Modernom čoveku Teško je zamisliti život bez struje. Čvrsto se ugradio u naše živote i jedva razmišljamo o tome kada se pojavio. Ali zahvaljujući električnoj energiji sve oblasti nauke i tehnologije počele su se intenzivnije razvijati. Ko je izumeo elektricitet kada se prvi put pojavio u svijetu?

Istorija porekla

Čak i prije naše ere grčki filozof Tales primijetio da nakon trljanja ćilibara o vunu kamen privlače male predmete. Tada niko nije proučavao takve pojave dugo vremena. Tek u 17. veku, proučavajući magnete i njihova svojstva, engleski naučnik Vilijam Gilberg uveo je novi termin "elektricitet". Naučnici su počeli pokazivati ​​veći interes za to i baviti se istraživanjima u ovoj oblasti.

Gilberg je uspio izmisliti prototip prvog elektroskopa, nazvan je versor. Koristeći ovaj uređaj, otkrio je da, osim ćilibara, i drugo kamenje može privući male predmete na sebe. . Kamenje uključuje:

Zahvaljujući stvorenom uređaju, naučnik je uspio provesti nekoliko eksperimenata i izvući zaključke. Shvatio je da plamen ima sposobnost da ozbiljno utiče na električna svojstva tela nakon trenja. Naučnik je to izjavio grmljavina i munje- pojave električne prirode.

Velika otkrića

Prvi eksperimenti u prenošenju električne energije na kratke udaljenosti izvedeni su 1729. godine. Naučnici su zaključili da ne mogu sva tijela prenositi električnu energiju. Nekoliko godina kasnije, nakon niza testova, Francuz Charles Dufay je izjavio da postoje dvije vrste električnog naboja - staklo i smola. Zavise od materijala koji se koristi za trenje.

Zatim naučnici sa različite zemlje stvoreni su kondenzator i galvanska ćelija, prvi elektroskop i medicinski elektrokardiograf. Prva sijalica sa žarnom niti pojavila se 1809. godine, koju je stvorio Englez Delarue. 100 godina kasnije, Irnwing Langmuir je razvio sijalicu sa volframovim vlaknom ispunjenim inertnim gasom.

Bilo je mnogo veoma važnih otkrića u 19. veku, zahvaljujući kojem se u svijetu pojavila električna energija. Svjetski poznati naučnici dali su veliki doprinos na polju otkrića:

Proučavali su svojstva elektriciteta i mnogi od njih su nazvani po njima. Krajem 19. stoljeća fizičari su došli do otkrića o postojanju električnih valova. Oni uspijevaju stvoriti žarulju sa žarnom niti i prenose električnu energiju na velike udaljenosti. Od ovog trenutka električna energija polako, ali sigurno počinje da se širi planetom.

Kada se pojavila struja u Rusiji?

Ako govorimo o elektrifikaciji na teritoriji Rusko carstvo, onda u ovoj stvari nema konkretnog datuma. Svi znaju da su 1879. godine u Sankt Peterburgu postavili rasvjetu po cijelom Litejnom mostu. Bio je osvijetljen lampama. Međutim, u Kijevu je godinu dana ranije u jednoj od željezničkih radionica postavljena električna svjetla. Ovaj događaj nije privukao pažnju, pa se službenim datumom pojave električne rasvjete u Ruskom carstvu smatra 1879.

Prvi elektrotehnički odsek pojavio se u Rusiji 30. januara 1880. godine u Ruskom tehničkom društvu. Odjel je bio odgovoran za nadgledanje uvođenja električne energije u svakodnevni život države. Već 1881. Carsko Selo je bilo potpuno osvetljeno naselje i postalo je prvi moderni i evropski grad.

15. maja 1883 Takođe se smatra značajnim datumom za zemlju. To je zbog osvjetljenja Kremlja. U to vrijeme na prijesto se popeo car Aleksandar III, a osvjetljenje je tempirano da se poklopi s ovim važan događaj. Skoro odmah nakon ovoga istorijski događaj Rasveta je izvedena prvo na glavnoj ulici, a zatim u Zimskom dvorcu Sankt Peterburga.

Ukazom cara, 1886. godine osnovano je Društvo za električnu rasvjetu. Njegove odgovornosti uključivale su osvjetljavanje dva glavna grada - Moskve i Sankt Peterburga. U roku od dvije godine počela je izgradnja elektrana u svim većim gradovima. Prvi električni tramvaj u Rusiji pokrenut je 1892. U Sankt Peterburgu je 4 godine kasnije puštena u rad prva hidroelektrana. Izgrađena je na rijeci Bolshaya Okhta.

Važan događaj je bila pojava prve elektrane u Moskvi 1897. godine. Izgrađena je na Raushskaya nasipu sa mogućnošću generisanja naizmenična trofazna struja. Omogućio je prijenos električne energije na velike udaljenosti i korištenje bez gubitka energije. Izgradnja elektrana u dr ruski gradovi počeo se razvijati tek prije Prvog svjetskog rata.

Zanimljive činjenice o istoriji pojave električne energije u Rusiji

Ako pažljivo proučite neke činjenice o elektrifikaciji ruske države, možete saznati mnogo zanimljivih informacija.

Prvu sijalicu sa žarnom niti sa karbonskom šipkom izumio je 1874. A.N. Lodygin. Uređaj je patentiran najveće zemlje Evropa. Nakon nekog vremena, T. Edison ga je poboljšao i sijalica je počela da se koristi širom planete.

Ruski inženjer elektrotehnike P.N. Yablochkov 1876. završio je razvoj električne svijeće. Postala je jednostavnija, jeftinija i praktičnija za upotrebu od Lodyginove sijalice.

U okviru Ruskog tehničkog društva formiran je Specijalni elektrotehnički odsek. To je uključivalo P.N. Yablochkov, A.N. Lodygin, V.N. Chikolev i drugi aktivni fizičari i elektroinženjeri. Glavni zadatak odjela bio je promoviranje razvoja elektrotehnike u Rusiji.

Otkriće električne energije potpuno je promijenilo ljudski život. Ovo fizički fenomen stalno učestvuje u Svakodnevni život. Rasvjeta kuće i ulice, rad svih vrsta uređaja, naše brzo kretanje - sve to ne bi bilo moguće bez struje. Ovo je postalo dostupno zahvaljujući brojnim studijama i eksperimentima. Pogledajmo glavne faze istorije električna energija.

Antičko vreme

Izraz "elektricitet" dolazi od starogrčke riječi "elektron", što znači "ćilibar". Prvo spominjanje ovog fenomena je povezano sa davna vremena. Starogrčki matematičar i filozof Tales iz Mileta u 7. veku pre nove ere e. otkrili su da ako se ćilibar trlja o vunu, kamen dobija sposobnost da privlači male predmete.

U stvari, to je bio eksperiment u istraživanju mogućnosti proizvodnje električne energije. IN savremeni svet Ova metoda je poznata kao triboelektrični efekat, koji omogućava stvaranje iskri i privlačenje objekata male težine. Uprkos niskoj efikasnosti ove metode, možemo govoriti o Thalesu kao otkrivaču elektriciteta.

IN davna vremena Učinjeno je još nekoliko stidljivih koraka ka otkriću električne energije:

• starogrčki filozof Aristotel u 4. veku pre nove ere. e. proučavane vrste jegulja koje mogu napasti neprijatelja električnim pražnjenjem;
• Stari rimski pisac Plinije istraživao je električna svojstva smole 70. godine nove ere.

Svi ovi eksperimenti neće nam pomoći da otkrijemo ko je otkrio elektricitet. Ovi izolirani eksperimenti nisu razvijeni. Sledeći događaji u istoriji električne energije desili su se mnogo vekova kasnije.

Faze stvaranja teorije

17.-18. vijek obilježen je stvaranjem temelja svjetske nauke. Od 17. stoljeća došlo je do brojnih otkrića koja će u budućnosti omogućiti osobi da potpuno promijeni svoj život.

Pojava termina

Engleski fizičar i dvorski ljekar objavio je 1600. godine knjigu “O magnetu i magnetnim tijelima” u kojoj je definirao “električno”. To je objasnilo svojstva mnogih čvrste materije Nakon trljanja privucite male predmete. Kada se razmatra ovaj događaj, mora se shvatiti da ne govorimo o izumu elektriciteta, već samo o naučnoj definiciji.

William Gilbert je bio u mogućnosti da izmisli uređaj nazvan versor. Možemo reći da je podsjećao na moderni elektroskop, čija je funkcija utvrđivanje prisutnosti električnog naboja. Koristeći versor, ustanovljeno je da, pored ćilibara, sposobnost privlačenja lakih objekata imaju i:

• staklo;
• dijamant;
• safir;
• ametist;
• opal;
• škriljevci;
• karborund.

Godine 1663. njemački inženjer, fizičar i filozof Otto von Guericke izumio aparat koji je bio prototip elektrostatičkog generatora. Bila je to lopta od sumpora postavljena na metalnu šipku, koja se okretala i trljala rukom. Uz pomoć ovog izuma, bilo je moguće vidjeti na djelu svojstvo objekata ne samo da privlače, već i odbijaju.

U martu 1672. poznati njemački naučnik Gottfried Wilhelm Leibniz u pismu za Guericke spomenuo je da je dok je radio na svojoj mašini otkrio električnu varnicu. Ovo je bio prvi dokaz o fenomenu koji je u to vrijeme bio misteriozan. Guericke je stvorio uređaj koji je poslužio kao prototip za sva buduća električna otkrića.

1729. naučnik iz Velike Britanije Stephen Gray provodili eksperimente koji su omogućili otkrivanje mogućnosti prijenosa električnog naboja na kratke (do 800 stopa) udaljenosti. Takođe je ustanovio da se električna energija ne prenosi kroz zemlju. Nakon toga, to je omogućilo klasifikaciju svih tvari u izolatore i provodnike.

Dvije vrste optužbi

Francuski naučnik i fizičar Charles Francois Dufay 1733. otkrio je dva različita električna naboja:

• „staklo“, koje se sada zove pozitivno;
• “smolasti”, nazvan negativnim.

