Katika maisha mtu wa kisasa Umeme una jukumu kubwa. Watu wengi bado hawaelewi jinsi watu waliishi bila umeme. Kuna mwanga ndani ya nyumba zetu, kila kitu vyombo vya nyumbani, kutoka kwa simu hadi kwenye kompyuta, hufanya kazi kutoka voltage ya umeme. Sio kila mtu anajua ni nani aliyegundua umeme na ni mwaka gani ulifanyika. Na wakati huo huo, ugunduzi huu uliashiria mwanzo wa kipindi kipya katika historia ya wanadamu.

Njiani kuelekea ujio wa umeme

Mwanafalsafa wa kale wa Kigiriki Thales, aliyeishi katika karne ya 7 KK, aligundua kwamba ukipaka kahawia kwenye pamba, utaanza kuvutiwa na jiwe hilo. vitu vidogo. Miaka mingi tu baadaye, mnamo 1600. Mwanafizikia Mwingereza William Gilbert alibuni neno "umeme". Kuanzia wakati huo, wanasayansi walianza kulipa kipaumbele na kufanya utafiti katika eneo hili. Mnamo 1729, Stephen Gray alithibitisha kwamba umeme unaweza kupitishwa kwa mbali. Hatua muhimu ilifanywa baada ya mwanasayansi wa Kifaransa Charles Dufay kugundua, kama alivyoamini, kuwepo kwa aina mbili za umeme: resin na kioo.

Mtu wa kwanza kujaribu kueleza umeme ni nini alikuwa Benjamin Franklin, ambaye picha yake sasa inaonekana kwenye bili ya dola mia moja. Aliamini kwamba vitu vyote vya asili vina “kioevu maalum.” Mnamo 1785, sheria ya Coulomb iligunduliwa. Mnamo 1791, mwanasayansi wa Italia Galvani alisoma contractions ya misuli katika wanyama. Aligundua kwa kufanya majaribio juu ya chura kwamba misuli husisimka kila wakati na ubongo na kupitisha msukumo wa neva.

Hatua kubwa kuelekea utafiti wa umeme ilifanywa mnamo 1800 na mwanafizikia wa Italia Alessandro Volta, ambaye aligundua na kutengeneza kiini cha galvanic - chanzo DC. Mnamo 1831, Mwingereza Michael Faraday aligundua jenereta ya umeme ambayo ilifanya kazi kwa msingi wa induction ya sumakuumeme.

Mwanasayansi bora na mvumbuzi Nikola Tesla alitoa mchango mkubwa katika maendeleo ya umeme. Aliunda vifaa ambavyo bado vinatumika katika maisha ya kila siku. Moja ya kazi zake maarufu zaidi ni motor mbadala ya sasa, kwa msingi ambao jenereta ya sasa ya mbadala iliundwa. Pia alifanya kazi katika uwanja wa shamba la sumaku. Waliruhusu matumizi ya sasa mbadala katika motors za umeme.

Mwanasayansi mwingine ambaye alichangia maendeleo ya umeme alikuwa Georg Ohm, ambaye alipata sheria hiyo kwa majaribio mzunguko wa umeme. Mwanasayansi mwingine mashuhuri alikuwa André-Marie Ampère. Alivumbua muundo wa amplifier ambao ulijumuisha coil yenye zamu.

Pia jukumu muhimu alicheza katika uvumbuzi wa umeme:

Pierre Curie.
Ernest Rutherford.
D. K. Maxwell.
Heinrich Rudolf Hertz.

Katika miaka ya 1870 Mwanasayansi wa Kirusi A. N. Lodygin aligundua taa ya incandescent. Yeye, akiwa ametoa hewa kutoka kwenye chombo hapo awali, alifanya fimbo ya kaboni iwaka. Baadaye kidogo, alipendekeza kubadilisha fimbo ya kaboni na tungsten. Walakini, mwanasayansi mwingine, Mmarekani Thomas Edison, aliweza kuweka balbu ya taa katika uzalishaji wa wingi. Mwanzoni, alitumia vinyozi vilivyochomwa vilivyopatikana kutoka kwa mianzi ya Kichina kama filamenti ya taa. Mfano wake uligeuka kuwa wa bei nafuu, wa ubora wa juu, na unaweza kudumu kiasi kwa muda mrefu. Muda mrefu baadaye, Edison alibadilisha filament na tungsten.

Hakuna mtu anayejua ni mwaka gani umeme uligunduliwa, lakini kuanzia karne ya 19, uliingia kikamilifu katika maisha ya mwanadamu. Mara ya kwanza ilikuwa ni taa tu, basi mkondo wa umeme ilianza kutumika kwa maeneo mengine ya maisha (usafiri, maambukizi ya habari, vyombo vya nyumbani).

Matumizi ya taa nchini Urusi

Kujaribu kujua ni mwaka gani umeme ulionekana nchini Urusi, wanasayansi wana mwelekeo wa kuamini hivyo kwamba ilitokea mnamo 1879. Wakati huo ndipo Daraja la Liteiny huko St. Petersburg liliangazwa. Mnamo Januari 30, 1880, idara ya uhandisi wa umeme iliundwa katika Jumuiya ya Ufundi ya Urusi. Jumuiya hii ilijishughulisha na maendeleo ya umeme Dola ya Urusi. Mnamo 1883, tukio muhimu katika historia ya umeme lilifanyika - Kremlin iliangaziwa wakati Alexander III aliingia madarakani. Kwa amri yake inaundwa jamii maalum, ambayo inaendelea mpango mkuu juu ya umeme wa St. Petersburg na Moscow.

AC na DC sasa

Wakati umeme ulipogunduliwa, mzozo ulianza kati ya Thomas Edison na Nikola Tesla juu ya mkondo gani wa kutumia kama kuu, kupishana au kuelekeza. Mzozo kati ya wanasayansi ulipewa jina la utani "Vita vya sasa." Mkondo mbadala ulishinda pambano hili, kwani yeye:

kupitishwa kwa urahisi kwa umbali mrefu;
haileti hasara kubwa inapopitishwa kwa umbali.

