في الحياة الرجل الحديثتلعب الكهرباء دورًا كبيرًا. لا يزال الكثير من الناس لا يفهمون كيف عاش الناس ذات يوم بدون كهرباء. هناك ضوء في بيوتنا، كل شيء الأجهزة المنزلية، من الهاتف إلى الكمبيوتر، يعمل من الجهد الكهربائي. لا يعلم الجميع من اخترع الكهرباء وفي أي عام حدث ذلك. وفي الوقت نفسه، كان هذا الاكتشاف بمثابة بداية فترة جديدة في تاريخ البشرية.

في الطريق إلى ظهور الكهرباء

وجد الفيلسوف اليوناني القديم طاليس، الذي عاش في القرن السابع قبل الميلاد، أنه إذا قمت بفرك الكهرمان على الصوف، فسوف تبدأ بالانجذاب إلى الحجر أشياء صغيرة. وبعد سنوات عديدة فقط، في عام 1600، صاغ الفيزيائي الإنجليزي ويليام جيلبرت مصطلح "الكهرباء". ومنذ تلك اللحظة بدأ العلماء بالاهتمام به وإجراء الأبحاث في هذا المجال. في عام 1729، أثبت ستيفن جراي أنه يمكن نقل الكهرباء عبر مسافة. خطوة مهمةتم صنعها بعد أن اكتشف العالم الفرنسي تشارلز دوفاي، حسب اعتقاده، وجود نوعين من الكهرباء: الراتنج والزجاج.

أول شخص حاول شرح ماهية الكهرباء كان بنجامين فرانكلين، الذي تظهر صورته الآن على الورقة النقدية بقيمة مائة دولار. كان يعتقد أن جميع المواد الموجودة في الطبيعة لها "سائل خاص". وفي عام 1785، تم اكتشاف قانون كولومب. في عام 1791، درس العالم الإيطالي جالفاني تقلصات العضلات في الحيوانات. اكتشف من خلال إجراء تجارب على الضفدع أن العضلات تثيرها الدماغ باستمرار وتنقل النبضات العصبية.

تم اتخاذ خطوة كبيرة نحو دراسة الكهرباء في عام 1800 على يد فيزيائي إيطالي اليساندرو فولتاالذي اخترع واخترع الخلية الجلفانية - المصدر العاصمة. وفي عام 1831، اخترع الإنجليزي مايكل فاراداي مولدًا كهربائيًا يعمل على أساس الحث الكهرومغناطيسي.

قدم العالم والمخترع المتميز نيكولا تيسلا مساهمة كبيرة في تطوير الكهرباء. لقد ابتكر الأجهزة التي لا تزال تستخدم في الحياة اليومية. ومن أشهر أعماله محرك التيار المتردد، والذي تم على أساسه إنشاء مولد التيار المتردد. كما قام بعمل في مجال المجالات المغناطيسية. سمحوا باستخدام التيار المتردد في المحركات الكهربائية.

عالم آخر ساهم في تطوير الكهرباء هو جورج أوم، الذي اشتق القانون تجريبيًا الدائرة الكهربائية. عالم بارز آخر كان أندريه ماري أمبير. لقد اخترع تصميم مكبر للصوت يتكون من ملف ذو دورات.

أيضًا دور مهمدور في اختراع الكهرباء:

• بيير كوري.
• إرنست رذرفورد.
• دي كيه ماكسويل.
• هاينريش رودولف هيرتز.

في سبعينيات القرن التاسع عشراخترع العالم الروسي A. N. Lodygin المصباح المتوهج. لقد قام بضخ الهواء من الوعاء مسبقًا، مما جعل قضيب الكربون يتوهج. وبعد ذلك بقليل، اقترح استبدال قضيب الكربون بقضيب التنغستن. ومع ذلك، تمكن عالم آخر، وهو الأمريكي توماس إديسون، من إدخال المصباح الكهربائي في الإنتاج الضخم. في البداية، استخدم نشارة متفحمة تم الحصول عليها من الخيزران الصيني كخيط للمصباح. تبين أن نموذجه غير مكلف وذو جودة عالية ويمكن أن يستمر نسبيًا لفترة طويلة. وبعد ذلك بكثير، استبدل إديسون الخيوط بالتنغستن.

لا أحد يعرف في أي عام تم اختراع الكهرباء، ولكن منذ القرن التاسع عشر، دخلت بنشاط حياة الإنسان. في البداية كانت مجرد إضاءة، ثم التيار الكهربائيبدأ استخدامه في مجالات أخرى من الحياة (النقل ونقل المعلومات والأجهزة المنزلية).

استخدام الإضاءة في روسيا

في محاولة لمعرفة العام الذي ظهرت فيه الكهرباء في روسيا، يميل العلماء إلى الاعتقاد بذلك حدث ذلك في عام 1879. عندها تمت إضاءة جسر Liteiny في سانت بطرسبرغ. وفي 30 يناير 1880، تم إنشاء قسم الهندسة الكهربائية في الجمعية التقنية الروسية. شارك هذا المجتمع في تطوير الكهرباء في الإمبراطورية الروسية. في عام 1883، حدث حدث مهم في تاريخ الكهرباء - أضاء الكرملين عندما وصل ألكساندر الثالث إلى السلطة. بمرسومه يتم تشكيلها مجتمع خاص، الذي يتطور الخطة الرئيسيةعلى كهربة سانت بطرسبرغ وموسكو.

التيار المتردد والتيار المستمر

عندما تم اكتشاف الكهرباء، نشب خلاف بين توماس إديسون ونيكولا تيسلا حول التيار الذي يجب استخدامه كتيار رئيسي، متناوب أم مباشر. حتى أن المواجهة بين العلماء أُطلق عليها اسم "حرب التيارات". فاز التيار المتردد في هذه المعركة، إذ أنه:

• تنتقل بسهولة عبر مسافات طويلة.
• لا يتكبد خسائر فادحة عند إرساله عبر مسافة.

