Рис.2. Ветряная мельница

Рис.1. Водяная мельница

С тех пор как существует мирозданье такого нет кто б не нуждался в знаньи.

Какой мы не возьмём язык и век, всегда стремился к знанью человек.

А. А. Д. Рудаки

2. ИСТОРИЯ ЭНЕРГЕТИКИ

2.1. Общая энергетика

С древнейших времен люди нуждались в силе, в двигателях, которые помогали бы выкорчевывать деревья, приводили бы в действие приспособления для подачи воды на поля, пахали землю, вращали жернова, мелющие зерно и т.п.

В странах Древнего Востока, в Египте, Индии, Китае для этой цели уже в 3-м тыс. до н.э. использовались животные и рабы. Затем на смену живым двигателям пришло водяное колесо – два диска на одном валу, между которыми помещались дощечки – лопасти.

Поток воды в реке давил на лопасти, пово-

рачивая колесо, а через вал колеса движение

передавалось жерновами (рис. 1).

В 3-м тысячелетии до н.э. люди использовали паруса для движения лодок, но только в VII в. н. э. персы изобрели ветряную мельницу с крыльями (рис. 2). Началась история ветряных двигателей.

Водяные колеса использовались на Ниле, Евфрате, Янцзы для подъема воды, вращали их рабы. Затем древние греки и римляне использовали водяные колеса в качестве двигателя для привода насосов и мельниц, для выжимания масла. Позднее водяные колеса стали широко использоваться в ремесле, затем в промышленности.

Римский писатель Марк Витрувий Полион в I в. до н. э. впервые опи-

Рис. 4. Эолипил Герона

Рис. 3. Архимед

сал водяное колесо. Водяные колеса и ветряные мельницы вплоть до XVII века являлись основными типами двигателей.

В конце XVII – начале XVIII веков в Италии, Франции, Англии, России, Испании и других государствах делались неоднократные попытки создать двигатель, не зависящий от движущейся воды рек и ветра. Идея использования пара для создания двигателя возникла благодаря размышлениям и опытам древних мыслителей.

Архимед (ок. 287 – 212 гг. до н.э.) (рис. 3), один из гениальных исследователей античного периода, творец древней механики, великий математик. Открыл гидростатический закон, теорию рычага. Создал начала математического

анализа, придумал катапульту, паровую пушку, водоподъемный «архимедов винт», зубчатый редуктор, приборы для измерения размеров удаленных тел и многое другое.

Герон из Александрии еще в 70-е гг. н.э. изобрел простейшую паровую турбину – эолипил Герона (рис. 4).

Сила пара, вырывающегося из шарообразного сосуда, в котором кипела вода, через Г- образные трубки, вращала этот сосуд.

В середине XVIII века человечество вплотную подошло к одному из важнейших моментов

в истории технического творчества – использованию водяного пара для приведения в действие различных механизмов

В истории попыток использования пара записаны имена многих ученых и изобретателей:

итальянцев – Леонардо да Винчи, Порта; французов – де Ко, Папена; англичан – Т. Сэвери, Т. Ньюкомена; русских – И.И. Ползунова, отца и сына Черепановых и многих других.

Леонардо да Винчи (1452 -1519) – гениальный мыслитель, многогранный талантливый изобретатель, художник (рис. 5).

Он оставил 5000 страниц научных и технических описаний, чертежей, эскизов: шлюзовые ворота со створками, текстильные станки, роликовые подшипники, центробежный

вил и описал опыты, демонстрирующие силу атмосферного давления на «магдебургских полушариях», из которых был удален воздух, а разряжение это достигалось с помощью конденсации пара. Для того, чтобы разъединить эти полушария, использовали восьмерку лошадей.

дал паровой насос, в котором паро-

вой котел был отделен от цилиндра (рис.6). Царь Петр I купил насос Сэвери для приведения в действие фонтанов в Летнем саду.

Томас Ньюкомен (1663-1729 ) усовершенствовал паровой насос, связал поршень с балансиром и штангой водоотливного насоса. Охлаждающая вода подавалась в цилиндр сверху для опускания поршня (рис. 7).

Машины Ньюкомена были приобретены Петром I для откачки воды из дока в Кронштадте.

Пароатмосферные машины и Сэвери и Ньюкомена были громоздки и имели малый коэффициент полезного дей-

ствия (≈ 0,3 %).

цилиндра с поршнями и отдельный паровой котел, из которого пар поочередно поступал в цилиндры через автоматический распре-

Михаил Васильевич Ломоносов (1711-1765) – гениальный русский ученый, мыслитель, экспериментатор, поэт (рис. 9).

Ломоносов много сделал в области различных наук и в каждой из них исследовал самые фундаментальные вопросы. Он изучал агре-

гатное состояние вещества, изучал термометрию, внедрял физические и химические методы исследования. Он экспериментально доказал и сформулировал в 1748 г. закон сохранения вещества. Это было за 18 лет до подобных опытов француза Лавуазье, которому мировая наука приписала откры-

тие закона сохранения материи. Ломоносов впервые дал правильное

объяснение теплоте, как движению мельчайших частиц – корпускул.

