Istoria electricității
Electricitatea este o proprietate fundamentală a materiei , foarte răspândită în natură, unde se manifestă adesea într-un mod foarte evident, ca în fulger . Prin diferite etape, omul a explorat această formă de energie și a putut să o exploateze.
Antichitate și Evul Mediu
Primele studii ale fenomenelor datează probabil de filosoful grec Thales ( 600 î.Hr. ), care a studiat proprietățile electrice ale chihlimbarului , rășina fosilă care, dacă este frecată, atrage alte bucăți de materie: numele său grecesc era elektron (ἤλεκτρον) și din acest termen derivă cuvântul „electricitate”. Vechii greci au înțeles că chihlimbarul era capabil să atragă obiecte ușoare, cum ar fi părul, și că o frecare repetată a chihlimbarului în sine ar putea chiar să dea naștere la scântei .
În 360 î.Hr. Platon descrie electricitatea din Timeu : [1]
„Așa se explică fluxul de apă, căderea fulgerului și forța minunată de atracție a chihlimbarului și a magnetului: în niciunul dintre aceste obiecte nu există forța atractivă, dar din moment ce nu există gol, aceste corpuri se împing reciproc și separându-se și alăturându-se, își schimbă locul și fiecare se duce la propria casă. " |
| ( Platon , Timeu ) |
În 300 î.Hr. Teofrast din Heresus descrie alte materiale care au aceleași capacități ca și chihlimbarul. [2]
În Orientul Mijlociu , în apropierea Bagdadului actual, au fost recuperate în 1936 borcane de teracotă babiloniene care datează din 250 î.Hr., care conțineau probabil primele grămezi rudimentare, folosite pentru a depune straturi de metal pe obiecte. Aceste obiecte, numite Baterii Bagdad , arată ca o celulă galvanică și unii cred că ar fi putut fi folosite în scopuri de galvanizare .
Scriitorul latin Pliniu cel Bătrân (23-79 d.Hr.) în Naturalis historia („Istoria naturală”), a descris și proprietățile chihlimbarului. Lucio Anneo Seneca s-a ocupat și de fenomenele electrice, distingând trei tipuri diferite de fulgere: „fulgerul care aprinde, cel care distruge și cel care nu distruge”.
Venerabilul Bede , un călugăr englez din secolul al VIII-lea , a descris proprietăți similare cu cele ale chihlimbarului într-un anumit tip de cărbune compact: jet .
Epoca modernă
Observațiile fenomenului s-au reluat în a doua jumătate a secolului al XVI-lea : fizicianul italian Girolamo Cardano s-a ocupat de electricitate în De subtilitate ( 1550 ) [3] , distingând, poate pentru prima dată, forța electrică de cea magnetică.
În 1600 , omul de știință englez William Gilbert ( 1540 - 1603 ), în De Magnete , a extins opera lui Cardano și a inventat termenul latin electricus din ηλεκτρον ( elektron ), în greaca veche „chihlimbar”, care va fi în curând transformată în Saxon electric și electricitate (în italiană electricitate și electricitate ). Gilbert a observat aceleași proprietăți ale chihlimbarului și în alte materiale, precum multe pietre dure , sticlă și sulf , asociind aceste proprietăți cu un fluid ipotetic, numit „efluvium” . [1] În 1629 Niccolò Cabeo a descris fenomenele de atracție electrică și respingere .
O explicație a ceea ce a fost observat, la început, a fost căutat în efluvi sau fluide emanate. Galileo Galilei a crezut că este implicată mișcarea aerului datorită încălzirii cauzate de frecare. Cu toate acestea, Robert Boyle a observat în 1675 că fenomenele electrice păreau să apară și în vid .
Otto von Guericke a construit o mașină electrostatică în 1660 (numită „sfera electrostatică” [2] ), îmbunătățită de Francis Hauksbee în 1706 .