Zatim je uradio neko istraživanje električne interakcije, što je dokazalo da će se različito naelektrisana tijela međusobno privlačiti, a slično naelektrizirana tijela odbijati. U ovim eksperimentima, francuski izumitelj je koristio elektrometar, koji je omogućio mjerenje količine naboja.

Godine 1745, fizičar iz Holandije Pieter van Muschenbrouck izumio Leyden teglu, koji je postao prvi električni kondenzator. Njegov tvorac je i njemački pravnik i fizičar Ewald Jürgen von Kleist. Oba naučnika su delovala paralelno i nezavisno jedan od drugog. Ovo otkriće daje naučnicima puno pravo da budu uvršteni na listu onih koji su stvarali električnu energiju.

11. oktobra 1745 Kleist napravio eksperiment sa "medicinskom teglom" i otkrio sposobnost skladištenja velika količina električnih naboja. Potom je o otkriću obavijestio njemačke naučnike, nakon čega je na Univerzitetu u Lajdenu izvršena analiza ovog izuma. Onda Pieter van Muschenbrouck objavio svoj rad, zahvaljujući kojem je Lajdenska banka postala poznata.

Benjamin Franklin

Godine 1747. američki političar, pronalazač i pisac Benjamin Franklin objavio svoj esej “Eksperimenti i zapažanja s elektricitetom”. U njemu je predstavio prvu teoriju elektriciteta, u kojoj ga je označio kao nematerijalnu tečnost ili fluid.

U modernom svijetu ime Franklin se često povezuje sa novčanicom od sto dolara, ali ne treba zaboraviti da je bio jedan od najvećih izumitelja svog vremena. Lista njegovih brojnih dostignuća uključuje:

1. Danas poznata oznaka električnih stanja je (-) i (+).
2. Franklin je dokazao električnu prirodu munje.
3. Uspio je osmisliti i predstaviti projekat gromobrana 1752. godine.
4. Došao je na ideju o električnom motoru. Oličenje ove ideje bila je demonstracija točka koji se rotira pod uticajem elektrostatičkih sila.

Objavljivanje njegove teorije i brojnih izuma daju Franklinu puno pravo da se smatra jednim od onih koji su izumili električnu energiju.

Od teorije do egzaktne nauke

Provedena istraživanja i eksperimenti omogućili su da proučavanje elektriciteta pređe u kategoriju egzaktne nauke. Prvi u redu naučna dostignuća je otkriće Coulombovog zakona.

Zakon naplate interakcije

Francuski inženjer i fizičar Charles Augustin de Coulon 1785. otkrio je zakon koji odražava silu interakcije između statičkih tačkastih naboja. Coulomb je prethodno izmislio torzionu vagu. Pojava zakona dogodila se zahvaljujući Coulombovim eksperimentima sa ovim skalama. Uz njihovu pomoć izmjerio je silu interakcije između nabijenih metalnih kuglica.

Coulombov zakon je bio prvi fundamentalni zakon koji objašnjava elektromagnetne pojave, sa kojim je počela nauka o elektromagnetizmu. Jedinica električnog naboja nazvana je u čast Kulona 1881.

Izum baterije

Godine 1791 Italijanski doktor, fiziolog i fizičar napisao je “Raspravu o silama elektriciteta u mišićnom kretanju”. U njemu je zabilježio prisustvo električnih impulsa u mišićnim tkivima životinja. Takođe je otkrio potencijalnu razliku tokom interakcije dve vrste metala i elektrolita.

Otkriće Luigija Galvanija razvijeno je u radu italijanskog hemičara, fizičara i fiziologa Alessandra Volte. Godine 1800. izume „Volta stub“ - izvor neprekidne struje. Sastojao se od hrpe ploča od srebra i cinka, koje su jedna od druge bile odvojene komadićima papira natopljenim otopinom soli. „Volta stub“ postao je prototip galvanskih ćelija, u kojima se hemijska energija pretvarala u električnu.

Godine 1861. u njegovu čast uveden je naziv "volt" - jedinica mjerenja napona.

Galvani i Volta su među osnivačima doktrine električnih fenomena. Izum baterije pokrenuo je brzi razvoj i kasniji rast naučnim otkrićima. Krajem 18. vijeka i početkom XIX vek se može okarakterisati kao vreme kada je izmišljena električna energija.

Pojava koncepta struje

Godine 1821. francuski matematičar, fizičar i prirodnjak Andre-Marie Ampere u svojoj raspravi on je uspostavio vezu između magnetskih i električnih fenomena, koja je odsutna u statičkoj prirodi elektriciteta. Tako je prvi uveo koncept „električne struje“.

Ampere je dizajnirao zavojnicu s više navoja bakrenih žica, koja se može klasificirati kao električno pojačalo magnetsko polje. Ovaj izum je poslužio za stvaranje elektromagnetnog telegrafa 30-ih godina 19. vijeka.

Zahvaljujući Ampereovim istraživanjima, rođenje elektrotehnike postalo je moguće. Godine 1881., u njegovu čast, jedinica struje nazvana je “amper”, a instrumenti koji mjere silu su nazvani “ampermetri”.

Zakon o električnim krugovima

Fizičar iz Njemačka Georg Simon Ohm 1826. uveo zakon koji je dokazao odnos između otpora, napona i struje u kolu. Zahvaljujući Omu, pojavili su se novi pojmovi:

• pad napona u mreži;
• provodljivost;
• elektromotorna sila.

Jedinica električnog otpora nazvana je po njemu 1960. godine, a Ohm je nesumnjivo uvršten na listu onih koji su izmislili električnu energiju.

Engleski hemičar i fizičar Michael Faraday otkrio je 1831 elektromagnetna indukcija, koji je u osnovi masovne proizvodnje električne energije. Na osnovu ovog fenomena stvara prvi električni motor. Godine 1834. Faraday je otkrio zakone elektrolize, što ga je dovelo do zaključka da je nosač električne sile atomi se mogu prebrojati. Studije elektrolize odigrale su značajnu ulogu u nastanku elektronske teorije.

Faraday je tvorac učenja o elektromagnetnom polju. Bio je u stanju da predvidi prisustvo elektromagnetnih talasa.

Javna upotreba

Sva ova otkrića ne bi postala legendarna bez praktične upotrebe. Prvi mogući način primjene bila je električna svjetlost, koja je postala dostupna nakon pronalaska žarulje sa žarnom niti 70-ih godina 19. stoljeća. Njegov tvorac je bio ruski inženjer elektrotehnike Aleksandar Nikolajevič Lodigin.

Prva lampa je bila zatvorena staklena posuda koja je sadržavala ugljeničnu šipku. Godine 1872. podnesena je prijava za pronalazak, a 1874. Lodygin je dobio patent za izum svjetiljke sa žarnom niti. Ako pokušate odgovoriti na pitanje u kojoj se godini pojavila struja, onda se ova godina može smatrati jednim od tačnih odgovora, jer je pojava sijalice postala očigledan znak pristupačnosti.

Pojava električne energije u Rusiji

Električna energija je oblik energije koji nije trebalo izumiti, već samo otkriti i proučavati. Istorija odaje počast otkriću Benjaminu Franklinu; upravo su njegovi eksperimenti pomogli da se uspostavi veza između munje i struje. Iako je u stvarnosti istina o otkriću elektriciteta mnogo složenija, budući da ne postoji niti jedan odlučujući trenutak u njegovoj povijesti koji daje direktan odgovor na pitanje ko je izumio elektricitet.

Kako su ljudi počeli proizvoditi, distribuirati i koristiti električnu energiju i uređaji na kojima se odvijaju procesi proizvodnje kulminacija je gotovo 300 letnja prica istraživanje i razvoj električne energije.

Istorija otkrića

Danas naučnici vjeruju da je čovječanstvo počelo koristiti električnu energiju mnogo ranije. Oko 600. pne. Stari Grci su otkrili da trljanje krzna o ćilibar izaziva privlačnost između njih dvoje. Ovaj fenomen pokazuje statički elektricitet, koji su u potpunosti opisali naučnici u 17. veku u objašnjenjima kako nastaje elektricitet.

Osim toga, istraživači i arheolozi su 1930-ih otkrili lonce s bakrenim pločama u unutrašnjosti i objasnili njihovo porijeklo kao drevne baterije dizajnirane da proizvode svjetlost na drevnim rimskim nalazištima. Slični uređaji su također pronađeni na arheološkim nalazištima u blizini Bagdada, što znači da su drevni Perzijanci možda otkrili i dizajn ranog oblika baterije.

Ko je izmislio struju

Do 17. stoljeća napravljena su mnoga otkrića vezana za električnu energiju, kao što je pronalazak ranog elektrostatičkog generatora, razlika između pozitivnih i negativnih naboja i klasifikacija materijala kao provodnika ili izolatora.

Bitan! Godine 1600. engleski ljekar William Gilbert koristio je latinsku riječ "electricus" da opiše silu koju određene supstance stvaraju kada se trljaju. Nešto kasnije, drugi engleski naučnik, Tomas Braun, napisao je nekoliko knjiga koristeći termin "elektricitet" kako bi opisao svoje istraživanje zasnovano na Gilbertovom radu.

Ko je izmislio struju

Pronalazak električne energije u 19. veku postao je moguć zahvaljujući otkrićima čitave galaksije velikih naučnika. Godine 1752. Ben Franklin je izveo svoj eksperiment sa zmajem, ključem i olujom. Upravo je dokazalo da su munje i male električne varnice ista stvar.

Eksperiment Bena Franklina

Italijanski fizičar Alessandro Volta otkrio je da određene kemijske reakcije mogu proizvesti električnu energiju, a 1800. godine stvorio je voltaičnu ćeliju, ranu električnu bateriju koja je proizvodila konstantnu struju. On je također postigao prvi prijenos struje na daljinu povezujući pozitivno i negativno nabijene terminale i stvarajući napon između njih. Stoga mnogi istoričari smatraju da je 1800. godina izuma električne energije.

