Tidlige oppfinnere og innovatører av elektrisitet

Historien om elektrisitet begynner med William Gilbert (1544–1603), en lege og naturvitenskapsmann som serverte dronning Elizabeth den første av England. Før Gilbert var alt som var kjent om elektrisitet og magnetisme at en lodestein (magnetitt) som hadde magnetiske egenskaper og at å gni rav og jet ville tiltrekke seg biter av forskjellige materialer for å begynne å feste seg.

I 1600 publiserte Gilbert sin avhandling "De magnete, Magneticisique Corporibus" (På magneten). Trykt på vitenskapelig latin, og boken forklarte mange år med Gilberts forskning og eksperimenter på elektrisitet og magnetisme. Gilbert vakte interessen for den nye vitenskapen sterkt. Det var Gilbert som myntet uttrykket "electrica" ​​i sin berømte bok.

Inspirert og utdannet av Gilbert, flere europeere oppfinnere, inkludert Otto von Guericke (1602–1686) av Tyskland, Charles Francois Du Fay (1698–1739) av Frankrike, og Stephen Gray (1666–1736) av England utvidet kunnskap.

Otto von Guericke var den første som beviste at et vakuum kunne eksistere. Å skape et vakuum var essensielt for all slags videre forskning på elektronikk. I 1660 oppfant von Guericke maskinen som produserte statisk elektrisitet; dette var den første elektriske generatoren.

I 1729 oppdaget Stephen Gray prinsippet om ledning av elektrisitet og i 1733 Charles Francois du Fay oppdaget at strøm kommer i to former som han kalte harpiks (-) og glassaktig (+), nå kalt negativ og positive.

Leyden-krukken var den opprinnelige kondensatoren, en enhet som lagrer og frigjør en elektrisk ladning. (På den tiden ble elektrisitet betraktet som den mystiske væsken eller kraften.) Leyden-krukken ble oppfunnet i 1745 nesten samtidig i Holland av akademiker Pieter van Musschenbroek (1692–1761) I 1745 og i Tyskland av den tyske geistlige og vitenskapsmannen, Ewald Christian Von Kleist (1715–1759). Da Von Kleist først rørte ved Leyden-krukken hans, fikk han et kraftig sjokk som slo ham mot gulvet.

Leyden-krukken ble oppkalt etter Musschenbroeks hjemby og universitetet Leyden, av den franske forskeren og geistlig Jean-Antoine Nollet (1700–1770). Krukken ble også kalt Kleistian-krukken etter Von Kleist, men dette navnet stakk ikke.

U.S. grunnleggende far Ben Franklins (1705–1790) viktig oppdagelse var at strøm og lyn var det samme. Franklins lynstang var den første praktiske bruken av strøm. atural filosof Henry Cavendish fra England, Coulomb of France, og Luigi Galvani av Italia ga vitenskapelige bidrag til å finne praktisk bruk av elektrisitet.

I 1747 begynte den britiske filosofen Henry Cavendish (1731–1810) å måle konduktiviteten (evnen til å føre elektrisk strøm) av forskjellige materialer og publiserte resultatene. Den franske militæringeniøren Charles-Augustin de Coulomb (1736–1806) oppdaget i 1779 hva som senere skulle bli kalt "Coulomb's Law", som beskrev den elektrostatiske tiltrekningskraften og frastøtningen. Og i 1786 demonstrerte den italienske legen Luigi Galvani (1737–1798) det vi nå forstår å være det elektriske grunnlaget for nerveimpulser. Galvani fikk berømte froskemuskler til å rykke ved å støte dem med en gnist fra en elektrostatisk maskin.

Etter arbeidet med Cavendish og Galvani kom en gruppe viktige forskere og oppfinnere, inkludert Alessandro Volta (1745–1827) av Italia, den danske fysikeren Hans Christian Ørsted (1777–1851), fransk fysiker Andre-Marie Ampere (1775–1836), Georg Ohm (1789–1854) av Tyskland, Michael Faraday (1791–1867) av England, og Joseph Henry (1797–1878) fra U.S.

Joseph Henry var en forsker innen elektrisitetsfelt som arbeidet inspirerte mange oppfinnere. Henrys første oppdagelse var at kraften til en magnet kunne styrkes enormt ved å vikle den med isolert ledning. Han var den første personen som laget en magnet som kunne løfte 3.500 pund vekt. Henry viste forskjellen mellom "mengde" -magneter sammensatt av korte lengder ledning koblet parallelt og begeistret av noen få store celler, og "intensitets" -magneter viklet med en enkelt lang ledning og begeistret av et batteri sammensatt av celler i serie. Dette var et originalt funn, og økte både magnetens umiddelbare nytteverdi og mulighetene for fremtidige eksperimenter.