Interesul pentru fenomenul electricității s-a răspândit, de asemenea, ca o curiozitate și un joc în camerele de zi din secolul al XVIII-lea și ca metodă imaginară și revoluționară de tratament. În același timp, au continuat studiile științifice: Stephen Gray în 1729 a studiat conductivitatea corpurilor [1], iar termenii conductor și izolator au fost introduși de Jean Theophile Desaguiliers în 1740 . Charles François de Cisternay du Fay a identificat energia electrică sticloasă și rășinoasă (adică pozitivă și negativă) în 1733 și Cristian Ludolff a observat scântei electrice în 1743 și proprietatea lor de a aprinde substanțe volatile.
Între timp, mașinile electrostatice și instrumentele de măsurare erau perfecționate continuu și au fost dezvoltate teorii științifice care au încercat să explice fenomenul. Jean Antoine Nollet a crezut că se datorează unei materii fluide în mișcare .
Ewald Jürgen Georg von Kleist și la scurt timp după aceea în mod independent Pieter van Musschenbroek în 1745 au realizat accidental primul condensator , borcanul Leyden . [2] William Watson în anul următor a descoperit că electricitatea era transmisă pe distanțe mari aproape instantaneu.
În iunie 1752 , Benjamin Franklin , după finalizarea investigațiilor și teoriei sale asupra fenomenelor electrice, a efectuat celebrul și foarte periculos experiment al zmeului în timpul unei furtuni . În urma acestor experimente, Franklin a inventat paratrăsnetul și a stabilit relația dintre fulger și electricitate. Deși mulți sunt convinși că Franklin ar fi fost electrocutat cu experimentul său de zmeu în mijlocul unei furtuni, s-a demonstrat că frânghia, chiar umedă, este un conductor prost, așa că probabil zvonurile experimentului său sunt adevărate. Convenția energiei electrice pozitive sau negative se datorează cel mai probabil lui Franklin sau poate lui Ebenezer Kinnersley din Philadelphia .
Fenomenul borcanului Leyden a fost explicat de Benjamin Franklin care, luând o idee despre Watson, a elaborat în 1754 teoria unicității fluidului electric , conform căreia electricitatea era constituită dintr-un singur fluid electric compus din particule care se respingeau reciproc, în timp ce erau atrași de particulele de materie: dacă fluidul era în exces, exista energie de tip vitros (pozitiv), dacă lipsea, exista energie de tip rășinos (negativ). Observațiile lui Franklin au pus bazele teorizării energiei electrice și a diferitelor fenomene electrice conexe de către oamenii de știință care au urmat: Michael Faraday , Luigi Galvani , Alessandro Volta , André-Marie Ampère și Georg Simon Ohm (toți, cu excepția lui Galvani, onorați cu titlul de unități de măsură specifice legate de electricitate).
Giambatista Beccaria în 1753 a emis ipoteza că există două tipuri de scântei de descărcare a energiei: pozitive (sub forma unei panglici ) sau negative (în forma unei stele ) și a folosit teoria lui Franklin pentru a-și explica observațiile. [4] Franklin este, de asemenea, responsabil pentru descoperirea puterii de dispersie a vârfurilor și a invenției consecvente a paratrăsnetului : primul sistem de paratrăsnet a fost construit în 1760 , pe baza studiilor asupra trăsnetului începute în 1747 .
Ulterior, experimentele lui Robert Symmer ( 1759 ) și Giovanni Francesco Cigna ( 1765 ) au arătat că două corpuri, odată descărcate prin contact, și-au reluat energia anterioară dacă au fost îndepărtate din nou. În ciuda explicației pe care Beccaria a încercat să o ofere, cu conceptul de răzbunare electrică (sau revendicare de către corpurile energiei posedate anterior), experimentele păreau să pună la îndoială teoria lui Franklin.