Sehemu kuu za matumizi

KATIKA maisha ya kila siku mkondo wa moja kwa moja hutumiwa mara nyingi. Inawezesha vifaa mbalimbali vya kaya, jenereta na chaja. Katika sekta hutumiwa katika betri na injini. Katika baadhi ya nchi, nyaya za umeme zina vifaa hivyo.

Sasa mbadala ina uwezo wa kubadilisha mwelekeo na ukubwa kwa muda fulani. Inatumika mara nyingi zaidi kwa kudumu. Katika nyumba zetu, chanzo chake ni soketi; Sasa mbadala hutumiwa mara nyingi katika tasnia na taa za barabarani.

Umeme sasa unakuja nyumbani kwetu. shukrani kwa mitambo ya nguvu. Wana vifaa vya jenereta maalum zinazofanya kazi kutoka kwa chanzo cha nishati. Nishati hii ni hasa ya joto, ambayo hupatikana kwa kupokanzwa maji. Ili joto maji, mafuta, gesi, mafuta ya nyuklia au makaa ya mawe. Mvuke unaozalishwa kwa kupokanzwa maji huendesha vile vile vya turbine kubwa, ambazo nazo huendesha jenereta. Jenereta inaweza kuendeshwa na nishati ya maji inayoanguka kutoka kwa urefu (kutoka kwa maporomoko ya maji au mabwawa). Nishati ya upepo au nishati ya jua haitumiwi sana.

Kisha jenereta hutumia sumaku kuunda mtiririko wa chaji za umeme kupitia waya za shaba. Ili kusambaza sasa kwa umbali mrefu, ni muhimu kuongeza voltage. Kwa jukumu hili, transformer hutumiwa kuinua na kushuka chini ya voltage. Kisha umeme hupitishwa kwa nguvu ya juu kupitia nyaya hadi mahali unapotumiwa. Lakini kabla ya kuingia ndani ya nyumba, ni muhimu kupunguza voltage kwa kutumia transformer nyingine. Sasa iko tayari kutumika.

Wakati wa kuanza mazungumzo kuhusu umeme katika asili, umeme ni jambo la kwanza linalokuja akilini, lakini hii ni mbali na chanzo chake pekee. Hata miili yetu ina chaji ya umeme iko kwenye tishu za binadamu na hupitisha msukumo wa neva katika mwili wote. Lakini sio wanadamu tu wanao na mkondo wa umeme. Wakazi wengi ulimwengu wa chini ya maji pia wana uwezo wa kuzalisha umeme, kwa mfano, stingray ina malipo ya watts 500, na eel inaweza kuunda voltage ya hadi 0.5 kilovolts.

Nani aligundua umeme na ulifanyika lini? Licha ya ukweli kwamba umeme umeingia katika maisha yetu na kuibadilisha sana, watu wengi wanaona vigumu kujibu swali hili.

Na hii haishangazi, kwa sababu ubinadamu umekuwa ukielekea enzi ya umeme kwa maelfu ya miaka.

Mwanga na elektroni.

Umeme kwa kawaida huitwa seti ya matukio kulingana na mwendo na mwingiliano wa chembe ndogo zinazochajiwa zinazoitwa chaji za umeme.

Neno "umeme" yenyewe linatoka neno la Kigiriki"elektroni", ambayo hutafsiriwa kwa Kirusi inamaanisha "amber".

Jina hili lilipewa uzushi wa kimwili kwa sababu, kwa sababu majaribio ya kwanza katika kuzalisha umeme yanarudi nyakati za kale, wakati wa karne ya 7. BC e. mwanafalsafa wa kale wa Kigiriki na mtaalamu wa hisabati Thales alikuja kugundua kwamba kipande cha amber kilichopigwa kwenye sufu kinaweza kuvutia karatasi, manyoya na vitu vingine vya uzito mdogo.

Wakati huo huo, majaribio yalifanywa kupata cheche baada ya kuleta kidole kilichosuguliwa kwenye glasi. Lakini ujuzi unaopatikana kwa watu katika hizo zama za kale, ni wazi haitoshi kueleza asili ya asili ya matukio ya kimwili yanayotokana.

Maendeleo yanayoonekana katika utafiti wa umeme yalifanywa baada ya milenia 2. Mnamo 1600, daktari wa korti ya malkia wa Uingereza, William Gilbert, alichapisha nakala "Kwenye sumaku, miili ya sumaku na sumaku kubwa - Dunia," ambapo alitumia neno "umeme" kwa mara ya kwanza katika historia.

Katika kazi yake, mwanasayansi wa Kiingereza alielezea kanuni ya uendeshaji wa dira kulingana na sumaku na alielezea majaribio na vitu vya umeme. Gilbert aliweza kufikia hitimisho kwamba uwezo wa kuwa na umeme ni tabia ya miili mbalimbali.

Mendelezaji wa utafiti wa William Gilbert anaweza kuitwa burgomaster wa Ujerumani Otto von Guericke, ambaye mwaka wa 1663 aliweza kuvumbua mashine ya kwanza ya umeme katika historia ya wanadamu.

Uvumbuzi wa Mjerumani ulikuwa kifaa kilicho na mpira mkubwa wa sulfuri uliowekwa kwenye mhimili wa chuma na kushikamana na tripod ya mbao.

Ili kupata chaji ya umeme, mpira ulisuguliwa na kipande cha kitambaa au kwa mikono yako huku ukizunguka. Kifaa hiki rahisi kilifanya iwezekanavyo sio tu kuvutia vitu vya mwanga kwako mwenyewe, lakini pia kuwafukuza.

Mnamo 1729, majaribio ya utafiti wa umeme yaliendelea na mwanasayansi kutoka Uingereza, Stephen Gray. Aliweza kuamua kuwa metali na aina zingine za nyenzo zina uwezo wa kupitisha mkondo wa umeme kwa umbali. Wakaanza kuitwa makondakta.

Wakati wa majaribio yake, Grey aligundua kuwa kwa asili kuna vitu ambavyo havina uwezo wa kupitisha umeme. Hizi ni pamoja na amber, kioo, sulfuri, nk. Nyenzo kama hizo baadaye ziliitwa vihami.

