من هو مكتشف الكهرباء الساكنة؟ متى ظهرت الكهرباء: التاريخ

لقد غير اكتشاف الكهرباء حياة الإنسان تمامًا. هذه الظاهرة الجسدية تشارك باستمرار في الحياة اليومية. إنارة المنزل والشارع، تشغيل جميع أنواع الأجهزة، حركتنا السريعة - كل هذا مستحيل بدون كهرباء. وقد أصبح هذا متاحا بفضل العديد من الدراسات والتجارب. دعونا ننظر في المراحل الرئيسية في تاريخ الطاقة الكهربائية.

الزمن القديم

مصطلح "الكهرباء" يأتي من الكلمة اليونانية القديمة "إلكترون"، والتي تعني "العنبر". يرتبط أول ذكر لهذه الظاهرة بالعصور القديمة. عالم رياضيات وفيلسوف يوناني قديم طاليس ميليتسفي القرن السابع قبل الميلاد ه. اكتشف أنه إذا تم فرك الكهرمان بالصوف، فإن الحجر يكتسب القدرة على جذب الأشياء الصغيرة.

وفي الواقع، كانت تجربة لاستكشاف إمكانية توليد الكهرباء. في العالم الحديث، تُعرف هذه الطريقة باسم التأثير الكهربائي الاحتكاكي، الذي يجعل من الممكن إنتاج شرارات وجذب أشياء خفيفة الوزن. وعلى الرغم من انخفاض كفاءة هذه الطريقة، إلا أنه يمكننا الحديث عن طاليس باعتباره مكتشف الكهرباء.

في العصور القديمة، تم اتخاذ عدة خطوات خجولة نحو اكتشاف الكهرباء:

• الفيلسوف اليوناني القديم أرسطو في القرن الرابع قبل الميلاد. ه. أنواع مدروسة من الثعابين التي يمكنها مهاجمة العدو بتفريغ كهربائي؛
• اكتشف الكاتب الروماني القديم بليني الخواص الكهربائية للراتنج في عام 70 بعد الميلاد.

من غير المرجح أن تساعدنا كل هذه التجارب في معرفة من اكتشف الكهرباء. لم يتم تطوير هذه التجارب المعزولة. الأحداث التالية في تاريخ الكهرباء حدثت بعد عدة قرون.

مراحل إنشاء النظرية

تميز القرنان السابع عشر والثامن عشر بإنشاء أسس العلوم العالمية. منذ القرن السابع عشر، حدث عدد من الاكتشافات التي ستسمح للشخص في المستقبل بتغيير حياته بالكامل.

ظهور المصطلح

نشر الفيزيائي الإنجليزي وطبيب البلاط في عام 1600 كتابًا بعنوان "عن المغناطيس والأجسام المغناطيسية"، والذي عرّف فيه "الكهرباء". وأوضح خصائص العديد من المواد الصلبة لجذب الأجسام الصغيرة بعد فركها. عند النظر في هذا الحدث، يجب على المرء أن يفهم أننا لا نتحدث عن اختراع الكهرباء، ولكن فقط عن تعريف علمي.

تمكن ويليام جيلبرت من اختراع جهاز يسمى بالفيرسور. يمكننا القول أنه يشبه المكشاف الكهربائي الحديث، الذي تتمثل وظيفته في تحديد وجود شحنة كهربائية. باستخدام الفيرسور، وجد أنه بالإضافة إلى العنبر، فإن العناصر التالية لديها أيضًا القدرة على جذب الأجسام الخفيفة:

• زجاج؛
• الماس؛
• الياقوت.
• جمشت؛
• أوبال؛
• لائحة.
• كاربورندوم.

في عام 1663، المهندس والفيزيائي والفيلسوف الألماني أوتو فون غيريكهاخترع جهازًا كان بمثابة النموذج الأولي لمولد الكهرباء الساكنة. كانت عبارة عن كرة من الكبريت مثبتة على قضيب معدني، يتم تدويرها وفركها باليد. بمساعدة هذا الاختراع، كان من الممكن أن نرى في العمل خاصية الأشياء ليس فقط لجذبها، ولكن أيضا لصدها.

في مارس 1672، العالم الألماني الشهير جوتفريد فيلهلم لايبنتزفي رسالة إلى جيريكذكر أنه أثناء عمله على جهازه اكتشف شرارة كهربائية. وكان هذا أول دليل على ظاهرة كانت غامضة في ذلك الوقت. ابتكر جيريك جهازًا كان بمثابة نموذج أولي لجميع الاكتشافات الكهربائية المستقبلية.

