Tidlige opfindere og innovatører af elektricitet

Elektricitetshistorien begynder med William Gilbert (1544-1603), en læge og naturvidenskabsmand, der tjente dronning Elizabeth den første af England. Før Gilbert var alt det, man vidste om elektricitet og magnetisme, at en lodsten (magnetit) havde magnetiske egenskaber, og at gnidning af rav og jet ville tiltrække bits af forskellige materialer til at begynde at klæbe.

I 1600 offentliggjorde Gilbert sin afhandling "De magnete, Magneticisique Corporibus" (På magneten). Bogen er trykt på videnskabeligt latin og forklarede år med Gilberts forskning og eksperimenter på elektricitet og magnetisme. Gilbert rejste interessen for den nye videnskab kraftigt. Det var Gilbert, der opfandt udtrykket "electrica" ​​i sin berømte bog.

Inspireret og uddannet af Gilbert, flere europæere opfindere, herunder Otto von Guericke (1602–1686) af Tyskland, Charles Francois Du Fay (1698–1739) fra Frankrig, og Stephen Gray (1666–1736) fra England udvidede viden.

Otto von Guericke var den første til at bevise, at der kunne eksistere et vakuum. At skabe et vakuum var vigtigt for alle former for videre forskning inden for elektronik. I 1660 opfandt von Guericke maskinen, der producerede statisk elektricitet; dette var den første elektriske generator.

I 1729 opdagede Stephen Gray princippet om ledning af elektricitet og i 1733 Charles Francois du Fay opdagede, at elektricitet findes i to former, som han kaldte harpiks (-) og glasagtig (+), nu kaldet negativ og positiv.

Leyden-krukken var den originale kondensator, en enhed, der gemmer og frigiver en elektrisk ladning. (På det tidspunkt blev elektricitet betragtet som den mystiske væske eller kraft.) Leyden-krukken blev opfundet i 1745 næsten samtidig i Holland af akademikeren Pieter van Musschenbroek (1692–1761) I 1745 og i Tyskland af den tyske præst og videnskabsmand, Ewald Christian Von Kleist (1715–1759). Da Von Kleist først rørte ved sin Leyden-krukke modtog han et kraftigt chok, der bankede ham på gulvet.

Leyden-krukken blev opkaldt efter Musschenbroeks hjemby og universitetet Leyden af ​​den franske forsker og præst Jean-Antoine Nollet (1700-1770). Krukken blev også kaldt den Kleistiske krukke efter Von Kleist, men dette navn gik ikke fast.

U.S. stiftende far Ben Franklins (1705–1790) vigtig opdagelse var, at elektricitet og lyn var den samme. Franklins lynstang var den første praktiske anvendelse af elektricitet. atural filosof Henry Cavendish fra England, Coulomb fra Frankrig, og Luigi Galvani af Italien gav videnskabelige bidrag til at finde praktisk anvendelse af elektricitet.

I 1747 begyndte den britiske filosof Henry Cavendish (1731-1810) at måle konduktiviteten (evnen til at bære en elektrisk strøm) af forskellige materialer og offentliggjorde hans resultater. Den franske militæringeniør Charles-Augustin de Coulomb (1736-1806) opdagede i 1779, hvad der senere skulle blive navngivet "Coulomb's Law", der beskrev den elektrostatiske kraft til tiltrækning og frastødelse. Og i 1786 demonstrerede den italienske læge Luigi Galvani (1737–1798), hvad vi nu forstår at være det elektriske grundlag for nerveimpulser. Galvani gjorde berømte frosmuskler til at rykke ved at sprænge dem med en gnist fra en elektrostatisk maskine.

Efter Cavendish og Galvanis arbejde kom en gruppe vigtige forskere og opfindere, inklusive Alessandro Volta (1745–1827) af Italien, den danske fysiker Hans Christian Ørsted (1777–1851), fransk fysiker Andre-Marie Ampere (1775–1836), Georg Ohm (1789–1854) af Tyskland, Michael Faraday (1791–1867) af England, og Joseph Henry (1797–1878) fra U.S.

Joseph Henry var en forsker inden for elektricitet, hvis arbejde inspirerede mange opfindere. Henrys første opdagelse var, at magten af ​​en magnet kunne styrkes enormt ved at vikle den med isoleret tråd. Han var den første person, der lavede en magnet, der kunne løfte 3.500 pund vægt. Henry viste forskellen mellem "mængde" magneter sammensat af korte længder af tråd, der er forbundet parallelt og ophidset af et par store celler og "intensitets" magneter viklet med en enkelt lang ledning og ophidset af et batteri sammensat af celler i serie. Dette var en original opdagelse, hvilket i høj grad øgede magnetens øjeblikkelige brugbarhed og dens muligheder for fremtidige eksperimenter.