М. В. Ломоносов был не только выдающимся и разносторонним учёным, но и страстным пропагандистом научных знаний. Он понимал необходимость обучения для народа и уделял этому боль-

Рис. 9. М. В. Ломоносов шое внимание, помня завет Петра I: «…науки производить и оные распро-

странять.» Приведем обращение Ломоносова в стихотворной форме к своим ученикам:

О вы, которых ожидает Отечество от недр своих

И видеть таковых желает, Каких зовет от стран чужих. О, ваши дни благословенны! Дерзайте ныне ободренны Раченьем вашим показать,

Что может собственных Платонов

И быстрых разумом Невтонов Российская земля рождать.

О Ломоносове гениальный поэт и философ А.С. Пушкин писал: “Соединяя необыкновенную силу воли с необыкновенной силой понятия, Ломоносов объял все отрасли просвещения. Жажда науки была сильнейшею страстью его души. Историк, ритор, механик, химик, минералог, художник и стихотворец – он всё испытал и во всё проник. ”

Ученые, изобретатели, гениальные самоучки, механики продолжали работать над устройством и совершенствованием паровых машин и их применением, имея уже какое-то представление о теплоте.

Рис.10. Джеймс Уатт

Джеймс Уатт (1736-1819) , (рис. 10), английский механик, создал паровую машину двойного действия, рабочий ход поршня в ней производился не атмосферным давлением, а дав-

лением пара.

Машина Уатта управлялась золотниковым устройством, (центробежным регулятором пара). Содержала маховик и шатуннокривошипный механизм, совершала непрерывное вращательное движение. Конденсация пара производилась в отдельном устройстве – конденсаторе. Общий КПД машины равнялся 8 %. Во второй половине XVIII в. устройство паровой машины было отработано, она нашла широкое применение в промышленности крупных стран. В честь Д. Уатта единица мощности была названа “Ватт”.

В России паровые машины начали строиться в Петербурге (на Галерном острове), на Олонецком и других заводах.

Американец Р.Фултон в 1803 г. установил паровой двигатель на судне; такие суда стали называться пароходами.

В Петербурге с 1800 по 1825 г.

было изготовлено более 100 паровых машин заводских и 11 пароходных. Первый российский пароход “Елизавета” совершал рейсы «Петербург – Кронштадт» уже в 1815 г.

Черепанов Ефим Алексеевич вместе со своим сыномМироном Ефимовичем – механики нижнетагильских заводов – с 1820 г. по 1835 г. построи-

ли 20 различных паровых машин, а в 1833 году построили первый в России Рис. 11. Паровоз Черепановых

паровоз, (рис. 11), который двигался по чугунному рельсовому пути. Первая железная дорога в России “Петербург – Царское село”

была построена в 1837 году.

Д. Стефенсон в Англии, начиная с 1829 года, построил серию паровозов.

Рис. 12. Турбина Фурнейрона: 1-направляющий аппарат; 2-лопатки рабочего колеса; 3-вал

Создавались и изобретались различные конструкции паровых машин, появилась необходимость в теории и машин, и теплоносителя.

Французский ученый Сади Карно (1796-1832) в 1824 г. разработал основы теории паровых машин – циклы Карно. Он установил, что, чем больше разность температур подводимого и отводимого тепла у теплоносителя, тем выше эффективность тепловой машины. Со времен С. Карно тепловые (паровые, газовые и др.) машины стали развиваться в направлении повышения параметров теплоносителя – температуры и давления. Этими вопросами занимались Р. Стирлинг, Эриксон и др.

Водяные колеса и паровые двигатели совершенствовались, все больше внедрялись в промышленность, но они имели довольно низкий коэффициент полезного действия и сравнительно небольшую мощность. Требовалось создание новых машин с большим числом оборотов, с большей мощностью и большим КПД. Такими машинами стали различные модификации водяных, паровых, а позднее и газовых турбин (“турбо” – волчок).

Теорией турбин занимался Д. Бернулли (1700-1782), который исследовал динамику различных потоков энергии.

Во многих странах ученые, исследователи, механики предлагали различные варианты конструкций турбин. Был объявлен конкурс на лучшую теорию и лучшую конструкцию турбины.

Б. Фурнейрон (1802-1867) сконст-

руировал быстроходную турбину с подводом воды на лопатки радиально от центра турбины, (рис. 12). Такая турбина получила широкое использование.

Подобные активные турбины различного рода строили И. Сафонов в России, Ховд в США, Жирар во Франции и др.

Д. Френсис (1815-1892) построил радиально-осевую реактивную тур-

послужила толчком

к созданию новых типов машин.

Современные гидравлические турбины созданы на основе отбора и совершенствования турбин, построенных многими талантливыми изобретателями и конструкторами. Турбины вращались под действием движущейся воды. Затем появились паровые турбины, в которых использовался перегретый пар, подаваемый на лопатки турбин под повышенным давлением. Прообразом таких турбин был эолипил Герона Александрийского рис. 4. Паровые турбины имели целый ряд преимуществ по сравнению с паровыми поршневыми машинами: быстроходность, равномерность вращения, экономичность. Появились идеи и конструкции целого ряда новых турбин.

Ч. Парсонс (1854-1931) изо-

брел многоступенчатую осевую реактивную турбину большой мощности с особыми группами лопаток – подвижными и неподвижными. Такая конструкция была более удачной и получила дальнейшее развитие в работах конструкторов многих стран (Франции, Англии, Рос-

сии, Америки и др.). Дальнейшее развитие паровых турбин было связано помимо прочего с повышением температуры пара.