في عام 1729، عالم من بريطانيا العظمى ستيفن جرايأجرى تجارب مكنت من اكتشاف إمكانية نقل شحنة كهربائية لمسافات قصيرة (تصل إلى 800 قدم). كما أثبت أن الكهرباء لا تنتقل عبر الأرض. وفي وقت لاحق، أصبح من الممكن تصنيف جميع المواد إلى عوازل وموصلات.

نوعين من الرسوم

عالم وفيزيائي فرنسي تشارلز فرانسوا دوفايفي عام 1733 اكتشف شحنتين كهربائيتين مختلفتين:

• "الزجاج"، والذي يسمى الآن إيجابي؛
• "راتنجي" يسمى سلبي.

ثم قام بدراسات التفاعلات الكهربائية، والتي أثبتت أن الأجسام المكهربة المختلفة سوف تنجذب إلى بعضها البعض، والأجسام المكهربة المتشابهة سوف تتنافر. في هذه التجارب، استخدم المخترع الفرنسي مقياسًا كهربائيًا، مما جعل من الممكن قياس كمية الشحنة.

في عام 1745، فيزيائي من هولندا بيتر فان موشنبروكاخترع جرة ليدن، والتي أصبحت أول مكثف كهربائي. ومبتكرها هو أيضًا المحامي والفيزيائي الألماني إيوالد يورغن فون كليست. تصرف كلا العلماء بالتوازي وبشكل مستقل عن بعضهما البعض. يمنح هذا الاكتشاف العلماء كل الحق في إدراجهم في قائمة أولئك الذين صنعوا الكهرباء.

11 أكتوبر 1745 كليستأجرى تجربة باستخدام "جرة الدواء" واكتشف القدرة على تخزين كميات كبيرة من الشحنات الكهربائية. ثم أبلغ العلماء الألمان بهذا الاكتشاف، وبعد ذلك تم إجراء تحليل لهذا الاختراع في جامعة ليدن. ثم بيتر فان موشنبروكنشر عمله الذي بفضله أصبح بنك ليدن مشهوراً.

بنجامين فرانكلين

في عام 1747، سياسي ومخترع وكاتب أمريكي بنجامين فرانكليننشر مقالته "تجارب وملاحظات مع الكهرباء". وقد قدم فيه أول نظرية للكهرباء، حيث وصفها بأنها سائل أو مائع غير مادي.

في العالم الحديث، غالبًا ما يرتبط اسم فرانكلين بورقة المائة دولار، لكن لا ينبغي أن ننسى أنه كان أحد أعظم المخترعين في عصره. وتشمل قائمة إنجازاته العديدة ما يلي:

1. تسمية الحالات الكهربائية المعروفة اليوم هي (-) و (+).
2. أثبت فرانكلين الطبيعة الكهربائية للبرق.
3. لقد كان قادرًا على ابتكار وتقديم مشروع مانع الصواعق في عام 1752.
4. لقد جاء بفكرة المحرك الكهربائي. كان تجسيد هذه الفكرة هو عرض عجلة تدور تحت تأثير القوى الكهروستاتيكية.

إن نشر نظريته واختراعاته العديدة يمنح فرانكلين كل الحق في اعتباره أحد أولئك الذين اخترعوا الكهرباء.

من النظرية إلى العلم الدقيق

سمحت الأبحاث والتجارب التي تم إجراؤها بدراسة الكهرباء بالانتقال إلى فئة العلم الدقيق. الأول في سلسلة من الإنجازات العلمية كان اكتشاف قانون كولومب.

قانون التفاعل المسؤول

مهندس وفيزيائي فرنسي تشارلز أوغسطين دي كولونوفي عام 1785 اكتشف قانونًا يعكس قوة التفاعل بين الشحنات النقطية الثابتة. كان كولومب قد اخترع سابقًا ميزان الالتواء. لقد حدث ظهور القانون بفضل تجارب كولومب مع هذه المقاييس. وبمساعدتهم، قام بقياس قوة التفاعل بين الكرات المعدنية المشحونة.

كان قانون كولوم أول قانون أساسي يشرح الظواهر الكهرومغناطيسية، وهو الذي بدأ به علم الكهرومغناطيسية. تم تسمية وحدة الشحنة الكهربائية على شرف كولومب في عام 1881.