Michael Faraday, William Sturgeon (1783-1850), og andre opfindere var hurtige til at erkende værdien af ​​Henrys opdagelser. Sturgeon sagde kraftigt, "Professor Joseph Henry har været i stand til at fremstille en magnetisk kraft, som fuldstændigt formørker hinanden i hele annaler af magnetisme, og der er ingen parallel, siden den mirakuløse ophæng af den berømte orientalske imposter i hans jern kiste."

Denne almindeligt anvendte sætning er en henvisning til en uklar historie, som disse europæiske videnskabsfolk snakket om Muhammad (571–632 EF), grundlæggeren af islam. Den fortælling handlede faktisk ikke om Muhammed, men snarere en fortælling fortalt af Plinius den Ældste (23-70 e.Kr.) om en kiste i Alexandria, Egypten. Ifølge Plinius var templet i Serapis i Alexandria blevet bygget med kraftige lodsten, så magtfulde at det siges, at jernkisten fra Cleopatras yngre søster Arsinoë IV (68–41 fvt) var blevet suspenderet i luft.

Joseph Henry opdagede også fænomenerne selvinduktion og gensidig induktion. I sit eksperiment inducerede en strøm sendt gennem en ledning i bygningens anden historie strømme gennem en lignende ledning i kælderen to etager under.

Telegrafen var en tidlig opfindelse, der kommunikerede meddelelser i en afstand over en ledning ved hjælp af elektricitet, som senere blev erstattet af telefonen. Ordet telegrafi kommer fra de græske ord tele, der betyder langt væk og grafo, der betyder skriv.

De første forsøg på at sende signaler med elektricitet (telegraf) var blevet foretaget mange gange, før Henry blev interesseret i problemet. William Sturgeons opfindelse af elektromagneten opfordrede forskere i England til at eksperimentere med elektromagneten. Eksperimenterne mislykkedes og producerede kun en strøm, der blev svækket efter et par hundrede meter.

Imidlertid strammede Henry en kilometer med fin tråd og placerede en "intensitet" batteri i den ene ende og fik ankeret til at slå en klokke i den anden. I dette eksperiment opdagede Joseph Henry den essentielle mekanik bag elektrisk telegraf.

Denne opdagelse blev fundet i 1831, et helt år før Samuel Morse (1791-1872) opfandt telegrafen. Der er ingen kontrovers om, hvem der opfandt den første telegrafmaskine. Det var Morses præstation, men opdagelsen, der motiverede og gjorde det muligt for Morse at opfinde telegrafen var Joseph Henrys præstation.

I Henrys egne ord: "Dette var den første opdagelse af det faktum, at en galvanisk strøm kunne overføres til en stor afstand med så lidt en formindskelse af kraft, at det producerer mekaniske effekter, og af de midler, hvormed transmissionen kunne være udført. Jeg så, at den elektriske telegraf nu kunne bruges. Jeg havde ikke noget særlig form for telegraf i tankerne, men henviste kun til det generelle faktum, at det nu blev demonstreret, at en galvanisk strøm kunne overføres til store afstande med tilstrækkelig kraft til at producere mekaniske effekter, der er tilstrækkelige til det ønskede objekt."

Henry vendte sig derefter mod at designe en magnetisk motor og lykkedes at skabe en frem- og tilbagegående stangmotor, tændt som han installerede den første automatiske polskifter eller kommutator, der nogensinde blev brugt med et elektrisk batteri. Det lykkedes ham ikke at producere direkte roterende bevægelse. Hans bar svingede som en vandbådes vandrende bjælke.

Thomas Davenport (1802–1851), en smed fra Brandon, Vermont, byggede en vejværdig elbil i 1835. Tolv år senere udstillede den amerikanske elektriske ingeniør Moses Farmer (1820-1893) et elektrisk drevet lokomotiv. I 1851 kørte Massachusetts opfinder Charles Grafton Page (1712-1868) en elbil på sporene af Baltimore og Ohio Railroad, fra Washington til Bladensburg, med en hastighed på nitten miles an time.

Omkostningerne ved batterier var imidlertid for store på det tidspunkt, og brugen af ​​den elektriske motor til transport var endnu ikke praktisk.

Princippet bag dynamoen eller den elektriske generator blev opdaget af Michael Faraday og Joseph Henry, men processen med dens udvikling til en praktisk strømgenerator blev brugt mange år. Uden en dynamo til generering af strøm var udviklingen af ​​den elektriske motor stående, og elektricitet kunne ikke bruges i vid udstrækning til transport, fremstilling eller belysning, som det bruges til i dag.

Buelyset som et praktisk belysningsapparat blev opfundet i 1878 af Ohio-ingeniøren Charles Brush (1849–1929). Andre havde angrebet problemet med elektrisk belysning, men manglen på egnede kulhydrater stod i vejen for deres succes. Børste lavede flere lamper i serie fra en dynamo. De første børste lys blev brugt til gadeoplysning i Cleveland, Ohio.

