Последовательность в открытии электричества

XIX век

В XIX веке произошел настоящий прорыв в изучении и освоении электричества. Условно, с точки зрения становления электротехники, в девятнадцатом столетии обозначаются несколько периодов.

Зарождение научных основ электротехники

Начиная с 1800 года и до 30-тых годов XIX столетия закладываются научные основы электротехники. Первый электрохимический генератор – «Вольтов столб», стал толчком в развитии электротехники, за которым последовала череда важных открытий. На этом этапе были открыты законы Ома, Ампера, Био – Савара; найдены и описаны основные свойства электрического тока. Швейгер изобрел первый индикатор электрического тока.

Становление электротехники

Далее, вплоть до семидесятых годов XIX века, появляются первые электрические устройства.

Одно из важнейших открытий данного этапа – явление электромагнитной индукции, которое выявил Фарадей. Затем последовали изобретения первых электрических машин постоянного и переменного токов, Якоби построил первый электродвигатель с непосредственным вращением якоря.

                                                                                      электродвигатель Якоби                                                                             (фото engineering-solutions.ru/motorcontrol/history)

В этот период сформировались законы Ленца и Кирхгофа, впервые были созданы источники электрического освещения и электрические приборы, происходит зарождение электроизмерительной техники.

Тем не менее в это время электрическая энергия не получает обширного применения, так как на тот момент еще не был изобретен экономичный электрический генератор.

Электротехника – самостоятельная отрасль

После 70-х годов XIX столетия начинается эра электротехники как самостоятельной отрасли техники. Новый этап открывает изобретение электромашинного генератора с самовозбуждением.

На это время приходится невероятный прогресс промышленности, сопровождавшийся непрерывным ростом потребности в электрической энергии.Появляются первые электрические станции постоянного тока, П. Н. Яблочков изобретает «электрическую свечу» (о нем и других выдающихся русских ученых читайте в нашем обзоре), разрабатываются способы передачи электричества на большие расстояния за счёт существенного повышения напряжения ЛЭП.

                                                                   электрическая свеча (фото .wikipedia.org)     

Дальнейшее развитие электрического освещения способствовало улучшению электрических машин и трансформаторов; ближе к концу века стартовало массовое производство однофазных трансформаторов с замкнутой магнитной системой. 

В конце XIX века происходят значительные события – начинается строительство центральных электростанций переменного тока, открывается первая в мире ГЭС, разработаны трёхфазная электрическая сеть, трехфазные электрические двигатели и трансформаторы. Огромный вклад в развитие электротехники в эти годы внесли Михаил Доливо-Добровольский, Никола Тесла, Чарльз Браун и другие.

Начинается эпоха электричества: повышаются мощности и напряжения, возникают новые образы и виды электрических машин. Электрическая энергия проникает в различные отрасли производства и получает огромное распространение в различных сферах жизни.

Примечания

  1. Kaplan, Steven M. Wiley Electrical and Electronics Engineering Dictionary. — Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2004. — P. 234. — ISBN 978-0-471-40224-4.
  2. ↑  (недоступная ссылка). Дата обращения: 15 июня 2013.
  3. Мансуров Н. Н., Попов В. С. Теоретическая электротехника. — изд. 9-е, исправленное. — М.-Л.: Издательство «Энергия», 1966. — 624 с.
  4. Электротехника — статья из Большой советской энциклопедии. 
  5.  (недоступная ссылка). Номенклатура специальностей научных работников, утвержденная приказом Минобрнауки России от 25.02.2009 № 59 с.8. Дата обращения: 15 июня 2013.
  6.  (недоступная ссылка). FAQs — Studying Electrical Engineering. Дата обращения: 4 февраля 2005.

Примеры современной электротехники на выставке

Ежегодно производятся новые модели телефонов, компьютеров, телевизоров. И чем дальше движется время, тем больше ускоряется выпуск инновационных решений, так необходимых каждому человеку.