Паровые машины и турбины требовали устройства, в котором была бы топка, котел, охлаждающий агрегат. Они выполняли свое назначение, однако были очень громоздки и неудобны в эксплуатации.

Уже в конце XVII в. появилась идея создания двигателя внутреннего сгорания – ДВС, в котором не нужен котел и топка, так как газообразное рабочее тело получает энергию от сжигания топлива внутри рабочего цилиндра.

В двигателях внутреннего сгорания главная часть – цилиндр с поршнем, но на поршень давит не пар, а раскаленный сжатый газ, образовавшийся в результате сжигания топлива внутри цилиндра – отсюда и название ДВС – двигатель внутреннего сгорания.

В основе первой попытки создания ДВС легла идея Х.Гюйгенса (1629-1695) – пороховая машина. Однако она не была построена, так как в то время еще не было подходящего топлива. В последующие годы было много разработано моделей различных ДВС, но все они по тем или иным причинам не были реализованы.

Французский механик Э.Ленуар (1822-1900) изобрел горизонтальный двигатель внутреннего сгорания двойного действия. Он работал на смеси светильного газа и воздуха, имел КПД около 4 % и требовал хорошего охлаждения. Двигатель Ленуара получил довольно высокое распространение, хотя был далек от совершенства и тре-

бовал серьезных доработок. Первый четырёхтактный двига-

тель внутреннего сгорания был построен немцем Николаем Отто в 1876 году, затем он был усовершенствован русским инженеромО.Костовичем , который разработал карбюратор для сжигания легких фракций продуктов перегонки нефти. Этими же вопросами занимались немецкие изобретателиДаймлер и Бенц (основатели концерна

«Мерседес»).

Рис.15. Р. Дизель Немецкий инженер Рудольф Дизель (1858-1913) (рис. 15), разработал ДВС на тяжелом топливе – мазуте, соляровом масле. Работал он по принципу самовоспламене-

ния. Двигатели внутреннего сгорания, работающие по принципу самовоспламенения топлива в цилиндре, называются дизельными, по имени их изобретателя. Первый дизель-мотор был изготовлен в 1897 году, он содержал все основные элементы современного мотора, являлся самым экономичным из ДВС.

Г.В.Тринклер – инженер Путиловского завода, усовершенствовал процесс сжигания топлива, создал в 1889 г. двигатель со смешанным сгоранием, и с начала XX в. завод Нобеля («Русский дизель) стал выпускать в России дизельные моторы.

Большой вклад в развитие энергетики, создание двигателей, работающих на органическом топливе, вносили ученые, открывающие и разрабатывающие законы и теорию различных процессов в области химии и физики.

Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907) (рис. 16) – выдающийся русский ученый, автор фундаментального периодического закона химических элементов, открытие которого способствовало развитию химии, атомной и ядерной физики. Д.И. Менделеев разработал теорию горения топлива, которая позволяла определить теплотворную способность топлив различного состава, выбрать оптимальные режимы горения и многое другое. Помимо этого, Д.И. Менделеев разработал промышленные способы разделения нефти по фракциям – бензин, керосин, мазут, открыл и сформулировал положение о критическом состоянии вещества и многое другое. Он был разносторон-

ним ученым, патриотом своей стра- Рис.16. Д. И. Менделеев ны, пропагандистом научных откры-

тий, профессором Петербургского университета и других учреждений. Учебник Д.И.Менделеева “Основы химии” (1868) переиздавался много раз и является одним из лучших учебников по химии.

Работы ученых способствовали развитию прогресса, промышленности, энергетики.

В ХХ веке появляется турбореактивный двигатель и газовая турбина. Начало развитию таких двигателей положил англичанин Д. Барбер еще в 1791 году, когда он получил патент на тепловой двигатель, в котором продукты сгорания смеси воздуха и газа подавались на лопатки турбины.

Первый работающий газотурбинный двигатель был сконструирован и испытан в 1897 году русским изобретателем инженером П.Д. Кузьминским (1840-1900), топливом для этого двигателя служил керосин; в том же году им была построена газо-паровая турбина с постоянным давлением сгорания.

Работы по созданию турбореактивных двигателей, газовых турбин велись в Германии (Штольце), в США (Мосс), во Франции (Арменго), в России (Н. Герасимов, В.И. Базаров и др.).

Однако строительство такого рода двигателей и их длительная работа требовали жаропрочных материалов и разработки теории газовых турбин. Этими вопросами, а также созданием высокоэффективного компрессора, необходимого для этих двигателей, занимались в Англии, Германии (фирма Хейнкеля), Советском Союзе (А.А. Саблуков, Б.С. Стечкин), Франции, Италии, Швейцарии и других странах.

Газотурбинные двигатели нашли себе широкое применение в авиации, на парогазовых электростанциях и др.

После того как были изобретены различного рода двигатели – ветровые, водяные, паровые, турбореактивные, внутреннего сгорания

– встал вопрос о передаче энергии на расстояние.

Передачи придумывали самые разные – ременные (с помощью ремней), гидравлические (с помощью жидкости), пневматические (с помощью воздуха, газов). Все они могли передавать энергию, но на небольшие расстояния и со значительными потерями. Развитие промышленности, строительство фабрик, заводов, рост крупных городов требовали все большей энергии и передачи ее на дальние расстояния.

Важнейшим этапом в развитии энергетической базы промышленности, сельского хозяйства, бытовых удобств явилось изобретение и применение электрических двигателей.

