Що таке електрика і звідки взялося слово
Історія електрики — це шлях завдовжки понад дві тисячі років: від спостережень Талеса Мілетського за наелектризованим бурштином близько 600 року до нашої ери до перших міських електромереж і побутової розетки наприкінці XIX століття. Саме слово «електрика» походить від грецького «електрон» — так елліни називали бурштин.
Електрика — це сукупність явищ, повʼязаних із рухом і взаємодією електричних зарядів, яку люди спершу помічали як притягання дрібних предметів наелектризованим бурштином, а згодом навчилися отримувати, зберігати й передавати на відстань.
Давньогрецький філософ Талес Мілетський описав простий дослід: якщо потерти бурштин хутром, він починає притягувати легкі предмети. Для античної людини це виглядало майже як диво, але саме з таких спостережень почалася довга низка відкриттів, про яку доречно згадати поруч із темою винаходів, що змінили світ.
Тоді ще ніхто не говорив про електрони, заряд або струм. Люди бачили лише наслідок: предмет, який після тертя поводився незвично. Наука про електрику почалася зі спроби пояснити цю загадку без міфів.
Від бурштину до перших дослідів (1600–1750-ті)
Перший великий крок після античних спостережень зробив Вільям Гілберт: він відокремив магнетизм від статичної електрики й дав явищу наукову мову. У 1600 році в праці «De Magnete» він ужив латинський термін «electricus» — «подібний до бурштину».
Гілберт показав, що притягувати дрібні предмети після тертя здатний не тільки бурштин. Отже, перед дослідниками постала спільна властивість багатьох тіл — її вже можна було повторювати й описувати як звичайне природне явище.
У середині XVIII століття зʼявилася лейденська банка — перший конденсатор, тобто пристрій для зберігання електричного заряду. Її повʼязують із двома незалежними відкриттями: Евальдом Юргеном фон Клейстом 11 жовтня 1745 року та Пітером ван Мушенбруком у Лейдені в 1745–1746 роках.
Лейденська банка дала дослідникам важливу перевагу: заряд можна було не лише отримати миттєво, а й накопичити для досліду. У 1752 році Бенджамін Франклін дослідом зі змієм показав, що блискавка має електричну природу, а заряд від грозової хмари можна було зберегти в лейденській банці.
Народження струму: Гальвані, Вольта, Ерстед (1780–1820)
Струм став предметом науки тоді, коли досліди навчилися показувати дію електрики в часі, а не лише короткий розряд. Цей поворот почався з жабʼячих лапок Гальвані, продовжився батареєю Вольти й привів до відкриття звʼязку електрики з магнетизмом.
У 1780 році Гальвані помітив, що мʼязи лапок мертвої жаби скорочуються від електричної іскри й контакту з металами. У праці 1791 року він пояснював це «тваринною електрикою». Висновок був спірний, але дослід дав поштовх новій серії експериментів.
Алессандро Вольта не погодився з поясненням Гальвані й шукав джерело явища в контакті різних металів. У 1800 році він створив вольтів стовп — першу батарею і перше джерело безперервного електричного струму.
Стовп складався з чергованих дисків цинку й міді або срібла, розділених тканиною, змоченою в солоній воді. Це був принципово новий етап: електрика перестала бути миттєвою іскрою і могла текти безперервно.
У 1820 році Ганс Крістіан Ерстед виявив, що електричний струм у дроті відхиляє стрілку компаса. Про своє відкриття він оголосив 21 липня 1820 року. Так народилася ідея електромагнетизму: електрика й магнетизм виявилися повʼязаними явищами.
Фарадей і машина, що робить струм (1831)
Майкл Фарадей показав, як отримувати струм за допомогою руху магнітного поля, і цим відкрив шлях до електрогенераторів. 29 серпня 1831 року він відкрив електромагнітну індукцію й побудував перший електрогенератор — дискову динамо-машину.
Фарадей дав принцип, на якому згодом працювали генератори електростанцій: механічний рух можна перетворити на електричну енергію. На цій ідеї трималася вся майбутня енергетика.