Основы электротехники будут глубоко освещены на крупномасштабной выставке «Электро», известной, как одна из наиболее информативных.

Подтянуть свои знания в данной науке можно большим рывком, просто посетив это мероприятие, где уделят внимание новым технологиям, трендам сезона, современным стартапам, информационному развитию данной сферы (выпущенные новые издания – книги и журналы) и многому другому. Мероприятие «Электро» имеет международный статус, что гарантирует участие ведущих представителей всех профильных отраслей из различных стран мира

Мероприятие «Электро» имеет международный статус, что гарантирует участие ведущих представителей всех профильных отраслей из различных стран мира.

На выставке посетители смогут узнать последние новости электротехники, ознакомиться с передовыми научными разработками и современным оборудованием.

Электроэнергетика и электротехника – один из ключевых разделов масштабной экспозиции, где будут представлены инновационные решения в этой области, новые методы эффективного преобразования электроэнергии в энергию других видов и многое другое.

Среди участников будут компании, которые производят ремонт электротехники, поставку различного профильного оборудования, комплектующих и расходных материалов. Проведение подобного рода мероприятий является знаковым показателем уровня развития профильных отраслей в России и по всему миру.

Новости электротехники – возможность быть в курсе всех современных трендов. Это начинается от возникновения полезных решений для квартир и офисов и заканчивается информированием о ходовых выставках, форумах, конференциях и прочих сходках, связанных с этой
сферой.

Примером, где освещаются новости электротехники, может быть также тематический проект, считающийся одним из лучших в данной области.

Ежегодно сотни, десятки тысяч специалистов посещают данное мероприятие с целями следующего характера:

  • увеличить объем продаж, прорекламировать себя;
  • развиваться и быть конкурентоспособными;
  • приобрести новые контакты и поддерживать имидж и др.

На выставке «Электро», безусловно, затрагиваются и сами новости электротехники. Именно таким образом информация приобретает огласку среди специалистов различных компаний – строительных, управляющих, промышленных, энергетических, электросетевых, агропромышленных, электромонтажных, транспортных, эксплуатационных и множества других предприятий.

Главная мотивация для всех – развитие своей организации и электротехнической продукции.

ЭлектротехникаРемонт электротехникиЕвропейская электротехника

Бизнес и финансы

БанкиБогатство и благосостояниеКоррупция(Преступность)МаркетингМенеджментИнвестицииЦенные бумагиУправлениеОткрытые акционерные обществаПроектыДокументыЦенные бумаги — контрольЦенные бумаги — оценкиОблигацииДолгиВалютаНедвижимость(Аренда)ПрофессииРаботаТорговляУслугиФинансыСтрахованиеБюджетФинансовые услугиКредитыКомпанииГосударственные предприятияЭкономикаМакроэкономикаМикроэкономикаНалогиАудитМеталлургияНефтьСельское хозяйствоЭнергетикаАрхитектураИнтерьерПолы и перекрытияПроцесс строительстваСтроительные материалыТеплоизоляцияЭкстерьерОрганизация и управление производством

ГОЭЛРО

Пришедшие к власти после Октябрьской революции большевики в 1920 году приняли план по электрификации страны. Его разработка началась еще во время гражданской войны. Главой соответствующей комиссии (ГОЭЛРО – Государственной комиссии по электрификации России) был назначен Глеб Кржижановский, который уже имел опыт работы с разными энергетическими проектами. Например, он помогал Роберту Классону со станцией на торфе в Московской губернии. Всего в комиссию, создававшую план, вошло порядка двухсот инженеров и ученых.

Хотя проект предназначался для развития энергетики, он также затрагивал всю советскую экономику. В качестве сопутствующего электрификации предприятия появился Сталинградский тракторный завод. Новый промышленный район возник в Кузнецком угольном бассейне, где началось освоение огромных залежей ресурсов.