Godine 1831. električna energija je postala moguća za korištenje u tehnologiji, kada je Michael Faraday stvorio elektrodinamo, koji je praktično riješio problem generiranja konstantne električne struje. Prilično jednostavan izum koji koristi magnet koji se kreće unutar zavojnice bakrene žice kako bi stvorio malu struju koja teče kroz žicu. To je pomoglo Amerikancu Tomasu Edisonu i britanskom naučniku Džozefu Svonu, svakom posebno, da izume lampu sa žarnom niti otprilike u isto vreme 1878. Same sijalice su izmislili drugi istraživači, ali sijalica sa žarnom niti je bila prvi praktični uređaj koji je davao svetlost satima.

Ruski naučnik i inženjer A. N. Lodygin

Tokom 1800-ih i ranih 1900-ih, srpsko-američki inženjer, pronalazač i majstor elektrotehnike Nikola Tesla bio je jedan od pionira komercijalne električne energije. Radio je sa Edisonom, napravio mnoge revolucionarne pomake u oblasti elektromagnetizma i dobro je poznat po svom radu sa motorima. naizmjenična struja i višefazni sistem distribucije električne energije.

Bilješka! Ruski naučnik i inženjer A. N. Lodygin izumio je i patentirao 1874. rasvjetnu lampu, pri čemu je funkciju žarne niti obavljala karbonska šipka smještena u vakuumsko okruženje staklene posude. To su bile prve sijalice u Rusiji. Samo 16 godina kasnije, 1890-ih. koristio je konac od vatrostalnog metala - volframa.

Nemoguće je sa sigurnošću reći koje godine se svjetlo pojavilo. Uprkos činjenici da mnogi istoričari veruju da je sijalicu izumeo Amerikanac Edison, prvu lampu sa platinastim filamentom u vakuumskoj staklenoj posudi izumeo je 1840. godine engleski izumitelj De la Rue.

Dodatne informacije. Rusi su bili zahvalni ruskom naučniku P. N. Yablochkovu za pojavu električne lučne lampe, a iako njen vijek trajanja nije prelazio 4 sata, rasvjetni uređaj se naširoko koristio na teritoriji Zimskog dvora skoro 5 godina.

Električna lučna lampa P.N. Yablochkova

Ko su osnivači nauke o elektricitetu?

Evo liste nekih poznatih naučnika koji su doprinijeli razvoju električne energije.

Francuski fizičar Andre Marie Ampere

Osnivači nauke o elektricitetu su:

1. Francuski fizičar André Marie Ampere, 1775-1836, koji je radio na elektromagnetizmu. SI jedinica struje, amper, nazvana je u njegovu čast.
2. Francuski fizičar Charles Augustine od Coulomba, 1736-1806, koji je bio pionir proučavanja trenja i viskoziteta, raspodjele naboja na površinama i zakona električne i magnetske sile. Po njemu su nazvani SI jedinica za punjenje, kulon i Kulonov zakon.
3. Italijanski fizičar Alessandro Volta, 1745-1827, koji je izumio izvor jednosmjerne struje, nagrađen nobelova nagrada u fizici 1921. godine, SI jedinica napona, volt, nazvana je u njegovu čast.
4. Georg Simon Ohm, 1789-1854, njemački fizičar, otkrivač koji je uticao na razvoj teorije elektriciteta, posebno Ohmovog zakona. Po njemu je nazvana SI jedinica otpora, ohm.
5. Gustav Robert Kirchhoff, 1824-1887, njemački fizičar koji je doprinio fundamentalnom razumijevanju električnih kola, poznat je po svoja dva zakona teorije kola.
6. Heinrich Hertz, 1857-1894, njemački fizičar koji demonstrira postojanje elektromagnetnih talasa. SI jedinica frekvencije, Herc, nazvana je u njegovu čast.
7. Džejms Klerk Maksvel, 1831-1879, škotski matematičar i fizičar, formulisao je sistem jednačina o osnovnim zakonima elektriciteta i magnetizma, nazvan Maksvelove jednačine.
8. Michael Faraday, 1791-1867, engleski hemičar i fizičar, osnivač zakona indukcije. Jedan od najboljih eksperimentalista u istoriji nauke, generalno se smatra ocem elektrotehnike. SI jedinica za kapacitet, Faradejeva konstanta, nazvana je po njemu.
9. Thomas Edison, 1847-1931, američki pronalazač sa preko 1000 patenata, najpoznatiji je po razvoju sijalice sa žarnom niti.

Thomas Edison

Teorije i zakoni elektriciteta

Opšti zakoni koji regulišu električnu energiju su mali i jednostavni i primjenjuju se na neograničen broj načina.

Ohmov zakon

Ohmov zakon - struja koja prolazi kroz provodnik između dvije tačke je direktno proporcionalna naponu između njih.

I = V / R ili V = IR ili R = V / I

I - struja kroz žicu u amperima;

V je napon izmjeren na vodiču u voltima;

R je otpor žice u Ohmima.

Konkretno, takođe se navodi da je R konstantan u ovom pogledu, nezavisno od struje.

Vatov zakon, kao i Ohmov zakon, potvrđuje odnos između snage (vati), struje i napona: P = VI ili P = I 2 R.

Kirchhoffov zakon (KCL) dokazuje da je ukupna struja ili naboj koji ulazi u spoj ili čvor tačno jednak naboju koji napušta čvor, budući da nema kuda da ide nego da ode, jer se naelektrisanje ne može apsorbovati unutar čvora. Drugim riječima, algebarski zbir svih struja koje ulaze i izlaze iz čvora mora biti jednak nuli.

Faradejev zakon kaže da je indukovana elektromotorna sila u bilo kojem zatvorenom kolu jednaka negativnu vrijednost vremenska stopa promjene magnetni fluks, sadržan u njemu.

Lenzov zakon kaže da će smjer struje inducirane u žici promjenjivim magnetskim poljem prema Faradejevom zakonu stvoriti magnetno polje koje se suprotstavlja promjeni koja ga je izazvala. Jednostavno rečeno, veličina emf inducirane u kolu je proporcionalna brzini promjene fluksa.

Gaussov zakon kaže da je ukupni električni fluks sa zatvorene površine jednak deponiranom naboju podijeljenom sa dielektričnom konstantom.

Koji je bio prvi električni izum?

Godine 1731. u Philosophical Transactions, publikaciji Kraljevskog društva, pojavio se članak koji je napravio ogroman korak naprijed za mlade elektrotehničare. Njegov autor, engleski naučnik Stephen Gray (1670-1736), dok je provodio eksperimente prenošenja električne struje na daljinu, slučajno je otkrio da nemaju svi materijali istu sposobnost prenosa električne energije.

Stvaranje Leyden tegle

Zatim je uslijedilo stvaranje baterije - "Leyden tegle", uređaja za pohranjivanje statičkog elektriciteta. Proces je slučajno otkrio i proučavao holandski fizičar Pieter Van Mussenbroek sa Univerziteta u Lajdenu 1746. godine i nezavisno njemački pronalazač Ewald Georg von Kleist 1745. godine. Otprilike u istom periodu, ruski naučnici G.V. Rikhman i M.V. Lomonosov radili su na proučavanju atmosferski elektricitet.

Kada se pojavila struja u Rusiji?

U praksi se električna rasvjeta u Rusiji pojavila 1879. godine na Litejnom mostu u Sankt Peterburgu, a zvanično 1880. godine stvaranjem 1. elektrotehničkog odjela, koji se bavio uvođenjem električne energije u državnu privredu. Godine 1881. Carsko selo je osvijetljeno električnim fenjerima. Lampe sa žarnom niti u Kremlju 1881. godine osvijetlile su stupanje na tron ​​Aleksandra III.

Ruska energija 2018

Prototip ruskog energetskog sistema nastao je 1886. godine osnivanjem industrijskog i komercijalnog društva. Njegovi planovi uključivali su elektrifikaciju naselja: ulice, fabrike, prodavnice i stambene zgrade. Prvi smjer elektrana počela je sa radom 1888. godine Winter Palace i 15 godina smatran je najmoćnijim u Evropi. Do 1917. godine oko 30% kuća u glavnom gradu je već bilo elektrificirano. Nadalje, razvoj energetike u SSSR-u tekao je prema GOELRO planu usvojenom 22. decembra 1920. godine. Ovaj dan se još uvijek obilježava u Rusiji i zemljama ZND kao Dan inženjera energetike. Plan je u velikoj mjeri posudio razvoj ruskih stručnjaka iz 1916. Zahvaljujući njemu povećana je proizvodnja električne energije, koja se do 1932. godine povećala sa 2 na 13,5 milijardi kW.

Godine 1960. nivo proizvodnje električne energije iznosio je 197,0 milijardi kWh, a zatim je nastavio da raste. Svake godine u zemlji su se uvodili novi energetski kapaciteti: državne elektrane, termoelektrane, termoelektrane, hidroelektrane i nuklearne elektrane. Njihov ukupni kapacitet do kraja 1980. iznosio je 266,7 hiljada MW, a proizvodnja električne energije u SSSR-u dostigla je rekordnih 1293,9 milijardi kWh.

Nakon raspada SSSR-a, Rusija je nastavila da povećava tempo razvoja energetike; prema rezultatima 2018. godine, proizvodnja električne energije u zemlji iznosila je −1091 milijardu kWh, što je omogućilo zemlji da uđe među četiri prva svjetska lidera nakon Kine, SAD i Indije.

Danas će život bez struje jednostavno stati. Međutim, to nije uvijek bio slučaj – ljudi nikada ranije nisu čuli takvu riječ. Tokom vekova, zahvaljujući naporima generacija talentovanih naučnika i istraživača, čovečanstvo se kretalo ka otkriću i upotrebi ovog divnog prirodni fenomen. Razvoj električne struje lako se može smatrati jednim od glavnih dostignuća čovječanstva.

