Inventatori timpurii și inovatori de electricitate

Istoria electricității începe cu William Gilbert (1544-1603), un medic și om de știință natural care a servit-o pe regina Elisabeta prima a Angliei. Înainte de Gilbert, tot ceea ce se știa despre electricitate și magnetism era că o piatră de hotar (magnetit) posedă proprietăți magnetice și că frecarea chihlimbarului și jetului ar atrage bucăți din diferite materiale pentru a începe lipirea.

În 1600, Gilbert a publicat tratatul său „De magnete, Magneticisique Corporibus” (Pe magnet). Tipărită în limba savantă, cartea a explicat ani din cercetările și experimentele lui Gilbert asupra electricității și magnetismului. Gilbert a ridicat foarte mult interesul pentru noile științe. Gilbert a inventat expresia „electrica” în celebra sa carte.

Inspirat și educat de Gilbert, mai mulți inventatori europeni, inclusiv Otto von Guericke (1602-1686) din Germania, Charles Francois Du Fay (1698-1739) din Franța și Stephen Gray (1666-1736) din Anglia au extins cunoştinţe.

Otto von Guericke a fost primul care a demonstrat că poate exista un vid. Crearea unui vid a fost esențială pentru tot felul de cercetări ulterioare în domeniul electronicii. În 1660, von Guericke a inventat mașina care producea energie electrică statică; acesta a fost primul generator electric.

În 1729, Stephen Gray a descoperit principiul conducerii energiei electrice și, în 1733, Charles Francois du Fay a descoperit că energia electrică vine sub două forme pe care le-a numit rășinoase (-) și vitre (+), acum numite negative și pozitiv.

Borcanul Leyden a fost condensatorul original, un dispozitiv care stochează și eliberează o încărcare electrică. (La acea vreme, energia electrică era considerată fluidul sau forța misterioasă.) Borcanul Leyden a fost inventat în 1745 aproape simultan în Olanda de către academicul Pieter van Musschenbroek (1692–1761) În 1745 și în Germania de către clericul și savantul german, Ewald Christian Von Kleist (1715–1759). Când Von Kleist și-a atins prima dată borcanul Leyden, a primit un șoc puternic care l-a lovit la podea.

Borcanul Leyden a fost numit după orașul natal Musschenbroek și universitatea Leyden, de savantul și clericul francez Jean-Antoine Nollet (1700-1770). Borcanul a fost numit și jar Kleistian după Von Kleist, dar acest nume nu s-a lipit.

Tatăl fondator al S.U.A. Ben Franklin (1705-1790) o descoperire importantă a fost că energia electrică și fulgerul erau una și aceeași. Trăsnetul lui Franklin a fost prima aplicare practică a electricității. filosoful atural Henry Cavendish al Angliei, Coulomb al Franței și Luigi Galvani din Italia a adus contribuții științifice la găsirea utilizărilor practice pentru electricitate.

În 1747, filozoful britanic Henry Cavendish (1731-1810) a început să măsoare conductivitatea (capacitatea de a transporta un curent electric) din diferite materiale și a publicat rezultatele sale. Inginerul militar francez Charles-Augustin de Coulomb (1736-1806) a descoperit în 1779 ceea ce mai târziu va fi numit „Legea lui Coulomb”, care descria forța electrostatică a atracției și repulsiei. Și în 1786, medicul italian Luigi Galvani (1737-1798) a demonstrat ceea ce înțelegem acum a fi baza electrică a impulsurilor nervoase. Faimosul Galvani a făcut mușchii broaștei să se zvâcnească scuturându-i cu o scânteie dintr-o mașină electrostatică.

În urma lucrărilor lui Cavendish și Galvani a venit un grup de oameni de știință și inventatori importanți, inclusiv Alessandro Volta (1745-1827) din Italia, fizicianul danez Hans Christian Ørsted (1777-1851), fizician francez Andre-Marie Ampere (1775–1836), Georg Ohm (1789-1854) din Germania, Michael Faraday (1791-1867) al Angliei și Joseph Henry (1797-1878) din S.U.A.

Joseph Henry a fost un cercetător în domeniul energiei electrice a cărui activitate i-a inspirat pe mulți inventatori. Prima descoperire a lui Henry a fost că puterea unui magnet ar putea fi întărită imens prin înfășurarea acestuia cu sârmă izolată. El a fost prima persoană care a făcut un magnet care putea ridica 3.500 de kilograme în greutate. Henry a arătat diferența dintre magneții „cantității” compuse din lungimi scurte de sârmă conectate în paralel și excitate de câteva celule mari și magneți de „intensitate” înfășurați cu un singur fir lung și excitați de o baterie compusă din celule în serie. Aceasta a fost o descoperire originală, sporind foarte mult atât utilitatea imediată a magnetului, cât și posibilitățile sale pentru experimente viitoare.