اختراع البطارية

في عام 1791، كتب طبيب وعالم فيزيولوجي وفيزيائي إيطالي أطروحة عن القوى الكهربائية في الحركة العضلية. وسجل فيه وجود نبضات كهربائية في الأنسجة العضلية للحيوانات. اكتشف أيضًا فرقًا محتملاً أثناء تفاعل نوعين من المعدن والكهارل.

تم تطوير اكتشاف لويجي جالفاني في عمل الكيميائي والفيزيائي وعالم وظائف الأعضاء الإيطالي أليساندرو فولتا. في عام 1800، اخترع "عمود فولتا" - مصدر التيار المستمر. وكانت تتألف من كومة من صفائح الفضة والزنك، التي تم فصلها عن بعضها البعض بواسطة قطع ورقية مبللة بمحلول ملحي. وأصبح "عمود فولتا" النموذج الأولي للخلايا الجلفانية، التي يتم فيها تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية.

في عام 1861، تم تقديم اسم "فولت" تكريما له - وحدة قياس الجهد.

جالفاني وفولتا من مؤسسي نظرية الظواهر الكهربائية. أثار اختراع البطارية تطوراً سريعاً ونمواً لاحقاً في الاكتشافات العلمية. يمكن وصف نهاية القرن الثامن عشر وبداية القرن التاسع عشر بأنها الفترة التي تم فيها اختراع الكهرباء.

ظهور مفهوم التيار

في عام 1821، عالم الرياضيات والفيزياء وعالم الطبيعة الفرنسي أندريه ماري أمبيرلقد أنشأ في أطروحته الخاصة علاقة بين الظواهر المغناطيسية والكهربائية، وهو أمر غائب في الطبيعة الساكنة للكهرباء. وهكذا، كان أول من قدم مفهوم "التيار الكهربائي".

صمم أمبير ملفًا يحتوي على لفات متعددة من الأسلاك النحاسية، والتي يمكن تصنيفها كمضخم للمجال الكهرومغناطيسي. خدم هذا الاختراع في إنشاء التلغراف الكهرومغناطيسي في الثلاثينيات من القرن التاسع عشر.

بفضل أبحاث أمبير، أصبح ولادة الهندسة الكهربائية ممكنا. في عام 1881، تكريمًا له، سُميت وحدة التيار "أمبير"، وسميت أدوات قياس القوة "أميتر".

قانون الدوائر الكهربائية

فيزيائي من ألمانيا جورج سيمون أومفي عام 1826 قدم قانونًا أثبت العلاقة بين المقاومة والجهد والتيار في الدائرة. بفضل أوم، ظهرت مصطلحات جديدة:

• انخفاض الجهد في الشبكة.
• التوصيل؛
• القوة الدافعة الكهربائية.

وقد سُميت وحدة المقاومة الكهربائية باسمه عام 1960، ولا شك أن الأوم مدرج في قائمة مخترعي الكهرباء.

عالم كيمياء وفيزياء إنجليزي مايكل فاراديتم اكتشاف الحث الكهرومغناطيسي في عام 1831، والذي يكمن وراء إنتاج الكهرباء على نطاق واسع. وبناءً على هذه الظاهرة ابتكر أول محرك كهربائي. في عام 1834، اكتشف فاراداي قوانين التحليل الكهربائي، مما دفعه إلى استنتاج مفاده أن الذرات يمكن اعتبارها حاملة للقوى الكهربائية. لعبت دراسات التحليل الكهربائي دورًا مهمًا في ظهور النظرية الإلكترونية.

فاراداي هو مبتكر عقيدة المجال الكهرومغناطيسي. وكان قادرا على التنبؤ بوجود الموجات الكهرومغناطيسية.

الاستخدام العام

كل هذه الاكتشافات لم تكن لتصبح أسطورية بدون الاستخدام العملي. كانت أول طريقة ممكنة للتطبيق هي الضوء الكهربائي، والذي أصبح متاحًا بعد اختراع المصباح المتوهج في السبعينيات من القرن التاسع عشر. كان منشئها مهندسًا كهربائيًا روسيًا الكسندر نيكولايفيتش لوديجين.

