Kas atklāja elektrību?

Lai gan ir iespējams izsekot elektroenerģijas izmantošanas vēsturei un identificēt cilvēkus, kas ir atbildīgi par dažādiem sasniegumiem ceļā, ir grūti nosaukt cilvēku, kurš pirmais atklāja elektrību. Ļoti agrīnā cilvēces vēsturē cilvēki būtu bijuši aculiecinieki zibenim, kas ir acīmredzama dabiska izpausme, bet nebūtu varējuši to izskaidrot. Zināmā elektrības vēsture aizsākās vismaz 620.–550. gadu p.m.ē., kad Senajā Grieķijā tika atklāts, ka dzintara kažokādas beršana izraisīja pievilcību starp abiem. Šis atklājums ir pieskaitīts filozofam Thales no Milētas. Bija jāpaiet daudziem gadsimtiem, pirms kāds varēja savienot šo parādību ar zibeni, un vēl gadsimtam, pirms elektriskās strāvas tika praktiski izmantotas.

Agrīnie eksperimenti

Līdz 17. gadsimtam tika veikti daudzi ar elektrību saistīti atklājumi, piemēram, agrīna elektrostatiskā ģeneratora izgudrošana, pozitīvo un negatīvo lādiņu atšķiršana un materiālu klasifikācija kā vadītāji vai izolatori. 1600. gadā angļu ārsts Viljams Gilberts pirmo reizi izveidoja saikni starp pretēji lādētu objektu pievilcību un magnētismu. Viņš radīja terminu elektrisks, kas no grieķu valodas elektrons nozīmē dzintaru, lai identificētu spēku, ko iedarbojas noteiktas vielas, beržot viena pret otru.

Benjamin Franklin

Bendžamins Franklins, iespējams, ir vārds, kas visvairāk saistīts ar elektrību. 1750. gadā viņš mēģināja pierādīt, ka zibens ir izraisījusi elektrība, aprakstot eksperimentu, kurā elektrības vadītājs tiks izmantots, lai iegūtu enerģiju no negaisa mākoņa. Šķiet, ka pirms viņš to paguva veikt, franču eksperimentētājs Tomass Fransuā Dalibards, kurš bija lasījis Fraklina rakstus par šo tēmu, maijā veiksmīgi ieguva elektrisko izlādi no negaisa mākoņa, izmantojot 40 pēdas (12.2 metrus) garu metāla stabu. 1752. Franklins tiek atzīts par līdzīga eksperimenta veikšanu tā paša gada jūnijā, kurā viņš lidoja pūķi ar tam piestiprinātu metāla atslēgu piemērotā mākonī. Precīzas vēsturiskās detaļas nav skaidras, taču viņš, iespējams, pēc tam izguvis atslēgu un izlādējis no tās elektrību.

Lai gan nav precīzi skaidrs, kad, kā vai pat vai Franklins patiešām veica savu zibens eksperimentu, viņam pamatoti tiek piešķirta ideja. Apstiprinājoties saistībai starp apgaismojumu un elektrību, viņš izgudroja zibensnovedēju — metāla stabu, kas pērkona negaisa laikā droši vada elektrību prom no ēkas. Frenklins novēroja un dokumentēja citas elektriskās parādības, taču elektrības patiesās būtības noteikšana un tās jaudas izmantošana tika atstāta citiem.

Galvani, Volta un akumulatora izgudrojums
Itāļu zinātniekiem Luidži Galvani un Alesandro Voltam bija nozīme pirmās baterijas izstrādē 18. gadsimta beigās un 19. gadsimta sākumā. 1780. gadā Galvani atklāja to, ko viņš sauca par “dzīvnieku elektrību”, kad viņš atklāja, ka vardes kāja sarautos, ja tā būtu savienota ar diviem dažādiem metāliem. Vēlāk Volta pierādīja, ka “dzīvnieku” daļa nav vajadzīga un ka dažādu metālu pāri, piemēram, cinks un varš, var radīt strāvu, ja tos iegremdē elektrolītā, piemēram, sālsūdenī. Šī ierīce ir pazīstama kā galvaniskais elements.

Volta turpināja izveidot “volta kaudzi”, kas sastāv no alternatīviem vara un cinka slāņiem, kas atdalīti ar sālsūdenī samērcētu papīru. Tas radīja lielāku strāvu un tiek uzskatīts par pirmo akumulatoru. Šīs ierīces darbojas, jo cinkam ir lielāka tendence zaudēt elektronus nekā vara, tāpēc, savienojot tos ar elektrolītu, elektroni plūst no viena uz otru, veidojot galvanisko elementu. Virkne galvanisko elementu, kas savienoti kopā, tāpat kā volta kaudzē, veido akumulatoru.
Pastāv teorija, ka Irākā atklāts artefakts, kas, domājams, datēts ar laiku no 224. līdz 640. gadam pēc mūsu ēras, varētu būt bijis akumulatora veids. Tas sastāvēja no neliela terakotas podiņa, kurā bija vara caurule, kas ieskauj dzelzs stieni. Ja tas ir piepildīts ar elektrolītu, piemēram, vīnogu sulu, tas var radīt elektrisko strāvu. Tomēr lielākā daļa zinātnieku domā, ka podi tika izmantoti ruļļu glabāšanai un ka to spēja radīt strāvu ir tikai nejauša.

Maikls Faradejs
1831. gadā angļu zinātnieks Maikls Faradejs atklāja, ka vara stieplē var inducēt elektrisko strāvu ar kustīgu magnētisko lauku. Tas noveda pie diviem būtiskiem izgudrojumiem: dinamo un elektromotoru. Dinamo ģenerē elektrisko strāvu, relatīvi kustinot vara stieples un magnētu spoles, un tā ir galvenā metode, ko mūsdienās izmanto, lai ražotu elektroenerģiju sadzīves un rūpnieciskām vajadzībām. Elektromotors izmanto to pašu principu: strāva, kas plūst magnētiskajā laukā, rada kustību.
Tomass Edisons un Nikola Tesla
Pēc tam, kad 1860. gadā britu fiziķis Džozefs Svons izgudroja elektrisko spuldzi, amerikāņu izgudrotājam Tomasam Edisonam 1800. gadu beigās radās ideja pa kabeļiem pārraidīt elektrību uz katru māju, lai nodrošinātu apgaismojumu. Edisons plānoja izmantot līdzstrāvu (DC), ko ražo tajā laikā pieejamie ģeneratori. Tomēr tas būtu nozīmējis ģeneratoru izvietošanu bieži, jo kabeļu pretestības dēļ tika zaudēta liela jauda.

Nikola Tesla, serbu izcelsmes inženiere un izgudrotāja, kas kādu laiku strādāja ar Edisonu, izstrādāja jauna veida ģeneratoru, kas ražoja strāvu, kas mainīja virzienu daudzas reizes sekundē, ko sauc par maiņstrāvu (AC). Tam bija priekšrocība, ka spriegumu un strāvu varēja mainīt, izmantojot transformatoru. Strāvas zudumus var samazināt, pārvadot elektroenerģiju ar zemu strāvu un augstu spriegumu, pēc tam samazinot spriegumu un palielinot strāvu sadzīves vajadzībām. Neraugoties uz sīvo Edisona pretestību, maiņstrāva tika pieņemta, un tā ir tāda strāva, ko mūsdienās izmanto mājās.