Miaka 4 baada ya majaribio ya Stephen Gray, mwanafizikia wa Kifaransa Charles Dufay aligundua kuwepo kwa aina mbili za malipo ya umeme (resin na kioo) na kujifunza mwingiliano wao na kila mmoja. Baadaye, mashtaka yaliyoelezwa na Dufay yalianza kuitwa hasi na chanya.

Uvumbuzi wa karne za hivi karibuni

Katikati ya karne ya 18 ilionyesha mwanzo wa enzi ya utafiti hai wa umeme. Mnamo 1745, mwanasayansi wa Uholanzi Pieter van Muschenbrouck aliunda kifaa cha kuhifadhi umeme, kinachoitwa "Leyden jar".

Huko Urusi, karibu kipindi hicho hicho, walisoma kwa bidii mali ya umeme Mikhail Lomonosov na Georg Richman.

Mtu wa kwanza kujaribu kutoa maelezo ya kisayansi umeme, alikuwa mwanasiasa na mwanasayansi wa Marekani Benjamin Franklin.

Kulingana na nadharia yake, umeme ni umajimaji usioonekana uliopo katika vitu vyote vya kimwili. Wakati wa mchakato wa msuguano, sehemu ya kioevu hiki hupita kutoka kwa mwili mmoja hadi mwingine, na hivyo kusababisha malipo ya umeme.

Mafanikio mengine ya Franklin ni pamoja na:

kuanzishwa kwa matumizi ya dhana ya malipo hasi na chanya ya umeme;
uvumbuzi wa fimbo ya kwanza ya umeme;
uthibitisho wa asili ya umeme ya umeme.

Mnamo 1785, mwanafizikia wa Ufaransa Charles Coulomb alitunga sheria inayoelezea mwingiliano kati ya wale walio katika hali isiyo na mwendo. mashtaka ya uhakika.

Sheria ya Coulomb ikawa pa kuanzia kwa ajili ya utafiti wa umeme kama dhana halisi ya kisayansi.

Tangu mwanzoni mwa karne ya 19, uvumbuzi mwingi umefanywa ulimwenguni kote ambao unaturuhusu kusoma vizuri mali ya umeme.

Mnamo 1800, mwanasayansi kutoka Italia, Alessandro Volta, aligundua kiini cha galvanic, ambacho kilikuwa chanzo cha kwanza cha sasa cha moja kwa moja katika historia ya mwanadamu. Muda mfupi baadaye, mwanafizikia wa Kirusi Vasily Petrov aligundua na kuelezea kutokwa kwa gesi, inayoitwa arc voltaic.

Katika miaka ya 20 Karne ya XIX Andre-Marie Ampere anatanguliza dhana ya "umeme wa sasa" katika fizikia na kuunda nadharia kuhusu uhusiano kati ya nyanja za sumaku na zile za umeme.

Katika nusu ya kwanza ya karne ya 19, wanafizikia James Joule, Georg Ohm, Johann Gauss, Michael Faraday na wanasayansi wengine maarufu duniani walifanya uvumbuzi wao. Hasa, Faraday anahusika na ugunduzi wa electrolysis, induction ya electromagnetic na uvumbuzi wa motor umeme.

Katika miongo ya mwisho ya karne ya 19, wanafizikia waligundua kuwepo mawimbi ya sumakuumeme, vumbua taa ya incandescent na uanze kusambaza nishati ya umeme kwa umbali mrefu. Kuanzia kipindi hiki, umeme huanza polepole lakini kwa hakika kuenea kwenye sayari.

Uvumbuzi wake unahusishwa na majina ya wanasayansi wakubwa zaidi ulimwenguni, ambao kila mmoja wao wakati mmoja alifanya kila juhudi kusoma mali ya umeme na kuhamisha maarifa na uvumbuzi wao kwa vizazi vilivyofuata.

2002-04-26T16:35Z

2008-06-05T12:03Z

https://site/20020426/129934.html

https://cdn22.img..png

RIA Novosti

https://cdn22.img..png

RIA Novosti

https://cdn22.img..png

Umeme - uvumbuzi mkubwa zaidi ubinadamu

4104

Vadim Pribytkov ni mwanafizikia wa kinadharia na mchangiaji wa mara kwa mara wa Terra Incognita. ----Sifa za kimsingi na sheria za umeme zilianzishwa na wapendaji. Umeme ndio msingi teknolojia ya kisasa. Hakuna ugunduzi muhimu zaidi katika historia ya wanadamu kuliko umeme. Inaweza kusemwa kuwa sayansi ya anga na kompyuta pia ni mafanikio makubwa ya kisayansi. Lakini bila umeme kusingekuwa na nafasi wala kompyuta. Umeme ni mtiririko wa chembe za kushtakiwa zinazohamia - elektroni, pamoja na matukio yote yanayohusiana na upangaji upya wa malipo katika mwili. Jambo la kuvutia zaidi katika historia ya umeme ni kwamba mali yake ya msingi na sheria zilianzishwa na amateurs nje. Lakini hadi sasa wakati huu wa maamuzi umepuuzwa kwa namna fulani. Tayari katika nyakati za kale ilijulikana kuwa amber, iliyopigwa na pamba, ilipata uwezo wa kuvutia vitu vya mwanga. Hata hivyo, jambo hili halijapatikana kwa maelfu ya miaka. matumizi ya vitendo na maendeleo zaidi. Waliendelea kusugua kaharabu na kuifurahia...

Vadim Pribytkov ni mwanafizikia wa kinadharia na mchangiaji wa mara kwa mara wa Terra Incognita.

Mali ya msingi na sheria za umeme zilianzishwa na amateurs.

Umeme ndio msingi wa teknolojia ya kisasa. Hakuna ugunduzi muhimu zaidi katika historia ya mwanadamu kuliko umeme. Inaweza kusemwa kuwa sayansi ya anga na kompyuta pia ni mafanikio makubwa ya kisayansi. Lakini bila umeme kusingekuwa na nafasi wala kompyuta.