Michael Faraday, William Sturgeon (1783-1850) și alți inventatori au recunoscut rapid valoarea descoperirilor lui Henry. Sturgeon a spus în mod magnific: "Profesorul Joseph Henry a fost permis să producă o forță magnetică care se eclipsează reciproc în întregi analize ale magnetismului și nu se găsește nicio paralelă deoarece suspendarea miraculoasă a celebrului impostor oriental în fierul său sicriu."

Acea frază folosită în mod obișnuit este o referire la o poveste obscură, plictisită de acești oameni de știință europeni despre Mohamed (571–632 CE), fondatorul islam. Povestea asta nu era deloc despre Muhammad, ci mai degrabă o poveste povestită de ea Pliniu cel Bătrân (23–70 CE) despre un sicriu din Alexandria, Egipt. Potrivit lui Pliniu, Templul lui Serapis din Alexandria fusese construit cu lacuri puternice, atât de puternice că sicriul de fier al surorii mai mici a Cleopatrei Arsinoë IV (68–41 î.e.n.) s-a spus că a fost suspendat în aer.

De asemenea, Joseph Henry a descoperit fenomenele de autoinducție și inducție reciprocă. În experimentul său, un curent trimis printr-un fir din a doua poveste a clădirii a indus curenți printr-un fir similar în pivniță la două etaje mai jos.

Telegraful a fost o invenție timpurie care a comunicat mesaje la distanță peste un fir folosind electricitate care a fost înlocuită ulterior de telefon. Cuvântul telegrafie provine din cuvintele grecești tele, care înseamnă departe și grafo, care înseamnă a scrie.

Primele încercări de a trimite semnale prin electricitate (telegraf) au fost făcute de multe ori înainte ca Henry să se intereseze de problemă. A lui William Sturgeon inventarea electromagnetului a încurajat cercetătorii din Anglia să experimenteze cu electromagnetul. Experimentele au eșuat și au produs doar un curent care a slăbit după câteva sute de metri.

Cu toate acestea, Henry a strâns un kilometru de sârmă fină, a plasat o "intensitate" baterie la un capăt și a făcut armatura să lovească un clopot la celălalt. În acest experiment, Joseph Henry a descoperit mecanica esențială din spatele telegraf electric.

Această descoperire a fost făcută în 1831, cu un an complet înainte ca Samuel Morse (1791-1872) să inventeze telegraful. Nu există nicio controversă cu privire la cine a inventat primul aparat de telegraf. Aceasta a fost realizarea lui Morse, dar descoperirea care a motivat și care a permis lui Morse să inventeze telegraful a fost realizarea lui Joseph Henry.

În cuvintele lui Henry: „Aceasta a fost prima descoperire a faptului că un curent galvanic putea fi transmis la o distanță mare cu o reducere atât de mică a forței încât să producă efecte mecanice și a mijloacelor prin care poate fi transmisia realizat. Am văzut că telegraful electric era acum practicabil. Nu aveam în minte nicio formă specială de telegraf, ci mă refeream doar la faptul general, că acum s-a demonstrat că a curentul galvanic poate fi transmis la distanțe mari, cu o putere suficientă pentru a produce efecte mecanice adecvate doritului obiect."

Henry a apelat apoi la proiectarea unui motor magnetic și a reușit să realizeze un motor cu bară alternativ pe care l-a instalat primul schimbător automat de stâlpi, sau comutator, folosit vreodată cu o baterie electrică. Nu a reușit să producă mișcare rotativă directă. Bara lui a oscilat ca grinda de mers a unei bărci cu aburi.

Thomas Davenport (1802-1851), un fierar din Brandon, Vermont, a construit în 1835 o mașină electrică demnă de drum. Doisprezece ani mai târziu, inginerul electric Moses US Farmer (1820-1893) a expus o locomotivă electrică. În 1851, inventatorul din Massachusetts, Charles Grafton Page (1712-1868), a condus o mașină electrică pe șine a căii ferate Baltimore și Ohio, de la Washington la Bladensburg, la viteza de nouăsprezece mile an ora.

Cu toate acestea, costul bateriilor era prea mare la vremea respectivă, iar utilizarea motorului electric în transport nu era încă practică.

Principiul din spatele dinamului sau generatorului electric a fost descoperit de Michael Faraday și Joseph Henry, dar procesul dezvoltării sale într-un generator de energie practică a consumat mulți ani. Fără un dinam pentru generarea de energie, dezvoltarea motorului electric s-a oprit și energia electrică nu poate fi utilizată pe scară largă pentru transport, fabricație sau iluminat așa cum este utilizată astăzi.

Lampa cu arc ca un dispozitiv de iluminare practic a fost inventată în 1878 de inginerul din Ohio, Charles Brush (1849–1929). Alții au atacat problema iluminatului electric, dar lipsa de carbune adecvat a stat în calea succesului lor. Peria a făcut mai multe lămpi în serie dintr-un singur dinam. Primele lumini de pensule au fost utilizate pentru iluminarea străzii din Cleveland, Ohio.