مجالات الاستهلاك الرئيسية

في الحياة اليومية يستخدم التيار المباشر في كثير من الأحيان. يعمل على تشغيل الأجهزة المنزلية المختلفة والمولدات و شواحن. وفي الصناعة يتم استخدامه في البطاريات والمحركات. وفي بعض البلدان تم تجهيز خطوط الكهرباء بها.

التيار المتردد قادر على تغيير الاتجاه والحجم خلال فترة زمنية معينة. يتم استخدامه في كثير من الأحيان بشكل دائم. في منازلنا، مصدرها هو مآخذ توصيل الأجهزة المنزلية المختلفة بجهود مختلفة. غالبًا ما يستخدم التيار المتناوب في الصناعة وإنارة الشوارع.

الكهرباء تصل الآن إلى منازلنا. بفضل محطات الطاقة. وهي مجهزة بمولدات خاصة تعمل من مصدر الطاقة. وهذه الطاقة حرارية بشكل رئيسي، ويتم الحصول عليها عن طريق تسخين المياه. لتسخين الماء، النفط، الغاز، الوقود النوويأو الفحم. يقوم البخار الناتج عن تسخين الماء بتشغيل شفرات توربينية ضخمة، والتي بدورها تقوم بتشغيل مولد كهربائي. يمكن تشغيل المولد بالطاقة المائية المتساقطة من ارتفاع (من الشلالات أو السدود). طاقة الرياح أو الطاقة الشمسية أقل استخدامًا.

يستخدم المولد بعد ذلك المغناطيس لإنشاء تدفق للشحنات الكهربائية عبر الأسلاك النحاسية. من أجل نقل التيار لمسافات طويلة، فمن الضروري زيادة الجهد. لهذا الدور، يتم استخدام محول لزيادة وخفض الجهد. ومن ثم يتم نقل الكهرباء بقوة عالية عبر الكابلات إلى المكان الذي تستخدم فيه. ولكن قبل دخول المنزل، من الضروري تقليل الجهد باستخدام محول آخر. وهو الآن جاهز للاستخدام.

عند بدء محادثة عن الكهرباء في الطبيعةالبرق هو أول ما يتبادر إلى الذهن، ولكن هذا ليس مصدره الوحيد. حتى أجسادنا لديها شحنة كهربائية، فهي موجودة في الأنسجة البشرية وتنقل النبضات العصبية في جميع أنحاء الجسم. لكن ليس البشر وحدهم هم من يمتلكون تيارًا كهربائيًا. العديد من السكان العالم تحت الماءهي أيضًا قادرة على توليد الكهرباء، على سبيل المثال، يحتوي سمك الراي اللساع على شحنة تبلغ 500 واط، ويمكن لثعبان البحر أن يولد جهدًا يصل إلى 0.5 كيلو فولت.

من اخترع الكهرباء ومتى حدث؟ على الرغم من أن الكهرباء دخلت حياتنا بقوة وغيرتها بشكل جذري، إلا أن معظم الناس يجدون صعوبة في الإجابة على هذا السؤال.

وهذا ليس مفاجئا، لأن البشرية تتجه نحو عصر الكهرباء منذ آلاف السنين.

الضوء والإلكترونات.

تسمى الكهرباء عادة مجموعة من الظواهر التي تعتمد على حركة وتفاعل جزيئات صغيرة مشحونة تسمى الشحنات الكهربائية.

مصطلح "الكهرباء" نفسه يأتي من كلمة يونانية"الإلكترون" والتي تُرجمت إلى اللغة الروسية تعني "العنبر".

تم إعطاء هذا الاسم للظاهرة الفيزيائية لسبب ما، لأن التجارب الأولى في توليد الكهرباء تعود إلى العصور القديمة، عندما كانت في القرن السابع. قبل الميلاد ه. الفيلسوف اليوناني القديمواكتشف عالم الرياضيات طاليس أن قطعة من الكهرمان المطلية بالصوف قادرة على جذب الورق والريش والأشياء الأخرى ذات الوزن المنخفض.

وفي الوقت نفسه، جرت محاولات للحصول على شرارة بعد فرك إصبعك على الزجاج. لكن المعرفة متاحة للناس في تلك العصور القديمةمن الواضح أنه لم يكن كافيًا لشرح طبيعة أصل الظواهر الفيزيائية الناتجة.

تم إحراز تقدم ملحوظ في دراسة الكهرباء بعد ألفي عام. في عام 1600، نشر طبيب بلاط الملكة البريطانية ويليام جيلبرت أطروحة بعنوان "حول المغناطيس والأجسام المغناطيسية والمغناطيس العظيم - الأرض"، حيث استخدم كلمة "كهرباء" لأول مرة في التاريخ.

شرح العالم الإنجليزي في عمله مبدأ تشغيل البوصلة القائمة على المغناطيس ووصف التجارب على الأجسام المكهربة. تمكن جيلبرت من التوصل إلى استنتاج مفاده أن القدرة على أن تصبح مكهربًا هي سمة من سمات الهيئات المختلفة.

يمكن أن يُطلق على استمرار أبحاث ويليام جيلبرت اسم العمدة الألماني أوتو فون غيريكي، الذي تمكن في عام 1663 من اختراع أول آلة كهروستاتيكية في تاريخ البشرية.

كان اختراع الألماني عبارة عن جهاز يتكون من كرة كبريتية كبيرة مثبتة على محور حديدي ومثبتة على حامل ثلاثي القوائم خشبي.

للحصول على شحنة كهربائية يتم فرك الكرة بقطعة من القماش أو بيديك أثناء دورانها. هذا الجهاز البسيط جعل من الممكن ليس فقط جذب الأشياء الخفيفة إلى نفسه، ولكن أيضًا صدها.

في عام 1729، واصلت تجارب دراسة الكهرباء عالم من إنجلترا ستيفن جراي. وتمكن من تحديد أن المعادن وبعض أنواع المواد الأخرى قادرة على نقل التيار الكهربائي عبر مسافة. بدأوا يطلق عليهم الموصلات.

اكتشف جراي خلال تجاربه أن هناك مواد في الطبيعة غير قادرة على نقل الكهرباء. وتشمل هذه العنبر والزجاج والكبريت وغيرها. وقد سميت هذه المواد فيما بعد بالعوازل.

بعد 4 سنوات من تجارب ستيفن جراي، اكتشف الفيزيائي الفرنسي تشارلز دوفاي وجود نوعين من الشحنات الكهربائية (الراتنج والزجاج) ودرس تفاعلهما مع بعضهما البعض. في وقت لاحق، بدأت التهم التي وصفها دوفاي تسمى سلبية وإيجابية.

اختراعات القرون الأخيرة

منتصف القرن الثامن عشر يمثل بداية عصر الدراسة النشطة للكهرباء. في عام 1745، ابتكر العالم الهولندي بيتر فان موشنبروك جهازًا لتخزين الكهرباء، أطلق عليه اسم "جرة ليدن".

في روسيا، في نفس الفترة تقريبا، درسوا بنشاط الخصائص الكهربائيةميخائيل لومونوسوف وجورج ريتشمان.

أول شخص يحاول العطاء التفسير العلميالكهرباء، كان سياسي وعالم أمريكي بنجامين فرانكلين.

ووفقا لنظريته، الكهرباء هي سائل غير مادي موجود في جميع المواد الفيزيائية. وأثناء عملية الاحتكاك، ينتقل جزء من هذا السائل من جسم إلى آخر، مما يؤدي إلى حدوث شحنة كهربائية.

تشمل إنجازات فرانكلين الأخرى ما يلي:

• مقدمة في استخدام مفهوم الشحنة الكهربائية السلبية والإيجابية؛
• اختراع أول مانعة صواعق؛
• إثبات المنشأ الكهربائي للبرق.

وفي عام 1785، صاغ الفيزيائي الفرنسي تشارلز كولومب قانونًا يشرح التفاعل بين الأجسام الموجودة في حالة الثبات رسوم النقطة.

أصبح قانون كولومب نقطة البدايةلدراسة الكهرباء كمفهوم علمي دقيق.

منذ بداية القرن التاسع عشر، تم تحقيق العديد من الاكتشافات حول العالم والتي تتيح لنا دراسة خصائص الكهرباء بشكل أفضل.

وفي عام 1800، اخترع العالم الإيطالي أليساندرو فولتا خلية كلفانية، والتي كانت أول مصدر للتيار المباشر في تاريخ البشرية. وبعد فترة وجيزة، اكتشف الفيزيائي الروسي فاسيلي بيتروف ووصف تفريغًا في غاز يسمى القوس الفولتي.

في العشرينات القرن التاسع عشريقدم أندريه ماري أمبير مفهوم "التيار الكهربائي" في الفيزياء ويصوغ نظرية حول العلاقة بين المجالات المغناطيسية والمجالات الكهربائية.

في النصف الأول من القرن التاسع عشر، قام الفيزيائيون جيمس جول، وجورج أوم، ويوهان غاوس، ومايكل فاراداي وغيرهم من العلماء المشهورين عالميًا باكتشافاتهم. وعلى وجه الخصوص، كان فاراداي مسؤولاً عن اكتشاف التحليل الكهربائي والحث الكهرومغناطيسي واختراع المحرك الكهربائي.

وفي العقود الأخيرة من القرن التاسع عشر، اكتشف الفيزيائيون وجودها الموجات الكهرومغناطيسية، اخترع المصباح المتوهج وابدأ في الإرسال الطاقة الكهربائيةعلى مسافات طويلة. من هذه الفترة، تبدأ الكهرباء في الانتشار ببطء ولكن بثبات في جميع أنحاء الكوكب.

ويرتبط اختراعه بأسماء أعظم العلماء في العالم، الذين بذل كل منهم في وقت واحد قصارى جهده لدراسة خصائص الكهرباء ونقل معارفهم واكتشافاتهم إلى الأجيال اللاحقة.

2002-04-26T16:35Z

2008-06-05T12:03Z

https://site/20020426/129934.html

https://cdn22.img..png

ريا نوفوستي

https://cdn22.img..png

ريا نوفوستي

https://cdn22.img..png

كهرباء - أعظم اختراعالإنسانية

4104

فاديم بريبيتكوف هو عالم فيزياء نظرية ومساهم منتظم في Terra Incognita. ----الخصائص والقوانين الأساسية للكهرباء تم وضعها من قبل الهواة. الكهرباء هي الأساس التكنولوجيا الحديثة. لا يوجد اكتشاف أهم في تاريخ البشرية من الكهرباء. ويمكن القول أن علوم الفضاء والكمبيوتر هي أيضًا من الإنجازات العلمية العظيمة. لكن بدون الكهرباء لن يكون هناك مكان ولا أجهزة كمبيوتر. الكهرباء هي تدفق الجزيئات المشحونة المتحركة - الإلكترونات، وكذلك جميع الظواهر المرتبطة بإعادة ترتيب الشحنة في الجسم. الشيء الأكثر إثارة للاهتمام في تاريخ الكهرباء هو أن خصائصها وقوانينها الأساسية تم وضعها من قبل هواة خارجيين. ولكن حتى الآن تم التغاضي عن هذه اللحظة الحاسمة بطريقة أو بأخرى. بالفعل في العصور القديمة، كان من المعروف أن العنبر، يفرك بالصوف، اكتسب القدرة على جذب الأشياء الخفيفة. ومع ذلك، لم يتم العثور على هذه الظاهرة منذ آلاف السنين. التطبيق العمليومزيد من التطوير. لقد فركوا العنبر بإصرار وأعجبوا به ...

فاديم بريبيتكوف هو عالم فيزياء نظرية ومساهم منتظم في Terra Incognita.

تم إنشاء الخصائص والقوانين الأساسية للكهرباء من قبل الهواة.

الكهرباء هي أساس التكنولوجيا الحديثة. لا يوجد اكتشاف أهم في تاريخ البشرية من الكهرباء. ويمكن القول أن علوم الفضاء والكمبيوتر هي أيضًا من الإنجازات العلمية العظيمة. لكن بدون الكهرباء لن يكون هناك مكان ولا أجهزة كمبيوتر.

الكهرباء هي تدفق الجزيئات المشحونة المتحركة - الإلكترونات، وكذلك جميع الظواهر المرتبطة بإعادة ترتيب الشحنة في الجسم. الشيء الأكثر إثارة للاهتمام في تاريخ الكهرباء هو أن خصائصها وقوانينها الأساسية تم وضعها من قبل هواة خارجيين. ولكن حتى الآن تم التغاضي عن هذه اللحظة الحاسمة بطريقة أو بأخرى.

بالفعل في العصور القديمة، كان من المعروف أن العنبر، يفرك بالصوف، اكتسب القدرة على جذب الأشياء الخفيفة. إلا أن هذه الظاهرة لم تجد تطبيقا عمليا أو مزيدا من التطوير منذ آلاف السنين.

لقد فركوا الكهرمان بإصرار، وأعجبوا به، وصنعوا منه زخارف مختلفة، وكانت تلك نهاية الأمر.

وفي عام 1600، نُشر كتاب للطبيب الإنجليزي دبليو جيلبرت في لندن، وكان فيه أول من أظهر أن العديد من الأجسام الأخرى، بما في ذلك الزجاج، لديها أيضًا قدرة العنبر على جذب الأجسام الخفيفة بعد الاحتكاك. كما لاحظ أن رطوبة الهواء تمنع هذه الظاهرة بشكل كبير.

مفهوم هيلبرت الخاطئ.

ومع ذلك، كان جيلبرت أول من وضع خطأً خطًا مميزًا بين الظواهر الكهربائية والمغناطيسية، على الرغم من أن هذه الظواهر في الواقع تتولد من نفس الجسيمات الكهربائية ولا يوجد خط بين الظواهر الكهربائية والمغناطيسية. وكان لهذا المفهوم الخاطئ عواقب بعيدة المدى وأربك جوهر القضية لفترة طويلة.

اكتشف جيلبرت أيضًا أن المغناطيس يفقد الخصائص المغناطيسيةعند تسخينها ويعيدها عندما تبرد. استخدم ملحقًا من الحديد الناعم لتعزيز عمل المغناطيس الدائم، وكان أول من اعتبر الأرض مغناطيسًا. بالفعل من هذه القائمة الموجزة، من الواضح أن الطبيب جيلبرت قام بأهم الاكتشافات.

والأكثر إثارة للدهشة في هذا التحليل هو أنه قبل جيلبرت، من اليونانيين القدماء الذين أسسوا خصائص الكهرمان، والصينيين الذين استخدموا البوصلة، لم يكن هناك من يستخلص مثل هذه الاستنتاجات وينظم الملاحظات بهذه الطريقة.

مساهمة في العلم من قبل O. هنريكي.

ثم تطورت الأحداث ببطء غير عادي. مرت 71 سنة قبل أن يتخذ العمدة الألماني أو. غيريكي الخطوة التالية في عام 1671. وكانت مساهمته في الكهرباء هائلة.

أثبت جيريكه التنافر المتبادل بين جسمين مكهربين (اعتقد هيلبرت أن هناك فقط تجاذب)، ونقل الكهرباء من جسم إلى آخر باستخدام موصل، والكهرباء من خلال تأثير جسم مكهرب عند الاقتراب من جسم غير مشحون، والأهم من ذلك , الشيء الرئيسي هو أولاصنع آلة كهربائية تعتمد على الاحتكاك. أولئك.

لقد خلق كل الإمكانيات لمزيد من التبصر في جوهر الظواهر الكهربائية.

لم يساهم الفيزيائيون فقط في تطوير الكهرباء.

مرت 60 سنة أخرى قبل العالم الفرنسي سي. دوفاي في 1735-1737. والسياسي الأمريكي ب. فرانكلين في 1747-1754.

وجد أن هناك نوعين من الشحنات الكهربائية. وأخيرا، في عام 1785، قام ضابط المدفعية الفرنسي Ch. Coulomb بتشكيل قانون تفاعل الرسوم.

ومن الضروري أيضًا الإشارة إلى عمل الطبيب الإيطالي إل جالفاني. قيمة ضخمةكان على A. Volta العمل على إنشاء مصدر تيار مباشر قوي على شكل "عمود فلطي".

حدثت مساهمة مهمة في معرفة الكهرباء في عام 1820، عندما اكتشف أستاذ الفيزياء الدنماركي هـ. أورستد تأثير موصل يحمل تيارًا على إبرة مغناطيسية. في وقت واحد تقريبًا، تم اكتشاف ودراسة تفاعل التيارات مع بعضها البعض، والذي له أهمية تطبيقية بالغة الأهمية، بواسطة A. Ampere.

كما قدم الأرستقراطي ج. كافنديش والأبوت د. بريستلي ومعلم المدرسة ج. أوم مساهمة كبيرة في دراسة الكهرباء. وبناء على كل هذه الدراسات، اكتشف المتدرب م. فاراداي الحث الكهرومغناطيسي في عام 1831، وهو في الواقع أحد أشكال تفاعل التيارات.

لماذا لم يعرف الناس شيئا عن الكهرباء منذ آلاف السنين؟ لماذا شاركت الشرائح الأكثر تنوعا من السكان في هذه العملية؟ فيما يتعلق بتطور الرأسمالية، كان هناك ارتفاع عام في الاقتصاد، وتم كسر التحيزات والقيود الطبقية في العصور الوسطى، وارتفع المستوى الثقافي والتعليمي العام للسكان. ومع ذلك، حتى ذلك الحين لم يكن الأمر خاليًا من الصعوبات. على سبيل المثال، كان على فاراداي وأوم وعدد من الباحثين الموهوبين الآخرين خوض معارك شرسة مع خصومهم وخصومهم النظريين. ولكن في النهاية، تم نشر أفكارهم ووجهات نظرهم ووجدت الاعتراف بها.

من كل هذا يمكننا استخلاص استنتاجات مثيرة للاهتمام: الاكتشافات العلمية لا يتم إجراؤها من قبل الأكاديميين فحسب، بل من قبل محبي العلوم أيضًا.

إذا أردنا أن يكون علمنا في المقدمة، فيجب علينا أن نتذكر ونأخذ في الاعتبار تاريخ تطوره، ومحاربة الطبقية واحتكار وجهات النظر الأحادية الجانب، وإنشاء ظروف متساويةلجميع الباحثين الموهوبين مهما كانت مكانتهم العلمية.

لذلك حان الوقت لفتح صفحاتنا المجلات العلميةلمعلمي المدارس وضباط المدفعية ورؤساء الأديرة والأطباء والأرستقراطيين والمتدربين، حتى يتمكنوا أيضًا من القيام بدور نشط في الإبداع العلمي. والآن هم محرومون من هذه الفرصة.

الكهرباء هي شكل مفيد للغاية من أشكال الطاقة. ويتم تحويله بسهولة إلى أشكال أخرى، مثل الضوء أو الحرارة. يمكن أن ينتقل بسهولة عبر الأسلاك. كلمة الكهرباء تأتي من الكلمة اليونانية التي تعني الإلكترون، العنبر. عند فرك الكهرمان، يكتسب شحنة كهربائية ويبدأ في جذب قطع الورق. عرفت الكهرباء الساكنة منذ العصور القديمة، ولكن منذ 200 عام فقط تعلم الناس كيفية توليد تيار كهربائي. توفر لنا الكهرباء الحرارة والضوء، كما أنها تشغل مجموعة متنوعة من الآلات، بما في ذلك أجهزة الكمبيوتر والآلات الحاسبة.

ما هي الكهرباء

توجد الكهرباء بسبب الجزيئات التي لها شحنات كهربائية. هناك شحنات في كل مادة - ففي نهاية المطاف، تحتوي النوى الذرية على شحنة موجبة، وتدور حولها إلكترونات سالبة الشحنة (انظر المقال ""). عادة تكون الذرة متعادلة كهربائيا، ولكن عندما تتخلى عن إلكتروناتها لذرات أخرى، تصبح موجبة الشحنة، والذرة التي تكتسب إلكترونات إضافية تكون مشحونة سلبا. يمكنك نقل شحنة كهربائية إلى بعض الأجسام، تسمى الكهرباء الساكنة. إذا فرك بالونفيما يتعلق بالقافزة الصوفية، ستنتقل بعض الإلكترونات من القافزة إلى الكرة، وستكتسب شحنة موجبة. أصبح القافز الآن مشحونًا بشحنة موجبة وتلتصق به الكرة حيث تتجاذب الشحنات المعاكسة بعضها البعض. تعمل القوى الكهربائية بين الأجسام المشحونة، والأجسام ذات الشحنات المعاكسة (الإيجابية والسلبية) تتجاذب. على العكس من ذلك، فإن الأجسام ذات الشحنات المتماثلة تتنافر. في مولد فان دي غراف، عندما يحتك شريط مطاطي بالأسطوانة، يتم توليد شحنة ثابتة كبيرة. وإذا مس الإنسان القبة وقف شعره.

في بعض المواد، على سبيل المثال، يمكن للإلكترونات أن تتحرك بحرية. عندما يقوم شيء ما بتحريكها، يتم إنشاء تدفق من الشحنات الكهربائية، يسمى صدمة كهربائية. الموصلات- وهي مواد قادرة على توصيل التيار الكهربائي. إذا كانت المادة لا توصل التيار فإنها تسمى عازل. يعتبر الخشب والبلاستيك من المواد العازلة. ولأغراض العزل، يتم وضع المفتاح الكهربائي في غلاف بلاستيكي. عادة ما تكون الأسلاك مصنوعة من النحاس ومغطاة بالبلاستيك للعزل.

تم اكتشاف الكهرباء الساكنة لأول مرة من قبل اليونانيين القدماء منذ أكثر من 2000 عام. في الوقت الحاضر يتم استخدام الكهرباء الساكنة لعمل النسخ والفاكسات والمطبوعات على طابعات الليزر. شعاع الليزر المنعكس عن المرآة يخلق طابعة ليزرنقطة الشحنات الساكنة. ينجذب الحبر إلى هذه النقاط ويضغط على الورقة.

البرق

يحدث البرق بسبب تراكم الكهرباء الساكنة داخله سحابة العاصفةنتيجة احتكاك قطرات الماء وبلورات الجليد ببعضها البعض. عندما تحتك ببعضها البعض وبالهواء، تكتسب القطرات وبلورات الجليد شحنة. تتجمع القطرات الموجبة الشحنة في الجزء العلوي من السحابة، وتتراكم الشحنة السالبة في الأسفل. تندفع شرارة كبيرة تسمى قائد البرق نحو الأرض نحو نقطة لها شحنة معاكسة. وقبل ظهور القائد، يمكن أن يصل فرق الجهد في المناطق العلوية والسفلية من السحابة إلى 100 مليون فولت. يتسبب القائد في تفريغ الاستجابة، والاندفاع بنفس الطريقة من السحابة. داخل هذا التفريغ أكثر سخونة بخمس مرات من سطح الشمس - تصل حرارته إلى 33000 درجة مئوية. يتوسع الهواء الذي يتم تسخينه بواسطة تفريغات البرق بسرعة، مما يؤدي إلى إنشاء موجة هوائية. نحن نعتبره كالرعد.

التيار الكهربائي

التيار الكهربائي هو تدفق الجسيمات المشحونة التي تنتقل من منطقة ذات إمكانات كهربائية عالية إلى منطقة ذات إمكانات منخفضة. يتم إدخال الجزيئات إلى فرق محتمل، والذي يتم قياسه فولت. لكي يتدفق التيار بين نقطتين، يلزم وجود "طريق" مستمر - دائرة. يوجد فرق محتمل بين قطبي البطارية. إذا قمت بتوصيلها في دائرة، سوف ينشأ تيار. تعتمد القوة الحالية على فرق الجهد ومقاومة عناصر الدائرة. جميع المواد، حتى الموصلات، توفر بعض المقاومة للتيار وتضعفه. يتم تسمية وحدة التيار أمبير(أ) تكريماً للعالم الفرنسي أندريه ماري أمبير (1775 – 1836).

ل أجهزة مختلفةبحاجة إلى تيار مختلف. تقوم الأجهزة الكهربائية، مثل المصابيح الكهربائية، بتحويل التيار الكهربائي إلى أشكال أخرى من الطاقة والحرارة والضوء. يمكن توصيل هذه الأجهزة في دائرة بطريقتين: على التوالي وعلى التوازي. في الدائرة المتوالية، يتدفق التيار عبر جميع المكونات بدورها. إذا احترق أحد المكونات، تنفتح الدائرة ويفقد التيار. في الدائرة الموازية، يتدفق التيار عبر عدة مسارات. إذا فشل أحد مكونات الدائرة، يستمر التيار في التدفق عبر الفرع الآخر.

البطاريات

البطارية عبارة عن مخزن للطاقة الكيميائية التي يمكن تحويلها إلى كهرباء. تسمى البطارية الأكثر شيوعًا المستخدمة في الحياة اليومية العنصر الجاف. أنه يحتوي على المنحل بالكهرباء(مادة تحتوي على جسيمات مشحونة قادرة على الحركة). ونتيجة لذلك، تنفصل الشحنات المتعاكسة وتنتقل إلى القطبين المتقابلين للبطارية. اكتشف العلماء أن السائل الموجود في جسم الضفدع الميت يعمل كمحلول كهربائي ويوصل الكهرباء.

ابتكر أليساندرو فولتا (1745-1827) أول بطارية مكدسة في العالم أقراص من الورق المقوى، مشربة بالحامض، ومشربة بالحامض، وأقراص الزنك والنحاس تقع بينهما. تم تسمية وحدة الجهد على شرفه. فولت. تسمى البطارية 1.5 فولت بالخلية. تتكون البطاريات الكبيرة من عدة خلايا. تحتوي بطارية 9V على 6 خلايا. يسمونها جافة العناصر الأولية. عندما يتم استخدام مكونات المنحل بالكهرباء، ينتهي عمر البطارية. العناصر الثانوية- هذه بطاريات يمكن إعادة شحنها. بطارية السيارة هي عنصر ثانوي. يتم إعادة شحنه بواسطة التيار الناتج داخل الجهاز. البطارية الشمسيةيحول الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية. عندما مضاءة ضوء الشمسطبقات السيليكون، تبدأ الإلكترونات الموجودة فيها في التحرك، مما يخلق فرقًا محتملًا بين الطبقات.

الكهرباء في منزلنا

يبلغ الجهد الكهربي في الشبكة الكهربائية في بعض البلدان 240 فولت، وفي بلدان أخرى 110 فولت الجهد العالي، ويمكن أن تكون الصدمة الكهربائية قاتلة. توفر الدوائر المتوازية الكهرباء لأجزاء مختلفة من المنزل. جميع الأجهزة الإلكترونية مجهزة بالصمامات. يوجد بداخلها أسلاك رفيعة جدًا تذوب وتكسر الدائرة إذا كان التيار مرتفعًا جدًا. تحتوي كل دائرة متوازية عادةً على ثلاثة أسلاك: حية وأرضية. يحمل الأولان تيارًا، وهناك حاجة إلى سلك التأريض للسلامة. سوف يقوم بتصريف التيار الكهربائي إلى الأرض في حالة انهيار العزل. عندما يتم توصيل القابس بمنفذ، تتصل الأطراف بالسلك المباشر والسلك المحايد، مما يكمل الدائرة. في بعض البلدان، يتم استخدام المقابس ذات الموصلين، دون التأريض (انظر الشكل).

لقد غير اكتشاف الكهرباء حياة الإنسان تمامًا. هذا ظاهرة فيزيائيةيشارك باستمرار في الحياة اليومية. إنارة المنزل والشارع، تشغيل جميع أنواع الأجهزة، حركتنا السريعة - كل هذا مستحيل بدون كهرباء. وقد أصبح هذا متاحا بفضل العديد من الدراسات والتجارب. دعونا ننظر في المراحل الرئيسية في تاريخ الطاقة الكهربائية.

الزمن القديم

مصطلح "الكهرباء" يأتي من الكلمة اليونانية القديمة "إلكترون"، والتي تعني "العنبر". يرتبط أول ذكر لهذه الظاهرة بالعصور القديمة. عالم رياضيات وفيلسوف يوناني قديم طاليس ميليتسفي القرن السابع قبل الميلاد ه. اكتشف أنه إذا تم فرك الكهرمان بالصوف، فإن الحجر يكتسب القدرة على جذب الأشياء الصغيرة.

وفي الواقع، كانت تجربة لاستكشاف إمكانية توليد الكهرباء. في العالم الحديثتُعرف هذه الطريقة باسم التأثير الكهربائي الاحتكاكي، الذي يجعل من الممكن إنتاج شرارات وجذب الأجسام الخفيفة الوزن. وعلى الرغم من انخفاض كفاءة هذه الطريقة، إلا أنه يمكننا الحديث عن طاليس باعتباره مكتشف الكهرباء.

في العصور القديمةتم اتخاذ عدة خطوات خجولة نحو اكتشاف الكهرباء:

• الفيلسوف اليوناني القديم أرسطو في القرن الرابع قبل الميلاد. ه. أنواع مدروسة من ثعابين البحر التي يمكنها مهاجمة العدو بتفريغ كهربائي؛
• اكتشف الكاتب الروماني القديم بليني الخواص الكهربائية للراتنج في عام 70 بعد الميلاد.

من غير المرجح أن تساعدنا كل هذه التجارب في معرفة من اكتشف الكهرباء. لم يتم تطوير هذه التجارب المعزولة. الأحداث التالية في تاريخ الكهرباء حدثت بعد عدة قرون.

مراحل إنشاء النظرية

تميز القرنان السابع عشر والثامن عشر بإنشاء أسس العلوم العالمية. منذ القرن السابع عشر، حدث عدد من الاكتشافات التي ستسمح للشخص في المستقبل بتغيير حياته بالكامل.