Согласно плану ГОЭЛРО должно было быть построено 30 электростанций районного значения (10 ГЭС и 20 ТЭС). Многие из этих предприятий работают и сегодня. В их числе Нижегородская, Каширская, Челябинская и Шатурская тепловые электростанции, а также Волховская, Нижегородская и Днепровская ГЭС. Осуществление плана привело к появлению нового экономического районирования страны. История света и электричества не может быть не связана с развитием транспортной системы. Благодаря ГОЭЛРО появились новые железные дороги, магистрали и Волго-Донской канал. Именно посредством этого плана началась индустриализация страны, а история электричества в России перевернула очередную важную страницу. Поставленные ГОЭЛРО цели были выполнены в 1931 году.

Какие отрасли не могут существовать без электротехники?

Нет практически ни одной отрасли промышленности или науки, где бы не использовалась электроэнергия и электротехнические приборы. Существуют некоторые ключевые сферы, которые не смогли бы существовать и развиваться без электротехники. В первую очередь это касается энергетической отрасли.

Энергетика и электротехника образовали своеобразный союз, без которого невозможно получение электроэнергии, ее передача и полезное применение. Без этого союза не было бы электростанций, трансформаторов, ЛЭП, электродвигателей и практически всего спектра современных преобразовательных приборов. Про централизованное освещение, электрические обогреватели и всю бытовую технику также можно было бы забыть.

Электротехника и автоматика – еще один яркий пример развития технического прогресса. Устройства автоматики незаменимы на любом производстве. Это не только различные реле, блокираторы и автоматические прерыватели, но и датчики движения, пожарная сигнализация и различные системы наблюдения и оповещения.

Развитие автоматики сделало жизнь комфортнее и безопаснее. С целью дальнейшего развития отраслей вводятся новые программы по электротехнике, которые позволяют повысить качество выпускаемой продукции и улучшить ее рабочие характеристики.

Технология

§ 29. Электрическая энергия — основа современного технического прогресса

Человек с давних времен стремился использовать силы природы, или, другими словами, её энергию. В природе существуют различные виды энергии: механическая, тепловая, химическая, электрическая, световая, атомная и др. Первоначально человек освоил в основном механическую и тепловую, но по мере развития цивилизации эти виды энергии не могли уже удовлетворять все потребности общества.

В XX веке основным видом энергии, применяемой человеком, становится электрическая энергия, обладающая рядом очевидных преимуществ. С одной стороны, она относительно просто добывается, с другой — легко преобразуется в другие виды энергии (механическую, тепловую, химическую, световую). Электрическую энергию можно передавать на большие расстояния с незначительными потерями. Например, потери высоковольтных линий передачи электроэнергии не превышают 4%. При этом её легко распределять между отдельными потребителями (жилыми домами, заводами и учреждениями) и учитывать расходование с помощью счётчиков. И наконец, на месте непосредственного использования электроэнергия не создаёт загрязнения.

Электричество даёт нам тепло, свет и механическую энергию — надо только щёлкнуть выключателем. В наши дни человек уже не может обойтись без электрической энергии ни в быту, ни на производстве, ни в космосе. Она стала основой технического прогресса современного общества.

Эксплуатацией и ремонтом электрооборудования занято значительно больше рабочих, чем в любой другой производственной отрасли. Специалисты, отвечающие за работу электрических устройств (электромонтёры), должны поддерживать в исправном состоянии бесчисленное количество работающих на благо человека электрических машин — от мелких приборов до электрооборудования предприятий и гигантских систем электроснабжения.

В этой области техники трудятся опытные специалисты, обеспечивающие необходимый контроль, обслуживание и ремонт электропроводов, генераторов, двигателей, трансформаторов, систем защиты и бытовой техники. Каждый вид работ по обслуживанию электроустановок и приборов требует наличия специальной подготовки в технических училищах или лицеях, техникумах и на курсах при предприятиях.