Результати Фарадей представив Лондонському королівському товариству 24 листопада 1831 року. Звідси історія електрики рушає з лабораторій у промисловість.
| Рік | Хто | Що зробив |
|---|---|---|
| ~600 до н.е. | Талес Мілетський | Описав притягання легких предметів потертим бурштином |
| 1600 | Вільям Гілберт | Увів термін «electricus» і відокремив магнетизм від статичної електрики |
| 1745–1746 | Клейст і Мушенбрук | Незалежно створили лейденську банку |
| 1800 | Алессандро Вольта | Створив вольтів стовп — першу батарею |
| 1820 | Ганс Крістіан Ерстед | Показав звʼязок струму й магнетизму |
| 1831 | Майкл Фарадей | Відкрив електромагнітну індукцію й побудував перший генератор |
| 1879 | Томас Едісон | Випробував лампу з вугільною ниткою |
| 1895 | Тесла і Вестінгаус | Система змінного струму дала промисловий струм на Ніагарі |
Лампа, електростанції та «війна струмів» (1879–1895)
Наприкінці XIX століття електрика вийшла з лабораторій на вулиці міст. За п’ятнадцять років світ отримав лампу розжарення, першу центральну електростанцію й гучну суперечку між постійним та змінним струмом.
21–22 жовтня 1879 року Томас Едісон випробував лампу розжарення з вугільною ниткою, яка світила 13,5 години. Едісон не винайшов лампочку одноосібно — до нього над нею працювали інші дослідники. Його заслуга в тому, що саме його лампа стала частиною ширшої електричної мережі.
4 вересня 1882 року в Нью-Йорку запрацювала станція Pearl Street. Вона працювала на постійному струмі, мала шість динамо по 100 кВт, живила близько 400 ламп і на старті обслуговувала 82 клієнти.
Наприкінці 1880-х і в 1890-ті роки розгорнулася «війна струмів». Едісон обстоював постійний струм, а Нікола Тесла й Джордж Вестінгаус просували змінний, який було зручніше передавати на великі відстані.
- Постійний струм годився для ранніх міських систем, але погано передавався на великі відстані.
- Змінний струм можна було ефективніше передавати на далекі відстані.
- Електростанції поступово ставали частиною єдиної мережі.
26 серпня 1895 року гідроелектростанція на Ніагарському водоспаді дала перший промисловий струм для регулярної роботи. Вона працювала на змінному струмі за системою Вестінгауса й патентами Тесли. Це стало фактичною перемогою змінного струму.
Електрика приходить в Україну
На українських землях електрика теж спершу зʼявлялася як міська новинка: освітлення важливих будівель, трамваї, електростанції для транспорту. Найпомітніші ранні приклади повʼязані зі Львовом і Києвом.
У Львові ще 1881 року інженер Францішек Рихновський влаштував електричне освітлення будівлі Галицького крайового сейму. У 1894 році у Львові зʼявився електричний трамвай, а електростанцію для нього будувала фірма «Сіменс».
У Києві електричний трамвай запустили 13 червня 1892 року. Це був перший електричний трамвай в Україні й один із ранніх прикладів такого транспорту у Східній Європі. Ініціатором проєкту був інженер Аманд Струве.
Окремо згадують українського інженера Федора Піроцького. За однією з версій, у 1880 році він випробував вагон на електротязі в Санкт-Петербурзі й тому належить до піонерів електротрамвая. Водночас перший комерційний електротрамвай повʼязують із Вернером фон Сіменсом і Ліхтерфельде 1881 року.
Як електрика дійшла до розетки
До побутової розетки електрика дійшла через поєднання відкриттів, машин і мереж. Бурштин дав перше запитання, батарея — безперервний струм, генератор Фарадея — масштаб, а електростанції зі змінним струмом — передачу на відстань. Розетка в стіні здається простою, але за нею стоять два тисячоліття спостережень і дослідів. Тому історія електрики — це не заслуга одного генія й не єдиний момент «винаходу», а довга послідовність кроків, кожен з яких робив невидиме явище зрозумілішим і ближчим до щоденного життя.