Электрические двигатели удобнее и надежнее других двигателей

– паровых, ветряных, водяных. Они всегда готовы к работе, могут управляться на расстоянии, позволяют регулировать скорость и т.п.

Благодаря электрическим двигателям появились: высокопроизводительные машины, станки, заводы-автоматы, электрифицированный инструмент, электрический транспорт (электрички, трамваи, метро, троллейбусы), бытовые приборы (холодильники, стиральные машины, швейные машины) и многое другое.

Открытие электричества и использование электрической энергии было одним из величайших событий. Этому предшествовали усилия многих и многих людей, начиная с древних времен и до наших дней.

Для передачи энергии на большие расстояния и распределения ее между потребителями – самой удобной является именно электрическая энергия.

Считается, что полезной электрической энергии в природе нет, хотя существуют такие электрические атмосферные явления как молнии, северные сияния, имеют электрические заряды некоторые морские обитатели, например, электрический угорь, электрический скат.

Энергия движущейся воды, ветра, энергия топлива, производящего пар и газы, использовалась уже давно и продолжает использоваться человеком. Совершенствуются установки, устройства, двигатели, но увеличивается и энергопотребление. Этим обусловлена необходимость совершенствования методов использования энергоисточников и поиск новых возобновляемых природой источников.

Рост потребления человеком энергии в целом ряде случаев приводит к вредным итоговым воздействиям производства энергии на окружающую среду. Это касается органических видов топлива – угля, нефти, мазута, газа, которые при сгорании загрязняют воздух, воду, почву; это касается и ядерного топлива, загрязняющего атмосферу радиоактивными выбросами и требующего для своих радиоактивных отходов сооружения специальных могильников длительного хранения. В результате всего этого человечество все большее внимание обращает на использование энергии солнца – гелиоэнергетику, энергию морских приливов и биологическую энергетику, которая реализуется в результате переработки органических отходов – биомассы, общая масса которой составляет примерно 3,2 млрд т в год.

В дальнейшем изложении рассмотрим историю появления электричества и развития энергетики.

Кафедра "Электротехники и электрооборудования предприятий"

Лабораторная работа №2

на тему:

«»

Выполнил: студент гр. АГ-08-01, Шайхуллин А.И.____

Проверил: доцент кафедры Гузеев Б.В._____________

Дата:___________

Уфа 2009г.

1753г. Ломоносов Михаил Васильевич (8(19).11.1711-4(15).4.1765)
Опубликовал первую крупную работу в области электричества "Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих"

1753г. Рихман Георг Вильгельм (11(22).7.1711-26.7(6.8).1753)
Разработал в 1745 г. оригинальную конструкцию первого электроизмерительного прибора непосредственной оценки «электрического указателя», который принципиально отличался от уже известного электроскопа тем, что был снабжен деревянным квадрантом со шкалой, разделенной на градусы. Именно это усовершенствование (по слова Рихмана) позволило измерять «большую и меньшую степень электричества».Предложил первую работающую модель электрометра со шкалой

1789г. Франклин Бенджамин (17.1.1706-17.4.1790)
Исследовал атмосферное электричество; Четкие представления Франклина о природе электричества позволили ему создать теорию, по которой и молния представляла собой электрическую искру. Правильное понимание электрической природы молнии позволило Франклину изобрести (а может быть повторить древнее изобретение) громоотвод.

1799г. Вольта Алессандро (18.2.1745-5.3.1827)
В конце 1799 г. Вольте удается добиться желаемого результата в исследовании теории контактного электричества. Сначала он установил, что при соприкосновении двух металлов один получает большее напряжение, чем другой. Например, при соединении медной и цинковой пластин медная имеет потенциал 1, а цинковая 12. Последующие многочисленные эксперименты привели Вольту к выводу, что непрерывный электрический ток может возникнуть лишь в замкнутой цепи, составленной из различных проводников - металлов (которые он называл проводниками первого класса) и жидкостей (названных им проводниками второго класса).
Таким образом, Вольта, сам того до конца не осознавая, пришел к созданию электрохимического источника постоянного тока (вольтов столб), действие которого основывалось на превращении химической энергии в электрическую.

1800г. Гальвани Луиджи (9.9.1737-4.12.1798)
Обнаружил контактную разность потенциалов при контакте металла с электротитом.
Первые электрофизиологические опыты Гальвани над лягушками относятся к 1780 г. Спустя 11 лет ой опубликовал результаты своих исследований в знаменитом «Трактате о силах электричества при мышечном движении», получившем широкую известность.
Опыты Гальвани вызвали большой интерес. Среди физиологов стала еще больше, чем ранее, укрепляться мысль об электричестве как удивительном новом средстве для исцеления. Что касается физиков, то их взгляды на явления, наблюдаемые Гальвани, разошлись. Одни соглашались с Гальвани и считали, что «гальваническое», или «животное», электричество имеет совершенно иную природу, чем электричество трения, другие отождествляли оба вида электричества; наконец, третья группа физиков оспаривала вообще существование «животного» электричества. К этой группе принадлежал профессор физики в Павийском университете Алессандро Вольта.