كان المصباح الأول عبارة عن وعاء زجاجي مغلق يحتوي على قضيب كربون. في عام 1872، تم تقديم طلب للاختراع، وفي عام 1874 تم منح لودين براءة اختراع لاختراع المصباح المتوهج. إذا حاولت الإجابة على السؤال، في أي عام ظهرت الكهرباء، فيمكن اعتبار هذا العام أحد الإجابات الصحيحة، حيث أصبح ظهور المصباح الكهربائي علامة واضحة على إمكانية الوصول.

ظهور الكهرباء في روسيا

سيكون من المثير للاهتمام معرفة العام الذي ظهرت فيه الكهرباء في روسيا. ظهرت الإضاءة لأول مرة عام 1879 في سان بطرسبرغ. ثم تم تركيب الأضواء على جسر Liteiny. ثم في عام 1883 بدأ تشغيل أول محطة كهرباء عند جسر الشرطة (الشعب).

ظهرت الإضاءة لأول مرة في موسكو عام 1881. بدأت أول محطة لتوليد الكهرباء في المدينة العمل في موسكو عام 1888.

يعتبر يوم تأسيس أنظمة الطاقة في روسيا هو 4 يوليو 1886، عندما وقع ألكسندر الثالث على ميثاق جمعية الإضاءة الكهربائية لعام 1886. أسسها كارل فريدريش سيمنز، الذي كان شقيق منظم اهتمام شركة سيمنز العالمية الشهيرة.

من المستحيل أن نقول بالضبط متى ظهرت الكهرباء في العالم. هناك الكثير من الأحداث المنتشرة بمرور الوقت والتي لها نفس القدر من الأهمية. لذلك، يمكن أن يكون هناك العديد من خيارات الإجابة، وكلها ستكون صحيحة.

لا يمكن تصور الحياة الحديثة بدون كهرباء؛ وهذا النوع من الطاقة يستخدمه الإنسان بشكل كامل. ومع ذلك، ليس كل البالغين قادرين على تذكر تعريف التيار الكهربائي من دورة الفيزياء المدرسية (هذا تدفق موجه للجسيمات الأولية ذات الشحنة)، وقليل من الناس يفهمون ما هو عليه.

ما هي الكهرباء

يتم تفسير وجود الكهرباء كظاهرة من خلال إحدى الخصائص الرئيسية للمادة الفيزيائية - القدرة على الحصول على شحنة كهربائية. يمكن أن تكون إيجابية وسلبية، في حين أن الكائنات ذات العلامات القطبية المعاكسة تنجذب إلى بعضها البعض، والأشياء "المكافئة"، على العكس من ذلك، تتنافر. الجسيمات المتحركة هي أيضًا مصدر للمجال المغناطيسي، مما يثبت مرة أخرى العلاقة بين الكهرباء والمغناطيسية.

وعلى المستوى الذري يمكن تفسير وجود الكهرباء على النحو التالي. تحتوي الجزيئات التي تتكون منها جميع الأجسام على ذرات مكونة من نوى وإلكترونات تدور حولها. ويمكن لهذه الإلكترونات، في ظل ظروف معينة، أن تنفصل عن النواة "الأم" وتنتقل إلى مدارات أخرى. ونتيجة لذلك، تصبح بعض الذرات "ناقصة" بالإلكترونات، والبعض الآخر لديه فائض منها.

وبما أن طبيعة الإلكترونات هي أنها تتدفق إلى حيث يوجد نقص فيها، فإن الحركة المستمرة للإلكترونات من مادة إلى أخرى تشكل تيارًا كهربائيًا (من كلمة "يتدفق"). من المعروف أن الكهرباء تنتقل من القطب السالب إلى القطب الموجب. ولذلك فإن المادة التي بها نقص في الإلكترونات تعتبر موجبة الشحنة، ومع فائضة عنها - سالبة، وتسمى "أيونات". إذا كنا نتحدث عن ملامسات الأسلاك الكهربائية، فإن الشحنة الموجبة تسمى "صفر"، والشحنة السالبة تسمى "الطور".

في المواد المختلفة تختلف المسافة بين الذرات. إذا كانت صغيرة جدًا، فإن قذائف الإلكترون تلامس بعضها البعض حرفيًا، وبالتالي تنتقل الإلكترونات بسهولة وسرعة من نواة إلى أخرى والعودة، وبالتالي إنشاء حركة تيار كهربائي. تسمى المواد مثل المعادن بالموصلات.