Între timp, în 1766, Joseph Priestley a emis ipoteza că forța de atracție dintre două corpuri era invers proporțională cu pătratul distanței lor și a constatat că încărcătura electrică era distribuită uniform pe o suprafață sferică . [2] Între 1785 și 1791 , Charles Augustin de Coulomb , folosind o balanță de torsiune (un instrument cu ajutorul căruia se măsoară puterea câmpului electric ) a reușit să demonstreze experimental și să afirme, independent de Priestley, aceeași lege, așadar cunoscută sub numele de Legea lui Coulomb . [2]
Luigi Galvani a observat contracții musculare la picioarele unei broaște în contact cu un conductor metalic și a emis ipoteza prezenței unei electricități animale [2] în două lucrări publicate în 1791 și 1794 . Alessandro Volta , inițial, se ocupa de electricitatea statică : după ce a intrat în corespondență cu Beccaria, s-a opus explicației sale despre electricitatea vindică, crezând în schimb că contactul corpurilor nu anulează energia, ci doar semnul ei pozitiv sau negativ. Volta s-a certat și cu Galvani, ipotezând că electricitatea animalelor derivă mai degrabă din contactul cu două metale diferite: pe baza acestei idei, în 1799 Volta a inventat bateria , pe care inițial a numit-o aparat electromotor . [2] Bateria Volta a fost primul generator static de energie electrică .
Epoca contemporană
Hans Christian Ørsted (sau Oersted) a observat relația dintre curentul electric și fenomenele magnetice în 1820 , dezvoltând teoria electromagnetică . Studiile sale au fost continuate de André-Marie Ampère, care a enunțat legile electromagnetismului , în lucrarea publicată în 1826 . În același an, Georg Simon Ohm a enunțat legea lui Ohm privind rezistența electrică . [2] Cercetând în continuare în câmpul electromagnetic, Michael Faraday a descoperit în 1831 inducția electromagnetică , principiul din spatele motoarelor electrice . El a fost, de asemenea, responsabil pentru enunțarea legilor electrolizei și inventarea cuștii Faraday . În cele din urmă, el a dezvoltat teoria conform căreia electricitatea nu era un fluid, ci o forță transmisă de la o particulă de materie la alta.
Primele aplicații
În anii 1830, Faraday a dezvoltat primul generator electromagnetic de curent electric ( dinam și alternator ). Joseph Henry a perfecționat un electromagnet cu o anumită putere permițând astfel transmiterea energiei electrice pe distanțe mari. În aceiași ani, Samuel Finley Breese Morse a exploatat trecerea electricității într-un fir conductor ca instrument de comunicare, ducând la invenția telegrafului cu fire, perfecționat de Charles Wheatstone în colaborare cu William Fothergill Cooke . În 1847 Ernst Werner von Siemens a inventat un alt model de telegraf și a fondat compania Siemens .
Wheatstone a inventat și un aparat pentru măsurarea rezistenței ( podul Wheatstone ), iar Joseph Henry a construit primul releu în 1835 . În 1851, Heinrich Daniel Ruhmkorff a construit prima bobină de inducție ( bobina Ruhmkorff ). În 1859 Antonio Pacinotti a inventat inelul Pacinotti , capabil să transforme energia mecanică în energie electrică continuă. În 1869 Zénobe Theophilé Gramme a demonstrat că dinamul ar putea funcționa și invers ca motor electric și și-a exploatat comercial invenția, pe baza inelului Pacinotti.
În anii 1860 , electricitatea a fost utilizată pentru prelucrarea cuprului . În 1864 Wilhelm Eduard Weber a publicat un sistem pentru măsurarea absolută a curentului electric, în 1873 James Clerk Maxwell și-a publicat teoria despre natura unitară a luminii și a câmpurilor electromagnetice și în 1888 Heinrich Rudolf Hertz a descoperit undele electromagnetice și posibilitățile de transmitere a acestora prin gol. În anii 1870, unele dintre cele mai importante invenții ale secolului al XIX-lea au văzut lumina: telefonul lui Antonio Meucci (brevetat de Alexander Graham Bell , fondatorul companiei Bell Telephone ), fonograful lui Thomas Alva Edison ( 1877 ) și becul cu incandescență , care Edison însuși s-a îmbunătățit, după ce a cumpărat brevetele anterioare (inclusiv cele ale lui Joseph Wilson Swan ), și a fost comercializat începând cu 1879 . În 1880, un model îmbunătățit de bec a fost construit de Alessandro Cruto , care a fondat o mică companie în Alpignano ( TO ), absorbită ulterior de Philips .