Michael Faraday, William Sturgeon (1783–1850), og andre oppfinnere var raske med å gjenkjenne verdien av Henrys oppdagelser. Sturgeon sa kraftig: "Professor Joseph Henry har fått mulighet til å produsere en magnetisk kraft som fullstendig formørker hverandre i hele annaler av magnetisme, og ingen parallell er å finne siden den mirakuløse suspensjonen av den berømte orientalske impostoren i jernet hans kiste."

Den ofte brukte frasen er en referanse til en uklar historie som ble snakket om av disse europeiske forskerne om Muhammed (571–632), grunnleggeren av islam. Den historien handlet egentlig ikke om Muhammed, men snarere en historie fortalt av Plinius den eldste (23–70 f.Kr.) om en kiste i Alexandria, Egypt. Ifølge Plinius, hadde Serapis tempel i Alexandria blitt bygget med kraftige lodesteiner, så kraftige at jernkisten til Cleopatras yngre søster Arsinoë IV (68–41 fvt) ble sagt å ha blitt suspendert i luft.

Joseph Henry oppdaget også fenomenene selvinduksjon og gjensidig induksjon. I sitt eksperiment induserte en strøm som sendes gjennom en ledning i den andre historien om bygningen strømmer gjennom en lignende ledning i kjelleren to etasjer nedenfor.

Telegrafen var en tidlig oppfinnelse som formidlet meldinger på avstand over en ledning ved bruk av strøm som senere ble erstattet av telefonen. Ordet telegrafi kommer fra de greske ordene tele som betyr langt borte og grafo som betyr skriv.

De første forsøkene på å sende signaler med elektrisitet (telegraf) hadde blitt gjort mange ganger før Henry ble interessert i problemet. William Sturgeons oppfinnelse av elektromagneten oppfordret forskere i England til å eksperimentere med elektromagneten. Eksperimentene mislyktes og ga bare strøm som svekket seg etter noen hundre meter.

Imidlertid strøk Henry en kilometer med fin tråd, plasserte en "intensitet" batteri i den ene enden, og fikk armaturen til å slå en bjelle i den andre. I dette eksperimentet oppdaget Joseph Henry den essensielle mekanikken bak elektrisk telegraf.

Denne oppdagelsen ble gjort i 1831, et helt år før Samuel Morse (1791–1872) oppfant telegrafen. Det er ingen kontroverser om hvem som oppfant den første telegrafmaskinen. Det var Morses prestasjon, men oppdagelsen som motiverte og tillot Morse å oppfinne telegrafen var Joseph Henrys prestasjon.

I Henrys egne ord: "Dette var den første oppdagelsen av det faktum at en galvanisk strøm kunne overføres i stor avstand med så liten reduksjon av kraft at det gir mekaniske effekter, og av middelet som transmisjonen kan være oppnådd. Jeg så at den elektriske telegrafen nå var mulig. Jeg hadde ikke tankene noen spesiell form for telegraf, men henviste bare til det generelle faktum at det nå ble demonstrert at en galvanisk strøm kan overføres til store avstander, med tilstrekkelig kraft til å produsere mekaniske effekter som er tilstrekkelige til ønsket gjenstand."

Henry vendte seg deretter mot å designe en magnetisk motor og lyktes med å lage en gjengjeldende stangmotor, på som han installerte den første automatiske polveksleren, eller commutator, som noen gang ble brukt med et elektrisk batteri. Han lyktes ikke med å produsere direkte roterende bevegelse. Baren hans svingte som gangbjelken til en dampbåt.

Thomas Davenport (1802–1851), en smed fra Brandon, Vermont, bygde en vegverdig elbil i 1835. Tolv år senere utstilte den amerikanske elektroingeniøren Moses Farmer (1820–1893) et elektrisk drevet lokomotiv. I 1851 kjørte Massachusetts oppfinner Charles Grafton Page (1712–1868) en elbil på sporene av Baltimore og Ohio Railroad, fra Washington til Bladensburg, med en hastighet av nitten mil time.

Kostnadene for batterier var imidlertid for store den gangen, og bruken av den elektriske motoren i transporten var ennå ikke praktisk.

Prinsippet bak dynamo eller elektrisk generator ble oppdaget av Michael Faraday og Joseph Henry, men prosessen med å utvikle den til en praktisk kraftgenerator konsumerte mange år. Uten en dynamo for kraftproduksjon var utviklingen av den elektriske motoren i stillhet, og elektrisitet kan ikke brukes mye til transport, produksjon eller belysning som det brukes til i dag.

Buelyset som et praktisk belysningsapparat ble oppfunnet i 1878 av Ohio-ingeniøren Charles Brush (1849–1929). Andre hadde angrepet problemet med elektrisk belysning, men mangelen på passende karbon sto i veien for suksessen. Brush gjorde flere lamper lys i serie fra en dynamo. De første børstelysene ble brukt til gatebelysning i Cleveland, Ohio.

