Varhaiset keksijät ja innovoijat sähköön

Sähkön historia alkaa William Gilbertiltä (1544–1603), lääkäriltä ja luonnontieteilijältä, joka palveli kuningatar Elizabethia ensimmäisestä Englannista. Ennen Gilbertä kaikki sähköstä ja magnetiikasta tiedettiin, että lodestone (magnetiitti), joilla oli magneettisia ominaisuuksia, ja että meripihkan ja suihkun hankaaminen houkutteli eri materiaalien bittejä tarttumisen alkamiseen.

Vuonna 1600 Gilbert julkaisi tutkielmansa "De magnete, Magneticisique Corporibus" (Magneetilla). Kirja on painettu tieteellisesti latinaksi, ja se selittää vuosia Gilbertin tutkimuksia ja kokeiluja sähköstä ja magnetismista. Gilbert herätti kiinnostusta uuteen tieteeseen suuresti. Se oli Gilbert, joka loi ilmaisun "electrica" ​​kuuluisassa kirjassaan.

Useiden eurooppalaisten keksijöiden inspiroimana ja koulutuksena useat eurooppalaiset keksijät, mukaan lukien Otto von Guericke (1602–1686) Saksa, Ranskan Charles Francois Du Fay (1698–1739) ja Englannin Stephen Gray (1666–1736) laajensivat tietoa.

Otto von Guericke osoitti ensimmäisenä tyhjiön olemassaolon. Tyhjiön luominen oli välttämätöntä kaikenlaiselle elektroniikan jatkotutkimukselle. Vuonna 1660 von Guericke keksi koneen, joka tuotti staattista sähköä; tämä oli ensimmäinen sähkögeneraattori.

Vuonna 1729 Stephen Gray löysi sähkönjohtamisen periaatteen ja vuonna 1733 Charles Francois du Fay löysi, että sähköä esiintyy kahdessa muodossa, joita hän kutsui hartsimaiseksi (-) ja lasimaiseksi (+), jota nyt kutsutaan negatiiviseksi ja positiivinen.

Leydenin purkki oli alkuperäinen kondensaattori, laite, joka varastoi ja vapauttaa sähkövarauksen. (Tuolloin sähköä pidettiin salaperäisenä nesteenä tai voimana.) Leyden-purkki keksittiin vuonna 1745 melkein samanaikaisesti Hollannissa kirjoittanut akateeminen Pieter van Musschenbroek (1692–1761). Vuonna 1745 ja Saksassa saksalainen pappi ja tiedemies, Ewald Christian Von Kleist (1715–1759). Kun Von Kleist kosketti ensimmäistä kertaa Leydenin purkkiinsa, hän sai voimakkaan iskun, joka koputti hänet lattiaan.

Ranskalainen tutkija ja papisto Jean-Antoine Nollet (1700–1770) sai Leyden-purkin nimeksi Musschenbroekin kotikaupungin ja yliopiston Leydenin mukaan. Purkkia kutsuttiin myös Kleistian-purkiksi Von Kleistin jälkeen, mutta tämä nimi ei pysynyt kiinni.

Yhdysvaltain perustaja-isä Ben Franklinin (1705–1790) tärkeä löytö oli, että sähkö ja salama olivat yhtä ja samaa. Franklinin salaman sauva oli ensimmäinen käytännöllinen sähkön käyttö. - luonnofilosofi Henry Cavendish, englanti, coulomb, ranska, ja Luigi Galvani Italian tasavalta antoi tieteellistä tietoa sähkön käytännön käyttötarkoitusten löytämiseksi.

Vuonna 1747 brittiläinen filosofi Henry Cavendish (1731–1810) aloitti erilaisten materiaalien johtavuuden (kyvyn kuljettaa sähkövirta) mittaamisen ja julkaisi tulokset. Ranskalainen sotilasinsinööri Charles-Augustin de Coulomb (1736–1806) löysi vuonna 1779 sen, jota myöhemmin kutsutaan nimellä "Coulombin laki", joka kuvasi vetovoiman ja torjumisen sähköstaattista voimaa. Ja vuonna 1786 italialainen lääkäri Luigi Galvani (1737–1798) osoitti, mitä me nyt ymmärrämme olevan hermoimpulssien sähköinen perusta. Galvani sai kuuluisat sammakon lihakset nykimään heittämällä niitä kipinällä sähköstaattisesta koneesta.