Primele centrale electrice ( cu curent continuu ) au fost construite în anii 1880 . În 1881, Lucien Gaulard și John Dixon Gibbs au prezentat un „generator secundar”, sau un transformator , care a fost perfecționat de Westinghouse și introdus pe piață în 1886. În 1885 Galileo Ferraris a inventat câmpul magnetic rotativ , la baza motorului electric polifazat , brevetat în Statele Unite de către Nikola Tesla ; și aceste brevete au fost achiziționate ulterior de Westinghouse. Câțiva ani mai târziu, Nikola Tesla însuși a inventat tehnicile de transmitere a energiei electrice în curent alternativ , permițând astfel pentru prima dată transmiterea energiei electrice pe distanțe geografice și inițierea utilizării industriale pe scară largă a energiei electrice.
În iulie 1892, de la centrala hidroelectrică situată în „Sanctuarul Ercole Vincitore” din Tivoli, a fost experimentată pentru prima dată în lume transmisia la distanță a energiei electrice alternative, care a fost trimisă la Roma, unde se afla o unitate de control situată în Porta Pia prevăzut pentru distribuirea acestuia către sistemele de iluminat public instalate apoi în oraș [5] .
Hendrik Antoon Lorentz a formulat teoria electronică a materiei în 1892 și în 1897 Joseph John Thomson a dovedit existența electronului . În 1900 Max Planck a dezvoltat teoria cuantică și în 1906 Albert Einstein a propus o teorie a luminii ca fiind compusă din fotoni . În 1919 Carl Ramsauer a dezvoltat teoria naturii de undă a electronilor.
Nikola Tesla a realizat în 1893 prima transmisie de la distanță prin unde radio [6] și în 1901 Guglielmo Marconi prima transmisie de telegraf fără fir peste Atlantic . Radio va proveni din aceste principii (primele emisiuni regulate în 1922 ). În 1904 John Ambrose Fleming a obținut brevetul pentru diodă sau supapă termionică .
Secolul electricității
Dacă secolul al XIX-lea a văzut realizarea a numeroase descoperiri despre electricitate, secolul al XX-lea poate fi definit ca secolul electricității și, începând din anii 1960, și al electronicii (care va produce computerul personal și, prin urmare, internetul ).
La începutul secolului al XX-lea, iluminatul electric a înlocuit progresiv cel cu iluminare pe gaz și mijloacele de transport bazate pe motoare electrice ( tramvaie , trenuri , metrou , troleibuze ) au schimbat radical viața de zi cu zi.
Notă
- ^ a b c Copie arhivată , pe openfisica.com . Adus la 17 octombrie 2010 (arhivat din original la 19 august 2010) .
- ^ a b c d e f g h Giovanni Lenta, Istoria energiei electrice
- ^ Cardano, Girolamo, De subtilitate rerum . Cărțile XXI. Nürnberg, Johann Petreius, 1550. Descris în Martayan Lan Rare Books Arhivat 26 ianuarie 2011 la Internet Archive ., Cardano , facsimil aici .
- ^ https://teca.accademiadellescienze.it/book/TO0E000864_TO0324_PNI-195_000001
- ^ Angelo Banti (1859 - 1939)
- ^ Nikola Tesla: Saint Louis, MO , pe citydictionary.com . Adus la 1 mai 2012 (arhivat din original la 4 martie 2016) .
Elemente conexe
- Energie electrica
- Producția de energie electrică în Italia
- Inginerie Electrică
- Mașină electrică
- Istoria electrochimiei
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre istoria energiei electrice
linkuri externe
- Istoria electricității de la origini până la Volta pe site-ul Universității din Pavia