Andre oppfinnere forbedret lysbuen, men det var ulemper. For utendørsbelysning og for store haller fungerte buelys bra, men buelys kunne ikke brukes i små rom. Dessuten var de i serie, det vil si at strømmen gikk gjennom hver lampe i sving, og en ulykke til en kastet hele serien ut av handling. Hele problemet med innendørsbelysning skulle løses av en av USAs mest kjente oppfinnere: Thomas Alva Edison (1847–1931).

Den første av Edisons multitudinøse oppfinnelser med elektrisitet var en automatisk avstemningsopptaker, som han fikk patent på i 1868, men ikke klarte å vekke interesse for enheten. Så oppfant han en aksjetikker, og startet en tickertjeneste i Boston med 30 eller 40 abonnenter og opererte fra et rom over Gold Exchange. Denne maskinen Edison forsøkte å selge i New York, men han kom tilbake til Boston uten å ha lyktes. Deretter oppfant han en dupleks-telegraf hvor to meldinger kan sendes samtidig, men ved en test mislyktes maskinen på grunn av assistentenes dumhet.

I 1869 var Edison på stedet da telegrafen sviktet hos Gold Indicator Company, en bekymring som ga børsens gullpriser til sine abonnenter. Det førte til at han ble utnevnt til superintendent, men da en endring i eierforholdet til selskapet kastet ham ut av stillingen han dannet, med Franklin L. Pave, samarbeidet med Pope, Edison og Company, det første firmaet med elektriske ingeniører i USA.

Ikke lenge etterpå Thomas Edison ga ut oppfinnelsen som startet ham på veien mot suksess. Dette var det forbedrede aksjetikken, og Gold and Stock Telegraph Company betalte ham $ 40.000 for det. Thomas Edison satte umiddelbart opp en butikk i Newark. Han forbedret systemet med automatisk telegrafi som var i bruk på den tiden og introduserte det i England. Han eksperimenterte med ubåtkabler og utarbeidet et system med quadruplex telegrafi hvor en ledning ble laget for å utføre arbeidet til fire.

Disse to oppfinnelsene ble kjøpt av Jay Gould, eier av Atlantic and Pacific Telegraph Company. Gould betalte $ 30 000 for quadruplex-systemet, men nektet å betale for den automatiske telegrafen. Gould hadde kjøpt Western Union, hans eneste konkurranse. "Da Gould fikk Western Union," sa Edison, "visste jeg at det ikke var mulig videre fremgang i telegrafi, og jeg gikk inn på andre linjer."

Edison gjenopptok arbeidet for Western Union Telegraph Company, hvor han oppfant en karbonsender og solgte den til Western Union for $ 100.000. På grunn av dette satte Edison opp laboratorier og fabrikker i Menlo Park, New Jersey, i 1876, og det var der han fant opp grammofon, patentert i 1878, og startet en serie eksperimenter som produserte glødelampen hans.

Thomas Edison var dedikert til å produsere en elektrisk lampe til innendørs bruk. Hans første forskning var for et holdbart glødetråd som ville brenne i et vakuum. En serie eksperimenter med platinatråd og forskjellige ildfaste metaller hadde utilfredsstillende resultater, i likhet med mange andre stoffer, inkludert menneskehår. Edison konkluderte med at karbon av noe slag var løsningen snarere enn et metall — den engelske oppfinneren Joseph Swan (1828–1914), hadde kommet til samme konklusjon i 1850.

I oktober 1879, etter fjorten måneder med hardt arbeid og utgiftene på $ 40.000, ble en karbonisert bomullstråd forseglet i en av Edisons kloder testet og varte i førti timer. "Hvis det vil brenne førti timer nå," sa Edison, "Jeg vet at jeg kan få den til å brenne hundre." Og det gjorde han. Et bedre glødetråd var nødvendig. Edison fant den i karboniserte strimler av bambus.

Edison utviklet også sin egen type dynamo, den største som noensinne er gjort opp til den tiden. Sammen med glødelampene fra Edison var det et av underverkene i Paris elektriske utstilling i 1881.

Installasjonen i Europa og Amerika for elektriske tjenester fulgte snart. Edisons første store sentralstasjon, som leverer strøm til tre tusen lamper, ble reist ved Holborn Viaduct, London, i 1882, og i september samme år ble Pearl Street Station i New York City, den første sentralstasjonen i Amerika, satt inn operasjon.

• Beauchamp, Kenneth G. "History of Telegraphy." Stevenage UK: Institute of Engineering and Technology, 2001.
• Brittain, J.E. "Turning Points in American Electrical History." New York: Institute of Electrical and Electronics Engineers Press, 1977.
• Klein, Maury. "Kraftprodusentene: Steam, elektrisitet og mennene som oppfant det moderne Amerika." New York: Bloomsbury Press, 2008.
• Shectman, Jonathan. "Banebrytende vitenskapelige eksperimenter, oppfinnelser og funn fra 1700-tallet." Greenwood Press, 2003.