Cavendishin ja Galvanin työskentelyn jälkeen tuli joukko tärkeitä tutkijoita ja keksijöitä, mukaan lukien Alessandro Volta (1745–1827), tanskalainen fyysikko Hans Christian Ørsted (1777–1851), ranskalainen fyysikko Andre-Marie Ampere (1775–1836), Georg Ohm (1789–1854) Saksasta, Michael Faraday (1791–1867) Englannista ja Joseph Henry (1797–1878) Yhdysvalloista.

Joseph Henry oli sähköalan tutkija, jonka työ inspiroi monia keksijöitä. Henryn ensimmäinen löytö oli, että magneetin voimaa voidaan vahvistaa valtavasti käämittämällä se eristetyllä langalla. Hän oli ensimmäinen henkilö, joka teki magneetin, joka pystyi nostamaan 3 500 kiloa painoa. Henry osoitti eron "määrä" -magneettien välillä, jotka koostuivat lyhyistä langoista, jotka oli kytketty samansuuntaisesti ja viritettynä muutama suuri kenno, ja "voimakkuus" -magneetit, jotka kääritään yhdellä pitkällä langalla ja herättävät sarjassa olevista kennoista muodostetun akun. Tämä oli alkuperäinen löytö, joka lisäsi huomattavasti sekä magneetin välitöntä hyödyllisyyttä että sen mahdollisuuksia tuleviin kokeisiin.

Michael Faraday, William Sturgeon (1783–1850), ja muut keksijät tunnustivat nopeasti Henryn löytöjen arvon. Sturgeon sanoi avokätisesti: "Professori Joseph Henry on saanut aikaan magneettisen voiman, joka varjostaa kaikki toiset kokonaisia ​​magneettisia vuosipäiviä, eikä mitään rinnakkaista ole löydetty, koska juhlittu itämainen huijari on ihmeellisesti suspendoinut hänen rautaansa arkku."

Tämä yleisesti käytetty lause on viittaus epäselvään tarinaan, jonka nämä eurooppalaiset tutkijat ovat haukanneet Muhammadista (571–632 CE), joka on islam. Tuo tarina ei itse asiassa ollutkaan Muhammadista, vaan pikemminkin tarina, jonka kertoi Plinius vanhin (23–70 CE) arkkua arkkua Alexandriassa, Egyptissä. Plinius sanoi, että Serapiksen temppeli Alexandriassa oli rakennettu voimakkaiden kivien avulla, niin voimakkaita että Cleopatran nuoremman sisaren Arsinoë IV: n (68–41 eaa) raudan arkun sanottiin olevan ripustettuna ilmaa.

Joseph Henry löysi myös itsensä induktion ja keskinäisen induktion ilmiöt. Hänen kokeilussaan rakennuksen toisessa kerroksessa johdon kautta lähetetty virta aiheutti virtaukset samanlaisen johdon kautta kellarissa kahdessa alapuolella.

Siirturi oli varhainen keksintö, joka välitti viestejä etäisyydellä johdosta sähköllä, joka myöhemmin korvattiin puhelimella. Sana telegrafia tulee kreikan sanoista tele, joka tarkoittaa kaukana, ja grapho, joka tarkoittaa kirjoittamista.

Ensimmäiset yritykset lähettää signaaleja sähköllä (puhelinsoitto) oli tehty useita kertoja ennen kuin Henry kiinnostui ongelmasta. William Sturgeonin Sähkömagneetin keksiminen rohkaisi Englannin tutkijoita kokeilemaan sähkömagneettia. Kokeet epäonnistuivat ja tuottivat vain virran, joka heikentyi muutaman sadan metrin kuluttua.

Kuitenkin Henry veti mailin hienoa lankaa, asetti "intensiteetin" akku toisessa päässä, ja sai ankkurin iskun kellon toiseen. Tässä kokeessa Joseph Henry löysi olennaiset mekaniikat sähkösyöttö.

Tämä löytö tehtiin vuonna 1831, täysi vuosi ennen kuin Samuel Morse (1791–1872) keksi sähkeen. Ei ole kiistelty siitä, kuka keksi ensimmäisen sähkönsiirtokoneen. Se oli Morse'n saavutus, mutta löytö, joka motivoi ja salli Morse'in keksimään puhelinsoiton, oli Joseph Henryn saavutus.

