Что такое электричество и откуда взялось слово
История электричества началась не с розетки, а с простого опыта: около 600 года до нашей эры Фалес Милетский заметил, что натертый янтарь притягивает легкие предметы. От этого наблюдения путь растянулся больше чем на две тысячи лет — к батареям, генераторам, лампам, электростанциям и городским сетям.
Электричество — это совокупность явлений, связанных с движением и взаимодействием электрических зарядов, которую люди сначала видели как притяжение пылинок и соломинок к янтарю, а позже научились получать, хранить, передавать и использовать в быту.
Само слово связано с греческим «электрон»: так древние греки называли янтарь. Поэтому в названии явления сохранилась память о первом материале, который помог заметить странное притяжение после трения.
Фалес не знал ни электронов, ни электрического тока, ни заряда. Он видел только эффект: предмет после трения вел себя необычно. Так же часто начинались и другие изобретения, которые изменили мир: сначала наблюдение, потом объяснение, затем практическое применение.
От янтаря к первым опытам (1600–1750-е годы)
После античных наблюдений главный шаг сделал Уильям Гильберт: он отделил магнетизм от статического электричества и дал явлению научный язык. В 1600 году в книге «De Magnete» он использовал латинское слово «electricus» — «похожий на янтарь».
Гильберт показал, что после трения мелкие предметы притягивает не только янтарь. Подобный эффект давали и другие материалы. Значит, речь шла не о чудесном свойстве одного камня, а о повторяемом природном явлении.
В середине XVIII века появилась лейденская банка — первый конденсатор, то есть устройство для хранения электрического заряда. Ее связывают с двумя независимыми опытами: Эвальда Юргена фон Клейста 11 октября 1745 года и Питера ван Мушенбрука в Лейдене в 1745–1746 годах.
Лейденская банка изменила лабораторную работу. Заряд теперь можно было не только получить в виде короткой искры, но и накопить для опыта. В 1752 году Бенджамин Франклин в опыте с воздушным змеем показал электрическую природу молнии, а заряд грозового облака можно было сохранить в лейденской банке.
Как появился электрический ток: Гальвани, Вольта, Эрстед
Электрический ток стал предметом науки, когда исследователи получили не разовый разряд, а длительное действие электричества. Этот поворот начался с опытов Гальвани, продолжился батареей Вольты и привел к открытию связи электричества с магнетизмом.
В 1780 году Луиджи Гальвани заметил, что мышцы лапок мертвой лягушки сокращаются от электрической искры и контакта с металлами. В работе 1791 года он объяснял это «животным электричеством». Объяснение оказалось спорным, но сам опыт дал сильный толчок новым экспериментам.
Алессандро Вольта не согласился с Гальвани и искал источник эффекта в контакте разных металлов. В 1800 году он создал вольтов столб — первую батарею и первый источник непрерывного электрического тока.
Столб состоял из чередующихся дисков цинка и меди или серебра, разделенных тканью, смоченной в соленой воде. Это был новый этап: электричество перестало быть мгновенной искрой и могло течь постоянно.
В 1820 году Ханс Кристиан Эрстед обнаружил, что ток в проводе отклоняет стрелку компаса. О своем открытии он сообщил 21 июля 1820 года. Так появилась идея электромагнетизма: электричество и магнетизм оказались связанными явлениями.
Фарадей и машина, которая создает ток
Майкл Фарадей показал, как получать ток с помощью движения магнитного поля, и этим открыл путь к электрогенераторам. 29 августа 1831 года он открыл электромагнитную индукцию и построил первый электрогенератор — дисковую динамо-машину.
Фарадей дал принцип, на котором позже стали работать генераторы электростанций: механическое движение можно превратить в электрическую энергию. Без этой идеи массовая энергетика не получила бы привычного масштаба.
Результаты Фарадей представил Лондонскому королевскому обществу 24 ноября 1831 года. После этого история электричества начала выходить за пределы лабораторий и постепенно переходить в промышленность.
| Год | Кто | Что сделал |
|---|---|---|
| ~600 до н. э. | Фалес Милетский | Описал притяжение легких предметов натертым янтарем |
| 1600 | Уильям Гильберт | Ввел термин «electricus» и отделил магнетизм от статического электричества |
| 1745–1746 | Клейст и Мушенбрук | Независимо создали лейденскую банку |
| 1800 | Алессандро Вольта | Создал вольтов столб — первую батарею |
| 1820 | Ханс Кристиан Эрстед | Показал связь тока и магнетизма |
| 1831 | Майкл Фарадей | Открыл электромагнитную индукцию и построил первый генератор |
| 1879 | Томас Эдисон | Испытал лампу с угольной нитью |
| 1895 | Тесла и Вестингауз | Система переменного тока дала промышленный ток на Ниагаре |
Лампа, электростанции и «война токов»
В конце XIX века электричество вышло из лабораторий на городские улицы. За полтора десятилетия появились практичная лампа накаливания, центральная электростанция и громкий спор о том, какой ток должен стать основой будущих сетей.
21–22 октября 1879 года Томас Эдисон испытал лампу накаливания с угольной нитью, которая светила 13,5 часа. Эдисон не изобрел лампочку в одиночку: до него над ней работали другие исследователи. Его вклад был в другом — лампа стала частью более широкой электрической системы.
4 сентября 1882 года в Нью-Йорке начала работу станция Pearl Street. Она использовала постоянный ток, имела шесть динамо-машин по 100 кВт, питала около 400 ламп и на старте обслуживала 82 клиента.
В конце 1880-х и в 1890-е годы развернулась «война токов». Эдисон защищал постоянный ток, а Никола Тесла и Джордж Вестингауз продвигали переменный ток, который было проще передавать на большие расстояния.
- Постоянный ток подходил для ранних городских систем, но плохо передавался далеко.
- Переменный ток было легче преобразовывать и отправлять на большие расстояния.
- Электростанции постепенно превращались в части единой сети.
26 августа 1895 года гидроэлектростанция на Ниагарском водопаде дала первый промышленный ток для регулярной работы. Она использовала переменный ток по системе Вестингауза и патентам Теслы. Это стало фактической победой переменного тока.
Как электричество пришло в Украину
На украинских землях электричество сначала появлялось как городская новинка: подсветка важных зданий, трамваи, станции для транспорта. Самые заметные ранние примеры связаны со Львовом и Киевом.
Во Львове еще в 1881 году инженер Францишек Рыхновский устроил электрическое освещение здания Галицкого краевого сейма. В 1894 году во Львове появился электрический трамвай, а станцию для него строила фирма «Сименс».
В Киеве электрический трамвай запустили 13 июня 1892 года. Это был первый электрический трамвай в Украине и один из ранних примеров такого транспорта в Восточной Европе. Инициатором проекта был инженер Аманд Струве.
Отдельно вспоминают украинского инженера Федора Пироцкого. По одной из версий, в 1880 году он испытал вагон на электрической тяге в Санкт-Петербурге и поэтому относится к пионерам электротрамвая. При этом первый коммерческий электрический трамвай обычно связывают с Вернером фон Сименсом и Лихтерфельде 1881 года.
Как электричество дошло до розетки
До бытовой розетки электричество дошло через соединение открытий, машин и сетей. Янтарь дал первый вопрос, батарея — непрерывный ток, генератор Фарадея — масштаб, а электростанции с переменным током — передачу на расстояние.
Розетка в стене кажется простой деталью, но за ней стоят два тысячелетия наблюдений и опытов. Поэтому история электричества — это не заслуга одного гения и не один момент «изобретения», а длинная цепочка шагов. Каждый из них делал невидимое явление понятнее и ближе к повседневной жизни.