Наука о получении, передаче и применении электрической энергии в практических целях называется электротехникой. Школьники изучают лишь её основы, тем не менее эти знания помогут не только в дальнейшем освоении электротехнических профессий, но и в повседневных бытовых ситуациях, связанных с использованием электричества. Знание электротехники необходимо и при работе в других отраслях экономики, таких как связь, радиовещание и телевидение, автоматика и телемеханика, электрометаллургия, электрохимия и др.

Каждый человек должен обладать минимумом основных навыков по электротехнике, чтобы уметь грамотно эксплуатировать электросеть, правильно выбрать новое электрооборудование для своей квартиры или офиса, выполнить мелкий ремонт проводки, бытовых приборов, электрической системы своего автомобиля и т. д. При этом он должен твёрдо знать правила электробезопасности, чтобы своими действиями не нанести вреда себе и окружающим.

Проверяем свои знания

  1. Назовите известные вам виды энергии.
  2. Какими преимуществами обладает электрическая энергия перед другими видами энергии?
  3. Какие типы электростанций вам известны? Какие виды энергии в них преобразуются в электрическую?
  4. Что такое, по вашему мнению, технический прогресс?
  5. Какая область знания об электричестве называется электротехникой?

Ключевые этапы развития промышленной электротехники

Развитие электротехники от первых теоретических изысканий до настоящего времени можно разделить на шесть условных этапов:

  • начальный. События происходят до 1800 года, когда появляются первые задокументированные наблюдения за электрическими и магнитными явлениями, попытки понимания природы электричества, объяснение электростатики как явления, создание законов Кулона;
  • закладка основ. Период длится примерно с 1800 по 1830 год. За этот короткий промежуток времени появился первый электрохимический генератор Вольта, В.В. Петров открывает явление электрической дуги, на основе которой через полтора века разработают различные методы сварки металлов и других материалов. В это же время утверждаются фундаментальные основы электротехники на базе законов Ома и Ампера, впервые устанавливается связь между магнитными и электрическими явлениями;

этап зарождения электротехники. Период с 1830 по 1870 год ознаменовался открытием явления электромагнитной индукции, создается первый электромашинный генератор и начинаются первые эксперименты в области электрического освещения. Но практическое применение электроэнергии оставалось невозможным из-за отсутствия полноценного рабочего электрогенератора;

электротехника становится отдельной отраслью. Двадцатилетний период с 1870 по 1890 годы запомнился революционными открытиями. В первую очередь, это создание первой динамо-машины, что стало настоящим прогрессом в области практического использования электроэнергии. Начинается эра электрического освещения, создаются различные простейшие электротехнические приборы, и начинается серийный выпуск однофазных трансформаторов. Остается пока нерешенной проблема передачи электроэнергии на большие расстояния;

эра электрификации. С 1891 года научно-технический прогресс кардинально изменил мир. Началось все с испытаний первой трехфазной системы передачи электроэнергии, затем начинается строительство крупных электростанций, разрабатываются различные электроприборы. Освещение домов и улиц во многих городах становится нормой, а электродвигатели занимают главенствующее место среди всех видов силовых приводов. Широко развивается промышленная электротехника. К концу 19 века в высших учебных заведениях преподают основные положения и фундаментальные аспекты электротехники;

становление электроники как ключевой отрасли. С первой четверти 20-го века начинается эффективное использование электроэнергии в промышленных масштабах. Создается огромное количество приборов и установок, которые предназначены для преобразования постоянного тока в переменный и наоборот. Основы электротехники и электроники, заложенные в этот период, позволили развиться микроэлектронике. Именно в этот период произошло четкое разделение на три основных направления – информационное, энергетическое и технологическое. Создаются большие интегральные схемы (БИС), которые стали основой для гигантского скачка – появления первых ЭВМ на базе микросхем и микропроцессоров. Электротехника и электроника породили новые науки – информатику и кибернетику, которые начали углубленно изучаться с 80-х годов прошлого века. В этот период начинается масштабное производство электротехники, промышленной и бытовой электроники и компьютерной техники.