1802г. Петров Василий Владимирович (8(19).7.1761-22.7(3.8).1834)
Открыл электрическую дугу и указал, что "темный покой довольно ярко освещен быть может"; исследовал химическое действие тока, электропроводность, люминесценцию, электрические явления в газах; опубликовал книгу "Известия о гальвановольтовских опытах(1803)

1819г. Эрстед Ханс Кристиан (14.8.1777-9.3.1851)
15 февраля 1820 года профессор Копенгагенского университета Эрстед, читая лекции студентам, демонстрировал тепловое действие тока. Случайно около нагреваемой пропускаемым по ней током проволоки оказался компас, не убранный с предыдущего занятия. Один из студентов обратил внимание, что стрелка компаса поворачивается, когда по проволоке идет ток, и указал на это профессору. Так было открыто магнитное действие тока.
Справедливости ради, однако, укажем, что Эрстед был не первым, заметившим это явление. Еще в 1802 году итальянский физик Романьези описал в "мемуаре", что "гальванический ток заставляет отклоняться магнитную стрелку" . Однако, открытие Романьези не было оценено по достоинству, и Эрстед натолкнулся на явление совершенно самостоятельно.
21 июля 1820 года вышла в свет работа Эрстеда, в которой описание самого опыта заняло лишь несколько строк, а объяснение было нечетким, а порою и неверным. Но он высказал мысль о существовании вихревого магнитного поля вокруг проводника с током. 4 сентября о работах Эрстеда было сообщено на заседании Парижской Академии наук, и уже через три недели появился новый раздел физики - электродинамика, творцом которой стал преподаватель Политехнической школы в Париже и член Парижской Академии наук Ампер.

1920г. Ампер Андре Мари (22.1.1775-10.6.1836)
Прежде всего, Ампер установил связь между направлением тока в проводнике и направлением отклонения магнитной стрелки - "правило пловца", или, по-современному, "правило левой руки". Здесь же он показал взаимодействие двух прямых параллельных проводников с током. Продолжая работать над темой, Ампер к 1826 году вывел количественный закон для силы взаимодействия электрических токов, ставший основным законом всей электродинамики
Предложил теорию магнетизма и термин "электрический ток" (1827г.)

1826г. Ом Георг Симон (16.3.1787-7.7.1854)
Его исследования относятся к электричеству, акустике, оптике, кристаллооптике. Экспериментально открыл в 1826 основной закон электрической цепи, связывающий между собой силу тока, напряжение и сопротивление (закон Ома). В 1827 вывел его теоретически (для участка и полной цепи), ввел понятия "электродвижущей силы", падения напряжения", и "проводимости". Выполнил (1830) первые измерения э.д.с. источника тока.

1831г. Фарадей Майкл (22.9.1791-25.8.1867)
В 1821 году Фарадей узнаёт об опытах Эрстеда и Ампера по отклонению магнитной стрелки вблизи провода с током. Уже через несколько месяцев он доказывает существование вокруг проводника кольцевых магнитных силовых линий, то есть фактически формулирует "правило буравчика". В его рабочем дневнике появляется запись новой задачи: "Превратить магнетизм в электричество".
Для решения сложнейшей по тем временам задачи потребовалось 10 лет непрекращающихся экспериментов. Фарадей произвел огромное количество опытов, но всё время терпел неудачу. Первый успех пришел лишь в 1831 году. В одном из опытов использовался кольцевой сердечник из магнитомягкого железа с двумя изолированными обмотками. Выводы одной из них замыкались проводником, возле которого располагалась магнитная стрелка. В момент подключения к другой обмотке гальванической батареи стрелка отклонялась. По сути, своими опытами Фарадей положил начало использованию трансформатора, хотя переменный ток тогда еще не был известен. Почти такая же методика и в то же время была применена и у Джозефа Генри (1797-1878), но Генри опубликовал результаты позже Фарадея, статья которого вышла в конце 1831 года.
Тем самым Фарадей открыл явление электромагнитной индукции. А после установил законы электролиза, ввел понятия электрического и магнитного поля, высказал идею существования электромагнитного поля.

1832г. Генри Джозеф (17.12.1797-13.5.1878)
Открыл явление самоиндукции

1832г. Шиллинг Павел Львович
Первым практически заработавшим телеграфом стал аппарат, изобретенный и построенный русским изобретателем Павлом Львовичем Шиллингом.
В 1830 году он построил аппарат, содержащий лишь шесть магнитных стрелок. На приемном аппарате стрелки были подвешены на шелковых нитях над катушками из проволок. На этих же нитях были укреплены картонные кружки белого цвета с одной стороны и черного с другой. При пропускании по обмотке катушки тока соответствующая стрелка поворачивалась в ту или иную сторону, открывая белый или черный кружок.
Комбинации кружков соответствовали буквам и иным знакам согласно разработанному Шиллингом специальному коду - прообразу будущего кода Морзе. Для осуществления передачи использовались 16 черных и белых клавиш, соединенных с катушками семью проводами. Восьмой провод использовался для вызывного звонка.
Совершенствуя свой аппарат, Шиллинг сумел в дальнейшем уменьшить количество проводов до двух.

1833г. Ленц Эмилий Христианович (12(24).2.1804-29.1(10.2). 1865)
Выдающийся вклад в физику Э. Х. Ленца составили его работы по электромагнитной индукции и нагревательному действию тока. Им установлено знаменитое правило направления электродвижущей силы индукции (закон Ленца).
В 1842 г. независимо от Дж.Джоуля Ленц открыл закон теплового действия электрического тока (закон Джоуля-Ленца). Совместно с Б.С. Якоби впервые разработал методы расчета электромагнитов в электрических машинах. Ленц открыл обратимость электрических машин. Изучал зависимость сопротивления металлов от температуры. Его работы помогли вывести российскую технику на уровень последних научных достижений того времени.

1834г. Якоби Борис Семенович (21.9.1801-11.3.1874)
Летом 1839 в Санкт-Петербурге осуществил первое в мире практическое испытание электрического двигателя собственной конструкции. Двигатель питался от батареи гальванических элементов Гроува. Изобрел в 1834 электродвигатель с вращающимся рабочим валом, открыл явление возникновения обратной э. д. с., построил лодку с электродвигателем мощностью 1 л. с. Дав подробное описание конструкции и принципа работы двигателя, Якоби проанализировал его экономическую эффективность и пришел к выводу о нецелесообразности его применения. Паровая машина была более эффективна.
В 1838 изобрел гальванопластику и гальваностегию, много сделал для ее внедрения в печатное и монетное дело.

1843г. Джоуль Джеймс Прескотт (24.12.1818-11.10.1889)
Установил (одновременно с Ленцем)тепловой закон электрического тока, названный законом Джоуля-Ленца

1847г. Кирхгоф Густав Роберт (12.3.1824-17.10.1887)
Открыл закономерности в протекании электрического тока в разветвленных электрических цепях (правило Кирхгофа), в 1857 построил общую теорию движения тока в проводниках. Разработал метод спектрального анализа и открыл новые элементы - цезий и рубидий (1861)

1872г. Лодыгин Александр Николаевич (6(18).10.1847-16.3.1923)
Изобрел угольную лампу накаливания (патент 1874г.); один из основателей электротермии.
1872г. Столетов Александр Григорьевич (29.7(10.8). 1839-15(27).5. 1896)
Столетов показал возможность применения фотоэффекта на практике. На основе исследованного ученым явления фотоэффекта были созданы фотоэлементы, которые несут службу на заводах и фабриках, сортируя и считая продукцию, управляя прокатными станами и плавкой металла, читая чертежи и изготовляя по ним детали. Фотоэлементы превратили немое кино в звуковое, сделали возможным фототелеграф, работают в различных автоматических устройствах.
В докторской диссертации "Исследование о функции намагничения мягкого железа" он разработал метод исследования ферромагнетиков и установил вид кривой намагничения. Эта работа широко использовалась на практике при конструировании электрических машин. Его работы по намагничиванию железа превратили электротехнику из науки эмпирической в теоретическую. Большой вклад в электротехнику внесли также его труды, посвященные разработке системы единиц для электрических измерений.
Вакуумная установка Столетова для изучения электрических явлений в разреженных газах стала прообразом электронной лампы, которая совершила подлинную революцию в электротехнике. Радиоприемники и радиопередатчики, рентгеновские аппараты и газоразрядные трубки, радиолокаторы и электронные микроскопы, телевизоры и электронно-вычислительные машины – вот далеко не полный перечень того, что стало возможно благодаря пионерским трудам русского ученого. Исследовал закон намагничивания железа и газовый разряд; открыл законы фотоэлектрического эффекта (1879)

1873г. Максвелл Джеймс Клерк (13.6.1831-5.11.1879)
Создал теорию электромагнитного поля (уравнения Максвелла); ввел понятие тока смещения; предсказал существование электромагнитных волн, выдвинул идею электромагнитной природы света ("Трактат об электричестве и магнетизме")

1876г. Яблочков Павел Николаевич (2(14).9.1847-19(31).3.1894)
12 декабря 1876 года русский инженер Павел Яблочков открыл так называемую "электрическую свечу", в которой две угольные пластинки, разделенные фарфоровой вставкой, служили проводником электричества, накалявшего дугу, и служившую источником света. Лампа Яблочкова нашла широчайшее применение при освещении улиц крупных городов.
Также Яблочков положил начало системе электрического освещения; разрабатывал электрические машины и химические источники тока
1880г. Пироцкий Фёдор Аполлонович (17.2(1.3).1845-28.2(12.3). 1898)
Военный инженер Ф. Пироцкий. В 1874 г. предложил использовать в качестве проводников железнодорожные рельсы, площадь поперечного сечения которых в 644 раза превышала площадь поперечного сечения телеграфного провода. В конце 1875 года Пироцкий провел опыты передачи энергии по рельсам Сестрорецкой железной дороги. Оба рельса изолировались от земли, один из них служил прямым проводом, второй – обратным. Электрическая энергия передавалась от небольшого генератора Грамма к электродвигателю, удаленному на расстояние около 1 км. Вот как описывался один из более поздних опытов Пироцкого: «22-го сего августа (1880 г.) в 12 часов дня на Песках, на углу Болотной улицы и Дегтярного переулка, в первый раз в России двинут вагон электрическою силою тока, идущего по рельсам, по которым катятся колеса вагона. Динамоэлектрическая машина подвешена к вагону снизу. В присутствии Управления 2-го Общества конножелезных дорог пробное движение вагона электрическим способом назначено на 1 сентября в 11 час утра».

1880г. Лачинов Дмитрий Александрович (10(22).5.1842-15(28).10.1902)
Профессор Петербургского лесного института Д. Лачинов в статье «Электромеханическая работа», напечатанной в июне 1880 г. («Электричество», №1): «полезное действие
и т.д.................

Мы хорошо понимаем, что сегодняшняя жизнь без электричества была бы невозможной. Человечеству понабилось несколько веков, чтобы изучить и «приручить» это природное явление. Среди тех, кто покорял электричество , были и российские ученые , которые внесли неоценимый вклад в развитие электротехники .

Павел Николаевич Яблочков

Павел Николаевич Яблочков известен, прежде всего, изобретением электрической свечи , которая вошла в историю как «свеча Яблочкова ». Деятельность ученого пришлась на вторую половину девятнадцатого века, и обозначилась значимыми изобретениями в области электротехники.

Первым опытом молодого Яблочкова стал «чернопишущий телеграфный аппарат », который он изобрел , будучи начальником телеграфа на железной дороге. Правда, об этом произведении вскоре забыли, и на сегодняшний день ничего неизвестно о «телеграфном аппарате » Яблочкова . На изобретение, которое уже принесло ему славу, Павла Николаевича вдохновил опыт А.Н. Лодыгина , и Яблочков стал посвящать все больше времени на улучшение дуговых ламп: его первые попытки в этом направлении обозначились работой над совершенствованием регулятора Фуко.

Уже позже, Павлу Николаевичу удалось изобрести самую близкую предшественницу «лампочки Ильича» - электрическую свечу , которая и прославила изобретателя . Именно с электрических свечей началось наружное освещение: городские площади, витрины магазинов, театры и улицы в темное время суток были озарены светом. Применение свечей Яблочкова началось в Париже, Лондоне и Берлине. Европа была просто поражена новым изобретением , которое современники прозвали «русским светом».

Сложно представить, но такие «лампы» служили немногим больше часа, поэтому существовала необходимость менять их на новые. Правда, вскоре для этой цели придумали фонари с автоматической заменой свечей . Кроме того, в сравнении с современными электрическими лампами, свет от свечей Яблочкова был тусклым и непостоянным. Но, несмотря на несовершенства, это изобретение стало первым, которое смогли широко применить в наружном освещении.

За свою жизнь Яблочков успел подарить человечеству еще несколько значимых изобретений . Так, ученый создал первый генератор переменного тока , а затем и трансформатор переменного тока . Именно Павел Николаевич первым применил переменный ток в промышленности. Благодаря своим открытиям, Яблочков стал первым среди всех ученых планеты, кто создал систему «дробления» электрического света. В его жизни было ещё много открытий и достижений, однако ученый вошел в историю своим главным триумфом – электрической свечой .

Александр Николаевич Лодыгин

Мы уже упоминали имя этого талантливого ученого в предыдущем рассказе, так как Александр Николаевич Лодыгин прославился не только своими изобретениями в области электротехники , но и оказал большое влияние на своих коллег-современников.

Прежде всего, Лодыгин стал известен как изобретатель лампы накаливания , он посветил многие годы своей жизни на изучение и совершенствование этого изобретения . Однако история не признаёт единственного создателя лампы накаливания – это продукт множества открытий разных ученых . Но Александр Николаевич занимает важное место в появлении и становлении этого изобретения – он первый стал применять вольфрам и закручивать нити в спираль, а также откачал из тела лампы воздух, чем увеличил ее срок службы в несколько раз. Таким образом, он стал родителем современной лампочки, которая широко применяется и сегодня.

В своей жизни Лодыгин уделял много времени созданию электролета , его изобретение должно было отправиться в Париж, но из-за поражения Франции в войне, Лодыгин отменил свои планы, и в дальнейшем его деятельность не касалась летательных аппаратов.

Кроме того, в его списке изобретений числятся такие важные проекты как автономный водолазный скафандр , индукционная печь , электрический обогреватель для отопления .

Борис Михайлович Гохберг

О самом изобретателе Гохберге известно немного: он был советским ученым Ленинградского физико-технического института; посвящал много времени изучению электрических свойств газов и открыл так называемый «элегаз », который активно используется в современной энергетике.

Благодаря пристальному вниманию к шестифтористой сере , ученый открыл уникальные свойства этого соединения, которое позже получило название «электрический газ ». Так, элегаз начали использовать в советской промышленности, а широкое применение он получил в 90-х годах прошлого века.

Элегаз безвреден в смеси с воздухом и является негорючим веществом. Именно им стали заменять трансформаторные масла, которые всегда несли в себе риск пожара. Элегаз также широко используется в высоковольтной электротехнике , а технологии с использованием элегаза до сих пор считаются передовыми.

Советские ученые

В СССР нередко труд ученых обобщался и обезличивался, поэтому в публикации мы не сможем назвать имена людей, которые изобрели первую атомную электростанцию . Это открытие стало настоящим прорывом в энергетике .

Во второй половине 40-х годов, ещё до окончания работ по созданию первой советской атомной бомбы, советские ученые приступили к разработке первых проектов мирного использования атомной энергии, генеральным направлением которого сразу же стала электроэнергетика . Так, в июне 1954 года в городе Обниск была запущена первая атомная электростанция . К концу ХХ века в мире насчитывалось уже более 400 атомных электростанций .

Ученые Вашингтонского университета доказали, что с появлением электричества люди стали спать гораздо меньше, поскольку исчезла необходимость ложиться с заходом солнца. сайт и «Ростех» расскажут о том, как учёные смогли совладать с электрическими зарядами.

Первый опыт

Вплоть до начала XVII века знания об электричестве ограничивались размышлениями античных философов, которые в своё время заметили, что потертый об шерсть янтарь имеет свойство притягивать маленькие предметы. Янтарь по-гречески, кстати, именно так и звучит — «электрон». Само название «электричество», соответственно, и произошло от янтаря.

Устройство для получения статического электричества Отто фон Герике

Отто фон Герике, вероятно, первый наблюдал электролюминесценцию в 1663 г.

Именно эффект трения (как в случае с шерстью и янтарем ) использовал Отто фон Герике для создания одного из первых в мире электрических генераторов. Он натирал руками шар из серы, а ночью видел, как его шар излучает свет и потрескивает. Он, вероятно, одним из первых наблюдал электролюминесценцию уже в 1663 году.

Учёный и шутник Стивен Грей

Стивен Грей — британский астроном-любитель, всю жизнь едва сводивший концы с концами — как-то раз заметил, что пробка, заткнувшая стеклянную трубку, притягивает мелкие кусочки бумаги, если трубку натереть. Затем вместо пробки любопытный учёный вставил длинную щепку и заметил такой же эффект. После этого Стивен Грей заменил щепку на пеньковую верёвку. В результате своих опытов Грей смог передать электрический заряд на расстояние восьмисот футов. По сути, учёный смог открыть явление передачи электричества на расстоянии и дать людям представление о том, что может проводить ток, а что нет.

Стивен Грей смог открыть передачу электричества на расстоянии

Стивен Грей стал первым лауреатом Медали Копли, высшей награды Королевского общества Великобритании

Некоторые источники утверждают, что на своём открытии Стивен Грей сделал забавный бизнес. Он якобы брал мальчишек из приюта Чартерхаус и подвешивал их на шнурках из изолирующего материала. После этого он «электрифицировал его прикосновением натертого стекла и высекал искры из его носа ».

Лейденская банка

У Питера ван Мушенбрука, ученика Ньютона, изобретательство, можно сказать, было в крови, так как его отец занимался созданием специализированных научных приборов.

Благодаря Лейденской банке удалось впервые искусственным путём получить электрическую искру

Став преподавателем философии Лейденского университета, Мушенбрук направил свои силы на изучение нового на тот момент явления — электричества. Его научная деятельность дала результаты: в 1745 году он вместе со своим учеником соорудил устройство для накопления заряда, так называемую Лейденскую банку. Отчет об этом событии выглядит очень комично: «Банку устроил голландский физик Мушенбрук, впервые испытал удар от разряда банки лейденский гражданин Кюнеус ».

Некто Бозе высказал желание быть убитым электричеством

Создание Лейденской банки продвинуло эксперименты с электричеством на новый уровень. Некто Бозе даже высказал желание быть убитым электричеством, если об этом напишут в изданиях Парижской академии наук. Кстати, именно Мушенбрук впервые сравнил действие разряда с ударом ската, первым употребив термин «электрическая рыба».

Электрическая панацея

После изобретения Лейденской банки опыты с электричеством приобрели небывалую популярность. Почему-то люди стали считать, что электрические разряды обладают врачебными свойствами. На волне этого заблуждения Мэри Шелли написала роман «Франкенштейн, или Современный Прометей», в котором умершего смогли оживить с помощью сильного разряда тока.

Обложка книги «Франкенштейн, или Современный Прометей», 1831 год

Аббе Нолле придумал, используя электричество, необычную забаву. В Версале, демонстрируя королю Людовику чудеса электричества, учёный в 1746 году выстроил монахов в 270-метровую цепь, соединив друг с другом кусками железной проволоки. Когда всё было готово, Нолле подал электричество, и монахи в ту же секунду вскрикнули и вместе подпрыгнули. Ещё практически через сто лет Максвелл подсчитает, что электричество распространяется со скоростью света.

Вольт и гальванический элемент

Эти хорошо знакомые нам обозначения на самом деле произошли от фамилий двух учёных — Александро Вольта и Луиджи Гальвани.

Лаборатория, в которой Гальвани проводил свои опыты

Обозначение «вольт» произошло от фамилии ученого — Александро Вольта

Первый опустил пластины из цинка и меди в кислоту, тем самым получив непрерывный электрический ток, а второй первым исследовал электрические явления при мышечном сокращении. В дальнейшем эти открытия сыграли важнейшую роль в становлении науки об электричестве. На открытия Вольта и Гальвани будут опираться работы Ампера, Джоуля, Ома и Фарадея.

Судьбоносный подарок

Майкл Фарадей, ученик переплетчика в лондонском книжном магазине, заприметил книжку по электричеству и химии. Чтение настолько увлекло его, что уже тогда он сам пытался проводить простейшие опыты с электричеством. Отец, поощряя тягу сына к знаниям, даже купил тому Лейденскую банку, что позволило молодому Фарадею проводить более серьёзные опыты.

Фарадей за опытами в своей лаборатории

Фарадей сыграл едва ли не главную роль в становлении теории электричества

Как выяснилось, подарок скончавшегося вскоре отца оказал огромное влияние на юношу — через двадцать лет Фарадей откроет явление электромагнитной индукции, соберёт первый в мире генератор электроэнергии и электродвигатель, выведет законы электролиза и сыграет едва ли не главную роль в становлении теории электричества.