Andre opfindere forbedrede lysbuen, men der var ulemper. Til udendørs belysning og til store haller fungerede buelys godt, men lysbuer kunne ikke bruges i små rum. Desuden var de i serie, det vil sige strømmen passeret gennem hver lampe i tur og ordning, og en ulykke med en kastede hele serien ud af handling. Hele problemet med indendørsbelysning skulle løses af en af ​​USAs mest berømte opfindere: Thomas Alva Edison (1847–1931).

Den første af Edisons multitudinøse opfindelser med elektricitet var en automatisk afstemningsoptager, som han modtog patent i 1868, men ikke var i stand til at vække nogen interesse for enheden. Derefter opfandt han en lager ticker, og startede en tickertjeneste i Boston med 30 eller 40 abonnenter og opererede fra et rum over Gold Exchange. Denne maskine Edison forsøgte at sælge i New York, men han vendte tilbage til Boston uden at have haft succes. Derefter opfandt han en duplex-telegraf, hvormed der kunne sendes to meddelelser samtidig, men ved en test mislykkedes maskinen på grund af assistentens dumhed.

I 1869 var Edison på stedet, da telegrafen mislykkedes hos Gold Indicator Company, en bekymring, der leverede børsens guldpriser til sine abonnenter. Det førte til hans udnævnelse som superintendent, men da en ændring i ejerskabet af virksomheden kastede ham ud af den stilling, han dannede, med Franklin L. Pave, partnerskabet mellem Pope, Edison og Company, det første firma med elektriske ingeniører i USA.

Ikke længe bagefter Thomas Edison frigav opfindelsen, der startede ham på vej til succes. Dette var det forbedrede aktiekoder, og Gold and Stock Telegraph Company betalte ham $ 40.000 for det. Thomas Edison oprettede straks en butik i Newark. Han forbedrede systemet med automatisk telegrafi, der var i brug på det tidspunkt og introducerede det i England. Han eksperimenterede med undersøiske kabler og udarbejdede et system med quadruplex telegrafi, hvormed en ledning blev lavet til at udføre arbejdet i fire.

Disse to opfindelser blev købt af Jay Gould, ejer af Atlantic and Pacific Telegraph Company. Gould betalte $ 30.000 for quadruplex-systemet, men nægtede at betale for den automatiske telegraf. Gould havde købt Western Union, hans eneste konkurrence. ”Da Gould fik Western Union,” sagde Edison, ”vidste jeg, at der ikke var yderligere fremskridt inden for telegrafi, og jeg gik ind på andre linjer.”

Edison genoptog sit arbejde for Western Union Telegraph Company, hvor han opfandt en kulstofsender og solgte den til Western Union for $ 100.000. På baggrund af dette oprettede Edison laboratorier og fabrikker i Menlo Park, New Jersey, i 1876, og det var der, han opfandt grammofon, patenteret i 1878, og begyndte en række eksperimenter, der producerede hans glødelampe.

Thomas Edison var dedikeret til at fremstille en elektrisk lampe til indendørs brug. Hans første undersøgelse drejede sig om et holdbart glødetråd, der ville brænde i et vakuum. En række eksperimenter med en platinatråd og forskellige ildfaste metaller havde utilfredsstillende resultater, ligesom mange andre stoffer, inklusive menneskehår. Edison konkluderede, at kulstof af en eller anden art var løsningen snarere end et metal - den engelske opfinder Joseph Swan (1828–1914) var kommet til den samme konklusion i 1850.

I oktober 1879, efter fjorten måneders hårdt arbejde og udgifterne på $ 40.000, blev en karboniseret bomuldstråd forseglet i en af ​​Edisons kloder testet og varede fyrre timer. "Hvis det brænder fyrre timer nu," sagde Edison, "Jeg ved, at jeg kan få det til at brænde hundrede." Og det gjorde han også. Der var behov for et bedre glødetråd. Edison fandt det i karboniserede strimler af bambus.

Edison udviklede også sin egen type dynamo, den største nogensinde gjort op til den tid. Sammen med glødelampene Edison var det et af vidunderne i Paris elektriske udstilling i 1881.

Installationen i Europa og Amerika af fabrikker til elektrisk service fulgte snart. Edisons første store centralstation, der leverede strøm til tre tusinde lamper, blev opført ved Holborn Viaduct, London, i 1882, og i september samme år blev Pearl Street Station i New York City, den første centralstation i Amerika, sat i operation.

• Beauchamp, Kenneth G. "Historie om telegrafi." Stevenage UK: Institute of Engineering and Technology, 2001.
• Brittain, J.E. "Turning Points in American Electrical History." New York: Institute of Electrical and Electronics Engineers Press, 1977.
• Klein, Maury. "Strømskaberne: Steam, elektricitet og de mænd, der opfandt det moderne Amerika." New York: Bloomsbury Press, 2008.
• Shectman, Jonathan. "Banebrydende videnskabelige eksperimenter, opfindelser og opdagelser fra det 18. århundrede." Greenwood Press, 2003.