Всего за два с небольшим века теория об электричестве и магнитных полях развилась в ключевую составляющую современной жизни, став апогеем научно-технического прогресса, который коренным образом изменил общество и человечество в целом.

Современный человек не может себе представить жизнь, промышленность, науку и сельское хозяйство без электричества, бытовой техники и электроники. Прогресс наступил очень быстро и принес все современные блага, сменив паровой двигатель на электромотор, а ручные счеты на персональный компьютер.

Великие открытия 18-19 веков

Исследования в области электричества были успешно продолжены другими учеными. Так в 1707 году французский физик Дю Фей обнаружил разницу между электричеством, получаемым от трения о разные материалы. Для экспериментов использовались круги из стекла и древесной смолы.

В 1729 году английскими учеными Греем и Уилером было установлено, что отдельные виды веществ способны пропускать сквозь себя электричество. Именно с их открытия все тела начали разделяться по типам и называться проводниками и непроводниками электричества. В этом же году голландский физик Мушенбрук из Лейдена сделал грандиозное открытие. В ходе опытов со стеклянной банкой, закрытой с двух сторон листами станиоля, было установлено, что такой сосуд способен накапливать электричество. По месту проведения эксперимента данный прибор был назван лейденской банкой.

Большой вклад в науку внес американский ученый и общественный деятель Бенджамин Франклин. Он доказал теорию совместного существования положительного и отрицательного электричества, объяснил процессы, происходящие во время зарядки и разрядки лейденской банки. Было установлено, что свободная электризация обкладок этого прибора может происходить под действием разных электрических зарядов. Бенджамин Франклин много времени уделял изучению атмосферного электричества и доказал с помощью громоотвода возникновение молнии от разности электрических потенциалов.

В 1785 году французским ученым Шарлем Кулоном был открыт закон, описывающий электрическое взаимодействие между точечными зарядами. Открытие точного физического закона произошло без сложного лабораторного оборудования, с помощью лишь стальных шариков. Для определения расстояния и силы взаимодействия использовались такие же крутильные весы, как и при исследованиях сил тяготения между двумя телами. Ученый не пользовался абсолютной величиной электрических зарядов, он просто брал два одинаковых заряда или неодинаковые, но с заранее известной разницей их величины.

Важное открытие в области электричества было сделано итальянским ученым Алессандро Вольта в 1800 году. Этим изобретением стала химическая батарея, состоящая из круглых серебряных пластинок, переложенных кусками бумаги, предварительно смоченных соленой водой

Химические реакции, возникающие в батарее, способствовали регулярному вырабатыванию электрического тока.

В 1831 году знаменитый английский физик Майкл Фарадей открыл явление электромагнитной индукции, и на ее основе первым в мире изобрел электрический генератор. С именем Майкл Фарадей связаны понятия электрического и магнитного поля, изобретение простейшего электродвигателя.

Вся история электричества была бы неполной без выдающегося изобретателя Николы Тесла, работавшего на рубеже 19-20 веков и значительно обогнавшего свое время. Свои исследования в области магнетизма и электричества он постоянно переводил в практическую плоскость. Приборы, созданные гениальным ученым, до сих пор считаются уникальными и неповторимыми.

В течение всей своей жизни, посвященной изучению возможностей электричества, Тесла зарегистрировал множество патентов, сделал открытия, ставшие прорывом в электротехнике. Большинство изобретений и открытий, так или иначе до сих пор используются в повседневной жизни. Из наиболее известных работ следует отметить вращающееся магнитное поле, позволяющее использовать переменный ток в электродвигателях без преобразования в постоянный ток. Также Тесла создал двигатель переменного тока, на основе которого в дальнейшем был создан генератор переменного тока. Эти и другие открытия успешно использовались во многих технических решениях.