Umeme ni mtiririko wa chembe za kushtakiwa zinazohamia - elektroni, pamoja na matukio yote yanayohusiana na upangaji upya wa malipo katika mwili. Jambo la kuvutia zaidi katika historia ya umeme ni kwamba mali yake ya msingi na sheria zilianzishwa na amateurs nje. Lakini hadi sasa wakati huu wa maamuzi umepuuzwa kwa namna fulani.

Tayari katika nyakati za kale ilijulikana kuwa amber, iliyopigwa na pamba, ilipata uwezo wa kuvutia vitu vya mwanga. Hata hivyo, jambo hili halijapata matumizi ya vitendo au maendeleo zaidi kwa maelfu ya miaka.

Waliendelea kusugua kaharabu, wakaistaajabia, wakatengeneza mapambo mbalimbali kutoka kwayo, na huo ukawa mwisho wake.

Mnamo 1600, kitabu cha daktari wa Kiingereza W. Gilbert kilichapishwa huko London, ambapo alikuwa wa kwanza kuonyesha kwamba miili mingine mingi, ikiwa ni pamoja na kioo, pia ina uwezo wa amber kuvutia vitu vyepesi baada ya msuguano. Pia aliona kuwa unyevu wa hewa huzuia kwa kiasi kikubwa jambo hili.

Dhana potofu ya Hilbert.

Walakini, Gilbert alikuwa wa kwanza kuanzisha kimakosa mstari tofauti kati ya matukio ya umeme na sumaku, ingawa kwa kweli matukio haya yanatolewa na chembe za umeme sawa na hakuna mstari kati ya matukio ya umeme na sumaku. Dhana hii potofu ilikuwa na matokeo makubwa na ilichanganya kiini cha suala hilo kwa muda mrefu.

Gilbert pia aligundua kuwa sumaku inapoteza mali ya magnetic inapokanzwa na kuirejesha inapopozwa. Alitumia kiambatisho cha chuma laini ili kuongeza utendaji wa sumaku za kudumu, na alikuwa wa kwanza kuzingatia Dunia kama sumaku. Tayari kutokana na orodha hii fupi ni wazi kwamba daktari Gilbert alifanya uvumbuzi muhimu zaidi.

Jambo la kushangaza zaidi juu ya uchambuzi huu ni kwamba kabla ya Gilbert, kutoka kwa Wagiriki wa kale, ambao walianzisha mali ya amber, na Wachina, ambao walitumia dira, hakuna mtu ambaye angefanya hitimisho kama hilo na kupanga uchunguzi kwa njia hiyo.

Mchango kwa sayansi na O. Henrique.

Kisha matukio yalikua polepole kwa njia isiyo ya kawaida. Miaka 71 ilipita kabla ya hatua iliyofuata kuchukuliwa na burgomaster wa Ujerumani O. Guericke mnamo 1671. Mchango wake kwa umeme ulikuwa mkubwa sana.

Guericke alianzisha kurudisha nyuma kwa miili miwili iliyo na umeme (Hilbert aliamini kuwa kuna kivutio tu), uhamishaji wa umeme kutoka kwa mwili mmoja hadi mwingine kwa kutumia kondakta, umeme kupitia ushawishi wa mwili ulio na umeme wakati unakaribia mwili ambao haujachajiwa, na, muhimu zaidi. , jambo kuu ni la kwanza ilijenga mashine ya umeme inayotokana na msuguano. Wale.

aliunda uwezekano wote wa ufahamu zaidi juu ya kiini cha matukio ya umeme.

Sio tu wanafizikia waliochangia maendeleo ya umeme.

Miaka mingine 60 ilipita kabla ya mwanasayansi wa Kifaransa C. Dufay mwaka wa 1735-37. na mwanasiasa wa Marekani B. Franklin mwaka 1747-54.

iligundua kuwa kuna aina mbili za malipo ya umeme. Na mwishowe, mnamo 1785, afisa wa ufundi wa Ufaransa Ch.

Pia ni lazima kutaja kazi ya daktari wa Italia L. Galvani. Thamani kubwa A. Volta alikuwa na kazi ya kuunda chanzo chenye nguvu cha moja kwa moja katika mfumo wa "safu ya voltaic".

Mchango muhimu kwa ujuzi wa umeme ulitokea mwaka wa 1820, wakati profesa wa Denmark wa fizikia H. Oersted aligundua athari ya kondakta wa sasa kwenye sindano ya magnetic. Karibu wakati huo huo, mwingiliano wa mikondo na kila mmoja, ambayo ina umuhimu muhimu sana wa kutumika, iligunduliwa na kusoma na A. Ampere.

Mchango mkubwa katika utafiti wa umeme pia ulitolewa na aristocrat G. Cavendish, Abbot D. Priestley, na mwalimu wa shule G. Ohm. Kulingana na tafiti hizi zote, mwanafunzi M. Faraday aligundua induction ya sumakuumeme mwaka 1831, ambayo kwa kweli ni mojawapo ya aina za mwingiliano wa mikondo.

Kwa nini watu hawakujua chochote kuhusu umeme kwa maelfu ya miaka? Kwa nini makundi mbalimbali ya watu walishiriki katika mchakato huu? Kuhusiana na maendeleo ya ubepari, kulikuwa na ongezeko la jumla la uchumi, tabaka za kati na chuki za kitabaka zilivunjwa, na kiwango cha jumla cha kitamaduni na kielimu cha idadi ya watu kiliongezeka. Walakini, hata wakati huo haikuwa bila shida. Kwa mfano, Faraday, Ohm na idadi ya watafiti wengine wenye talanta walilazimika kupigana vita vikali na wapinzani wao wa kinadharia na wapinzani. Lakini bado, mwishowe, mawazo na maoni yao yalichapishwa na kupatikana kutambuliwa.

Kutoka kwa haya yote tunaweza kupata hitimisho la kuvutia: uvumbuzi wa kisayansi haufanyiki tu na wasomi, bali pia na wapenzi wa sayansi.

Ikiwa tunataka sayansi yetu iwe mstari wa mbele, basi lazima tukumbuke na kutilia maanani historia ya maendeleo yake, kupigana na utabaka na ukiritimba wa maoni ya upande mmoja, kuunda. hali sawa kwa watafiti wote wenye vipaji, bila kujali hali yao ya kisayansi.

Kwa hivyo, ni wakati wa kufungua kurasa zetu majarida ya kisayansi kwa walimu wa shule, maofisa wa sanaa za kijeshi, abati, madaktari, wasomi na wanagenzi, ili wao pia waweze kushiriki kikamilifu katika ubunifu wa kisayansi. Sasa wamenyimwa fursa hii.

Umeme ni aina muhimu sana ya nishati. Inabadilishwa kwa urahisi kuwa aina zingine, kama vile mwanga au joto. Inaweza kupitishwa kwa urahisi juu ya waya. Neno umeme linatokana na neno la Kigiriki kwa elektroni, amber. Wakati wa kusugua, amber hupata malipo ya umeme na huanza kuvutia vipande vya karatasi. Umeme wa tuli umejulikana tangu nyakati za kale, lakini miaka 200 tu iliyopita watu walijifunza kuunda sasa umeme. Umeme hutuletea joto na mwanga huwezesha mashine mbalimbali, ikiwa ni pamoja na kompyuta na vikokotoo.

Umeme ni nini

Umeme upo kwa sababu ya chembechembe ambazo zina chaji za umeme. Kuna malipo katika kila dutu - baada ya yote, viini vya atomiki vina chaji chanya, na elektroni zenye chaji hasi huzunguka pande zote (tazama kifungu ""). Kwa kawaida atomi haina upande wowote wa umeme, lakini inapotoa elektroni zake kwa atomi nyingine, huwa na chaji chanya, na atomi inayopata elektroni za ziada huchajiwa vibaya. unaweza kutoa malipo ya umeme kwa baadhi ya vitu, vinavyoitwa umeme tuli. Ukisugua puto kuhusu jumper ya sufu, baadhi ya elektroni zitahamisha kutoka kwa jumper hadi kwenye mpira, na itapata malipo mazuri. Mrukaji sasa amejaa chaji chanya na mpira unashikamana nayo kwani chaji zile zinazopingana zinavutiana. Nguvu za umeme hutenda kati ya miili iliyochajiwa, na miili iliyo na chaji tofauti (chanya na hasi) huvutiana. Vitu vilivyo na malipo sawa, kinyume chake, hufukuza. Katika jenereta ya Van de Graaff, wakati bendi ya mpira inasugua dhidi ya roller, malipo muhimu ya tuli yanazalishwa. Ikiwa mtu hugusa dome, nywele zake zitasimama.

Katika vitu vingine, kwa mfano, elektroni zinaweza kusonga kwa uhuru. Wakati kitu kinawaweka, mtiririko wa malipo ya umeme huundwa, unaoitwa mshtuko wa umeme. Makondakta- Hizi ni dutu zenye uwezo wa kufanya mkondo wa umeme. Ikiwa dutu haifanyi sasa, inaitwa kizio. Mbao na plastiki ni vihami. Kwa madhumuni ya insulation, kubadili umeme huwekwa kwenye nyumba ya plastiki. Waya kawaida hutengenezwa kwa shaba na kufunikwa na plastiki kwa insulation.

Umeme tuli uligunduliwa kwanza na Wagiriki wa kale zaidi ya miaka 2,000 iliyopita. Siku hizi, umeme tuli hutumiwa kutengeneza nakala, faksi na uchapishaji kwenye vichapishaji vya leza. Boriti ya laser iliyoonyeshwa na kioo inaunda a printer laser malipo tuli ya uhakika. Toner inavutiwa na pointi hizi na kushinikizwa dhidi ya karatasi.

Umeme

Umeme husababishwa na umeme tuli ambao hujilimbikiza wingu la dhoruba kama matokeo ya msuguano wa matone ya maji na fuwele za barafu dhidi ya kila mmoja. Wanaposugua dhidi ya kila mmoja na dhidi ya hewa, matone na fuwele za barafu hupata malipo. Matone yenye chaji chanya hukusanyika juu ya wingu, na chaji hasi hujilimbikiza chini. Cheche kubwa, inayoitwa kiongozi wa umeme, inakimbia kuelekea chini, kuelekea hatua ambayo ina malipo kinyume. Kabla ya kiongozi kutokea, tofauti inayoweza kutokea katika maeneo ya juu na ya chini ya wingu inaweza kuwa hadi volti milioni 100. Kiongozi husababisha kutokwa kwa majibu, kukimbilia kwa njia ile ile kutoka kwa wingu. ndani ya kutokwa huku kuna joto mara tano kuliko uso wa Jua - hupata joto hadi 33,000 °C. Hewa inayopokanzwa na kutokwa kwa umeme hupanuka haraka, na kuunda wimbi la hewa. Tunaiona kama radi.

Umeme wa sasa

Umeme wa sasa ni mtiririko wa chembe za kushtakiwa zinazohamia kutoka eneo la uwezo wa juu wa umeme hadi eneo la uwezo mdogo. Chembe huletwa katika tofauti inayoweza kutokea, ambayo hupimwa ndani volti. Kwa mtiririko wa sasa kati ya pointi mbili, "barabara" inayoendelea inahitajika - mzunguko. Kuna uwezekano wa tofauti kati ya nguzo mbili za betri. Ikiwa utawaunganisha kwenye mzunguko, sasa itatokea. Nguvu ya sasa inategemea tofauti ya uwezo na upinzani wa vipengele vya mzunguko. Dutu zote, hata conductors, hutoa upinzani fulani kwa sasa na kudhoofisha. Kitengo cha sasa kinaitwa ampere(A) kwa heshima ya mwanasayansi wa Kifaransa André-Marie Ampère (1775 - 1836).