ظهور المصطلح

نشر الفيزيائي الإنجليزي وطبيب البلاط في عام 1600 كتابًا بعنوان "عن المغناطيس والأجسام المغناطيسية"، والذي عرّف فيه "الكهرباء". وأوضح خصائص العديد من المواد الصلبة لجذب الأجسام الصغيرة بعد فركها. عند النظر في هذا الحدث، يجب على المرء أن يفهم ذلك نحن نتحدث عنهلا يتعلق الأمر باختراع الكهرباء، بل يتعلق فقط بالتعريف العلمي.

تمكن ويليام جيلبرت من اختراع جهاز يسمى بالفيرسور. يمكننا القول أنه يشبه المكشاف الكهربائي الحديث، الذي تتمثل وظيفته في تحديد وجود شحنة كهربائية. باستخدام الفيرسور، وجد أنه بالإضافة إلى العنبر، فإن العناصر التالية لديها أيضًا القدرة على جذب الأجسام الخفيفة:

• زجاج؛
• الماس؛
• الياقوت.
• جمشت؛
• أوبال؛
• لائحة.
• كاربورندوم.

في عام 1663، المهندس والفيزيائي والفيلسوف الألماني أوتو فون غيريكهاخترع جهازًا كان بمثابة النموذج الأولي لمولد الكهرباء الساكنة. كانت عبارة عن كرة من الكبريت مثبتة على قضيب معدني، يتم تدويرها وفركها باليد. بمساعدة هذا الاختراع، كان من الممكن أن نرى في العمل خاصية الأشياء ليس فقط لجذبها، ولكن أيضا لصدها.

في مارس 1672، العالم الألماني الشهير جوتفريد فيلهلم لايبنتزفي رسالة إلى جيريكذكر أنه أثناء عمله على جهازه اكتشف شرارة كهربائية. وكان هذا أول دليل على ظاهرة كانت غامضة في ذلك الوقت. ابتكر جيريك جهازًا كان بمثابة نموذج أولي لجميع الاكتشافات الكهربائية المستقبلية.

في عام 1729، عالم من بريطانيا العظمى ستيفن جرايأجرى تجارب مكنت من اكتشاف إمكانية نقل شحنة كهربائية لمسافات قصيرة (تصل إلى 800 قدم). كما أثبت أن الكهرباء لا تنتقل عبر الأرض. وفي وقت لاحق، أصبح من الممكن تصنيف جميع المواد إلى عوازل وموصلات.

نوعين من الرسوم

عالم وفيزيائي فرنسي تشارلز فرانسوا دوفايفي عام 1733 اكتشف شحنتين كهربائيتين مختلفتين:

• "الزجاج"، والذي يسمى الآن إيجابي؛
• "راتنجي" يسمى سلبي.

ثم قام بدراسات التفاعلات الكهربائية، والتي أثبتت أن الأجسام المكهربة المختلفة سوف تنجذب إلى بعضها البعض، والأجسام المكهربة المتشابهة سوف تتنافر. في هذه التجارب، استخدم المخترع الفرنسي مقياسًا كهربائيًا، مما جعل من الممكن قياس كمية الشحنة.

في عام 1745، فيزيائي من هولندا بيتر فان موشنبروكاخترع جرة ليدن، والتي أصبحت أول مكثف كهربائي. ومبتكرها هو أيضًا المحامي والفيزيائي الألماني إيوالد يورغن فون كليست. تصرف كلا العلماء بالتوازي وبشكل مستقل عن بعضهما البعض. يمنح هذا الاكتشاف العلماء كل الحق في إدراجهم في قائمة أولئك الذين صنعوا الكهرباء.

11 أكتوبر 1745 كليستأجرى تجربة باستخدام "جرة طبية" واكتشف القدرة على التخزين كمية كبيرةالشحنات الكهربائية. ثم أبلغ العلماء الألمان بهذا الاكتشاف، وبعد ذلك تم إجراء تحليل لهذا الاختراع في جامعة ليدن. ثم بيتر فان موشنبروكنشر عمله الذي بفضله أصبح بنك ليدن مشهوراً.

بنيامين فرانكلين

في عام 1747 الأمريكي سياسي، مخترع وكاتب بنيامين فرانكليننشر مقالته "تجارب وملاحظات مع الكهرباء". وقد قدم فيه أول نظرية للكهرباء، حيث وصفها بأنها سائل أو مائع غير مادي.

في العالم الحديث، غالبًا ما يرتبط اسم فرانكلين بورقة المائة دولار، لكن لا ينبغي أن ننسى أنه كان أحد أعظم المخترعين في عصره. وتشمل قائمة إنجازاته العديدة ما يلي:

1. التسمية المعروفة اليوم الحالات الكهربائية(-) و (+).
2. أثبت فرانكلين الطبيعة الكهربائية للبرق.
3. لقد كان قادرًا على ابتكار وتقديم مشروع مانع الصواعق في عام 1752.
4. لقد جاء بفكرة المحرك الكهربائي. كان تجسيد هذه الفكرة هو عرض عجلة تدور تحت تأثير القوى الكهروستاتيكية.

إن نشر نظريته واختراعاته العديدة يمنح فرانكلين كل الحق في اعتباره أحد أولئك الذين اخترعوا الكهرباء.

من النظرية إلى العلم الدقيق

سمحت الأبحاث والتجارب التي تم إجراؤها بدراسة الكهرباء بالانتقال إلى هذه الفئة العلم الدقيق. الأول في سلسلة من الإنجازات العلمية كان اكتشاف قانون كولومب.

قانون التفاعل المسؤول

مهندس وفيزيائي فرنسي تشارلز أوغسطين دي كولونوفي عام 1785 اكتشف قانونًا يعكس قوة التفاعل بين الشحنات النقطية الثابتة. كان كولومب قد اخترع سابقًا ميزان الالتواء. لقد حدث ظهور القانون بفضل تجارب كولومب مع هذه المقاييس. وبمساعدتهم، قام بقياس قوة التفاعل بين الكرات المعدنية المشحونة.

كان قانون كولوم أول قانون أساسي يشرح الظواهر الكهرومغناطيسية، وهو الذي بدأ به علم الكهرومغناطيسية. تم تسمية وحدة الشحنة الكهربائية على شرف كولومب في عام 1881.

اختراع البطارية

في عام 1791، كتب طبيب وعالم فيزيولوجي وفيزيائي إيطالي بحثًا عن القوى الكهربائية في الحركة العضلية. وسجل فيه وجود نبضات كهربائية في الأنسجة العضلية للحيوانات. اكتشف أيضًا فرقًا محتملاً أثناء تفاعل نوعين من المعدن والكهارل.

تم تطوير اكتشاف لويجي جالفاني في عمل الكيميائي والفيزيائي وعالم وظائف الأعضاء الإيطالي أليساندرو فولتا. في عام 1800، اخترع "عمود فولتا" - مصدر التيار المستمر. وكانت تتألف من كومة من صفائح الفضة والزنك، التي تم فصلها عن بعضها البعض بواسطة قطع ورقية مبللة بمحلول ملحي. أصبح العمود الفولتي النموذج الأولي للخلايا الجلفانية، حيث يتم تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية.

في عام 1861، تم تقديم اسم "فولت" تكريما له - وحدة قياس الجهد.

جالفاني وفولتا من مؤسسي نظرية الظواهر الكهربائية. أثار اختراع البطارية التطور السريع والنمو اللاحق الاكتشافات العلمية. نهاية القرن الثامن عشر و أوائل التاسع عشريمكن وصف القرن بأنه الوقت الذي تم فيه اختراع الكهرباء.

ظهور مفهوم التيار

في عام 1821، عالم الرياضيات والفيزياء وعالم الطبيعة الفرنسي أندريه ماري أمبيرلقد أنشأ في أطروحته الخاصة علاقة بين الظواهر المغناطيسية والكهربائية، وهو أمر غائب في الطبيعة الساكنة للكهرباء. وهكذا، كان أول من قدم مفهوم "التيار الكهربائي".

صمم أمبير ملفًا يحتوي على لفات متعددة من الأسلاك النحاسية، والتي يمكن تصنيفها كمضخم للمجال الكهرومغناطيسي. خدم هذا الاختراع في إنشاء التلغراف الكهرومغناطيسي في الثلاثينيات من القرن التاسع عشر.

بفضل أبحاث أمبير، أصبح ولادة الهندسة الكهربائية ممكنا. في عام 1881، تكريمًا له، سُميت وحدة التيار "أمبير"، وسميت أدوات قياس القوة "أميتر".

قانون الدوائر الكهربائية

فيزيائي من ألمانيا جورج سيمون أومفي عام 1826 قدم قانونًا أثبت العلاقة بين المقاومة والجهد والتيار في الدائرة. بفضل أوم، ظهرت مصطلحات جديدة:

• انخفاض جهد الشبكة
• الموصلية؛
• القوة الدافعة الكهربائية.

وقد سُميت وحدة المقاومة الكهربائية باسمه عام 1960، ولا شك أن الأوم مدرج في قائمة مخترعي الكهرباء.

عالم كيمياء وفيزياء إنجليزي مايكل فارادايتم اكتشاف الحث الكهرومغناطيسي في عام 1831، والذي يكمن وراء إنتاج الكهرباء على نطاق واسع. وبناءً على هذه الظاهرة ابتكر أول محرك كهربائي. في عام 1834، اكتشف فاراداي قوانين التحليل الكهربائي، مما دفعه إلى استنتاج مفاده أن الذرات يمكن اعتبارها حاملة للقوى الكهربائية. لعبت دراسات التحليل الكهربائي دورًا مهمًا في ظهور النظرية الإلكترونية.

فاراداي هو مبتكر عقيدة المجال الكهرومغناطيسي. وكان قادرا على التنبؤ بوجود الموجات الكهرومغناطيسية.

الاستخدام العام

كل هذه الاكتشافات لم تكن لتصبح أسطورية بدونها الاستخدام العملي. أول من الطرق الممكنةكان التطبيق هو الضوء الكهربائي، الذي أصبح متاحًا بعد اختراع المصباح المتوهج في السبعينيات من القرن التاسع عشر. كان منشئها مهندسًا كهربائيًا روسيًا الكسندر نيكولايفيتش لوديجين.

كان المصباح الأول عبارة عن وعاء زجاجي مغلق يحتوي على قضيب كربون. في عام 1872، تم تقديم طلب للاختراع، وفي عام 1874 تم منح لودين براءة اختراع لاختراع المصباح المتوهج. إذا حاولت الإجابة على السؤال، في أي عام ظهرت الكهرباء، فيمكن اعتبار هذا العام أحد الإجابات الصحيحة، حيث أصبح ظهور المصباح الكهربائي علامة واضحة على إمكانية الوصول.

ظهور الكهرباء في روسيا

سيكون من المثير للاهتمام معرفة العام الذي ظهرت فيه الكهرباء في روسيا. ظهرت الإضاءة لأول مرة عام 1879 في سان بطرسبرغ. ثم تم تركيب الأضواء على جسر Liteiny. ثم في عام 1883 بدأت أول محطة كهرباء بالعمل عند جسر الشرطة (الشعب).

ظهرت الإضاءة لأول مرة في موسكو عام 1881. بدأت أول محطة لتوليد الكهرباء في المدينة العمل في موسكو عام 1888.

يوم التأسيس أنظمة الطاقةتعتبر روسيا يوم 4 يوليو 1886، عندما وقع ألكسندر الثالث على ميثاق "جمعية الإضاءة الكهربائية لعام 1886". أسسها كارل فريدريش سيمنز، الذي كان شقيق منظم اهتمام شركة سيمنز العالمية الشهيرة.

من المستحيل أن نقول بالضبط متى ظهرت الكهرباء في العالم. هناك الكثير من الأحداث المنتشرة بمرور الوقت والتي لها نفس القدر من الأهمية. لذلك، يمكن أن يكون هناك العديد من خيارات الإجابة، وكلها ستكون صحيحة.