новаторски научни експерименти, изобретения и открития на 18 век." Greenwood Press, 2003 г.