Henryn omien sanojen mukaan: "Tämä oli ensimmäinen löytö siitä, että galvaaninen virta voitiin siirtää suurelle etäisyydelle niin pienellä voiman pienentämisellä, että saadaan aikaan mekaanisia vaikutuksia, ja välineistä, joilla voima voi tapahtua aikaan. Näin, että sähkösyöttö oli nyt käytännöllinen. Minulla ei ollut mielessä mitään tietynlaista lennon muotoa, vaan viittasin vain yleiseen tosiseikkaan, että nyt osoitettiin, että a galvaaninen virta voitaisiin siirtää suurille etäisyyksille riittävän suurella voimalla toivottujen mekaanisten vaikutusten aikaansaamiseksi esine."

Seuraavaksi Henry kääntyi suunnittelemaan magneettinen moottori ja onnistui tekemään edestakainen tankkimoottori päälle jonka hän asensi ensimmäisen automaattisen navanvaihtajan tai kommutaattorin, jota on koskaan käytetty sähköakun kanssa. Hänellä ei onnistunut tuottamaan suoraa pyörimisliikettä. Hänen baarinsa värähti kuin höyrylaivan kävelykeila.

Thomas Davenport (1802–1851), seppä Brandonista, Vermont, rakensi tienarvoisen sähköauton vuonna 1835. Kaksitoista vuotta myöhemmin yhdysvaltalainen sähköinsinööri Moses Farmer (1820–1893) näytti sähkökäyttöisen veturin. Vuonna 1851 Massachusettsin keksijä Charles Grafton Page (1712–1868) ajoi sähköautoa telalle. Baltimore ja Ohio Railroad, Washingtonista Bladensburgiin, nopeudella yhdeksäntoista mailia tunnin.

Paristojen hinta oli kuitenkin tuolloin liian suuri, ja sähkömoottorin käyttö kuljetuksissa ei ollut vielä käytännöllistä.

Michael Faraday ja Joseph Henry löysivät dynamiikan tai sähkögeneraattorin taustalla olevan periaatteen, mutta prosessin kehittäminen käytännölliseksi generaattoriksi kului vuosia. Ilman energiantuotantoa, sähkömoottorin kehitys oli pysähdyksissä, ja sähköä ei voitu käyttää laajalti kuljetukseen, valmistukseen tai valaistukseen tänään.

Kaarivalo käytännön valaisevana laitteena keksittiin vuonna 1878 Ohion insinööri Charles Brush (1849–1929). Toiset olivat hyökänneet sähkövalaistusongelmaan, mutta sopivien hiilipitoisuuksien puute haittasi heidän menestymistään. Harja teki useita lamppuja valaisimiksi sarjassa yhdestä dynamosta. Ensimmäisiä Harjavaloja käytettiin katuvalaistukseen Clevelandissa, Ohiossa.

Muut keksijät paransivat valokaarivaloa, mutta siinä oli haittoja. Ulkovalaistuksissa ja suurissa hallissa valokaarivalot toimivat hyvin, mutta valovaloja ei voitu käyttää pienissä huoneissa. Lisäksi ne olivat sarjassa, toisin sanoen virta kulki jokaisen lampun läpi vuorotellen, ja yhden onnettomuuden seurauksena koko sarja hävisi. Yksi Amerikan tunnetuimmista keksijöistä piti ratkaista koko sisävalaistuksen ongelman: Thomas Alva Edison (1847–1931).

Ensimmäinen Edisonin laaja-alaiset keksinnöt sähkön kanssa oli automaattinen äänityslaite, jolle hän sai patentin vuonna 1868, mutta ei pystynyt herättämään kiinnostusta laitteeseen. Sitten hän keksi osakemerkki, ja aloitti tikkeripalvelun Bostonissa 30 tai 40 tilaajalla ja toimi huoneesta kultapörssin yli. Tämän koneen Edison yritti myydä New Yorkissa, mutta hän palasi Bostoniin ilman että se olisi onnistunut. Sitten hän keksi dupleksi-puhelinsoiton, jonka avulla kaksi viestiä voidaan lähettää samanaikaisesti, mutta testissä kone epäonnistui avustajan tyhmyyden takia.