Otkriće električne energije: prvi koraci

Ne postoji tačan odgovor na pitanje kada se pojavila struja. Kao prirodna sila, on je oduvek postojao, ali dug put do pronalaska i korišćenja električne energije započeo je još u 8. veku pre nove ere. Istorija je čak sačuvala i ime osobe koja je dala ime ovom fenomenu. Filozof Thales iz Milleta, koji je živio u staroj Grčkoj, skrenuo je pažnju na činjenicu da ćilibar natrljan vunom može privući male predmete na sebe zbog neke sile. "Amber" na grčkom znači "elektron", odakle dolazi "elektricnost".

Povijest elektriciteta datira pravi nastanak istraživanja na ovim prostorima u sredinu 17. stoljeća, a vezuje se za ime burgomastera iz njemačkog Magdeburga Otto f. Guericke (honorarni fizičar i pronalazač). Godine 1663, nakon proučavanja Thalesovih djela, stvorio je posebnu mašinu za proučavanje efekata električnog privlačenja i odbijanja; ovo je bio prvi električni mehanizam na svijetu. Aparat se sastojao od sumporne kugle koja se okretala na metalnoj šipki i poput ćilibara privlačila i odbijala razne predmete.

Među pionirima koji su doprinijeli pojavi elektriciteta u našim životima može se navesti Englez W. Gilbert, koji je služio kao fizičar i ljekar na dvoru. Smatra se osnivačem elektrotehnike (nauke o svojstvima i primjeni električne energije), izumio je elektroskop i napravio nekoliko izvanrednih otkrića u ovoj oblasti.

Nova otkrića

Godine 1729. Englezi Stephen Gray i Granville Wheeler prvi su otkrili da električna struja slobodno prolazi kroz neka tijela (nazvana provodnicima), a ne prolazi kroz druga (neprovodnici), što je bio prvi korak ka korištenju električne energije u industrijske svrhe.

U Engleskoj, po prvi put u svijetu, pokušavaju prenijeti električnu energiju na neku udaljenost, time se bavio naučnik S. Grey, koji je u procesu eksperimenata naišao i na različite stepene provodljivosti tijela.

Holandski profesor matematike P. van Musschenbroek naziva se onim koji je izumio prvi kondenzator za električnu energiju - ovo je čuveni "Leyden jar" (nazvan po rodnom gradu pronalazača). Uređaj je bio obična staklena posuda, zatvorena na oba kraja tankim listovima legure kositra i olova. Tako postaje moguće akumulirati električnu energiju.

Među onima koji su otkrili električnu energiju za široku upotrebu u životu bio je i poznati američki političar Benjamin Franklin. Eksperimentalno je utvrdio da se električni naboji dijele na pozitivne i negativne, a proučavao je i električnu prirodu munje.

Na osnovu Franklinovih otkrića u Rusiji, naučnici Richman i veliki Mihail Vasiljevič Lomonosov izumili su gromobran, dokazujući u praksi da se munja proizvodi iz potencijalne razlike atmosferskog elektriciteta. Lomonosov je općenito imao ogroman utjecaj na proučavanje električnih pojava (posebno atmosferskih).

Mlada nauka o elektricitetu nastavlja se ubrzano razvijati - tokom 18-19 stoljeća pojavila su se nova otkrića i izumi, pisani su novi naučni radovi, čija je glavna tema bila električna struja.

Tako je 1791. godine objavljena knjiga o elektricitetu u mišićima ljudi i životinja, koji nastaje prilikom njihovog skupljanja, čiji je autor talijanski fizičar Galvani. Drugi Italijan, Alessandro Volta, bio je taj koji je 1800. godine stvorio do sada nepoznat izvor struje, nazvan „galvanska ćelija” (u čast tog istog Galvanija), koji se nekoliko stotina godina kasnije pojavljuje u obliku dobro poznate baterije.

„Volta stub“ je napravljen u obliku samog stuba, izlivenog od cinka i srebra, između čijih slojeva je položen slani papir.

Nekoliko godina kasnije u Rusiji predstavlja profesor fizike iz Sankt Peterburga V. Petrov naučni svet snažan električni luk, nazivajući ga "Volta lukom". On je taj koji je došao na ideju da se svjetlošću iz električne energije osvijetli u zatvorenom prostoru. Prikazane su mogućnosti korištenja električnih pojava u gospodarskom životu. Baterija koju je sastavio naučnik bila je zaista gigantska (dužina - 12, a visina - oko 3 metra), njen napon je bio konstantan i iznosio je 1700 volti. Ovaj izum označio je početak eksperimenata u stvaranju žarulja sa žarnom niti i metodama električnog zavarivanja metala.

Velika otkrića u oblasti električne energije

Petrovi eksperimenti u Rusiji doprinijeli su tome da je 1809. godine naučnik Delaru u Engleskoj dizajnirao prvu svjetsku lampu sa žarnom niti. I sto godina kasnije, američki hemičar i Nobelovac I. Langmuir je pustio prvu sijalicu, koja je imala blistavu volframovu spiralu smještenu u zatvorenu tikvicu s inertnim plinom. Ovo je označilo početak nove ere. Mnogi naučnici u Evropi, SAD-u i Rusiji sproveli su brojne eksperimente i studije kako bi bolje razumeli prirodu električne energije i stavili je u službu čoveka.

Tako je 1820. Danac Oersred otkrio interakciju električnih čestica, a 1821. čuveni Ampere je iznio i dokazao teoriju o povezanosti magnetizma i električnih fenomena. Svojstva elektromagnetnog polja detaljno je proučavao Englez M. Faraday, otkrio je i zakon elektromagnetne indukcije, koji kaže da u zatvorenom provodnom kolu, kada se magnetski tok privremeno promijeni, nastaju električni impulsi, a također je dizajnirao prvi električni generator. Rad ovih naučnika i desetina drugih manje poznatih doveo je do pojave nova nauka, kojoj je njemački inženjer Werner von Siemens dao naziv “elektrotehnika”.

Godine 1826, G.S. Ohm, nakon brojnih eksperimenata, iznio je zakon električnog kola (takođe poznat kao "Ohmov zakon"), kao i nove pojmove: "provodljivost", "električna pokretačka sila", "napon električne struje". . Njegov sljedbenik, A-M. Ampera, izveo je poznato pravilo "desne ruke", tj. određivanje smjera strujanja električne struje pomoću magnetne igle. Izmislio je i uređaj za pojačavanje električnog polja - zavojnice bakrenih žica oko željeznih jezgara. Ovaj razvoj događaja postao je preteča jednog od glavnih izuma u oblasti elektrotehnike (elektromagnetni telegraf) njemačkog naučnika Samuela Thomasa Semmeringa.

U Rusiji je pronalazač Alexander Lodygin osmislio sijalicu koja veoma liči na svoje moderne kolege: vakumsku bocu, unutar koje je postavljena spiralna nit od vatrostalnog volframa. Naučnik je prodao prava na ovaj izum američkoj korporaciji General Electric, koja ih je pokrenula u masovnu proizvodnju. Stoga bi bilo pošteno smatrati Rusa otkrićem sijalica, iako je u svim američkim udžbenicima fizike „otac sijalice“ njihov naučnik T. Edison, koji je takođe dao značajan doprinos pronalasku električne energije.

Savremeni krug istraživanja

Nedavna grandiozna otkrića u oblasti električne energije povezana su sa imenom velikog Nikole Tesle, čiji značaj i razmjeri još nisu u potpunosti cijenjeni. Ovaj briljantni čovjek je izmislio stvari koje tek treba da se koriste:

• sinhroni generator i asinhroni elektromotor, koji su napravili industrijsku revoluciju u modernom svijetu;
• Fluorescentne svjetiljke za osvjetljavanje velikih prostora;
• koncept radija predstavio je Tesla nekoliko godina prije “zvaničnog oca” radija, Markonija;
• daljinski upravljani instrumenti (prvi je bio čamac s velikim baterijama, upravljan radiom);
• motor s rotirajućim magnetnim poljima (na ovoj osnovi sada se proizvode najnoviji automobili koji ne zahtijevaju benzin);
• industrijski laseri;
• “Laser Tower” je prvi uređaj na svijetu za bežičnu komunikaciju, prototip World Wide Weba;
• brojni kućni i industrijski električni aparati.

U Rusiji je tokom sovjetskih godina izvršena masivna elektrifikacija, masovno su se proizvodile „Iljičeve sijalice“, sovjetski naučnici su razvijali i usavršavali svoja znanja o elektricitetu i elektrotehnici.

Svi znaju šta je električna energija i sa njom se susreću stalno u svakodnevnom životu. Međutim, nemoguće je sa sigurnošću imenovati ko je izumio električnu energiju. Svaki od velikih naučnika i istraživača dao je svoj neprocjenjiv doprinos proučavanju i korištenju ovog divnog prirodnog fenomena.

Video

UVOD

Započnimo našu priču riječima samog Tesle, koji je nedugo prije smrti napisao divan esej o povijesti elektrotehnike „Priča o elektricitetu”: „Ko zaista želi da se prisjeti svih veličina našeg vremena, neka se upozna sa istorija nauke o elektricitetu.”

Po prvi put su uočeni fenomeni koji se danas nazivaju električnim drevne Kine, Indiji, a kasnije i u staroj Grčkoj. Preživjele legende govore da je starogrčki filozof Tales iz Mileta (640-550 pne) već poznavao svojstvo ćilibara, protrljanog krznom ili vunom, da privlači komadiće papira, paperje i druga svjetlosna tijela. Od Grčko imećilibar - "elektron" - ovaj fenomen je kasnije dobio naziv elektrifikacija.

Tokom mnogih vekova, električni fenomeni su se smatrali manifestacijama božanske moći, sve do 17. veka. Naučnici se nisu približili proučavanju elektriciteta. Coulomb, Hilbert, Otto von Guericke, Muschenbreck, Franklin, Oersted, Arago, Lomonosov, Luigi Galvani, Alessandro Volta - to je daleko od puna lista naučnici koji su radili na problemima električne energije. Posebno treba istaći aktivnosti izuzetnog naučnika Andre Marie Amperea, koji je pokrenuo proučavanje dinamičkih efekata električne struje i uspostavio niz zakona elektrodinamike.