Kwa vifaa tofauti haja ya sasa tofauti. Vifaa vya umeme, kama vile balbu, hubadilisha mkondo wa umeme kuwa aina zingine za nishati, joto na mwanga. Vifaa hivi vinaweza kushikamana katika mzunguko kwa njia mbili: kwa mfululizo na kwa sambamba. Katika mzunguko wa mfululizo, sasa inapita kupitia vipengele vyote kwa zamu. Ikiwa moja ya vipengele vinawaka, mzunguko unafungua na sasa inapotea. Katika mzunguko sambamba, sasa inapita kwenye njia kadhaa. Ikiwa sehemu moja ya mzunguko inashindwa, sasa inaendelea kupitia tawi lingine.

Betri

Betri ni hifadhi ya nishati ya kemikali ambayo inaweza kubadilishwa kuwa umeme. Betri ya kawaida inayotumiwa katika maisha ya kila siku inaitwa kipengele kavu. Ina elektroliti(kitu kilicho na chembe za chaji zinazoweza kusonga). Kama matokeo, malipo ya kinyume hutengana na kuhamia kwenye nguzo tofauti za betri. Wanasayansi wamegundua kwamba umajimaji katika mwili wa chura aliyekufa hufanya kazi kama elektroliti na hupitisha umeme.

Alessandro Volta (1745-1827) aliunda betri ya kwanza iliyopangwa duniani diski za kadibodi, iliyotiwa asidi, na iliyotiwa asidi, na diski za zinki na shaba zilizowekwa kati yao. Voltage ya kitengo inaitwa kwa heshima yake. volt. Betri ya 1.5 V inaitwa seli. Betri kubwa zinaundwa na seli kadhaa. Betri ya 9V ina seli 6. Wanaita kavu vipengele vya msingi. Wakati vipengele vya elektroliti vinapotumiwa, maisha ya betri huisha. Vipengele vya sekondari- Hizi ni betri zinazoweza kuchajiwa tena. Betri ya gari ni kipengele cha pili. Inachajiwa na sasa inayozalishwa ndani ya mashine. Betri ya jua hubadilisha nishati ya jua kuwa nishati ya umeme. Wakati wa kuangazwa mwanga wa jua tabaka za silicon, elektroni ndani yao huanza kusonga, na kuunda tofauti kati ya tabaka.

Umeme nyumbani kwetu

Voltage katika mtandao wa umeme katika nchi zingine ni 240 V, kwa wengine 110 V. Hii voltage ya juu, na mshtuko wa umeme unaweza kuwa mbaya. Mizunguko inayofanana hutoa umeme kwa sehemu tofauti za nyumba. Vifaa vyote vya elektroniki vina vifaa vya fuse. Ndani yao kuna waya nyembamba sana ambazo zinayeyuka na kuvunja mzunguko ikiwa sasa ni ya juu sana. Kila mzunguko sambamba kawaida ina waya tatu: kuishi na ardhi. Wawili wa kwanza hubeba sasa, na waya ya kutuliza inahitajika kwa usalama. Itaondoa mkondo wa umeme ndani ya ardhi katika tukio la kuvunjika kwa insulation. Wakati plagi imechomekwa kwenye plagi, vituo huungana na waya wa moja kwa moja na waya wa upande wowote, na kukamilisha mzunguko. Katika nchi zingine, plugs zilizo na viunganisho viwili hutumiwa, bila kutuliza (angalia takwimu).

Ugunduzi wa umeme ulibadilisha kabisa maisha ya mwanadamu. Hii jambo la kimwili daima kushiriki katika maisha ya kila siku. Taa ya nyumba na barabara, uendeshaji wa kila aina ya vifaa, harakati zetu za haraka - yote haya haiwezekani bila umeme. Hii ilipatikana shukrani kwa tafiti nyingi na majaribio. Hebu fikiria hatua kuu katika historia ya nishati ya umeme.

Wakati wa kale

Neno "umeme" linatokana na neno la Kigiriki la kale "electron", ambalo linamaanisha "amber". Kutajwa kwa kwanza kwa jambo hili kunahusishwa na nyakati za kale. Mwanahisabati na mwanafalsafa wa Ugiriki wa kale Thales ya Mileto katika karne ya 7 KK e. iligundua kwamba ikiwa kaharabu ilisuguliwa dhidi ya pamba, jiwe lilipata uwezo wa kuvutia vitu vidogo.

Kwa kweli, ilikuwa ni majaribio katika kuchunguza uwezekano wa kuzalisha umeme. KATIKA ulimwengu wa kisasa Njia hii inajulikana kama athari ya triboelectric, ambayo inafanya uwezekano wa kutoa cheche na kuvutia vitu vya uzani mwepesi. Licha ya ufanisi mdogo wa njia hii, tunaweza kuzungumza juu ya Thales kama mgunduzi wa umeme.

KATIKA zama za kale Hatua kadhaa za woga zilichukuliwa kuelekea ugunduzi wa umeme:

Mwanafalsafa wa kale wa Uigiriki Aristotle katika karne ya 4 KK. e. alisoma aina za eels ambazo zinaweza kushambulia adui na kutokwa kwa umeme;
Mwandishi wa kale wa Kirumi Pliny alichunguza sifa za umeme za resin katika 70 AD.

Majaribio haya yote hayawezi kutusaidia kujua ni nani aliyegundua umeme. Majaribio haya ya pekee hayakutengenezwa. Matukio yaliyofuata katika historia ya umeme yalifanyika karne nyingi baadaye.

Hatua za uundaji wa nadharia

Karne ya 17-18 iliwekwa alama na uumbaji wa misingi ya sayansi ya ulimwengu. Tangu karne ya 17, uvumbuzi kadhaa umetokea kwamba katika siku zijazo itaruhusu mtu kubadilisha kabisa maisha yake.

Muonekano wa neno

Mwanafizikia Mwingereza na daktari wa mahakama mwaka wa 1600 alichapisha kitabu “On the Magnet and Magnetic Bodies,” ambamo alifafanua “umeme.” Ilielezea mali ya vitu vingi vikali ili kuvutia vitu vidogo baada ya kusugua. Wakati wa kuzingatia tukio hili, mtu lazima aelewe hilo tunazungumzia si kuhusu uvumbuzi wa umeme, lakini tu kuhusu ufafanuzi wa kisayansi.

William Gilbert aliweza kuvumbua kifaa kiitwacho versor. Tunaweza kusema kwamba ilifanana na electroscope ya kisasa, kazi ambayo ni kuamua kuwepo kwa malipo ya umeme. Kutumia versor, iligundulika kuwa, pamoja na amber, zifuatazo pia zina uwezo wa kuvutia vitu nyepesi:

kioo;
almasi;
yakuti;
amethisto;
opal;
slates;
kaborundu.

Mnamo 1663, mhandisi wa Ujerumani, mwanafizikia na mwanafalsafa Otto von Guericke aligundua kifaa ambacho kilikuwa mfano wa jenereta ya kielektroniki. Ulikuwa ni mpira wa sulfuri uliowekwa kwenye fimbo ya chuma, ambayo ilizungushwa na kusuguliwa kwa mkono. Kwa msaada wa uvumbuzi huu, iliwezekana kuona kwa vitendo mali ya vitu sio tu kuvutia, bali pia kukataa.

Mnamo Machi 1672, mwanasayansi maarufu wa Ujerumani Gottfried Wilhelm Leibniz katika barua kwa Guerike alisema wakati akifanya kazi kwenye mashine yake aligundua cheche ya umeme. Huu ulikuwa ushahidi wa kwanza wa jambo ambalo lilikuwa la ajabu wakati huo. Guericke aliunda kifaa ambacho kilitumika kama mfano wa uvumbuzi wote wa umeme wa siku zijazo.

Mnamo 1729, mwanasayansi kutoka Uingereza Stephen Gray ilifanya majaribio ambayo yalifanya iwezekanavyo kugundua uwezekano wa kusambaza malipo ya umeme kwa umbali mfupi (hadi futi 800). Pia alithibitisha kuwa umeme hausambazwi duniani. Baadaye, hii ilifanya iwezekane kuainisha vitu vyote kuwa vihami na makondakta.

Aina mbili za malipo

Mwanasayansi wa Ufaransa na mwanafizikia Charles Francois Dufay mnamo 1733 aligundua chaji mbili tofauti za umeme:

"glasi", ambayo sasa inaitwa chanya;
"resinous", inayoitwa hasi.

Kisha akafanya tafiti za mwingiliano wa umeme, ambao ulithibitisha kuwa miili iliyo na umeme tofauti itavutia kila mmoja, na miili iliyo na umeme vile vile itafukuza. Katika majaribio haya, mvumbuzi wa Kifaransa alitumia electrometer, ambayo ilifanya iwezekanavyo kupima kiasi cha malipo.

Mnamo 1745, mwanafizikia kutoka Uholanzi Pieter van Muschenbrouck zuliwa jarida la Leyden, ambalo likawa capacitor ya kwanza ya umeme. Muundaji wake pia ni mwanasheria na mwanafizikia wa Ujerumani Ewald Jürgen von Kleist. Wanasayansi wote wawili walitenda kwa usawa na kwa kujitegemea. Ugunduzi huu unawapa wanasayansi kila haki ya kujumuishwa katika orodha ya wale waliounda umeme.

Oktoba 11, 1745 Kleist alifanya majaribio na "mtungi wa matibabu" na kugundua uwezo wa kuhifadhi kiasi kikubwa malipo ya umeme. Kisha akawajulisha wanasayansi wa Ujerumani kuhusu ugunduzi huo, baada ya hapo uchambuzi wa uvumbuzi huu ulifanyika katika Chuo Kikuu cha Leiden. Kisha Pieter van Muschenbrouck alichapisha kazi yake, shukrani ambayo Benki ya Leiden ikawa maarufu.

Benjamin Franklin

Mnamo 1747, Mmarekani mwanasiasa, mvumbuzi na mwandishi Benjamin Franklin alichapisha insha yake "Majaribio na Uchunguzi na Umeme." Ndani yake, aliwasilisha nadharia ya kwanza ya umeme, ambayo aliiweka kama kioevu kisichoonekana au maji.

Katika ulimwengu wa kisasa, jina Franklin mara nyingi huhusishwa na muswada wa dola mia, lakini hatupaswi kusahau kwamba alikuwa mmoja wa wavumbuzi wakuu wa wakati wake. Orodha ya mafanikio yake mengi ni pamoja na:

Jina linalojulikana leo majimbo ya umeme(-) na (+).
Franklin alithibitisha asili ya umeme ya umeme.
Aliweza kuja na kuwasilisha mradi wa fimbo ya umeme mnamo 1752.
Alikuja na wazo la motor ya umeme. Mfano halisi wa wazo hili ulikuwa onyesho la gurudumu linalozunguka chini ya ushawishi wa nguvu za kielektroniki.

Kuchapishwa kwa nadharia yake na uvumbuzi mwingi humpa Franklin kila haki ya kuzingatiwa kuwa mmoja wa wale waliovumbua umeme.

Kutoka kwa nadharia hadi sayansi halisi

Utafiti na majaribio yaliyofanywa yaliruhusu utafiti wa umeme kuhamia katika kitengo sayansi kamili. Ya kwanza katika mfululizo wa mafanikio ya kisayansi ilikuwa ugunduzi wa sheria ya Coulomb.

Mwingiliano wa Sheria ya Malipo

Mhandisi wa Ufaransa na mwanafizikia Charles Augustin de Coulon mnamo 1785 aligundua sheria iliyoakisi nguvu ya mwingiliano kati ya malipo ya hatua tuli. Coulomb hapo awali alikuwa amevumbua usawa wa msokoto. Kuibuka kwa sheria kulifanyika kutokana na majaribio ya Coulomb na mizani hii. Kwa msaada wao, alipima nguvu ya mwingiliano kati ya mipira ya chuma iliyoshtakiwa.

Sheria ya Coulomb ilikuwa sheria ya kwanza ya msingi inayoelezea matukio ya sumakuumeme, ambayo sayansi ya sumaku-umeme ilianza. Sehemu ya malipo ya umeme ilipewa jina kwa heshima ya Coulomb mnamo 1881.