Vuonna 1869 Edison oli paikalla, kun puhelin epäonnistui Gold Indicator Company -yrityksessä, joka on toimittanut pörssin kullan hinnat tilaajilleen. Tämä johti hänen nimittämiseen superintendentiksi, mutta kun yhtiön omistuksen muutos heitti hänet pois hänen muodostamastaan ​​asemasta Franklin L. Paavi, Pope, Edison ja Company, joka on ensimmäinen sähköinsinöörejä toimiva yritys Yhdysvalloissa.

Ei kauan sen jälkeen thomas Edison julkaisi keksinnön, joka aloitti hänet tiellä menestykseen. Tämä oli parannettu osakearkastaja, ja Gold and Stock Telegraph Company maksoi hänelle siitä 40 000 dollaria. Thomas Edison perusti heti kaupan Newarkiin. Hän paransi tuolloin käytössä olleen automaattisen sähkejärjestelmän ja otti sen käyttöön Englannissa. Hän kokeili sukellusvenekaapeleita ja kehitti nelinkertaisen telegrafian järjestelmän, jonka avulla yksi johdin tehtiin neljän työn suorittamiseksi.

Nämä kaksi keksintöä osti Jay Gould, Atlantic and Pacific Telegraph Company: n omistaja. Gould maksoi 30 000 dollaria quadruplex-järjestelmästä, mutta kieltäytyi maksamasta automaattista puhelinsoittoa. Gould oli ostanut Western Unionin, ainoan kilpailunsa. "Kun Gould sai Western Unionin," sanoi Edison, "Tiesin, että etätoiminta ei ollut mahdollista etenemistä, ja menin muihin linjoihin."

Edison jatkoi työtään Western Union Telegraph Companyssä, missä hän keksi hiililähettimen ja myi sen Western Unionille 100 000 dollarilla. Sen pohjalta Edison perusti laboratoriot ja tehtaat Menlo Parkiin, New Jersey, vuonna 1876, ja juuri siellä hän keksi levysoitin, patentoitu vuonna 1878, ja aloitti sarjan kokeita, jotka tuottivat hänen hehkulampunsa.

Thomas Edison oli omistautunut tuottamaan sähkölamppu sisäkäyttöön. Hänen ensimmäinen tutkimuksensa oli kestävä hehkulanka, joka palaa tyhjiössä. Sarja kokeita platinalangan ja erilaisten tulenkestävien metallien kanssa oli epätyydyttäviä, samoin kuin monien muiden aineiden, mukaan lukien ihmisen hiukset. Edison päätteli, että jonkinlainen hiili oli ratkaisu eikä metalli - englantilainen keksijä Joseph Swan (1828–1914) oli tullut samaan johtopäätökseen vuonna 1850.

Lokakuussa 1879, neljäntoista kuukauden kovan työn ja 40 000 dollarin menojen jälkeen, yhdessä Edisonin maapalloissa suljettu hiilivetylanka testattiin ja se kesti 40 tuntia. "Jos se palaa nyt neljäkymmentä tuntia", sanoi Edison, "Tiedän, että voin saada sen polttamaan sata." Ja niin hän teki. Tarvitaan parempi hehkulanka. Edison löysi sen hiilihapollisissa bambuliuskoissa.

Edison kehitti myös oman tyyppisen dynamo, suurin tähän asti tehty. Edison-hehkulamppujen ohella se oli yksi vuoden 1881 Pariisin sähkönäyttelyn ihmeistä.

Pian seuraa sähkölaitosten asennus Euroopassa ja Amerikassa. Edisonin ensimmäinen suuri keskusasema, joka toimittaa virtaa kolmelle tuhannelle lampulle, pystytettiin Holborn-viaduktille Lontoossa vuonna 1882, ja saman vuoden syyskuussa Pearl Street -asema New Yorkiin, Amerikan ensimmäinen keskusasema, asetettiin operaatio.

• Beauchamp, Kenneth G. "Telegrafian historia." Stevenage UK: Suunnittelu- ja teknologiainstituutti, 2001.
• Brittain, J.E "käännekohdat Amerikan sähköhistoriassa." New York: Institute of Electrical and Electronics Engineers Press, 1977.
• Klein, Maury. "Voimantekijät: höyry, sähkö ja miehet, jotka keksivät modernin Amerikan." New York: Bloomsbury Press, 2008.
• Shectman, Jonathan. "Uraauurtavia tieteellisiä kokeita, keksintöjä ja löytöjä 1800-luvulta." Greenwood Press, 2003.