Otkrića Oersteda, Araga i Amperea zainteresovala su briljantnog engleskog fizičara Michaela Faradaya i potaknula ga da prouči čitav niz pitanja o transformaciji električne i magnetske energije u mehaničku energiju. Drugi engleski fizičar, James Clerk (Clark) Maxwell, objavio je 1873. veliko djelo u dva toma, “Treatise on Electricity and Magnetism”, koje je kombiniralo koncepte elektriciteta, magnetizma i elektromagnetnog polja. Od tog trenutka počinje era aktivne upotrebe električne energije u svakodnevnom životu.

1. ELEKTRIČNA ENERGIJA

Električna energija je koncept koji izražava svojstva i pojave određene strukturom fizička tijela i procesi čija je suština kretanje i interakcija mikroskopskih nabijenih čestica materije (elektrona, jona, molekula, njihovih kompleksa itd.).

Gilbert je bio prvi koji je otkrio da svojstva elektrifikacije nisu svojstvena samo ćilibaru, već i dijamantu, sumporu i smoli. Također je primijetio da neka tijela, na primjer metali, kamenje, kosti, nisu naelektrizirana, te je podijelio sva tijela koja se nalaze u prirodi na naelektrizirana i neelektrificirana. Poklanjajući posebnu pažnju prvima, on je izvodio eksperimente kako bi proučavao njihova svojstva.

Godine 1650., poznati njemački naučnik, burgomajstor grada Magdeburga, izumitelj vazdušne pumpe, Otto von Guericke, sagradio je specijalnu „električnu mašinu“, koja je bila lopta od sumpora veličine dječije glave, postavljena na osovinu. .

Slika 1 - Von Guerickeova električna mašina, poboljšana od strane Van de Graafa

Ako se lopta prilikom rotiranja trlja dlanovima, ona je ubrzo poprimila svojstvo da privlači i odbija svjetlosna tijela. Tokom nekoliko vekova, Guerickeovu mašinu značajno su unapredili Englez Hoxby, nemački naučnici Bose, Winkler i drugi. Eksperimenti sa ovim mašinama doveli su do brojnih važnih otkrića:

· 1707. godine francuski fizičar Du Fay otkrio je razliku između elektriciteta koji se dobija trenjem staklene kugle i električne energije dobijene trenjem kruga od smole drveta;

· 1729. godine Englezi Grej i Viler otkrili su sposobnost nekih tela da provode elektricitet i po prvi put ukazali da se sva tela mogu podeliti na provodnike i neprovodnike struje.

Ali mnogo više važno otkriće opisao ga je 1729. Muschenbrek, profesor matematike i filozofije u gradu Lajdenu. Otkrio je da staklena tegla, obložena sa obe strane limenom folijom (listovima staniola), može da skladišti električnu energiju. Napunjen do određenog potencijala (čiji se koncept pojavio mnogo kasnije), ovaj uređaj se mogao isprazniti sa značajnim efektom - velikom iskrom koja je proizvodila snažan zvuk pucketanja, sličan munji, i imala fiziološke efekte kada su ruke dodirnule obloge. od limenke. Prema nazivu grada u kojem su eksperimenti izvedeni, uređaj koji je stvorio Muschenbrek nazvan je Leyden jar.

Slika 2 - Leyden tegla. Paralelno spajanje četiri limenke

Istraživanja njegovih svojstava provedena su u raznim zemljama i dovela su do mnogih teorija koje su pokušavale da objasne otkriveni fenomen kondenzacije naboja. Jednu od teorija o ovom fenomenu dao je istaknuti američki naučnik i javna ličnost Benjamin Franklin, koji je ukazao na postojanje pozitivnog i negativnog elektriciteta. Sa stanovišta ove teorije, Franklin je objasnio proces punjenja i pražnjenja Leyden tegle i dokazao da se njene ploče mogu proizvoljno naelektrizirati električnim nabojima različitih znakova.

Franklin je, kao i ruski naučnici M.V. Lomonosov i G. Richman, mnogo pažnje posvetio proučavanju atmosferskog elektriciteta i munja. Kao što znate, Richman je umro dok je provodio eksperiment proučavanja munje. Godine 1752. Benjamin Franklin je izumio gromobran. Gromobran (u svakodnevnom životu se koristi i zvučniji „gromobran“) je uređaj koji se postavlja na zgrade i građevine i služi za zaštitu od udara groma. Sastoji se od tri međusobno povezana dijela:

1785. C. Coulomb je otkrio osnovni zakon elektrostatike. Na osnovu brojnih eksperimenata, Coulomb je ustanovio sljedeći zakon:

Sila interakcije između stacionarnih naelektrisanja smeštenih u vakuumu direktno je proporcionalna proizvodu modula naelektrisanja i obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti između njih - , :

1799. godine stvoren je prvi izvor električne struje - galvanska ćelija i baterija ćelija. Galvanska ćelija (hemijski izvor struje) - uređaj koji vam omogućava pretvaranje energije hemijska reakcija V elektro radovi. Po principu rada razlikuju se primarne (jednokratne), sekundarne (baterije) i gorivne ćelije. Galvanska ćelija se sastoji od ionskog elektrolita i dvije različite elektrode (polućelije); procesi oksidacije i redukcije u galvanskoj ćeliji su prostorno odvojeni. Pozitivni pol galvanske ćelije se naziva katoda, negativan - anoda. Elektroni napuštaju ćeliju kroz anodu i kreću se u vanjskom kolu do katode.

Radovi ruskih akademika Epinusa, Krafta i drugih otkrili su niz vrlo važnih svojstava električnog naboja, ali su svi proučavali elektricitet u stacionarnom stanju ili njegovo trenutno pražnjenje, odnosno svojstva statičkog elektriciteta. Njegovo kretanje se manifestovalo samo u obliku pražnjenja. Još se ništa nije znalo o električnoj struji, odnosno o neprekidnom kretanju struje.

Jedan od prvih koji je duboko proučavao svojstva električne struje 1801-1802 bio je akademik iz Sankt Peterburga V. V. Petrov. Radom ovog izuzetnog naučnika, koji je tih godina izgradio najveću bateriju na svetu od 4200 bakrenih i cinkanih krugova, ustanovljena je mogućnost praktične upotrebe električne struje na toplotnim provodnicima. Osim toga, Petrov je uočio pojavu električnog pražnjenja između krajeva blago razrijeđenog uglja kako u zraku tako iu drugim plinovima i vakuumu, što je nazvano električnim lukom. V.V. Petrov ne samo da je opisao fenomen koji je otkrio, već je ukazao i na mogućnost njegove upotrebe za paljenje ili topljenje metala i time po prvi put izneo ideju o praktičnoj upotrebi električne struje. Od ovog trenutka treba da počne istorija elektrotehnike kao samostalne grane tehnologije.

Eksperimenti sa električnom strujom privukli su pažnju mnogih naučnika iz različitih zemalja. Godine 1802. talijanski naučnik Romagnosi otkrio je otklon magnetne igle pod utjecajem električne struje koja teče kroz obližnji provodnik. Krajem 1819. godine, ovaj fenomen je ponovo zapazio danski fizičar Oersted, koji je u martu 1820. objavio na Latinski brošuru pod naslovom “Eksperimenti u vezi s efektom električnog sukoba na magnetnu iglu”. U ovom radu „električni sukob“ je nazvan električna struja.

Čim je Arago demonstrirao Oerstedov eksperiment na sastanku Pariške akademije nauka, Amper je, ponavljajući ga, 18. septembra 1820., tačno nedelju dana kasnije, predstavio izveštaj o svom istraživanju Akademiji. Na sledećem sastanku, 25. septembra, Amper je završio čitanje izveštaja u kojem je izložio zakone interakcije dve struje koje teku kroz paralelne provodnike. Od tog trenutka Akademija je sedmično slušala nove Ampereove poruke o njegovim eksperimentima koji su dovršili otkriće i formulaciju osnovnih zakona elektrodinamike.

Jedno od najvažnijih Ampereovih dostignuća bilo je to što je on prvi spojio dva prethodno odvojena fenomena - elektricitet i magnetizam - s jednom teorijom elektromagnetizma i predložio da ih se smatra rezultatom jedinstvenog prirodnog procesa. Ova teorija, koju su Amperovi savremenici pozdravili sa velikim nepoverenjem, bila je veoma progresivna i odigrala je ogromnu ulogu u ispravnom razumevanju kasnije otkrivenih pojava.

Godine 1827. njemački naučnik Georg Ohm je otkrio jedan od osnovnih zakona elektriciteta, uspostavljajući osnovne odnose između jačine struje, napona i otpora kola kroz koje teče električna struja, , ,

Godine 1847. Kirchhoff je formulirao zakone raspoređivanja struje u složenim krugovima:

Prvi Kirhofov zakon

Primjenjuje se na čvorove i formulira se na sljedeći način: algebarski zbir struja u čvoru jednak je nuli. Znakovi se određuju ovisno o tome da li je struja usmjerena prema čvoru ili od njega (u svakom slučaju proizvoljno).

· Drugi Kirchhoffov zakon

Primjenjuje se na strujne krugove: u bilo kojem kolu, zbroj napona na svim elementima i dijelovima kola uključenih u ovaj krug je nula. Smjer kretanja svakog kola može se odabrati proizvoljno. Znakovi se određuju ovisno o podudarnosti napona sa smjerom premosnice.

Druga formulacija: u bilo kojem zatvorenom kolu, algebarski zbir napona u svim područjima sa otporom uključenim u ovo kolo jednak je algebarskom zbiru EMF-a.

· Generalizacija Kirchhoffovih zakona

Neka je Y broj čvorova u lancu, B broj grana, K broj krugova.

Slika 3 - Linearni razgranati električni krug (U=3, V=5, K=6)

2. MAGNETIZAM (MAGNETI)

Magnetizam- to je oblik interakcije između pokretnih električnih naboja koje se odvijaju na udaljenosti kroz magnetsko polje.