Alți inventatori au îmbunătățit lumina arcului, dar au existat dezavantaje. Pentru iluminatul exterior și pentru sălile mari, lămpile cu arc au funcționat bine, dar luminile cu arc nu au putut fi utilizate în camerele mici. De altfel, erau în serie, adică curentul trecea prin fiecare lampă pe rând și un accident la unul arunca întreaga serie în afara acțiunii. Întreaga problemă a iluminatului interior trebuia rezolvată de unul dintre cei mai cunoscuți inventatori din America: Thomas Alva Edison (1847–1931).

Primul dintre al lui Edison invenții multitudinale cu energie electrică a fost un înregistrator automat de voturi, pentru care a primit un brevet în 1868, dar nu a putut să trezească vreun interes pentru dispozitiv. Apoi a inventat un căpușă de stoc, și a început un serviciu de ticker în Boston cu 30 sau 40 de abonați și a operat dintr-o cameră peste Gold Exchange. Această mașină Edison a încercat să vândă la New York, dar s-a întors la Boston fără să fi reușit. A inventat apoi un telegraf duplex prin care s-ar putea trimite două mesaje simultan, dar la un test, mașina a eșuat din cauza prostiei asistentului.

În 1869, Edison a fost la fața locului când telegraful a eșuat la Gold Indicator Company, o preocupare care furnizează prețurile aurului la Bursă pentru abonații săi. Acest lucru a dus la numirea sa ca superintendent, dar când o schimbare a dreptului de proprietate asupra companiei l-a aruncat din funcția pe care a format-o, cu Franklin L. Papă, parteneriatul lui Pope, Edison și Company, prima firmă de ingineri electrici din Statele Unite.

Nu după mult timp Thomas Edison a lansat invenția care l-a pornit pe drumul spre succes. Acesta a fost marcatul de acțiuni îmbunătățit, iar compania Gold and Stock Telegraph ia plătit 40.000 de dolari pentru aceasta. Thomas Edison a înființat imediat un magazin în Newark. El a îmbunătățit sistemul de telegrafie automată care era în acea perioadă și l-a introdus în Anglia. A experimentat cu cabluri submarine și a elaborat un sistem de telegrafie cvadruplex prin care a fost făcut un singur fir pentru a face lucrările a patru.

Aceste două invenții au fost cumpărate de Jay Gould, proprietar al companiei de telegraf din Atlantic și Pacific. Gould a plătit 30.000 USD pentru sistemul cvadruplex, dar a refuzat să plătească pentru telegraful automat. Gould cumpărase Western Union, singura lui competiție. „Când Gould a obținut Western Union”, a spus Edison, „nu știam că niciun progres suplimentar în telegrafie nu era posibil și am intrat în alte linii.”

Edison și-a reluat activitatea pentru compania de telegraf a Western Union, unde a inventat un emițător de carbon și l-a vândut Western Union pentru 100.000 de dolari. Pe baza acestei puteri, Edison a înființat laboratoare și fabrici la Menlo Park, New Jersey, în 1876, și acolo a inventat fonograf, patentat în 1878 și a început o serie de experimente care i-au produs lampa incandescentă.

Thomas Edison a fost dedicat producției de lampă electrică pentru uz interior. Prima sa cercetare a fost pentru un filament durabil care ar arde în vid. O serie de experimente cu un fir de platină și diverse metale refractare au avut rezultate nesatisfăcătoare, la fel ca multe alte substanțe, inclusiv părul uman. Edison a ajuns la concluzia că un fel de carbon era soluția mai degrabă decât un metal - inventatorul englez Joseph Swan (1828–1914) ajunsese la aceeași concluzie în 1850.

În octombrie 1879, după paisprezece luni de muncă asiduă și cheltuieli de 40.000 de dolari, un fir carbonizat de bumbac sigilat pe unul dintre globurile lui Edison a fost testat și a durat patruzeci de ore. "Dacă va arde patruzeci de ore acum," spuse Edison"Știu că pot face să ardă o sută." Și așa a făcut. Era nevoie de un filament mai bun. Edison a găsit-o în benzi carbonizate de bambus.

Edison și-a dezvoltat și propriul tip de dinam, cea mai mare realizată până atunci. Alături de lămpile cu incandescență Edison, a fost una dintre minunile Expoziției electrice de la Paris din 1881.

A urmat curând instalarea instalațiilor pentru Europa și America. Prima mare stație centrală a lui Edison, care furnizează energie pentru trei mii de lămpi, a fost ridicată la Holborn Viaduct, Londra, în 1882, iar în luna septembrie a acelui an a fost creată stația Pearl Street din New York, prima stație centrală din America Operațiune.

• Beauchamp, Kenneth G. „Istoria telegrafiei”. Stevenage Marea Britanie: Institutul de Inginerie și Tehnologie, 2001.
• Brittain, J.E. "Punctele de cotitură în istoria electrică americană". New York: Institute of Electrical and Electronics Engineers Press, 1977.
• Klein, Maury. „Producătorii de energie: abur, electricitate și bărbații care au inventat America modernă”. New York: Bloomsbury Press, 2008.
• Shectman, Jonathan. „Experiențe științifice, invenții și descoperiri ale secolului al XVIII-lea”. Greenwood Press, 2003.