Uvumbuzi wa betri

Mnamo 1791, daktari wa Italia, mwanafizikia na mwanafizikia aliandika Mkataba juu ya Nguvu za Umeme katika Mwendo wa Misuli. Ndani yake, aliandika uwepo wa msukumo wa umeme katika tishu za misuli ya wanyama. Pia aligundua tofauti inayoweza kutokea wakati wa mwingiliano wa aina mbili za chuma na elektroliti.

Ugunduzi wa Luigi Galvani uliendelezwa katika kazi ya mwanakemia wa Italia, mwanafizikia na mwanafizikia Alessandro Volta. Mnamo 1800, aligundua "Safu ya Volta" - chanzo cha sasa kinachoendelea. Ilikuwa ni safu ya sahani za fedha na zinki, ambazo zilitenganishwa kutoka kwa kila mmoja na vipande vya karatasi vilivyowekwa kwenye suluhisho la chumvi. Safu ya Voltaic ikawa mfano wa seli za galvanic, ambayo nishati ya kemikali ilibadilishwa kuwa nishati ya umeme.

Mnamo 1861, jina "volt" lilianzishwa kwa heshima yake - kitengo cha kipimo cha voltage.

Galvani na Volta ni miongoni mwa waanzilishi wa mafundisho ya matukio ya umeme. Uvumbuzi wa betri ulisababisha maendeleo ya haraka na ukuaji uliofuata uvumbuzi wa kisayansi. Mwisho wa karne ya 18 na mapema XIX karne inaweza kutambuliwa kama wakati ambapo umeme ulivumbuliwa.

Kuibuka kwa dhana ya sasa

Mnamo 1821, mwanahisabati wa Ufaransa, mwanafizikia na mwanasayansi wa asili Andre-Marie Ampere katika mkataba wake mwenyewe alianzisha uhusiano kati ya matukio ya magnetic na umeme, ambayo haipo katika hali ya tuli ya umeme. Kwa hiyo, kwanza alianzisha dhana ya "umeme wa sasa".

Ampere ilibuni koili yenye zamu nyingi za nyaya za shaba, ambazo zinaweza kuainishwa kama amplifier ya uwanja wa sumakuumeme. Uvumbuzi huu ulitumika kuunda telegraph ya sumakuumeme katika miaka ya 30 ya karne ya 19.

Shukrani kwa utafiti wa Ampere, kuzaliwa kwa uhandisi wa umeme kuliwezekana. Mnamo 1881, kwa heshima yake, kitengo cha sasa kiliitwa "ampere", na vyombo vya kupima nguvu viliitwa "ammeters".

Sheria ya Mzunguko wa Umeme

Mwanafizikia kutoka Ujerumani Georg Simon Ohm mnamo 1826 ilianzisha sheria ambayo ilithibitisha uhusiano kati ya upinzani, voltage na sasa katika mzunguko. Shukrani kwa Om, maneno mapya yaliibuka:

kushuka kwa voltage kwenye mtandao;
conductivity;
nguvu ya umeme.

Kitengo cha upinzani wa umeme kiliitwa jina lake mwaka wa 1960, na Ohm bila shaka imejumuishwa katika orodha ya wale ambao waligundua umeme.

Mwanakemia wa Kiingereza na mwanafizikia Michael Faraday alifanya ugunduzi wa introduktionsutbildning sumakuumeme katika 1831, ambayo msingi uzalishaji wa wingi wa umeme. Kulingana na jambo hili, anaunda motor ya kwanza ya umeme. Mnamo 1834, Faraday aligundua sheria za electrolysis, ambayo ilimpeleka kwenye hitimisho kwamba atomi zinaweza kuchukuliwa kuwa carrier wa nguvu za umeme. Masomo ya electrolysis yalichukua jukumu kubwa katika kuibuka kwa nadharia ya elektroniki.

Faraday ndiye muundaji wa fundisho la uwanja wa sumakuumeme. Aliweza kutabiri uwepo wa mawimbi ya sumakuumeme.

Matumizi ya umma

Ugunduzi huu wote haungekuwa hadithi bila matumizi ya vitendo. Ya kwanza ya njia zinazowezekana maombi yalikuwa taa ya umeme, ambayo ilipatikana baada ya uvumbuzi wa taa ya incandescent katika miaka ya 70 ya karne ya 19. Muumbaji wake alikuwa mhandisi wa umeme wa Kirusi Alexander Nikolaevich Lodygin.

Taa ya kwanza ilikuwa chombo cha kioo kilichofungwa kilicho na fimbo ya kaboni. Mnamo 1872, maombi ya uvumbuzi yaliwasilishwa, na mnamo 1874 Lodygin ilipewa hati miliki ya uvumbuzi wa taa ya incandescent. Ikiwa unajaribu kujibu swali katika mwaka gani umeme ulionekana, basi mwaka huu unaweza kuchukuliwa kuwa mojawapo ya majibu sahihi, tangu kuonekana kwa balbu ya mwanga ikawa ishara ya wazi ya upatikanaji.

Kuibuka kwa umeme nchini Urusi

Itakuwa ya kuvutia kujua katika mwaka gani umeme ulionekana nchini Urusi. Taa ilionekana kwanza mwaka wa 1879 huko St. Kisha taa ziliwekwa kwenye daraja la Liteiny. Kisha mwaka 1883 mtambo wa kwanza wa kuzalisha umeme ulianza kufanya kazi katika Daraja la Polisi (People's).

Taa ilionekana kwanza huko Moscow mnamo 1881. Kiwanda cha kwanza cha nguvu cha jiji kilianza kufanya kazi huko Moscow mnamo 1888.

Siku ya Kuanzishwa mifumo ya nishati Urusi inazingatiwa Julai 4, 1886, wakati Alexander III alisaini mkataba wa "Jumuiya ya Taa za Umeme ya 1886". Ilianzishwa na Karl Friedrich Siemens, ambaye alikuwa kaka wa mratibu wa wasiwasi maarufu duniani Siemens.

Haiwezekani kusema hasa wakati umeme ulionekana duniani. Kuna matukio mengi sana yaliyotawanyika kwa wakati ambayo ni muhimu sawa. Kwa hivyo, kunaweza kuwa na chaguzi nyingi za kujibu, na zote zitakuwa sahihi.