Magnetno polje je posebna vrsta materije čija je specifičnost dejstvo na kretanje električni naboj, provodnici sa strujom, tela sa magnetnim momentom, sa silom koja zavisi od vektora brzine naelektrisanja, smera struje u provodniku i smera magnetnog momenta tela.

Trajni magnet je proizvod napravljen od tvrdog magnetskog materijala, autonomnog izvora konstantnog magnetnog polja.
magneti [grčki] magnetis, iz Magnetis Lithos, je kamen iz Magnezije ( drevni grad u Maloj Aziji)] su prirodne i vještačke. Prirodni magnet je komad željezne rude koji ima sposobnost da privuče male željezne predmete koji se nalaze u blizini.

Zemlja i druge planete (magnetosfera) su džinovski prirodni magneti jer imaju magnetno polje. Umjetni magneti su predmeti i proizvodi koji su stekli magnetska svojstva kao rezultat kontakta s prirodnim magnetom ili magnetizirani u magnetskom polju. Trajni magnet je umjetni magnet.

U najjednostavnijim slučajevima, trajni magnet je tijelo (u obliku potkovice, trake, podloške, šipke itd.) koje je podvrgnuto odgovarajućoj toplinskoj obradi i prethodno magnetizirano do zasićenja.

Slika 4 - Tipovi magneta: a) potkovičasti; b) traka; c) kružni

Trajni magnet je obično uključen kao komponenta u magnetni sistem dizajniran da formira magnetno polje. Snaga magnetnog polja koje stvara permanentni magnet može biti konstantna ili podesiva.
Razni dijelovi permanentni magnet privlače željezne predmete na različite načine. Krajevi magneta, gdje je privlačenje maksimalno, nazivaju se polovi magneta, a srednji dio, gdje praktično nema privlačenja, naziva se neutralna zona magneta. Umjetni magneti u obliku trake ili potkovice uvijek imaju dva pola na krajevima trake i neutralnu zonu između njih. Moguće je magnetizirati komad čelika na način da ima 4, 6 ili više polova razdvojenih neutralnim zonama, dok broj polova uvijek ostaje paran. Nemoguće je dobiti magnet sa jednim polom. Odnos između veličina polova i neutralne zone magneta zavisi od njegovog oblika.

Usamljeni magnet u obliku dugačke i tanke šipke naziva se magnetna igla. Kraj magnetne igle postavljene na vrh ili okačena je najjednostavniji kompas, označava geografski sjever Zemlje i naziva se sjeverni pol (N) magneta, suprotni pol magneta pokazuje na jug, i naziva se južni pol (S).
Područja primjene trajnih magneta su vrlo raznolika. Koriste se u elektromotorima, automatizaciji, robotici, za magnetne spojke magnetnih ležajeva, u industriji satova, u kućanskim aparatima, kao autonomni izvori konstantnog magnetnog polja u elektrotehnici i radiotehnici.

Magnetna kola koja sadrže trajne magnete moraju biti otvorena, odnosno imati zračni zazor. Ako je trajni magnet napravljen u obliku prstenastog jezgra, onda on praktički ne odaje energiju u vanjski prostor, jer su gotovo sve magnetske linije sile zatvorene unutar njega. U ovom slučaju, magnetsko polje izvan jezgre praktički izostaje. Da biste koristili magnetnu energiju trajnih magneta, potrebno je stvoriti zračni raspor određene veličine u zatvorenom magnetnom krugu.

Kada trajni magnet služi za stvaranje magnetskog fluksa u zračnom procjepu, kao što je između polova potkovičastog magneta, zračni jaz smanjuje indukciju (i magnetizaciju) trajnog magneta.

3. ELEKTROMAGNETIZAM

Elektromagnetna interakcija je jedna od četiri fundamentalne interakcije. Elektromagnetna interakcija postoji između čestica koje imaju električni naboj. Sa moderne tačke gledišta, elektromagnetna interakcija između naelektrisanih čestica se ne odvija direktno, već samo preko elektromagnetnog polja.

Sa tačke gledišta kvantna teorija polju, elektromagnetnu interakciju nosi bozon bez mase - foton (čestica koja se može predstaviti kao kvantna pobuda elektromagnetnog polja). Sam foton nema električni naboj, što znači da ne može direktno komunicirati s drugim fotonima.

Od fundamentalne čestice Elektromagnetna interakcija uključuje i čestice s električnim nabojem: kvarkove, elektrone, mione i tau čestice (iz fermiona), kao i nabijene gauge bozone.

Elektromagnetna interakcija se razlikuje od slabe i jake interakcije po svojoj prirodi dugog dometa - sila interakcije između dva naelektrisanja opada samo kao drugi stepen udaljenosti (vidi: Kulonov zakon). Prema istom zakonu, gravitaciona interakcija opada sa rastojanjem.

Elektromagnetna interakcija naelektrisanih čestica je mnogo jača od gravitacione i jedini razlog zašto se elektromagnetna interakcija ne manifestuje sa velika snaga na kosmičkoj skali - električna neutralnost materije, odnosno prisustvo u svakom regionu Univerzuma sa visok stepen potpuno jednake količine pozitivnih i negativnih naboja.

Elektromagnetno polje- ovo je poseban oblik materije kroz koji dolazi do interakcije između nabijenih čestica. Predstavlja međusobno povezane varijable električno polje i magnetsko polje. Međusobna veza između električnog E i magnetskog H polja leži u činjenici da svaka promjena u jednom od njih dovodi do pojave drugog: naizmjenično električno polje koje stvaraju ubrzani pokretni naboji (izvor) pobuđuje naizmjenično magnetsko polje u susjednim područjima. prostora, koje zauzvrat pobuđuje naizmjenično električno polje u susjednim područjima prostora, itd. Dakle, elektromagnetno polje se širi od tačke do tačke u prostoru u obliku elektromagnetnih talasa koji putuju od izvora. Zbog konačne brzine širenja, elektromagnetno polje može postojati autonomno od izvora koji ga je stvorio i ne nestaje kada se izvor ukloni (na primjer, radio valovi ne nestaju kada prestane struja u anteni koja ih je emitovala).

Elektromagnetno polje u vakuumu opisuje se jačinom električnog polja E i magnetnom indukcijom B. Elektromagnetno polje u medijumu dodatno karakterišu dve pomoćne veličine: jačina magnetnog polja H i električna indukcija D. Odnos komponenti elektromagnetnog polja polje sa naelektrisanjem i strujama opisano je Maxwellovim jednadžbama.

Elektromagnetski valovi su elektromagnetske oscilacije koje se šire u prostoru konačnom brzinom, ovisno o svojstvima medija (slika 5).

Slika 5 - Elektromagnetski talasi

Postojanje elektromagnetnih talasa predvidio je engleski fizičar M. Faraday 1832. Drugi engleski naučnik, J. Maxwell, teoretski je pokazao 1865. da elektromagnetne oscilacije ne ostaju lokalizovane u prostoru, već se šire u svim pravcima od izvora. Maxwellova teorija je omogućila jedinstven pristup opisu radio valova, optičkog zračenja, rendgenskih zraka i gama zračenja. Pokazalo se da su sve ove vrste zračenja elektromagnetski talasi različitih talasnih dužina λ, odnosno srodne su prirode. Svaki od njih ima svoje specifično mjesto u jedinstvenoj skali elektromagnetnih valova (slika 6).

Slika 6 - Skala elektromagnetnih talasa

Šireći se u medijumu, elektromagnetski talasi, kao i svaki drugi talas, mogu doživeti prelamanje i refleksiju na granici između medija, disperzije, apsorpcije, interferencije; Pri širenju u nehomogenim sredinama uočava se difrakcija talasa, rasejanje talasa i druge pojave.

Elektromagnetski valovi različitih raspona valnih dužina karakteriziraju se različitim metodama pobuđivanja i registracije, te stupaju u interakciju s materijom na različite načine. Procesi emisije i apsorpcije elektromagnetnih valova od najdužeg do IC zračenja prilično su u potpunosti opisani odnosima klasične elektrodinamike.

U opsezima kraćih valnih dužina, posebno u rasponima X-zraka i γ-zraka, dominiraju procesi kvantne prirode i mogu se opisati samo u okviru kvantne elektrodinamike zasnovane na ideji diskretnosti ovih procesa.

Elektromagnetski talasi se široko koriste u radio komunikacijama, radaru, televiziji, medicini, biologiji, fizici, astronomiji i drugim oblastima nauke i tehnologije.

Otkrića Oersteda, Araga i Amperea zainteresovala su briljantnog engleskog fizičara Michaela Faradaya i potaknula ga da prouči čitav niz pitanja o transformaciji električne i magnetske energije u mehaničku energiju. Godine 1821. pronašao je drugo rješenje za problem pretvaranja električne i magnetske energije u mehaničku i demonstrirao svoj uređaj u kojem je dobio fenomen kontinuirane elektromagnetne rotacije. Istog dana, Faraday je napisao suprotan problem u svom radnom dnevniku: "Pretvori magnetizam u elektricitet." Bilo je potrebno više od deset godina da se to riješi i pronađe način da se električna energija dobije iz magnetske i mehaničke energije. Tek krajem 1831. godine Faraday je objavio svoje otkriće fenomena koji se tada zvao elektromagnetna indukcija i koji čini osnovu cjelokupne moderne elektroenergetike.

4. ELEKTRIČNE MAŠINE

Faradejevo istraživanje i rad ruskog akademika E. H. Lenza, koji je formulirao zakon po kojem je bilo moguće odrediti smjer električne struje koja nastaje kao rezultat elektromagnetne indukcije, omogućila je stvaranje prvih elektromagnetnih generatora i elektromotora.

U početku su se električni generatori i elektromotori razvijali nezavisno jedan od drugog, kao dvije potpuno različite mašine. Prvi izumitelj električnog generatora zasnovanog na principu elektromagnetne indukcije želio je ostati anoniman. Desilo se ovako. Ubrzo nakon objavljivanja Faradejevog izvještaja Kraljevskom društvu, u kojem je prikazano otkriće elektromagnetne indukcije, naučnik je u svom poštanskom sandučetu pronašao pismo potpisano inicijalima R.M. Sadržavalo je opis prvog sinhronog generatora na svijetu i crtež priložen uz njega. Faraday je, pažljivo proučivši ovaj projekat, poslao pismo R.M.-u i crtež istom časopisu u kojem je svojevremeno objavljen njegov izvještaj, nadajući se da će nepoznati pronalazač, prateći časopis, vidjeti ne samo svoj projekat, već i Faradejev popratni pismo, u kojem se izuzetno visoko hvali izum R.M.

Zaista, skoro šest mjeseci kasnije, R. M. je poslao dodatna objašnjenja i opis dizajna električnog generatora koji je predložio uredniku časopisa, ali je ovaj put želio ostati anoniman. Ime pravog tvorca prvog elektromagnetnog generatora ostalo je skriveno ispod inicijala, a čovječanstvo i dalje, unatoč pomnim traganjima povjesničara elektrotehnike, ostaje u mraku kome duguje jedan od najvažnijih izuma. R.M. mašina nije imala uređaj za ispravljanje struje i bila je prvi generator naizmjenične struje. Ali ova struja, činilo se, nije mogla da se koristi za lučno osvetljenje, elektrolizu i telegrafiju, koji su se već čvrsto ustalili u životu. Bilo je potrebno, prema tadašnjim dizajnerima, stvoriti mašinu u kojoj bi bilo moguće dobiti struju konstantne po pravcu i veličini.

Gotovo istovremeno sa R.M., braća Pixie i profesor fizike su se bavili konstrukcijom generatora Univerzitet u Londonu i član Kraljevskog društva V. Ricci. Mašine koje su stvorili imale su poseban uređaj za ispravljanje naizmjenične struje u jednosmjernu - takozvani kolektor. Dalji razvoj dizajna DC generatora odvijao se neobično brzim tempom. Za manje od četrdeset godina dinamo je poprimio gotovo potpuni oblik modernog generatora jednosmjerne struje. Istina, namotaj ovih dinamoa bio je neravnomjerno raspoređen po obodu, što je pogoršalo rad takvih generatora - napon u njima se povećao ili smanjio, uzrokujući neugodne šokove.

Godine 1870. Zenobey Gramm je predložio poseban, takozvani prstenasti namotaj za armaturu dinamo. Ujednačena distribucija namota armature omogućila je postizanje potpuno ujednačenog napona u generatoru i istu rotaciju motora, što je značajno poboljšalo svojstva električnih strojeva. U suštini, ovaj izum je ponovio ono što je 1860. godine već stvorio i opisao italijanski fizičar Paćinoti, ali je ostao nezapažen i ostao nepoznat 3. Gramu. Mašine s prstenastom armaturom postale su posebno raširene nakon što je na svjetskoj izložbi u Beču 1873. otkrivena reverzibilnost Gramovih električnih strojeva: ista mašina, kada se armatura rotira, davala je električnu struju, kada je struja tekla kroz armaturu, rotirala je i mogla koristiti kao elektromotor.

Od tog vremena počinje nagli rast upotrebe elektromotora i sve veća potrošnja električne energije, čemu je umnogome doprinio izum P. N. Yablochkova metode rasvjete pomoću tzv. električna lučna lampa sa paralelnim rasporedom ugljeva.

Jednostavnost i praktičnost "Jabločkovih svijeća", koje su zamijenile skupe, složene i glomazne lučne svjetiljke s regulatorima za kontinuiranu konvergenciju zapaljenog uglja, uzrokovale su njihovu široku distribuciju, a ubrzo i "jabločkovo svjetlo", "rusko" ili "sjeverno" svjetlo , obasjavao je pariške bulevare, nasipe Temze, avenije glavnog grada Rusije, pa čak i drevne gradove Kambodže. Ovo je bio pravi trijumf za ruskog pronalazača.

Ali za napajanje ovih svijeća električnom energijom bilo je potrebno stvoriti posebne električne generatore koji daju ne stalnu, već naizmjeničnu struju, odnosno struju koja, iako ne često, kontinuirano mijenja svoju veličinu i smjer. To je bilo neophodno jer su ugljevi spojeni na različite polove DC generatora neravnomjerno sagorijevali - anoda spojena na pozitivu izgarala je dvostruko brže od katode. Naizmjenična struja je naizmjenično pretvarala anodu u katodu i time osiguravala ravnomjerno sagorijevanje uglja. Generator naizmjenične struje stvoren je posebno za napajanje "svijeća Yablochkov" od strane samog P. N. Yablochkova, a zatim je poboljšan od strane francuskih inženjera Lonten i Gram. Međutim, još se nije pojavila pomisao o AC motoru.

Istovremeno, za odvojeno napajanje pojedinačnih svjećica iz generatora naizmjenične struje, izumitelj je stvorio poseban uređaj - indukcijski svitak (transformator), koji je omogućio promjenu strujnog napona u bilo kojoj grani kola u skladu sa broj priključenih svjećica. Ubrzo su u sukobu došle rastuće potražnje za električnom energijom i mogućnost nabavke u velikim količinama invalidnosti prenoseći ga na daljinu. Jednosmjerna struja niskog napona (100-120 volti) korištena u to vrijeme i njen prijenos kroz žice relativno malog poprečnog presjeka uzrokovali su ogromni gubici u dalekovodima. Od kasnih 70-ih godina prošlog vijeka glavni problem, od čijeg je uspješnog rješavanja ovisila cijela budućnost elektrotehnike, bio je problem prijenosa električne energije na velike udaljenosti bez velikih gubitaka.

Prvo teorijsko opravdanje za mogućnost prenošenja bilo koje količine električne energije na bilo koju udaljenost kroz žice relativno malog prečnika bez značajnih gubitaka povećanjem napona dao je D. A. Lačinov, profesor fizike na Institutu za šumarstvo u Sankt Peterburgu, jula 1880. godine. Nakon toga, francuski fizičar i elektroinženjer Marcel Despres je 1882. godine na Elektrotehničkoj izložbi u Minhenu prenio električnu energiju od nekoliko konjskih snaga na udaljenosti od 57 kilometara sa efikasnošću od 38 posto.

Kasnije je Despres izveo još niz eksperimenata, prenoseći električnu energiju na udaljenosti od stotinu kilometara i povećavajući snagu prijenosa na nekoliko stotina kilovata. Dalje povećanje udaljenosti zahtijevalo je značajno povećanje napona. Despres ga je doveo do 6 hiljada volti i uvjerio se da izolacija ploča u komutatoru generatora i DC elektromotora ne dozvoljava postizanje viših napona.

Unatoč svim ovim poteškoćama, početkom 80-ih, razvoj industrije i koncentracija proizvodnje sve su hitnije zahtijevali stvaranje novog motora, naprednijeg od raširenog parnog stroja. Već je bilo jasno da je isplativo graditi elektrane u blizini ležišta uglja ili na rijekama sa velikim padovima vode, dok su se fabrike gradile bliže izvorima sirovina. To je često zahtijevalo prijenos ogromnih količina električne energije do objekata njene potrošnje na značajne udaljenosti. Takav prijenos bi bio preporučljiv samo kada se primjenjuje napon od nekoliko desetina hiljada volti. Ali bilo je nemoguće dobiti takav napon u DC generatorima. Naizmjenična struja i transformator su priskočili u pomoć: koristeći ih, počeli su proizvoditi niskonaponsku izmjeničnu struju, zatim je povećavati na bilo koju potrebnu vrijednost, prenositi je na daljinu pod visokim naponom, a na mjestu potrošnje ponovo je smanjiti na potrebnu vrijednost i koristiti je u pantografima.

AC električni motori još nisu postojali. Uostalom, već početkom 80-ih godina struja se trošila uglavnom za potrebe električne energije. DC elektromotori su se sve češće koristili za pogon širokog spektra mašina. Stvaranje elektromotora koji bi mogao raditi na naizmjeničnu struju postao je glavni zadatak elektrotehnike. U potrazi za novim putevima, uvijek je potrebno osvrnuti se unazad. Da li je u istoriji elektrotehnike bilo išta što bi moglo ukazati na put ka stvaranju elektromotora naizmenične struje? Pretrage u prošlosti su bile uspješne. Setili smo se: davne 1824. Arago je demonstrirao eksperiment koji je postavio temelje za mnoga plodna istraživanja. Govorimo o demonstraciji "rotacionog magnetizma". Bakarni (nemagnetni) disk je odneo rotirajući magnet.

Pojavila se ideja: da li je moguće, zamjenom diska sa zavojima namotaja, a rotirajući magnet s rotirajućim magnetskim poljem, stvoriti elektromotor naizmjenične struje? Vjerovatno moguće, ali kako dobiti rotaciju magnetnog polja?

Tokom godina, predloženo je mnogo različitih primjena naizmjenične struje. Savjestan istoričar elektrotehnike moraće da navede imena raznih fizičara i inženjera koji su pokušali da stvore elektromotore naizmenične struje sredinom 1980-ih. Neće zaboraviti da se prisjeti eksperimenata Bejlija (1879), Marcela Desprea (1883), Bredlija (1887), dela Wenstroma, Haselvandera i mnogih drugih. Prijedlozi su nesumnjivo bili vrlo zanimljivi, ali nijedan od njih nije mogao zadovoljiti industriju: njihovi elektromotori su bili ili glomazni i neekonomični, ili složeni i nepouzdani. Sam princip konstrukcije jednostavnih, ekonomičnih i pouzdanih elektromotora na izmjeničnu struju još nije pronađen.

U tom periodu Nikola Tesla je, kao što već znamo, počeo da traži rešenje za ovaj problem. Išao je svojim putem, razmišljajući o suštini Aragovog iskustva, i predložio radikalno rješenje nastalog problema, koje se odmah pokazalo prihvatljivim u praktične svrhe. Još u Budimpešti u proleće 1882. Tesla je jasno zamislio da ako se nekako namotaji magnetnih polova elektromotora napajaju dvema različitim naizmeničnim strujama, koje se međusobno razlikuju samo faznim pomakom, onda bi se naizmenične struje ovih struja uzrokuju naizmjenično formiranje sjevernog i južnog pola ili rotacijskog magnetnog polja. Rotirajuće magnetno polje takođe treba da zahvati namotaj rotora mašine.