Ученых, сделавших весомый вклад в развитие науки об электричестве, можно перечислять очень долго. В завершение хочется отметить Георга Ома, который в ходе экспериментов вывел основной закон электрической цепи. Благодаря Ому появились такие термины, как электродвижущая сила, проводимость, падение напряжения и другие. Не менее известен Ампер Андре-Мари, придумавший правило правой руки для определения направления тока на магнитную стрелку. Ему принадлежит и конструкция усилителя магнитного поля, представляющего собой катушку с большим количеством витков. Эти и другие ученые много сделали для того, чтобы человечество в полной мере пользовалось теми благами, которые дает электричество.

Электричество из воздуха своими руками

Электричество из земли

Электричество из магнита

Как получить электричество из картошки

Как снять статическое электричество

Электричество в доме

От теории к точной науке

Проведенные исследования и опыты позволили изучению электричества перейти в категорию точной науки. Первым в череде научных достижений стало открытие закона Кулона.

Закон взаимодействия зарядов

Французский инженер и физик Шарль Огюстен де Кулон в 1785 году открыл закон, который отображал силу взаимодействия между статичными точечными зарядами. Кулон до этого изобрел крутильные весы. Появление закона состоялось благодаря опытам Кулона с этими весами. С их помощью он измерял силу взаимодействия заряженных металлических шариков.

Закон Кулона являлся первым фундаментальным законом, объясняющим электромагнитные явления, с которых началась наука об электромагнетизме. В честь Кулона в 1881 году была названа единица электрического заряда.

Изобретение батареи

В 1791 году итальянский врач, физиолог и физик Луиджи Гальвани написал «Трактат о силах электричества при мышечном движении». В нем он фиксировал наличие электрических импульсов в мышечных тканях животных. А также он обнаружил разность потенциалов при взаимодействии двух видов металла и электролита.

Открытие Луиджи Гальвани получило свое развитие в работе итальянского химика, физика и физиолога Алессандро Вольты. В 1800 году он изобретает «Вольтов столб» — источник непрерывного тока. Он представлял собой стопку серебряных и цинковых пластин, которые были разделены между собой смоченными в соленом растворе бумажными кусочками. «Вольтов столб» стал прототипом гальванических элементов, в которых химическая энергия преобразовывалась в электрическую.

В 1861 году в его честь было введено название «вольт» — единица измерения напряжения.

Гальвани и Вольта являются одними из основоположников учения об электрических явлениях. Изобретение батареи спровоцировало бурное развитие и последующий рост научных открытий. Конец XVIII века и начало XIX века можно характеризовать как время, когда изобрели электричество.

Появление понятия тока

В 1821 году французский математик, физик и естествоиспытатель Андре-Мари Ампер в собственном трактате установил связь магнитных и электрических явлений, которая отсутствует в статичности электричества. Тем самым он впервые ввел понятие «электрический ток».

Ампер сконструировал катушку с множественными витками из медных проводов, которую можно классифицировать как усилитель электромагнитного поля. Это изобретение послужило созданию в 30-х годах 19 века электромагнитного телеграфа.

Благодаря исследованиям Ампера стало возможным рождение электротехники. В 1881 в его честь единица силы тока была названа «ампером», а приборы, измеряющие силу — «амперметрами».

Закон электрической цепи

Физик из Германии Георг Симон Ом в 1826 году представил закон, который доказывал связь между сопротивлением, напряжением и силой тока в цепи. Благодаря Ому возникли новые термины:

  • падение напряжения в сети;
  • проводимость;
  • электродвижущая сила.

Его именем в 1960 году названа единица электросопротивления, а Ом, несомненно, входит в список тех, кто изобрел электричество.

Электромагнитная индукция

Английский химик и физик Майкл Фарадей совершил в 1831 году открытие электромагнитной индукции, которая лежит в основе массового производства электроэнергии. На основе этого явления он создает первый электродвигатель. В 1834 году Фарадей открывает законы электролиза, которые привели его к выводу, что носителем электрических сил можно считать атомы. Исследования электролиза сыграли существенную роль в возникновении электронной теории.

Фарадей является создателем учения об электромагнитном поле. Он сумел предсказать наличие электромагнитных волн.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий