Untuk manusia modern Sulit membayangkan hidup tanpa listrik. Hal ini telah tertanam kuat dalam kehidupan kita, dan kita hampir tidak memikirkan kapan hal itu muncul. Namun berkat ketenagalistrikan seluruh bidang ilmu pengetahuan dan teknologi mulai berkembang lebih intensif. Siapa penemu listrik saat pertama kali muncul di dunia?

Sejarah asal usul

Bahkan sebelum zaman kita Filsuf Yunani Thales memperhatikan bahwa setelah menggosokkan amber pada wol, benda-benda kecil tertarik ke batu tersebut. Maka tidak ada yang mempelajari fenomena seperti itu untuk waktu yang lama. Baru pada abad ke-17, setelah mempelajari magnet dan sifat-sifatnya, ilmuwan Inggris William Gilberg memperkenalkan istilah baru “listrik”. Para ilmuwan mulai menunjukkan minat yang lebih besar terhadapnya dan terlibat dalam penelitian di bidang ini.

Gilberg berhasil menemukan prototipe elektroskop pertama yang disebut versor. Dengan menggunakan alat ini, ia menemukan bahwa, selain amber, batu lain dapat menarik benda kecil ke arahnya. . Batu-batu tersebut antara lain:

Berkat perangkat yang diciptakan, ilmuwan dapat melakukan beberapa percobaan dan menarik kesimpulan. Dia menyadari bahwa nyala api memiliki kemampuan untuk mempengaruhi sifat listrik benda secara serius setelah gesekan. Ilmuwan menyatakan hal itu Guntur dan kilat- fenomena alam kelistrikan.

Penemuan hebat

Eksperimen pertama dalam transmisi listrik jarak pendek dilakukan pada tahun 1729. Para ilmuwan menyimpulkan bahwa tidak semua benda dapat menyalurkan listrik. Beberapa tahun kemudian, setelah serangkaian pengujian, orang Prancis Charles Dufay menyatakan bahwa ada dua jenis muatan listrik - kaca dan resin. Mereka bergantung pada bahan yang digunakan untuk gesekan.

Kemudian para ilmuwan dengan negara lain kapasitor dan sel galvanik, elektroskop pertama, dan elektrokardiograf medis telah dibuat. Bola lampu pijar pertama kali muncul pada tahun 1809, diciptakan oleh orang Inggris Delarue. 100 tahun kemudian, Irnwing Langmuir mengembangkan bola lampu dengan filamen tungsten yang diisi dengan gas inert.

Ada banyak penemuan yang sangat penting di abad ke-19, berkat munculnya listrik di dunia.Ilmuwan terkenal di dunia memberikan kontribusi besar dalam bidang penemuan:

Mereka mempelajari sifat-sifat listrik dan banyak di antaranya yang diberi nama menurut namanya. Pada akhir abad ke-19, fisikawan menemukan keberadaan gelombang listrik. Mereka berhasil menciptakan lampu pijar dan menyalurkan energi listrik dalam jarak jauh. Mulai saat ini, listrik perlahan tapi pasti mulai menyebar ke seluruh planet ini.

Kapan listrik muncul di Rusia?

Jika kita berbicara tentang elektrifikasi di wilayah tersebut Kekaisaran Rusia, lalu dalam hal ini tidak ada tanggal tertentu. Semua orang tahu bahwa pada tahun 1879 di St. Petersburg mereka memasang penerangan di seluruh Jembatan Liteiny. Itu diterangi dengan lampu. Namun, di Kyiv, lampu listrik telah dipasang di salah satu bengkel kereta api setahun sebelumnya. Peristiwa ini tidak menarik perhatian, sehingga tanggal resmi kemunculan penerangan listrik di Kekaisaran Rusia dianggap tahun 1879.

Departemen teknik elektro pertama muncul di Rusia pada tanggal 30 Januari 1880 di Masyarakat Teknis Rusia. Departemen ini bertanggung jawab untuk mengawasi pengenalan listrik ke dalam kehidupan sehari-hari negara bagian. Sudah pada tahun 1881, Tsarskoe Selo menjadi pemukiman yang sepenuhnya terang dan menjadi kota modern dan Eropa pertama.

15 Mei 1883 Tanggal ini juga dianggap sebagai tanggal penting bagi negara tersebut. Hal ini disebabkan oleh penerangan Kremlin. Pada saat ini kaisar naik takhta Alexander III, dan iluminasi diatur waktunya bertepatan dengan ini acara penting. Hampir segera setelah ini kejadian bersejarah Penerangan dilakukan pertama kali di jalan utama dan kemudian di Istana Musim Dingin St. Petersburg.

Berdasarkan dekrit kaisar, Masyarakat Penerangan Listrik didirikan pada tahun 1886. Tanggung jawabnya termasuk menerangi dua kota utama - Moskow dan St. Petersburg. Dalam waktu dua tahun, pembangunan pembangkit listrik dimulai di semua kota besar. Trem listrik pertama di Rusia diluncurkan pada tahun 1892. Petersburg, 4 tahun kemudian pembangkit listrik tenaga air pertama dioperasikan. Itu dibangun di Sungai Bolshaya Okhta.

Peristiwa penting adalah munculnya pembangkit listrik pertama di Moskow pada tahun 1897. Dibangun di tanggul Raushskaya dengan kemampuan pembangkitan arus bolak-balik tiga fasa. Hal ini memungkinkan untuk mengirimkan listrik dalam jarak jauh dan menggunakannya tanpa kehilangan daya. Pembangunan pembangkit listrik di lain-lain kota-kota Rusia mulai berkembang hanya sebelum Perang Dunia Pertama.

Fakta menarik tentang sejarah munculnya listrik di Rusia

Jika Anda mempelajari dengan cermat beberapa fakta tentang elektrifikasi negara Rusia, Anda dapat mempelajari banyak informasi menarik.

Bola lampu pijar pertama dengan batang karbon ditemukan pada tahun 1874 oleh A.N. Lodygin. Perangkat ini telah dipatenkan negara-negara terbesar Eropa. Setelah beberapa saat, hal itu diperbaiki oleh T. Edison dan bola lampu mulai digunakan di seluruh planet.

Insinyur listrik Rusia P.N. Yablochkov pada tahun 1876 ia menyelesaikan pengembangan lilin listrik. Ini menjadi lebih sederhana, lebih murah dan lebih nyaman digunakan dibandingkan bola lampu Lodygin.

Departemen Teknik Elektro Khusus dibentuk sebagai bagian dari Masyarakat Teknis Rusia. Itu termasuk P.N. Yablochkov, A.N. Lodygin, V.N. Chikolev dan fisikawan aktif serta insinyur listrik lainnya. Tugas utama departemen ini adalah untuk mempromosikan pengembangan teknik elektro di Rusia.

Penemuan listrik benar-benar mengubah kehidupan manusia. Ini fenomena fisik terus-menerus berpartisipasi Kehidupan sehari-hari. Penerangan rumah dan jalan, pengoperasian semua jenis perangkat, pergerakan kita yang cepat - semua ini tidak mungkin terjadi tanpa listrik. Ini menjadi tersedia berkat berbagai penelitian dan eksperimen. Mari kita lihat tahapan utama sejarah energi listrik.

Zaman dahulu

Istilah “listrik” berasal dari kata Yunani kuno “elektron”, yang berarti “kuning”. Penyebutan pertama dari fenomena ini dikaitkan dengan zaman kuno. Matematikawan dan filsuf Yunani kuno Thales dari Miletus pada abad ke-7 SM e. menemukan bahwa jika amber digosokkan pada wol, batu tersebut memperoleh kemampuan untuk menarik benda-benda kecil.

Padahal, itu adalah eksperimen untuk menjajaki kemungkinan menghasilkan listrik. DI DALAM dunia modern Metode ini dikenal dengan efek triboelektrik, yang memungkinkan terciptanya percikan api dan menarik benda berbobot ringan. Meskipun metode ini memiliki efisiensi yang rendah, kita dapat menyebut Thales sebagai penemu listrik.

DI DALAM zaman kuno Beberapa langkah yang lebih malu-malu diambil menuju penemuan listrik:

  • filsuf Yunani kuno Aristoteles pada abad ke-4 SM. e. mempelajari jenis belut yang dapat menyerang musuh dengan aliran listrik;
  • Penulis Romawi kuno Pliny mengeksplorasi sifat listrik resin pada tahun 70 Masehi.

Semua eksperimen ini sepertinya tidak akan membantu kita mengetahui siapa yang menemukan listrik. Eksperimen terisolasi ini tidak dikembangkan. Peristiwa berikutnya dalam sejarah kelistrikan terjadi berabad-abad kemudian.

Tahapan penciptaan teori

Abad 17-18 ditandai dengan terciptanya landasan ilmu pengetahuan dunia. Sejak abad ke-17, telah terjadi sejumlah penemuan yang di masa depan akan memungkinkan seseorang mengubah hidupnya secara total.

Penampilan istilah

Fisikawan dan dokter istana Inggris pada tahun 1600 menerbitkan buku “On the Magnet and Magnetic Bodies,” di mana ia mendefinisikan “listrik.” Ini menjelaskan sifat-sifat banyak orang padatan Setelah digosok, tarik benda-benda kecil. Ketika mempertimbangkan peristiwa ini, kita harus memahami bahwa kita tidak sedang membicarakan tentang penemuan listrik, tetapi hanya tentang definisi ilmiah.

William Gilbert mampu menemukan alat yang disebut versor. Dapat dikatakan menyerupai elektroskop modern yang fungsinya untuk mengetahui keberadaan muatan listrik. Dengan menggunakan versor, ditemukan bahwa selain amber, benda berikut juga memiliki kemampuan untuk menarik benda ringan:

  • kaca;
  • berlian;
  • safir;
  • kecubung;
  • opal;
  • papan tulis;
  • karborundum.

Pada tahun 1663, insinyur, fisikawan dan filsuf Jerman Otto von Guericke menemukan peralatan yang merupakan prototipe generator elektrostatis. Itu adalah bola belerang yang dipasang pada batang logam, diputar dan digosok dengan tangan. Dengan bantuan penemuan ini, dimungkinkan untuk melihat dalam tindakan sifat-sifat benda tidak hanya menarik, tetapi juga menolak.

Pada bulan Maret 1672, ilmuwan terkenal Jerman Gottfried Wilhelm Leibniz dalam surat kepada Guericke menyebutkan bahwa saat mengerjakan mesinnya dia mendeteksi percikan listrik. Inilah bukti pertama adanya fenomena misterius saat itu. Guericke menciptakan perangkat yang berfungsi sebagai prototipe untuk semua penemuan kelistrikan di masa depan.

Pada tahun 1729, seorang ilmuwan dari Inggris Stephen Gray melakukan eksperimen yang memungkinkan untuk menemukan kemungkinan transmisi muatan listrik dalam jarak pendek (hingga 800 kaki). Ia juga menetapkan bahwa listrik tidak disalurkan melalui bumi. Selanjutnya, hal ini memungkinkan untuk mengklasifikasikan semua zat menjadi isolator dan konduktor.

Dua jenis biaya

Ilmuwan dan fisikawan Perancis Charles Francois Dufay pada tahun 1733 ia menemukan dua muatan listrik yang berbeda:

  • “kaca”, yang sekarang disebut positif;
  • "resin", disebut negatif.

Kemudian dia melakukan penelitian interaksi listrik, yang membuktikan bahwa benda-benda yang dialiri arus listrik berbeda akan tarik menarik satu sama lain, dan benda-benda yang dialiri listrik dengan cara yang sama akan tolak-menolak. Dalam percobaan ini, penemu Perancis menggunakan elektrometer, yang memungkinkan untuk mengukur jumlah muatan.

Pada tahun 1745, seorang fisikawan dari Belanda Pieter van Muschenbrouck menemukan toples Leyden, yang menjadi kapasitor listrik pertama. Penciptanya juga adalah pengacara dan fisikawan Jerman Ewald Jürgen von Kleist. Kedua ilmuwan tersebut bertindak secara paralel dan independen satu sama lain. Penemuan ini memberi para ilmuwan hak untuk dimasukkan dalam daftar orang-orang yang menciptakan listrik.

11 Oktober 1745 Kleist melakukan percobaan dengan “stoples medis” dan menemukan kemampuan untuk menyimpan jumlah besar muatan listrik. Dia kemudian memberi tahu para ilmuwan Jerman tentang penemuan tersebut, setelah itu analisis terhadap penemuan ini dilakukan di Universitas Leiden. Kemudian Pieter van Muschenbrouck menerbitkan karyanya, berkat Bank Leiden yang menjadi terkenal.

Benyamin Franklin

Pada tahun 1747, politisi, penemu dan penulis Amerika Benyamin Franklin menerbitkan esainya “Eksperimen dan Pengamatan dengan Listrik.” Di dalamnya, ia memaparkan teori kelistrikan pertama, di mana ia menetapkannya sebagai cairan atau fluida immaterial.

Di dunia modern, nama Franklin sering dikaitkan dengan uang kertas seratus dolar, namun kita tidak boleh lupa bahwa dia adalah salah satu penemu terhebat pada masanya. Daftar berbagai prestasinya antara lain:

  1. Sebutan keadaan kelistrikan yang dikenal saat ini adalah (-) dan (+).
  2. Franklin membuktikan sifat kelistrikan petir.
  3. Dia mampu mengemukakan dan mempresentasikan proyek penangkal petir pada tahun 1752.
  4. Ia mendapat ide tentang motor listrik. Perwujudan dari ide ini adalah demonstrasi roda yang berputar di bawah pengaruh gaya elektrostatis.

Publikasi teorinya dan berbagai penemuannya memberi Franklin hak untuk dianggap sebagai salah satu penemu listrik.

Dari teori hingga ilmu eksakta

Penelitian dan eksperimen yang dilakukan memungkinkan studi tentang kelistrikan masuk ke dalam kategori ilmu eksakta. Baris pertama pencapaian ilmiah adalah penemuan hukum Coulomb.

Interaksi Hukum Muatan

Insinyur dan fisikawan Perancis Charles Augustin de Coulon pada tahun 1785 ia menemukan hukum yang mencerminkan gaya interaksi antara muatan titik statis. Coulomb sebelumnya telah menemukan keseimbangan torsi. Munculnya hukum terjadi berkat eksperimen Coulomb dengan skala tersebut. Dengan bantuan mereka, dia mengukur kekuatan interaksi antara bola logam bermuatan.

Hukum Coulomb adalah hukum dasar pertama yang menjelaskan fenomena elektromagnetik, yang dengannya ilmu elektromagnetisme dimulai. Satuan muatan listrik dinamai untuk menghormati Coulomb pada tahun 1881.

Penemuan baterai

Pada tahun 1791 Dokter Italia, ahli fisiologi dan fisikawan menulis “Sebuah Risalah tentang Kekuatan Listrik dalam Gerakan Otot.” Di dalamnya, ia mencatat adanya impuls listrik pada jaringan otot hewan. Ia juga menemukan perbedaan potensial selama interaksi dua jenis logam dan elektrolit.

Penemuan Luigi Galvani dikembangkan dalam karya ahli kimia, fisikawan, dan fisiologi Italia Alessandro Volta. Pada tahun 1800, ia menemukan "Kolom Volta" - sumber arus kontinu. Terdiri dari tumpukan pelat perak dan seng, yang dipisahkan satu sama lain dengan potongan kertas yang direndam dalam larutan garam. “Kolom Volta” menjadi prototipe sel galvanik, di mana energi kimia diubah menjadi energi listrik.

Pada tahun 1861, nama "volt" diperkenalkan untuk menghormatinya - satuan pengukuran tegangan.

Galvani dan Volta merupakan salah satu pendiri doktrin fenomena kelistrikan. Penemuan baterai memicu perkembangan pesat dan pertumbuhan selanjutnya penemuan ilmiah. Akhir abad ke-18 dan awal XIX Abad ini dapat dikatakan sebagai masa ketika listrik ditemukan.

Munculnya konsep arus

Pada tahun 1821, ahli matematika, fisikawan, dan ilmuwan alam Perancis Andre-Marie Ampere dalam risalahnya sendiri ia menetapkan hubungan antara fenomena magnet dan listrik, yang tidak ada dalam sifat listrik statis. Oleh karena itu, ia pertama kali memperkenalkan konsep “arus listrik”.

Ampere merancang sebuah kumparan dengan banyak lilitan kabel tembaga, yang dapat diklasifikasikan sebagai penguat listrik Medan gaya. Penemuan ini berfungsi untuk menciptakan telegraf elektromagnetik pada tahun 30-an abad ke-19.

Berkat penelitian Ampere, lahirnya teknik elektro menjadi mungkin. Pada tahun 1881, untuk menghormatinya, satuan arus disebut “ampere”, dan instrumen yang mengukur gaya disebut “amperemeter”.

Hukum Rangkaian Listrik

Fisikawan dari Jerman Georg Simon Ohm pada tahun 1826 memperkenalkan hukum yang membuktikan hubungan antara hambatan, tegangan dan arus dalam suatu rangkaian. Berkat Om, muncullah istilah-istilah baru:

  • penurunan tegangan di jaringan;
  • daya konduksi;
  • gaya gerak listrik.

Satuan hambatan listrik dinamai menurut namanya pada tahun 1960, dan Ohm tidak diragukan lagi termasuk dalam daftar penemu listrik.

Kimiawan dan fisikawan Inggris Michael Faraday membuat penemuan pada tahun 1831 induksi elektromagnetik, yang mendasari produksi listrik massal. Berdasarkan fenomena tersebut, ia menciptakan motor listrik pertama. Pada tahun 1834, Faraday menemukan hukum elektrolisis, yang membawanya pada kesimpulan bahwa pembawa kekuatan listrik atom dapat dihitung. Studi elektrolisis memainkan peran penting dalam munculnya teori elektronik.

Faraday adalah pencipta doktrin medan elektromagnetik. Ia mampu memprediksi keberadaan gelombang elektromagnetik.

Penggunaan umum

Semua penemuan ini tidak akan menjadi legendaris tanpa penggunaan praktis. Metode penerapan pertama yang mungkin adalah lampu listrik, yang tersedia setelah penemuan lampu pijar pada tahun 70-an abad ke-19. Penciptanya adalah seorang insinyur listrik Rusia Alexander Nikolaevich Lodygin.

Lampu pertama adalah bejana kaca tertutup yang berisi batang karbon. Pada tahun 1872, permohonan penemuan tersebut diajukan, dan pada tahun 1874 Lodygin diberikan paten untuk penemuan lampu pijar. Jika kita mencoba menjawab pertanyaan pada tahun berapa listrik muncul, maka tahun ini dapat dianggap sebagai salah satu jawaban yang benar, karena kemunculan bola lampu menjadi tanda jelas adanya aksesibilitas.

Munculnya listrik di Rusia

Listrik merupakan suatu bentuk energi yang tidak perlu ditemukan, tetapi hanya ditemukan dan dipelajari. Sejarah memberikan penghormatan kepada penemu Benjamin Franklin; eksperimennyalah yang membantu membangun hubungan antara petir dan listrik. Meskipun kenyataannya, kebenaran tentang penemuan listrik jauh lebih kompleks, karena tidak ada satu pun momen penting dalam sejarahnya yang memberikan jawaban langsung atas pertanyaan siapa yang menemukan listrik.

Bagaimana manusia mulai memproduksi, mendistribusikan, dan menggunakan listrik serta perangkat yang digunakan dalam proses pembangkitan listrik merupakan puncak dari hampir 300 tahun yang lalu. cerita musim panas penelitian dan pengembangan ketenagalistrikan.

Sejarah penemuan

Saat ini, para ilmuwan percaya bahwa umat manusia mulai menggunakan listrik jauh lebih awal. Sekitar 600 SM. Orang Yunani kuno menemukan bahwa menggosokkan bulu pada damar menyebabkan ketertarikan di antara keduanya. Fenomena ini menunjukkan adanya listrik statis, yang dijelaskan secara lengkap oleh para ilmuwan pada abad ke-17 dalam penjelasan bagaimana listrik terjadi.

Selain itu, para peneliti dan arkeolog pada tahun 1930-an menemukan pot dengan lembaran tembaga di dalamnya, dan menjelaskan asal usulnya sebagai baterai kuno yang dirancang untuk menghasilkan cahaya di situs Romawi kuno. Perangkat serupa juga ditemukan di situs arkeologi dekat Bagdad, yang berarti orang Persia kuno mungkin juga telah menemukan desain bentuk awal baterai.

Siapa penemu listrik

Pada abad ke-17, banyak penemuan terkait listrik telah dilakukan, seperti penemuan generator elektrostatik awal, perbedaan antara muatan positif dan negatif, dan klasifikasi bahan sebagai konduktor atau isolator.

Penting! Pada tahun 1600, dokter Inggris William Gilbert menggunakan kata Latin "electricus" untuk menggambarkan kekuatan yang dihasilkan zat tertentu ketika digosokkan. Beberapa saat kemudian, ilmuwan Inggris lainnya, Thomas Brown, menulis beberapa buku dengan menggunakan istilah "listrik" untuk menggambarkan penelitiannya berdasarkan karya Gilbert.

Siapa penemu listrik

Penemuan listrik pada abad ke-19 menjadi mungkin berkat penemuan seluruh galaksi para ilmuwan besar. Pada tahun 1752, Ben Franklin melakukan eksperimen layang-layang, kunci, dan badai. Hal ini membuktikan bahwa petir dan percikan listrik kecil adalah hal yang sama.

Eksperimen Ben Franklin

Fisikawan Italia Alessandro Volta menemukan bahwa reaksi kimia tertentu dapat menghasilkan listrik, dan pada tahun 1800 ia menciptakan sel volta, baterai listrik awal yang menghasilkan arus listrik konstan. Dia juga melakukan transfer arus pertama dalam jarak jauh dengan menghubungkan terminal bermuatan positif dan negatif dan menciptakan tegangan di antara keduanya. Oleh karena itu, banyak ahli sejarah yang meyakini bahwa tahun 1800 adalah tahun ditemukannya listrik.

Pada tahun 1831, listrik menjadi mungkin untuk digunakan dalam teknologi, ketika Michael Faraday menciptakan elektrodinamo, yang secara praktis memecahkan masalah menghasilkan arus listrik konstan. Penemuan yang cukup sederhana menggunakan magnet yang bergerak di dalam kumparan kawat tembaga untuk menciptakan arus kecil yang mengalir melalui kawat. Hal ini membantu Thomas Edison dari Amerika dan ilmuwan Inggris Joseph Swan, masing-masing secara terpisah, untuk menemukan lampu pijar pada waktu yang hampir bersamaan pada tahun 1878. Bola lampu sendiri ditemukan oleh peneliti lain, namun bola lampu pijar adalah perangkat praktis pertama yang menyediakan penerangan selama berjam-jam.

Ilmuwan dan insinyur Rusia A.N. Lodygin

Pada tahun 1800-an dan awal 1900-an, insinyur, penemu, dan ahli kelistrikan Serbia-Amerika Nikola Tesla adalah salah satu pionir kelistrikan komersial. Dia bekerja dengan Edison, membuat banyak perkembangan revolusioner di bidang elektromagnetisme dan terkenal karena karyanya dengan motor arus bolak-balik dan sistem distribusi tenaga listrik multifase.

Catatan! Ilmuwan dan insinyur Rusia A. N. Lodygin menemukan dan mematenkan lampu penerangan pada tahun 1874, di mana fungsi filamen pijar dilakukan oleh batang karbon yang ditempatkan di lingkungan vakum bejana kaca. Ini adalah bola lampu pertama di Rusia. Hanya 16 tahun kemudian pada tahun 1890-an. dia menggunakan benang yang terbuat dari logam tahan api - tungsten.

Tidak mungkin untuk mengatakan dengan pasti pada tahun berapa cahaya itu muncul. Terlepas dari kenyataan bahwa banyak sejarawan percaya bahwa bola lampu ditemukan oleh Edison Amerika, lampu pertama dengan filamen platinum dalam wadah kaca vakum ditemukan pada tahun 1840 oleh penemu Inggris De la Rue.

Informasi tambahan. Orang Rusia berterima kasih kepada ilmuwan Rusia P.N. Yablochkov atas kemunculan lampu busur listrik, dan meskipun masa pakainya tidak melebihi 4 jam, perangkat penerangan itu banyak digunakan di wilayah Istana Musim Dingin selama hampir 5 tahun.

Lampu busur listrik oleh P.N. Yablochkov

Siapakah pendiri ilmu kelistrikan?

Berikut adalah daftar beberapa ilmuwan terkenal yang berkontribusi terhadap perkembangan ketenagalistrikan.

Fisikawan Perancis Andre Marie Ampère

Para pendiri ilmu kelistrikan adalah :

  1. Fisikawan Perancis André Marie Ampère, 1775-1836, yang mengerjakan elektromagnetisme. Satuan SI untuk arus, ampere, dinamai untuk menghormatinya.
  2. Fisikawan Perancis Charles Augustine dari Coulomb, 1736-1806, yang memelopori studi tentang gesekan dan viskositas, distribusi muatan pada permukaan, dan hukum gaya listrik dan magnet. Satuan SI untuk muatan, coulomb, dan hukum Coulomb dinamai menurut namanya.
  3. Fisikawan Italia Alessandro Volta, 1745-1827, yang menemukan sumber arus searah, dianugerahi penghargaan Penghargaan Nobel dalam fisika pada tahun 1921, satuan SI untuk tegangan, volt, dinamai untuk menghormatinya.
  4. Georg Simon Ohm, 1789-1854, fisikawan Jerman, penemu yang mempengaruhi perkembangan teori kelistrikan, khususnya hukum Ohm. Satuan SI untuk hambatan, ohm, dinamai menurut namanya.
  5. Gustav Robert Kirchhoff, 1824-1887, fisikawan Jerman yang berkontribusi pada pemahaman dasar rangkaian listrik, dikenal dengan dua hukum teori rangkaian.
  6. Heinrich Hertz, 1857-1894, fisikawan Jerman yang mendemonstrasikan keberadaan gelombang elektromagnetik. Satuan SI untuk frekuensi, Hertz, dinamai untuk menghormatinya.
  7. James Clerk Maxwell, 1831-1879, seorang matematikawan dan fisikawan Skotlandia, merumuskan sistem persamaan tentang hukum dasar listrik dan magnet, yang disebut persamaan Maxwell.
  8. Michael Faraday, 1791-1867, ahli kimia dan fisikawan Inggris, pendiri hukum induksi. Salah satu eksperimentalis terbaik dalam sejarah sains, ia umumnya dianggap sebagai bapak teknik elektro. Satuan SI untuk kapasitansi, konstanta Faraday, dinamai menurut namanya.
  9. Thomas Edison, 1847-1931, penemu Amerika dengan lebih dari 1.000 paten, terkenal karena mengembangkan bola lampu pijar.

Thomas Edison

Teori dan hukum kelistrikan

Undang-undang umum yang mengatur ketenagalistrikan hanya sedikit dan sederhana serta berlaku dalam berbagai cara yang tidak terbatas.

Hukum Ohm

Hukum Ohm - arus yang melewati konduktor antara dua titik berbanding lurus dengan tegangan di antara keduanya.

I = V/R atau V = IR atau R = V/I

I - arus melalui kawat dalam ampere;

V adalah tegangan yang diukur pada konduktor dalam volt;

R adalah resistansi kawat dalam Ohm.

Secara khusus, ia juga menyatakan bahwa R dalam hal ini adalah konstan, tidak bergantung pada arus.

Hukum Watt, seperti hukum Ohm, menegaskan hubungan antara daya (watt), arus dan tegangan: P = VI atau P = I 2 R.

Hukum Kirchhoff (KCL) membuktikan bahwa total arus atau muatan yang memasuki suatu persimpangan atau simpul sama persis dengan muatan yang meninggalkan simpul tersebut, karena tidak ada tujuan selain pergi, karena muatan tidak dapat diserap di dalam simpul tersebut. Dengan kata lain, jumlah aljabar semua arus yang masuk dan keluar suatu node harus sama dengan nol.

Hukum Faraday menyatakan bahwa gaya gerak listrik induksi pada suatu rangkaian tertutup adalah sama nilai negatif tingkat perubahan sementara fluks magnet, terkandung di dalamnya.

Hukum Lenz menyatakan bahwa arah arus yang diinduksikan pada suatu kawat oleh perubahan medan magnet menurut hukum Faraday akan menimbulkan medan magnet yang melawan perubahan yang menyebabkannya. Sederhananya, besarnya ggl yang diinduksi dalam suatu rangkaian sebanding dengan laju perubahan fluks.

Hukum Gauss menyatakan bahwa fluks listrik total dari suatu permukaan tertutup sama dengan muatan yang diendapkan dibagi dengan konstanta dielektrik.

Apa penemuan listrik pertama?

Pada tahun 1731, sebuah artikel muncul di Philosophical Transactions, sebuah publikasi Royal Society, yang membuat lompatan besar bagi kaum muda teknik elektro. Penulisnya, ilmuwan Inggris Stephen Gray (1670-1736), ketika melakukan eksperimen transmisi arus listrik jarak jauh, secara tidak sengaja menemukan bahwa tidak semua material memiliki kemampuan yang sama untuk mentransmisikan listrik.

Pembuatan toples Leyden

Berikutnya adalah pembuatan baterai - "toples Leyden", ​​alat untuk menyimpan listrik statis. Proses tersebut secara tidak sengaja ditemukan dan dipelajari oleh fisikawan Belanda Pieter Van Mussenbroek dari Universitas Leiden pada tahun 1746 dan secara independen oleh penemu Jerman Ewald Georg von Kleist pada tahun 1745. Sekitar periode yang sama, ilmuwan Rusia G.V. Rikhman dan M.V. Lomonosov melakukan penelitian listrik atmosfer.

Kapan listrik muncul di Rusia?

Dalam praktiknya, penerangan listrik di Rusia muncul pada tahun 1879 di Jembatan Liteiny di St. Petersburg, dan secara resmi pada tahun 1880, dengan berdirinya Departemen Teknik Elektro pertama, yang terlibat dalam pengenalan listrik ke dalam perekonomian negara. Pada tahun 1881 Tsarskoe Selo diterangi dengan lentera listrik. Lampu pijar di Kremlin pada tahun 1881 menerangi aksesi takhta Alexander III.

Energi Rusia 2018

Prototipe sistem energi Rusia dibuat pada tahun 1886 dengan berdirinya masyarakat industri dan komersial. Rencananya termasuk elektrifikasi pemukiman: jalan, pabrik, pertokoan dan bangunan tempat tinggal. Jurusan pertama pembangkit listrik mulai bekerja pada tahun 1888 di Istana Musim Dingin dan selama 15 tahun dianggap yang paling kuat di Eropa. Pada tahun 1917, sekitar 30% rumah di ibu kota telah dialiri listrik. Selanjutnya, pengembangan energi di Uni Soviet berjalan sesuai dengan rencana GOELRO yang diadopsi pada 22 Desember 1920. Hari ini masih dirayakan di Rusia dan negara-negara CIS sebagai Hari Insinyur Energi. Rencana tersebut sebagian besar meminjam perkembangan para spesialis Rusia pada tahun 1916. Berkat dia, produksi listrik meningkat, dan pada tahun 1932 meningkat dari 2 menjadi 13,5 miliar kW.

Pada tahun 1960, tingkat pembangkitan listrik mencapai 197,0 miliar kWh, dan kemudian terus meningkat. Setiap tahun, kapasitas energi baru diperkenalkan di negara ini: pembangkit listrik distrik negara bagian, pembangkit listrik tenaga panas, pembangkit listrik tenaga panas, pembangkit listrik tenaga air dan pembangkit listrik tenaga nuklir. Total kapasitasnya pada akhir tahun 1980 berjumlah 266,7 ribu MW, dan produksi energi listrik di Uni Soviet mencapai rekor 1293,9 miliar kWh.

Setelah runtuhnya Uni Soviet, Rusia terus meningkatkan laju pengembangan energi; menurut hasil tahun 2018, pembangkitan listrik di negara tersebut berjumlah −1091 miliar kWh, yang memungkinkan negara tersebut masuk dalam empat besar pemimpin dunia setelah Tiongkok, Amerika dan India.

Saat ini, kehidupan tanpa listrik akan terhenti begitu saja. Namun, hal ini tidak selalu terjadi - orang belum pernah mendengar kata seperti itu sebelumnya. Selama berabad-abad, berkat upaya generasi ilmuwan dan peneliti berbakat, umat manusia telah bergerak menuju penemuan dan penggunaan keajaiban ini fenomena alam. Perkembangan arus listrik dapat dengan mudah dianggap sebagai salah satu pencapaian utama umat manusia.

Penemuan listrik: langkah pertama

Tidak ada jawaban pasti atas pertanyaan kapan listrik muncul. Sebagai kekuatan alam, listrik selalu ada, namun perjalanan panjang menuju penemuan dan penggunaan listrik dimulai pada abad ke-8 SM. Sejarah bahkan telah melestarikan nama orang yang memberi nama pada fenomena tersebut. Filsuf Thales dari Millet, yang tinggal di Yunani Kuno, menarik perhatian pada fakta bahwa amber yang digosok dengan wol dapat menarik benda-benda kecil ke dirinya sendiri karena suatu kekuatan. "Amber" dalam bahasa Yunani berarti "elektron", dari situlah "listrik" berasal.

Sejarah kelistrikan berasal dari penelitian di bidang ini pada pertengahan abad ke-17, dan dikaitkan dengan nama wali kota dari Magdeburg Jerman Otto f.Guericke (fisikawan dan penemu paruh waktu). Pada tahun 1663, setelah mempelajari karya Thales, ia menciptakan mesin khusus untuk mempelajari efek tarikan dan tolakan listrik; ini adalah mekanisme listrik pertama di dunia. Peralatan tersebut terdiri dari bola belerang yang berputar pada batang logam dan, seperti ambar, menarik dan menolak berbagai benda.

Di antara pionir yang berkontribusi terhadap munculnya listrik dalam kehidupan kita adalah orang Inggris W. Gilbert, yang menjabat sebagai fisikawan dan dokter di istana. Ia dianggap sebagai pendiri teknik elektro (ilmu tentang sifat dan penerapan listrik), menemukan elektroskop dan membuat beberapa penemuan luar biasa di bidang ini.

Penemuan baru

Pada tahun 1729, orang Inggris Stephen Gray dan Granville Wheeler pertama kali menemukan bahwa arus listrik mengalir bebas melalui beberapa benda (disebut konduktor) dan tidak melewati benda lain (non-konduktor), ini adalah langkah pertama menuju penggunaan listrik untuk keperluan industri.

Di Inggris, untuk pertama kalinya di dunia, mereka mencoba mentransmisikan listrik melalui jarak tertentu, ilmuwan S. Gray terlibat dalam hal ini, dalam proses eksperimen, ia juga menemukan berbagai tingkat konduktivitas benda.

Profesor matematika Belanda P. van Musschenbroek disebut sebagai orang yang menemukan kapasitor pertama untuk listrik - ini adalah "guci Leyden" yang terkenal (dinamai menurut kampung halaman penemunya). Alat tersebut berupa toples kaca biasa, yang kedua ujungnya ditutup dengan lembaran tipis paduan timah-timah. Dengan demikian, akumulasi listrik menjadi mungkin.

Politisi terkenal Amerika Benjamin Franklin juga termasuk di antara mereka yang menemukan listrik untuk digunakan secara luas dalam kehidupan. Dia secara eksperimental menentukan bahwa muatan listrik dibagi menjadi positif dan negatif, dan juga mempelajari sifat kelistrikan petir.

Berdasarkan penemuan Franklin di Rusia, ilmuwan Richman dan Mikhailo Vasilyevich Lomonosov menemukan penangkal petir, membuktikan dalam praktiknya bahwa petir dihasilkan dari perbedaan potensial listrik di atmosfer. Lomonosov secara umum memiliki pengaruh yang sangat besar terhadap studi fenomena kelistrikan (terutama atmosfer).

Ilmu kelistrikan yang masih muda terus berkembang pesat - sepanjang abad 18-19, penemuan dan penemuan baru bermunculan, risalah ilmiah baru ditulis, yang pokok bahasannya adalah arus listrik.

Maka, pada tahun 1791, sebuah buku tentang kelistrikan pada otot manusia dan hewan, yang timbul selama kontraksi, diterbitkan; penulisnya adalah fisikawan Italia Galvani. Orang Italia lainnya, Alessandro Volta, adalah orang yang pada tahun 1800 menciptakan sumber arus yang sampai sekarang tidak diketahui, yang disebut “sel galvanik” (untuk menghormati Galvani yang sama), yang beberapa ratus tahun kemudian muncul dalam bentuk baterai yang terkenal.

“Pilar Volta” dibuat dalam bentuk pilar itu sendiri, terbuat dari seng dan perak, di antara lapisan-lapisannya diletakkan kertas asin.

Beberapa tahun kemudian di Rusia, seorang profesor fisika dari St. Petersburg V. Petrov hadir dunia ilmiah busur listrik yang kuat, menyebutnya “busur Volta”. Dialah yang mencetuskan ide untuk memanfaatkan cahaya listrik untuk menerangi ruangan. Kemungkinan penggunaan fenomena kelistrikan dalam kehidupan ekonomi telah ditunjukkan. Baterai yang dirakit oleh ilmuwan itu benar-benar raksasa (panjang - 12, dan tinggi - sekitar 3 meter), tegangannya konstan dan mencapai 1.700 volt. Penemuan ini menandai dimulainya percobaan dalam pembuatan lampu pijar dan metode pengelasan listrik logam.

Penemuan-penemuan hebat di bidang kelistrikan

Eksperimen Petrov di Rusia berkontribusi pada fakta bahwa pada tahun 1809 ilmuwan Delarue di Inggris merancang lampu pijar pertama di dunia. Dan seratus tahun kemudian, ahli kimia Amerika dan Pemenang Nobel I. Langmuir merilis bola lampu pertama, yang memiliki spiral tungsten bercahaya yang ditempatkan dalam labu tertutup dengan gas inert. Ini menandai dimulainya era baru. Banyak ilmuwan di Eropa, Amerika Serikat, dan Rusia melakukan berbagai eksperimen dan penelitian untuk lebih memahami sifat listrik dan memanfaatkannya untuk kepentingan manusia.

Jadi, pada tahun 1820, Dane Oerstred menemukan interaksi partikel listrik, dan pada tahun 1821 Ampere yang terkenal mengajukan dan membuktikan teori tentang hubungan antara magnet dan fenomena listrik. Sifat-sifat medan elektromagnetik dipelajari secara mendalam oleh orang Inggris M. Faraday, ia juga menemukan hukum induksi elektromagnetik, yang menyatakan bahwa dalam rangkaian penghantar tertutup, ketika fluks magnet berubah sementara, timbul impuls listrik, dan juga dirancang generator listrik pertama. Karya para ilmuwan ini dan lusinan ilmuwan lain yang kurang dikenal menyebabkan munculnya ilmu baru, yang oleh insinyur Jerman Werner von Siemens diberi nama “teknik kelistrikan”.

Pada tahun 1826, G.S. Ohm, setelah melakukan banyak percobaan, mengemukakan hukum rangkaian listrik (juga dikenal sebagai "hukum Ohm"), serta istilah baru: "konduktivitas", "gaya penggerak listrik", "tegangan arus listrik" . Pengikutnya, A-M. Ampere, menurunkan aturan “tangan kanan” yang terkenal, yaitu. menentukan arah aliran arus listrik dengan menggunakan jarum magnet. Dia juga menemukan alat untuk memperkuat medan listrik - gulungan kabel tembaga di sekitar inti besi. Perkembangan ini menjadi cikal bakal salah satu penemuan utama di bidang teknik elektro (telegraf elektromagnetik) oleh ilmuwan Jerman Samuel Thomas Semmering.

Di Rusia, penemu Alexander Lodygin menemukan bola lampu yang sangat mirip dengan bola lampu modern: tabung hampa udara, yang di dalamnya ditempatkan filamen berbentuk spiral yang terbuat dari tungsten tahan api. Ilmuwan menjual hak atas penemuan ini kepada perusahaan Amerika General Electric, yang meluncurkannya ke produksi massal. Oleh karena itu, wajar jika menganggap orang Rusia sebagai penemu bola lampu, meskipun dalam semua buku teks fisika Amerika, “bapak bola lampu” adalah ilmuwan mereka T. Edison, yang juga memberikan kontribusi signifikan terhadap penemuan listrik.

Putaran penelitian modern

Penemuan-penemuan besar baru-baru ini di bidang kelistrikan dikaitkan dengan nama Nikola Tesla yang agung, yang signifikansi dan skalanya belum sepenuhnya diapresiasi. Pria brilian ini menemukan hal-hal yang belum digunakan:

  • generator sinkron dan motor listrik asinkron, yang menyebabkan revolusi industri di dunia modern;
  • lampu neon untuk penerangan ruangan besar;
  • konsep radio diperkenalkan oleh Tesla beberapa tahun sebelum “bapak resmi” radio, Marconi;
  • instrumen yang dikendalikan dari jarak jauh (yang pertama adalah perahu dengan baterai besar, dikendalikan oleh radio);
  • mesin dengan medan magnet berputar (mobil terbaru yang tidak membutuhkan bensin kini diproduksi atas dasar ini);
  • laser industri;
  • “Menara Laser” adalah perangkat komunikasi nirkabel pertama di dunia, prototipe World Wide Web;
  • banyak peralatan listrik rumah tangga dan industri.

Di Rusia pada masa Soviet, elektrifikasi besar-besaran dilakukan, “bola lampu Ilyich” diproduksi secara massal, ilmuwan Soviet mengembangkan dan meningkatkan pengetahuan mereka di bidang kelistrikan dan teknik elektro.

Semua orang mengetahui apa itu listrik dan sering menjumpainya dalam kehidupan sehari-hari. Namun, tidak mungkin menyebutkan secara pasti siapa penemu listrik. Masing-masing ilmuwan dan peneliti hebat memberikan kontribusi mereka yang tak ternilai dalam mempelajari dan memanfaatkan fenomena alam yang menakjubkan ini.

Video


PERKENALAN

Mari kita mulai cerita kita dengan kata-kata Tesla sendiri, yang sesaat sebelum kematiannya menulis esai yang luar biasa tentang sejarah teknik elektro, “The Tale of Electricity”: “Siapa pun yang benar-benar ingin mengingat semua kehebatan zaman kita harus mengenalnya. sejarah ilmu kelistrikan.”

Untuk pertama kalinya fenomena yang sekarang disebut listrik diperhatikan Tiongkok kuno, India, dan kemudian di Yunani kuno. Legenda yang masih ada mengatakan bahwa filsuf Yunani kuno Thales dari Miletus (640-550 SM) sudah mengetahui khasiat amber, yang digosok dengan bulu atau wol, untuk menarik sobekan kertas, bulu halus, dan benda ringan lainnya. Dari nama Yunani amber - "elektron" - fenomena ini kemudian disebut elektrifikasi.

Selama berabad-abad, fenomena kelistrikan dianggap sebagai manifestasi kekuatan ilahi, hingga pada abad ke-17. Para ilmuwan belum bisa mempelajari kelistrikan. Coulomb, Hilbert, Otto von Guericke, Muschenbreck, Franklin, Oersted, Arago, Lomonosov, Luigi Galvani, Alessandro Volta - itu jauh dari daftar lengkap ilmuwan yang bekerja pada masalah kelistrikan. Perhatian khusus harus diberikan pada aktivitas ilmuwan luar biasa Andre Marie Ampere, yang memprakarsai studi tentang efek dinamis arus listrik dan menetapkan sejumlah hukum elektrodinamika.

Penemuan Oersted, Arago, dan Ampere menarik minat fisikawan brilian Inggris Michael Faraday dan mendorongnya untuk mempelajari berbagai pertanyaan tentang transformasi energi listrik dan magnet menjadi energi mekanik. Fisikawan Inggris lainnya, James Clerk (Clark) Maxwell, menerbitkan karya besar dua volume, “Treatise on Electricity and Magnetism,” pada tahun 1873, yang menggabungkan konsep listrik, magnet, dan medan elektromagnetik. Sejak saat itulah era aktif penggunaan energi listrik dalam kehidupan sehari-hari dimulai.

1. LISTRIK

Listrik adalah suatu konsep yang mengungkapkan sifat dan fenomena yang ditentukan oleh struktur tubuh fisik dan proses, yang intinya adalah pergerakan dan interaksi partikel materi bermuatan mikroskopis (elektron, ion, molekul, kompleksnya, dll.).

Gilbert adalah orang pertama yang menemukan bahwa sifat elektrifikasi tidak hanya melekat pada amber, tetapi juga pada berlian, belerang, dan resin. Ia juga memperhatikan bahwa beberapa benda, misalnya logam, batu, tulang, tidak dialiri listrik, dan ia membagi semua benda yang ditemukan di alam menjadi berlistrik dan tidak berlistrik. Dengan memberikan perhatian khusus pada yang pertama, dia melakukan eksperimen untuk mempelajari sifat-sifatnya.

Pada tahun 1650, ilmuwan terkenal Jerman, wali kota kota Magdeburg, penemu pompa udara, Otto von Guericke, membangun sebuah “mesin listrik” khusus, yaitu bola belerang seukuran kepala anak-anak, dipasang pada porosnya. .

Gambar 1 - Mesin listrik Von Guericke, diperbaiki oleh Van de Graaf

Jika, ketika memutar bola, bola itu digosok dengan telapak tangan, bola itu segera memperoleh sifat menarik dan menolak benda ringan. Selama beberapa abad, mesin Guericke ditingkatkan secara signifikan oleh orang Inggris Hoxby, ilmuwan Jerman Bose, Winkler dan lain-lain. Eksperimen dengan mesin ini menghasilkan sejumlah penemuan penting:

· Pada tahun 1707, fisikawan Perancis Du Fay menemukan perbedaan antara listrik yang diperoleh dari gesekan bola kaca dan listrik yang diperoleh dari gesekan lingkaran damar pohon;

· Pada tahun 1729, orang Inggris Gray dan Wheeler menemukan kemampuan beberapa benda untuk menghantarkan listrik dan untuk pertama kalinya menunjukkan bahwa semua benda dapat dibagi menjadi konduktor dan non-konduktor listrik.

Tapi lebih dari itu penemuan penting dijelaskan pada tahun 1729 oleh Muschenbrek, seorang profesor matematika dan filsafat di kota Leiden. Ia menemukan bahwa toples kaca, yang kedua sisinya dilapisi dengan kertas timah (lembaran staniol), mampu menyimpan listrik. Dibebankan hingga potensi tertentu (konsep yang muncul jauh kemudian), perangkat ini dapat dilepaskan dengan efek yang signifikan - percikan besar yang menghasilkan suara berderak yang kuat, mirip dengan sambaran petir, dan memiliki efek fisiologis saat tangan menyentuh lapisannya. dari kaleng. Dari nama kota tempat percobaan dilakukan, alat yang dibuat oleh Muschenbrek ini diberi nama toples Leyden.

Gambar 2 - Stoples Leyden. Koneksi paralel dari empat kaleng

Studi tentang sifat-sifatnya dilakukan di berbagai negara dan memunculkan banyak teori yang mencoba menjelaskan fenomena kondensasi muatan yang ditemukan. Salah satu teori tentang fenomena ini dikemukakan oleh ilmuwan dan tokoh masyarakat terkemuka Amerika Benjamin Franklin, yang mengemukakan adanya listrik positif dan negatif. Dari sudut pandang teori ini, Franklin menjelaskan proses pengisian dan pengosongan tabung Leyden dan membuktikan bahwa pelat-pelatnya dapat dialiri listrik secara sewenang-wenang dengan muatan listrik yang berbeda tandanya.

Franklin, seperti ilmuwan Rusia M.V. Lomonosov dan G. Richman, menaruh banyak perhatian pada studi tentang listrik atmosfer dan petir. Seperti diketahui, Richman meninggal saat melakukan eksperimen mempelajari petir. Pada tahun 1752, Benjamin Franklin menemukan penangkal petir. Penangkal petir (dalam kehidupan sehari-hari juga digunakan “penangkal petir” yang lebih merdu) adalah perangkat yang dipasang pada bangunan dan struktur dan berfungsi untuk melindungi dari sambaran petir. Terdiri dari tiga bagian yang saling berhubungan:

Pada tahun 1785, C. Coulomb menemukan hukum dasar elektrostatika. Berdasarkan berbagai eksperimen, Coulomb menetapkan hukum berikut:

Gaya interaksi antara muatan-muatan diam yang berada dalam ruang hampa berbanding lurus dengan hasil kali modulus muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya - , :

Pada tahun 1799, sumber arus listrik pertama diciptakan - sel galvanik dan baterai sel. Sel galvanik (sumber arus kimia) - perangkat yang memungkinkan Anda mengubah energi reaksi kimia V pekerjaan kelistrikan. Berdasarkan prinsip pengoperasiannya, ada primer (sekali pakai), sekunder (baterai) dan sel bahan bakar. Sel galvanik terdiri dari elektrolit penghantar ion dan dua elektroda berbeda (setengah sel); proses oksidasi dan reduksi dalam sel galvanik terpisah secara spasial. Kutub positif sel galvani disebut katoda, negatif - anoda. Elektron meninggalkan sel melalui anoda dan bergerak di sirkuit eksternal menuju katoda.

Karya akademisi Rusia Epinus, Kraft dan lain-lain mengungkapkan sejumlah sifat yang sangat penting dari muatan listrik, tetapi mereka semua mempelajari listrik dalam keadaan diam atau pelepasan sesaat, yaitu sifat-sifat listrik statis. Pergerakannya hanya terwujud dalam bentuk pelepasan. Belum ada yang diketahui tentang arus listrik, yaitu tentang pergerakan listrik yang terus menerus.

Salah satu orang pertama yang mempelajari secara mendalam sifat-sifat arus listrik pada tahun 1801-1802 adalah akademisi St. Petersburg V.V. Petrov. Karya ilmuwan luar biasa ini, yang membangun baterai terbesar di dunia pada tahun-tahun itu dari 4.200 lingkaran tembaga dan seng, menetapkan kemungkinan penggunaan praktis arus listrik untuk memanaskan konduktor. Selain itu, Petrov mengamati fenomena pelepasan listrik di antara ujung-ujung batubara yang sedikit encer baik di udara maupun di gas lain dan ruang hampa, yang disebut busur listrik. V.V. Petrov tidak hanya menggambarkan fenomena yang ditemukannya, tetapi juga menunjukkan kemungkinan penggunaannya untuk penerangan atau peleburan logam, dan dengan demikian untuk pertama kalinya mengungkapkan gagasan tentang penggunaan praktis arus listrik. Mulai saat ini sejarah teknik elektro sebagai cabang teknologi yang mandiri harus dimulai.

Eksperimen dengan arus listrik menarik perhatian banyak ilmuwan dari berbagai negara. Pada tahun 1802, ilmuwan Italia Romagnosi menemukan defleksi jarum magnet di bawah pengaruh arus listrik yang mengalir melalui konduktor di dekatnya. Pada akhir tahun 1819, fenomena ini kembali diamati oleh fisikawan Denmark Oersted, yang pada bulan Maret 1820 menerbitkan di Latin brosur berjudul “Eksperimen Mengenai Pengaruh Konflik Listrik pada Jarum Magnetik”. Dalam karya ini, “konflik listrik” disebut arus listrik.

Segera setelah Arago mendemonstrasikan eksperimen Oersted pada pertemuan Akademi Ilmu Pengetahuan Paris, Ampère mengulanginya, pada tanggal 18 September 1820, tepat seminggu kemudian, menyampaikan laporan penelitiannya kepada Akademi. Pada pertemuan berikutnya, pada tanggal 25 September, Ampere selesai membaca laporan yang menguraikan hukum interaksi dua arus yang mengalir melalui konduktor paralel. Sejak saat itu, Akademi setiap minggu mendengarkan pesan baru dari Ampere tentang eksperimennya yang menyelesaikan penemuan dan perumusan hukum dasar elektrodinamika.

Salah satu pencapaian Ampere yang paling penting adalah ia adalah orang pertama yang menggabungkan dua fenomena yang sebelumnya terpisah - listrik dan magnet - dengan satu teori elektromagnetisme dan mengusulkan untuk menganggapnya sebagai hasil dari satu proses alam. Teori ini, yang disambut dengan ketidakpercayaan yang besar oleh orang-orang sezaman Ampere, sangat progresif dan memainkan peran besar dalam pemahaman yang benar tentang fenomena yang ditemukan kemudian.

Pada tahun 1827 Jerman ilmuwan Georg Ohm menemukan salah satu hukum dasar kelistrikan, yang menetapkan hubungan dasar antara kekuatan arus, tegangan, dan hambatan rangkaian yang dilalui arus listrik, , ,

Pada tahun 1847, Kirchhoff merumuskan hukum penyebaran arus di rangkaian kompleks:

hukum pertama Kirchhoff

Ini diterapkan pada node dan dirumuskan sebagai berikut: jumlah aljabar arus dalam sebuah node sama dengan nol. Tanda-tandanya ditentukan tergantung pada apakah arus diarahkan menuju atau menjauhi simpul (dalam hal apa pun secara sewenang-wenang).

· Hukum kedua Kirchhoff

Berlaku untuk rangkaian: dalam rangkaian apa pun, jumlah tegangan pada semua elemen dan bagian rangkaian yang termasuk dalam rangkaian ini adalah nol. Arah traversal setiap sirkuit dapat dipilih secara sewenang-wenang. Tanda-tandanya ditentukan tergantung pada kebetulan tegangan dengan arah bypass.

Rumusan kedua: dalam setiap rangkaian tertutup, jumlah aljabar tegangan di semua daerah dengan hambatan yang termasuk dalam rangkaian ini sama dengan jumlah aljabar EMF.

· Generalisasi hukum Kirchhoff

Misal Y adalah jumlah node dalam rantai, B adalah jumlah cabang, K adalah jumlah sirkuit.

Gambar 3 - Rangkaian listrik bercabang linier (U=3, V=5, K=6)

2. MAGNETISME (MAGNET)

Daya tarik- itu adalah suatu bentuk interaksi antara muatan listrik yang bergerak yang dilakukan dalam jarak tertentu melalui medan magnet.

Medan magnet adalah jenis materi khusus, yang ciri spesifiknya adalah pengaruhnya terhadap benda bergerak muatan listrik, penghantar berarus, benda yang mempunyai momen magnet, dengan gaya yang bergantung pada vektor kecepatan muatan, arah arus dalam penghantar, dan arah momen magnet benda.

Magnet permanen adalah produk yang terbuat dari bahan magnet keras, sumber medan magnet konstan yang otonom.
Magnet [Yunani] magnetis, dari Magnetis Lithos, adalah batu dari Magnesia ( kota Tua di Asia Kecil)] bersifat alami dan buatan. Magnet alam adalah sepotong bijih besi yang mempunyai kemampuan menarik benda-benda besi kecil yang ada disekitarnya.

Bumi dan planet lain (Magnetosfer) merupakan magnet alam raksasa karena mempunyai medan magnet. Magnet buatan adalah benda dan produk yang memperoleh sifat kemagnetan sebagai akibat kontak dengan magnet alam atau termagnetisasi dalam medan magnet. Magnet permanen adalah magnet buatan.

Dalam kasus yang paling sederhana, magnet permanen adalah benda (dalam bentuk tapal kuda, strip, mesin cuci, batang, dll.) yang telah mengalami perlakuan panas yang sesuai dan telah diberi magnet awal hingga jenuh.

Gambar 4 - Jenis magnet: a) berbentuk tapal kuda; b) mengupas; c) melingkar

Magnet permanen biasanya disertakan sebagai komponen ke dalam sistem magnet yang dirancang untuk membentuk medan magnet. Kekuatan medan magnet yang dihasilkan oleh magnet permanen dapat konstan atau dapat disesuaikan.
Berbagai bagian magnet permanen menarik benda besi dengan berbagai cara. Ujung magnet yang gaya tariknya maksimum disebut kutub magnet, dan bagian tengah yang praktis tidak ada gaya tarik menarik disebut zona netral magnet. Magnet buatan berbentuk strip atau tapal kuda selalu memiliki dua kutub di ujung strip dan zona netral di antara keduanya. Sepotong baja dapat dimagnetisasi sedemikian rupa sehingga memiliki 4, 6 atau lebih kutub yang dipisahkan oleh zona netral, sedangkan jumlah kutubnya selalu tetap genap. Tidak mungkin mendapatkan magnet dengan satu kutub. Hubungan antara ukuran daerah kutub dan zona netral magnet bergantung pada bentuknya.

Magnet soliter yang berbentuk batang panjang dan tipis disebut jarum magnet. Ujung jarum magnet yang dipasang pada ujungnya atau digantung merupakan kompas yang paling sederhana, menunjukkan letak geografis utara bumi, dan disebut kutub utara (N) magnet, kutub magnet yang berlawanan mengarah ke selatan, dan disebut kutub selatan (S).
Area penerapan magnet permanen sangat beragam. Mereka digunakan dalam motor listrik, otomasi, robotika, untuk kopling magnetik bantalan magnet, dalam industri jam tangan, peralatan rumah tangga, sebagai sumber otonom medan magnet konstan dalam teknik elektro dan teknik radio.

Rangkaian magnet yang mengandung magnet permanen harus terbuka yaitu mempunyai celah udara. Jika magnet permanen dibuat dalam bentuk inti cincin, maka praktis tidak mengeluarkan energi ke ruang luar, karena hampir semua garis gaya magnet tertutup di dalamnya. Dalam hal ini, praktis tidak ada medan magnet di luar inti. Untuk menggunakan energi magnet magnet permanen, Anda perlu membuat celah udara dengan ukuran tertentu dalam rangkaian magnet tertutup.

Ketika magnet permanen berfungsi untuk menciptakan fluks magnet di celah udara, seperti di antara kutub magnet tapal kuda, celah udara tersebut mengurangi induksi (dan magnetisasi) magnet permanen.

3. ELEKTROMAGNETISME

Interaksi elektromagnetik adalah salah satu dari empat interaksi interaksi mendasar. Interaksi elektromagnetik terjadi antara partikel-partikel yang mempunyai muatan listrik. Dari sudut pandang modern, interaksi elektromagnetik antar partikel bermuatan tidak dilakukan secara langsung, melainkan hanya melalui medan elektromagnetik.

Dari sudut pandang teori kuantum medan, interaksi elektromagnetik dilakukan oleh boson tak bermassa - foton (partikel yang dapat direpresentasikan sebagai eksitasi kuantum medan elektromagnetik). Foton sendiri tidak mempunyai muatan listrik sehingga tidak dapat berinteraksi langsung dengan foton lain.

Dari partikel fundamental Interaksi elektromagnetik juga melibatkan partikel bermuatan listrik: kuark, elektron, muon, dan partikel tau (dari fermion), serta boson pengukur bermuatan.

Interaksi elektromagnetik berbeda dari interaksi lemah dan kuat dalam sifat jangka panjangnya - gaya interaksi antara dua muatan berkurang hanya dengan pangkat dua jarak (lihat: hukum Coulomb). Menurut hukum yang sama, interaksi gravitasi berkurang seiring dengan bertambahnya jarak.

Interaksi elektromagnetik partikel bermuatan jauh lebih kuat daripada interaksi gravitasi, dan satu-satunya alasan mengapa interaksi elektromagnetik tidak muncul dengan sendirinya kekuatan yang besar pada skala kosmik - netralitas listrik materi, yaitu keberadaan di setiap wilayah Semesta dengan tingkat tinggi jumlah muatan positif dan negatif yang sama persis.

Medan elektromagnetik- ini adalah bentuk materi khusus yang melaluinya interaksi antara partikel bermuatan terjadi. Ini mewakili variabel yang saling berhubungan medan listrik dan medan magnet. Hubungan timbal balik antara medan listrik E dan medan magnet H terletak pada kenyataan bahwa setiap perubahan di salah satu bidang tersebut akan menyebabkan munculnya bidang lainnya: medan listrik bolak-balik yang dihasilkan oleh muatan (sumber) yang bergerak dipercepat menggairahkan medan magnet bolak-balik di daerah yang berdekatan. ruang, yang, pada gilirannya, membangkitkan medan listrik bolak-balik di wilayah ruang yang berdekatan, dll. Dengan demikian, medan elektromagnetik merambat dari titik ke titik di ruang angkasa dalam bentuk gelombang elektromagnetik yang merambat dari sumbernya. Karena kecepatan rambatnya yang terbatas, medan elektromagnetik dapat muncul secara mandiri dari sumber yang menghasilkannya dan tidak hilang ketika sumbernya dihilangkan (misalnya, gelombang radio tidak hilang ketika arus pada antena yang memancarkannya berhenti).

Medan elektromagnetik dalam ruang hampa digambarkan dengan kuat medan listrik E dan induksi magnet B. Medan elektromagnetik dalam suatu medium juga dicirikan oleh dua besaran tambahan: kuat medan magnet H dan induksi listrik D. Hubungan komponen-komponen elektromagnetik medan dengan muatan dan arus dijelaskan oleh persamaan Maxwell.

Gelombang elektromagnetik adalah osilasi elektromagnetik yang merambat di ruang angkasa dengan kecepatan terbatas, bergantung pada sifat mediumnya (Gambar 5).

Gambar 5 - Gelombang elektromagnetik

Keberadaan gelombang elektromagnetik telah diprediksi oleh fisikawan Inggris M. Faraday pada tahun 1832. Ilmuwan Inggris lainnya, J. Maxwell, secara teoritis menunjukkan pada tahun 1865 bahwa osilasi elektromagnetik tidak terlokalisasi di ruang angkasa, tetapi menyebar ke segala arah dari sumbernya. Teori Maxwell memungkinkan adanya pendekatan terpadu terhadap deskripsi gelombang radio, radiasi optik, sinar-x, dan radiasi gamma. Ternyata semua jenis radiasi tersebut merupakan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang yang berbeda-beda, yaitu saling berkaitan di alam. Masing-masing memiliki tempat spesifiknya sendiri dalam satu skala gelombang elektromagnetik (Gambar 6).

Gambar 6 - Skala gelombang elektromagnetik

Menyebar di media, gelombang elektromagnetik, seperti gelombang lainnya, dapat mengalami pembiasan dan refleksi pada antarmuka antara media, dispersi, penyerapan, interferensi; Ketika merambat di media yang tidak homogen, difraksi gelombang, hamburan gelombang, dan fenomena lainnya diamati.

Gelombang elektromagnetik dengan rentang panjang gelombang berbeda dicirikan oleh metode eksitasi dan registrasi yang berbeda, dan berinteraksi dengan materi dengan cara yang berbeda. Proses emisi dan penyerapan gelombang elektromagnetik dari radiasi terpanjang hingga IR dijelaskan cukup lengkap oleh hubungan elektrodinamika klasik.

Dalam rentang panjang gelombang yang lebih pendek, terutama pada rentang sinar-X dan sinar-γ, proses yang bersifat kuantum mendominasi dan hanya dapat dijelaskan dalam kerangka elektrodinamika kuantum berdasarkan gagasan keleluasaan proses tersebut.

Gelombang elektromagnetik banyak digunakan dalam komunikasi radio, radar, televisi, kedokteran, biologi, fisika, astronomi dan bidang ilmu pengetahuan dan teknologi lainnya.

Penemuan Oersted, Arago, dan Ampere menarik minat fisikawan brilian Inggris Michael Faraday dan mendorongnya untuk mempelajari berbagai pertanyaan tentang transformasi energi listrik dan magnet menjadi energi mekanik. Pada tahun 1821, ia menemukan solusi lain untuk masalah pengubahan energi listrik dan magnet menjadi energi mekanik dan mendemonstrasikan perangkatnya, di mana ia memperoleh fenomena rotasi elektromagnetik kontinu. Pada hari yang sama, Faraday menulis masalah sebaliknya dalam buku harian kerjanya: “Ubah magnet menjadi listrik.” Butuh waktu lebih dari sepuluh tahun untuk menyelesaikannya dan menemukan cara memperoleh energi listrik dari energi magnet dan mekanik. Baru pada akhir tahun 1831 Faraday mengumumkan penemuannya atas fenomena yang kemudian disebut induksi elektromagnetik dan menjadi dasar semua teknik tenaga listrik modern.

4. MESIN LISTRIK

Penelitian Faraday dan karya akademisi Rusia E. H. Lenz, yang merumuskan hukum yang memungkinkan untuk menentukan arah arus listrik yang timbul akibat induksi elektromagnetik, memungkinkan terciptanya generator elektromagnetik dan motor listrik pertama.

Pada awalnya, generator listrik dan motor listrik berkembang secara independen satu sama lain, seperti dua mesin yang sangat berbeda. Penemu pertama generator listrik berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik tidak ingin disebutkan namanya. Itu terjadi seperti ini. Tak lama setelah publikasi laporan Faraday kepada Royal Society, yang menguraikan penemuan induksi elektromagnetik, ilmuwan tersebut menemukan di kotak suratnya sebuah surat bertanda inisial R.M. Surat itu berisi deskripsi generator sinkron pertama di dunia dan gambar yang dilampirkan padanya. Faraday, setelah memeriksa proyek ini dengan cermat, mengirimkan surat kepada RM dan gambar ke majalah yang sama tempat laporannya pernah diterbitkan, berharap penemu yang tidak dikenal, yang mengikuti majalah tersebut, tidak hanya akan melihat proyeknya diterbitkan, tetapi juga proyek yang menyertainya. surat, memuji penemuan R.M. dengan sangat tinggi.

Memang hampir enam bulan kemudian, R.M. mengirimkan penjelasan tambahan dan gambaran desain generator listrik yang ia usulkan kepada redaksi majalah tersebut, namun kali ini ia tidak mau disebutkan namanya. Nama pencipta sebenarnya dari generator elektromagnetik pertama tetap tersembunyi di bawah inisialnya, dan umat manusia masih, meskipun telah melakukan pencarian yang cermat oleh para sejarawan teknik elektro, masih belum mengetahui siapa yang berutang pada salah satu penemuan paling penting ini. Mesin R.M. tidak memiliki alat untuk menyearahkan arus dan merupakan generator arus bolak-balik pertama. Namun arus ini, tampaknya, tidak dapat digunakan untuk penerangan busur, elektrolisis, dan telegrafi, yang sudah menjadi bagian dari kehidupan. Menurut para perancang pada masa itu, perlu untuk menciptakan sebuah mesin yang memungkinkan untuk memperoleh arus yang arah dan besarnya konstan.

Hampir bersamaan dengan R.M., Pixie bersaudara dan profesor fisika terlibat dalam pembangunan generator Universitas London dan Anggota Royal Society V. Ricci. Mesin yang mereka buat memiliki alat khusus untuk menyearahkan arus bolak-balik menjadi arus searah - yang disebut kolektor. Perkembangan lebih lanjut dari desain generator DC berjalan dengan kecepatan yang luar biasa cepat. Dalam waktu kurang dari empat puluh tahun, dinamo telah hampir menjadi bentuk lengkap generator arus searah modern. Benar, belitan dinamo ini didistribusikan secara tidak merata di sekeliling keliling, yang memperburuk pengoperasian generator tersebut - tegangan di dalamnya meningkat atau menurun, menyebabkan guncangan yang tidak menyenangkan.

Pada tahun 1870, Zenobey Gramm mengusulkan belitan cincin khusus untuk jangkar dinamo. Distribusi belitan jangkar yang seragam memungkinkan diperolehnya tegangan yang sepenuhnya seragam pada generator dan putaran mesin yang sama, yang secara signifikan meningkatkan sifat-sifat mesin listrik. Pada dasarnya, penemuan ini mengulangi apa yang telah dibuat dan dijelaskan pada tahun 1860 oleh fisikawan Italia Pacinoti, namun luput dari perhatian dan tetap tidak diketahui oleh 3. Gram. Mesin dengan jangkar cincin menjadi sangat luas setelah reversibilitas mesin listrik Gram ditemukan di Pameran Dunia Wina pada tahun 1873: mesin yang sama, ketika jangkar diputar, menghasilkan arus listrik, ketika arus mengalir melalui jangkar, ia berputar dan dapat digunakan sebagai motor listrik.

Sejak saat ini, pertumbuhan pesat dalam penggunaan motor listrik dan konsumsi listrik yang terus meningkat dimulai, yang sangat difasilitasi oleh penemuan metode penerangan oleh P. N. Yablochkov menggunakan apa yang disebut "lilin Yablochkov" - sebuah lampu busur listrik dengan susunan batubara sejajar.

Kesederhanaan dan kenyamanan "lilin Yablochkov", yang menggantikan lampu busur yang mahal, rumit dan besar dengan pengatur konvergensi terus-menerus dari batubara yang terbakar, menyebabkan penyebarannya yang luas, dan segera "cahaya Yablochkov", "Rusia" atau "utara" menyala , menerangi jalan-jalan raya Paris, tanggul Sungai Thames, jalan-jalan ibu kota Rusia dan bahkan kota-kota kuno Kamboja. Ini adalah kemenangan sejati bagi penemu Rusia.

Namun untuk menyalakan lilin-lilin tersebut dengan listrik, perlu dibuat generator listrik khusus yang tidak menghasilkan arus searah, melainkan arus bolak-balik, yaitu arus yang walaupun tidak sering, namun terus menerus berubah besaran dan arahnya. Hal ini diperlukan karena batubara yang terhubung ke kutub yang berbeda dari generator DC terbakar secara tidak merata - anoda yang terhubung ke positif terbakar dua kali lebih cepat dari katoda. Arus bolak-balik secara bergantian mengubah anoda menjadi katoda dan dengan demikian memastikan pembakaran batubara yang seragam. Generator arus bolak-balik diciptakan khusus untuk memberi daya pada “lilin Yablochkov” oleh P. N. Yablochkov sendiri, dan kemudian diperbaiki oleh insinyur Prancis Lonten dan Gram. Namun, belum muncul pemikiran tentang motor AC.

Pada saat yang sama, untuk memberi daya secara terpisah pada masing-masing busi dari generator arus bolak-balik, penemunya menciptakan perangkat khusus - koil induksi (transformator), yang memungkinkan untuk mengubah tegangan arus di setiap cabang rangkaian sesuai dengan jumlah busi yang terhubung. Permintaan listrik yang terus meningkat dan kemungkinan memperolehnya dalam jumlah besar segera menimbulkan konflik kecacatan mentransmisikannya dari jarak jauh. Arus searah tegangan rendah (100-120 volt) yang digunakan pada saat itu dan transmisinya melalui kabel dengan penampang yang relatif kecil menyebabkan kerugian yang sangat besar di saluran transmisi. Sejak akhir tahun 70-an abad yang lalu, masalah utama, yang menjadi sandaran keberhasilan seluruh masa depan teknik elektro, adalah masalah transmisi listrik jarak jauh tanpa kerugian besar.

Pembenaran teoretis pertama untuk kemungkinan mentransmisikan sejumlah listrik pada jarak berapa pun melalui kabel dengan diameter yang relatif kecil tanpa kehilangan tegangan yang signifikan diberikan oleh D. A. Lachinov, profesor fisika di Institut Kehutanan St. Petersburg, pada Juli 1880. Setelah itu, fisikawan dan insinyur listrik Perancis Marcel Despres, pada tahun 1882, di Pameran Elektroteknik Munich, mentransmisikan listrik berkekuatan beberapa tenaga kuda melalui jarak 57 kilometer dengan efisiensi 38 persen.

Belakangan, Despres melakukan serangkaian eksperimen lagi, mentransmisikan listrik melalui jarak seratus kilometer dan meningkatkan daya transmisi hingga beberapa ratus kilowatt. Peningkatan jarak lebih lanjut memerlukan peningkatan tegangan yang signifikan. Despres menaikkannya menjadi 6 ribu volt dan menjadi yakin bahwa isolasi pelat pada komutator generator dan motor listrik DC tidak memungkinkan tercapainya tegangan yang lebih tinggi.

Terlepas dari semua kesulitan ini, di awal tahun 80-an, perkembangan industri dan konsentrasi produksi semakin mendesak membutuhkan penciptaan mesin baru, yang lebih maju daripada mesin uap yang tersebar luas. Sudah jelas bahwa membangun pembangkit listrik di dekat sumber batu bara atau di sungai dengan tetesan air yang besar adalah hal yang menguntungkan, sementara pabrik dibangun lebih dekat dengan sumber bahan mentah. Hal ini sering kali memerlukan transmisi listrik dalam jumlah besar ke objek yang mengkonsumsinya dalam jarak yang cukup jauh. Pemindahan seperti itu disarankan hanya bila tegangan puluhan ribu volt diterapkan. Tetapi tidak mungkin mendapatkan tegangan seperti itu pada generator DC. Arus bolak-balik dan transformator datang untuk menyelamatkan: dengan menggunakannya, mereka mulai menghasilkan arus bolak-balik bertegangan rendah, kemudian meningkatkannya ke nilai apa pun yang diperlukan, mentransmisikannya melalui jarak jauh pada tegangan tinggi, dan pada titik konsumsi lagi menguranginya menjadi nilai yang diperlukan dan menggunakannya dalam pantograf.

Motor listrik AC belum ada. Toh, sudah di awal tahun 80-an, listrik dikonsumsi terutama untuk kebutuhan listrik. Motor listrik DC semakin sering digunakan untuk menggerakkan berbagai macam mesin. Penciptaan motor listrik yang dapat beroperasi dengan arus bolak-balik menjadi tugas utama teknik elektro. Dalam mencari jalan baru, kita harus selalu melihat ke belakang. Adakah sesuatu dalam sejarah teknik kelistrikan yang dapat menunjukkan jalan bagi terciptanya motor listrik arus bolak-balik? Pencarian di masa lalu telah berhasil. Kami ingat: pada tahun 1824, Arago mendemonstrasikan eksperimen yang meletakkan dasar bagi banyak penelitian yang bermanfaat. Kita berbicara tentang mendemonstrasikan “magnet rotasi”. Piringan tembaga (non-magnetik) terbawa oleh magnet yang berputar.

Timbul ide: mungkinkah dengan mengganti piringan dengan lilitan belitan, dan magnet yang berputar dengan medan magnet yang berputar, dapat dibuat motor listrik arus bolak-balik? Mungkin bisa, tapi bagaimana cara mendapatkan perputaran medan magnet?

Selama bertahun-tahun, banyak penerapan arus bolak-balik yang berbeda telah diusulkan. Seorang sejarawan teknik elektro yang teliti harus menyebutkan nama berbagai fisikawan dan insinyur yang mencoba menciptakan motor listrik arus bolak-balik pada pertengahan tahun 1980an. Ia tidak akan lupa mengingat eksperimen Bailey (1879), Marcel Despres (1883), Bradley (1887), karya Wenstrom, Haselvander dan masih banyak lagi lainnya. Proposal tersebut tentu saja sangat menarik, namun tidak ada satupun yang dapat memuaskan industri: motor listrik mereka berukuran besar dan tidak ekonomis, atau rumit dan tidak dapat diandalkan. Prinsip pembuatan motor listrik AC yang sederhana, ekonomis dan andal belum ditemukan.

Pada periode inilah Nikola Tesla, seperti yang telah kita ketahui, mulai mencari solusi untuk masalah ini. Dia mengikuti jalannya sendiri, dengan merefleksikan esensi pengalaman Arago, dan mengusulkan solusi radikal terhadap masalah yang muncul, yang ternyata dapat diterima untuk tujuan praktis. Kembali ke Budapest pada musim semi tahun 1882, Tesla dengan jelas membayangkan bahwa jika belitan kutub magnet motor listrik ditenagai oleh dua arus bolak-balik yang berbeda, yang berbeda satu sama lain hanya dalam pergeseran fasa, maka pergantian arus ini akan terjadi. menyebabkan bolak-balik terbentuknya kutub utara dan selatan atau putaran medan magnet. Medan magnet yang berputar juga harus masuk ke belitan rotor mesin.

Setelah membangun sumber arus dua fasa khusus (generator dua fasa) dan motor listrik dua fasa yang sama, Tesla mewujudkan idenya. Dan meskipun mesinnya secara struktural sangat tidak sempurna, prinsip medan magnet berputar, yang diterapkan pada model Tesla pertama, ternyata benar.

Setelah mempertimbangkan semua kemungkinan kasus pergeseran fasa, Tesla menetapkan pergeseran 90°, yaitu arus dua fasa. Itu cukup logis - sebelum terciptanya motor listrik dengan jumlah yang besar fase, perlu untuk memulai dengan arus dua fase. Namun dimungkinkan untuk menerapkan pergeseran fasa lain: 120° (arus tiga fasa). Tanpa menganalisis dan memahami secara teoritis semua kemungkinan kasus, bahkan tanpa membandingkannya satu sama lain (ini adalah kesalahan besar Tesla), ia memusatkan seluruh perhatiannya pada arus dua fasa, menciptakan generator dua fasa dan motor listrik, dan hanya menyebutkan secara singkat arus multifasa di permohonan patennya dan kemungkinan penerapannya.

Namun Tesla bukanlah satu-satunya ilmuwan yang mengingat pengalaman Arago dan menemukan solusi untuk suatu masalah penting. Pada tahun yang sama, fisikawan Italia Galileo Ferraris, perwakilan Italia di banyak kongres ahli listrik internasional (1881 dan 1882 di Paris, 1883 di Wina, dan lainnya), terlibat dalam penelitian di bidang arus bolak-balik. Saat mempersiapkan kuliah tentang optik, ia mendapat ide untuk melakukan eksperimen yang menunjukkan sifat-sifat gelombang cahaya. Untuk melakukan hal ini, Ferrari memasang silinder tembaga ke benang tipis, yang dipengaruhi oleh dua medan magnet yang digeser pada sudut 90°. Ketika arus dihidupkan dalam kumparan, yang secara bergantian menciptakan medan magnet di salah satu kumparan, silinder, di bawah pengaruh medan ini, memutar dan memutar benang, sebagai akibatnya ia naik ke atas dengan jumlah tertentu. . Perangkat ini dengan sempurna mensimulasikan fenomena yang dikenal sebagai polarisasi cahaya.

Ferraris tidak bermaksud menggunakan modelnya untuk keperluan kelistrikan apa pun. Itu hanyalah instrumen kuliah, yang kecerdikannya terletak pada penggunaan fenomena elektrodinamik yang terampil untuk demonstrasi di bidang optik.

Ferraris tidak membatasi dirinya pada model ini. Pada model kedua yang lebih canggih, ia berhasil mencapai putaran silinder dengan kecepatan hingga 900 rpm. Namun di luar batas tertentu, tidak peduli seberapa besar peningkatan arus dalam rangkaian yang menciptakan medan magnet (dengan kata lain, tidak peduli seberapa besar daya yang dikeluarkan), peningkatan jumlah putaran tidak dapat dicapai. Perhitungan menunjukkan bahwa daya model kedua tidak melebihi 3 watt.

Tidak diragukan lagi, Ferraris, yang bukan hanya seorang ahli kacamata, tetapi juga seorang ahli listrik, mau tidak mau memahami pentingnya eksperimen yang dilakukannya. Namun, menurut pengakuannya sendiri, tidak pernah terpikir olehnya untuk menerapkan prinsip tersebut pada penciptaan motor listrik arus bolak-balik. Yang paling dia impikan adalah menggunakannya untuk mengukur arus, dan bahkan mulai membuat alat semacam itu.

Pada tanggal 18 Maret 1888, di Akademi Ilmu Pengetahuan Turin, Ferraris memberikan laporan tentang “Rotasi elektrodinamik yang dihasilkan oleh arus bolak-balik”. Di dalamnya, ia berbicara tentang eksperimennya dan mencoba membuktikan bahwa tidak mungkin mencapai efisiensi lebih dari 50 persen pada perangkat semacam itu. Ferraris dengan tulus yakin bahwa dengan membuktikan tidak pantasnya penggunaan medan magnet bolak-balik untuk tujuan praktis, dia memberikan manfaat yang besar bagi sains. Laporan Ferraris mendahului laporan Nikola Tesla di American Institute of Electrical Engineers. Namun permohonan paten yang diajukan pada bulan Oktober 1887 menunjukkan prioritas Tesla yang tidak diragukan lagi dibandingkan Ferrari. Mengenai publikasi, artikel Ferraris, yang dapat dibaca oleh semua ahli listrik di dunia, baru diterbitkan pada bulan Juni 1888, setelah laporan Tesla yang diketahui secara luas.

Terhadap pernyataan Ferraris bahwa ia mulai mengerjakan studi tentang medan magnet yang berputar pada tahun 1885, Tesla mempunyai banyak alasan untuk menolak bahwa ia sedang mengerjakan masalah ini di Graz, menemukan solusinya pada tahun 1882, dan pada tahun 1884 di Strasbourg mendemonstrasikan a model kerja mesinnya Tapi, tentu saja, ini bukan sekadar soal prioritas. Tidak diragukan lagi, kedua ilmuwan tersebut membuat penemuan yang sama secara independen satu sama lain: Ferrari tidak mungkin mengetahui tentang permohonan paten Tesla, sama seperti Tesla tidak mungkin mengetahui tentang karya fisikawan Italia tersebut.

Yang lebih penting adalah G. Ferraris, setelah menemukan fenomena medan magnet yang berputar dan membangun modelnya dengan daya 3 watt, tidak memikirkan penggunaan praktisnya. Terlebih lagi: jika kesimpulan Ferraris yang salah tentang tidak layaknya penggunaan arus polifase bolak-balik diterima, maka umat manusia akan diarahkan ke jalan yang salah selama beberapa tahun lagi dan akan kehilangan kesempatan untuk menggunakan listrik secara luas di berbagai macam industri. dan rumah tangga. Kelebihan Nikola Tesla terletak pada kenyataan bahwa, meskipun banyak kendala dan sikap skeptis terhadap arus bolak-balik, ia secara praktis membuktikan kelayakan penggunaan arus multifase. Motor arus dua fasa pertama yang ia ciptakan, meskipun memiliki sejumlah kekurangan, menarik perhatian para insinyur listrik di seluruh dunia dan membangkitkan minat terhadap usulannya.

Namun artikel Galileo Ferraris di jurnal Atti di Turino berperan besar dalam perkembangan teknik elektro. Itu dicetak ulang oleh salah satu majalah besar Inggris, dan terbitan artikel ini jatuh ke tangan ilmuwan lain, yang sekarang pantas diakui sebagai pencipta teknik elektro tiga fase modern.

5. TRANSFORMATOR TESLA

Transformator Tesla dikenal memiliki desain yang bervariasi, dari yang paling sederhana dengan celah percikan hingga sirkuit modern dengan osilator frekuensi tinggi utama untuk belitan primernya, dibuat pada sirkuit semikonduktor dan tabung.

Diagram trafo Tesla paling sederhana:

Dalam bentuk dasarnya, trafo Tesla terdiri dari dua kumparan, primer dan sekunder, dan rangkaian yang terdiri dari celah percikan (chopper, Spark Gap versi bahasa Inggris sering ditemukan), kapasitor, toroid (tidak selalu digunakan) dan terminal (ditunjukkan sebagai “output” dalam diagram).

Gambar 7 - Rangkaian trafo Tesla paling sederhana

Gambar 8 - Tesla Transformer beraksi

Kumparan primer dibuat dari 5-30 (untuk VTTC - kumparan Tesla pada lampu - jumlah lilitan bisa mencapai 60) lilitan kawat berdiameter besar atau tabung tembaga, dan kumparan sekunder dibuat dari banyak lilitan kawat berdiameter lebih kecil. . Kumparan primer bisa berbentuk datar (horizontal), berbentuk kerucut atau silinder (vertikal). Tidak seperti banyak transformator lainnya, tidak ada inti feromagnetik. Dengan demikian, induktansi timbal balik antara kedua kumparan jauh lebih kecil dibandingkan dengan transformator konvensional dengan inti feromagnetik. Trafo ini juga hampir tidak memiliki histeresis magnetik, fenomena keterlambatan perubahan induksi magnet relatif terhadap perubahan arus, dan kelemahan lain yang disebabkan oleh adanya feromagnet di bidang transformator.

Kumparan primer, bersama dengan kapasitor, membentuk rangkaian osilasi, yang mencakup elemen nonlinier - celah percikan (spark gap). Arester, dalam kasus yang paling sederhana, adalah arester gas biasa; biasanya terbuat dari elektroda besar (terkadang dengan radiator), yang dibuat untuk ketahanan aus yang lebih besar ketika arus besar mengalir melalui busur listrik di antara keduanya.

Kumparan sekunder juga membentuk rangkaian osilasi, di mana peran kapasitor dimainkan oleh hubungan kapasitif antara toroida, perangkat terminal, belitan kumparan itu sendiri, dan elemen penghantar listrik lainnya dari rangkaian dengan Bumi. Perangkat akhir (terminal) dapat dibuat dalam bentuk piringan, peniti atau bola. Terminal ini dirancang untuk menghasilkan pelepasan percikan api yang panjang dan dapat diprediksi. Geometri dan posisi relatif bagian-bagian transformator Tesla sangat mempengaruhi kinerjanya, serupa dengan masalah perancangan perangkat tegangan tinggi dan frekuensi tinggi.


KESIMPULAN

Hal-hal yang menggunakan listrik yang sudah akrab dalam kehidupan kita sehari-hari merupakan buah pemikiran ilmiah dan teknis dari banyak generasi ilmuwan. Seringkali, pemahaman tentang nilai praktis dan signifikansi dari fenomena yang ditemukan datang terlambat atau muncul pada generasi ilmuwan berikutnya.

Namun perlu dicatat bahwa perkembangan teknik elektrolah yang berkontribusi terhadap percepatan kemajuan teknis. Penciptaan dan pengembangan mesin listrik arus searah dan bolak-balik memungkinkan dirancangnya sistem kendali yang fleksibel, yang tidak dapat diwujudkan pada mesin yang menggunakan energi gas dan cair. Perkembangan teknologi mikroprosesor telah memungkinkan terciptanya komputer canggih yang berpartisipasi dalam eksperimen fisikawan teoretis yang mengungkap rahasia alam semesta (LHC di Cern).

Dalam keyakinan saya yang mendalam, masih banyak misteri, rahasia dan penemuan-penemuan besar yang tersisa di bidang teknik elektro.

Kembali
  • Maju
    • Diperbarui: 21/02/2020 15:21

    Anda tidak mempunyai hak untuk mengirim komentar