Sagradivši poseban dvofazni izvor struje (dvofazni generator) i isti dvofazni elektromotor, Tesla je svoju ideju realizovao. I iako su njegove mašine bile strukturno vrlo nesavršene, pokazalo se da je princip rotirajućeg magnetnog polja, primenjen u prvim Teslinim modelima, ispravan.

Razmotrivši sve moguće slučajeve faznog pomaka, Tesla se odlučio na pomak od 90°, odnosno na dvofaznu struju. Bilo je sasvim logično - prije stvaranja elektromotora s veliki broj fazama, bilo je potrebno započeti sa dvofaznom strujom. Ali bilo bi moguće primijeniti još jedan fazni pomak: 120° (trofazna struja). Bez teoretske analize i sagledavanja svih mogućih slučajeva, čak i ne upoređujući ih međusobno (to je Teslina velika greška), svu pažnju je usmerio na dvofaznu struju, stvarajući dvofazne generatore i elektromotore i samo ukratko pomenuo višefazne struje u njegove prijave patenta i mogućnosti njihove primjene.

Ali Tesla nije bio jedini naučnik koji se setio Aragovog iskustva i pronašao rešenje za važan problem. Tih istih godina italijanski fizičar Galileo Feraris, italijanski predstavnik na mnogim međunarodnim kongresima električara (1881. i 1882. u Parizu, 1883. u Beču i dr.), bavio se istraživanjima u oblasti naizmeničnih struja. Pripremajući predavanja o optici, došao je na ideju da izvede eksperiment koji pokazuje svojstva svjetlosnih valova. Da bi to učinio, Ferrari je pričvrstio bakarni cilindar na tanku nit, na koju su djelovala dva magnetna polja pomaknuta pod uglom od 90°. Kada se u zavojnicama uključila struja, koja je naizmjenično stvarala magnetska polja u jednom ili drugom od njih, cilindar je pod utjecajem ovih polja rotirao i uvijao nit, uslijed čega se podigao prema gore za određenu količinu. . Ovaj uređaj je savršeno simulirao fenomen poznat kao polarizacija svjetlosti.

Ferraris nije namjeravao koristiti svoj model u bilo kakve električne svrhe. Bio je to samo instrument za predavanja, čija je domišljatost bila u vještoj upotrebi elektrodinamičkih pojava za demonstracije iz oblasti optike.

Ferrari se nije ograničio na ovaj model. U drugom, naprednijem modelu, uspio je postići rotaciju cilindra pri brzinama do 900 o/min. Ali izvan određenih granica, ma koliko se povećala struja u kolu koje je stvorilo magnetska polja (drugim riječima, koliko god se povećala potrošena snaga), nije bilo moguće postići povećanje broja okretaja. Proračuni su pokazali da snaga drugog modela nije prelazila 3 vata.

Nesumnjivo, Ferraris, kao ne samo optičar, već i električar, nije mogao a da ne shvati značaj eksperimenata koje je izvodio. Međutim, po vlastitom priznanju, nije mu palo na pamet da ovaj princip primijeni na stvaranje elektromotora naizmjenične struje. Najviše što je zamislio bilo je da ga koristi za mjerenje struje, pa čak i počeo da konstruiše takav uređaj.

Feraris je 18. marta 1888. na Akademiji nauka u Torinu dao izvještaj o “Elektrodinamičkoj rotaciji koju proizvode naizmjenične struje”. U njemu je govorio o svojim eksperimentima i pokušao da dokaže da je u takvom uređaju nemoguće postići efikasnost veću od 50 odsto. Ferraris je bio iskreno uvjeren da dokazujući nesvrsishodnost korištenja naizmjeničnih magnetnih polja u praktične svrhe, čini veliku uslugu nauci. Ferrarijev izvještaj bio je ispred izvještaja Nikole Tesle na Američkom institutu elektroinženjera. Ali prijava podneta za patent još u oktobru 1887. ukazuje na Teslin nesumnjivi prioritet u odnosu na Ferrari. Što se tiče objavljivanja, Ferarisov članak, dostupan za čitanje svim električarima u svijetu, objavljen je tek u junu 1888. godine, odnosno nakon Teslinog nadaleko poznatog izvještaja.

Na Ferrarisovu tvrdnju da je započeo rad na proučavanju rotirajućeg magnetnog polja 1885. godine, Tesla je imao sve razloge da prigovori da je on radio na ovom problemu još u Grazu, pronašao rješenje za njega 1882., a 1884. u Strazburu demonstrirao radni model njegovog motora Ali, naravno, to nije samo pitanje prioriteta. Nesumnjivo, oba naučnika su nezavisno jedan od drugog došli do istog otkrića: Ferrari nije mogao znati za Teslinu prijavu patenta, kao što ovaj nije mogao znati za rad italijanskog fizičara.

Mnogo je važnije da G. Ferraris, nakon što je otkrio fenomen rotirajućeg magnetnog polja i izgradio svoj model snage 3 vata, nije razmišljao o njihovoj praktičnoj upotrebi. Štoviše: da je prihvaćen Ferrarisov pogrešan zaključak o nesvrsishodnosti korištenja naizmjeničnih polifaznih struja, onda bi čovječanstvo bilo poslano pogrešnim putem još nekoliko godina i bilo bi lišeno mogućnosti da široko koristi električnu energiju u najrazličitijim industrijama. i domaćinstva. Zasluga Nikole Tesle je u tome što je, uprkos brojnim preprekama i skeptičnom odnosu prema naizmeničnom strujom, praktično dokazao izvodljivost upotrebe višefazne struje. Prvi motori dvofazne struje koje je stvorio, iako su imali niz nedostataka, privukli su pažnju elektroinženjera širom svijeta i izazvali zanimanje za njegove prijedloge.

Međutim, članak Galilea Ferrarisa u časopisu Atti di Turino odigrao je veliku ulogu u razvoju elektrotehnike. Preštampao ga je jedan veliki engleski časopis, a pitanje sa ovim člankom palo je u ruke drugog naučnika, sada zasluženo priznatog kao tvorca moderne trofazne elektrotehnike.

5. TESLA TRANSFORMATOR

Poznato je da Teslini transformatori variraju u dizajnu, od najjednostavnijih sa varničnim razmakom do modernih kola sa glavnim visokofrekventnim oscilatorima za primarni namotaj, napravljenim na poluprovodničkim i cevnim krugovima.

Dijagram najjednostavnijeg Teslinog transformatora:

U svom osnovnom obliku, Teslin transformator se sastoji od dva namotaja, primarnog i sekundarnog, i svežnja koji se sastoji od iskrišta (čoper, engleska verzija Spark Gap se često nalazi), kondenzatora, toroida (ne koristi se uvijek) i terminal (prikazano kao "izlaz" na dijagramu) .

Slika 7 - Najjednostavnije kolo Teslinog transformatora

Slika 8 – Tesla transformator u akciji

Primarni namotaj se gradi od 5-30 (za VTTC - Teslin kalem na lampi - broj zavoja može dostići 60) namotaja žice velikog prečnika ili bakarne cevi, a sekundarni je napravljen od više navoja žice manjeg prečnika. . Primarni namotaj može biti ravna (horizontalna), konična ili cilindrična (vertikalna). Za razliku od mnogih drugih transformatora, nema feromagnetnog jezgra. Stoga je međusobna induktivnost između dva namotaja mnogo manja od one kod konvencionalnih transformatora s feromagnetnim jezgrom. Ovaj transformator također praktično nema magnetnu histerezu, fenomen kašnjenja promjena magnetne indukcije u odnosu na promjene struje i druge nedostatke koje donosi prisustvo feromagneta u polju transformatora.

Primarni kalem, zajedno s kondenzatorom, čini oscilatorni krug, koji uključuje nelinearni element - iskrište (iskra). Odvodnik je, u najjednostavnijem slučaju, običan gasni; obično izrađene od masivnih elektroda (ponekad sa radijatorima), koje su napravljene za veću otpornost na habanje kada velike struje teku kroz električni luk između njih.

Sekundarni kalem također čini oscilatorno kolo, gdje ulogu kondenzatora ima kapacitivna veza između toroida, terminalnog uređaja, zavoja samog zavojnice i drugih električno vodljivih elemenata kola sa Zemljom. Završni uređaj (terminal) može se napraviti u obliku diska, naoštrene igle ili kugle. Terminal je dizajniran za proizvodnju predvidljivih iskri dugog pražnjenja. Geometrija i relativni položaj delova Teslinog transformatora u velikoj meri utiče na njegove performanse, što je slično problemima projektovanja bilo kojih visokonaponskih i visokofrekventnih uređaja.

ZAKLJUČAK

Stvari koje koriste električnu energiju koje su postale uobičajene u našem svakodnevnom životu plod su naučne i tehničke misli mnogih generacija naučnika. Često je razumevanje praktične vrednosti i značaja otkrivenih fenomena dolazilo kasno ili je dolazilo sa sledećom generacijom naučnika.

Međutim, treba napomenuti da je upravo razvoj elektrotehnike doprinio ubrzanju tehničkog napretka. Stvaranje i razvoj električnih mašina jednosmerne i naizmenične struje omogućilo je projektovanje fleksibilnih upravljačkih sistema, koji se ne mogu realizovati na motorima koji koriste gasnu i tečnu energiju. Razvoj mikroprocesorske tehnologije omogućio je stvaranje moćnih kompjutera koji učestvuju u eksperimentima teorijskih fizičara koji otkrivaju tajne svemira (LHC u Cernu).

Po mom dubokom uvjerenju, ostalo je još mnogo misterija, tajni i velikih otkrića u oblasti elektrotehnike.

Nazad

Naprijed

Ažurirano: 21.2.2020. 15:21

Nemate pravo objavljivati ​​komentare