وفي المواد الأخرى تكون المسافات بين الذرات كبيرة نسبياً، لذا فهي عبارة عن عوازل، أي أنها عازلة للكهرباء. لا توصل الكهرباء. بادئ ذي بدء، إنه مطاط.

معلومات إضافية. عندما تبعث نوى المادة إلكترونات وتتحرك، تتولد طاقة تعمل على تسخين الموصل. تسمى خاصية الكهرباء هذه "الطاقة" ويتم قياسها بالواط. ويمكن أيضًا تحويل هذه الطاقة إلى ضوء أو إلى شكل آخر.

من أجل التدفق المستمر للكهرباء عبر الشبكة، يجب أن تكون الإمكانات عند نقاط نهاية الموصلات (من خطوط الكهرباء إلى أسلاك المنزل) مختلفة.

تاريخ اكتشاف الكهرباء

ما هي الكهرباء، ومن أين تأتي، وخصائصها الأخرى تتم دراستها بشكل أساسي من قبل علم الديناميكا الحرارية مع العلوم ذات الصلة: الديناميكا الحرارية الكمومية والإلكترونيات.

من الخطأ أن نقول إن أي عالم اخترع التيار الكهربائي، لأنه منذ العصور القديمة كان العديد من الباحثين والعلماء يدرسونه. تم تقديم مصطلح "الكهرباء" نفسه للاستخدام من قبل عالم الرياضيات اليوناني طاليس؛ وهذه الكلمة تعني "العنبر"، لأنه في التجارب التي أجريت على عصا الكهرمان والصوف تمكن طاليس من توليد الكهرباء الساكنة ووصف هذه الظاهرة.

كما درس الروماني بليني الخواص الكهربائية للراتنج، كما درس أرسطو الثعابين الكهربائية.

وفي وقت لاحق، كان أول شخص يدرس خصائص التيار الكهربائي بدقة هو في. جيلبرت، طبيب ملكة إنجلترا. يعتبر العمدة الألماني من ماغديبورغ أوف جيريك مبتكر أول مصباح كهربائي مصنوع من كرة الكبريت المبشورة. وأثبت نيوتن العظيم وجود الكهرباء الساكنة.

في بداية القرن الثامن عشر، قام الفيزيائي الإنجليزي س. كان العالم والسياسي الأمريكي ب. فرانكلين أول من طور نظرية الكهرباء من الناحية العلمية.

كان القرن الثامن عشر بأكمله غنيًا بالاكتشافات في مجال الكهرباء: تم تحديد الطبيعة الكهربائية للبرق، وإنشاء مجال مغناطيسي اصطناعي، ووجود نوعين من الشحنات (“زائد” و “ناقص”)، ونتيجة لذلك تم الكشف عن قطبين (عالم الطبيعة الأمريكي ر. سيمر) ، اكتشف كولومب قانون التفاعل بين الشحنات الكهربائية النقطية.

وفي القرن التالي، تم اختراع البطاريات (على يد العالم الإيطالي فولتا)، والمصباح القوسي (على يد الإنجليزي ديفي)، وأيضًا نموذج أولي للدينامو الأول. يعتبر عام 1820 عام ميلاد علم الديناميكا الكهربائية، وقد فعل ذلك الفرنسي أمبير، ومن أجله تم تخصيص اسمه لوحدة دلالة قوة التيار الكهربائي، كما استنتج الاسكتلندي ماكسويل نظرية الضوء للكهرومغناطيسية. اخترع الروسي Lodygin مصباحًا وهاجًا بنواة من الفحم - وهو سلف المصابيح الكهربائية الحديثة. منذ ما يزيد قليلاً عن مائة عام، تم اختراع مصباح النيون (على يد العالم الفرنسي جورج كلود).

وحتى يومنا هذا، تستمر الأبحاث والاكتشافات في مجال الكهرباء، على سبيل المثال، نظرية الديناميكا الكهربائية الكمومية وتفاعل الموجات الكهربائية الضعيفة. من بين جميع العلماء الذين بحثوا في الكهرباء، يحتل نيكولا تيسلا مكانة خاصة - حيث لا تزال العديد من اختراعاته ونظرياته حول كيفية عمل الكهرباء غير موضع تقدير كامل.

الكهرباء الطبيعية

لفترة طويلة كان يعتقد أن الكهرباء "في حد ذاتها" غير موجودة في الطبيعة. تم تبديد هذا المفهوم الخاطئ من قبل ب. فرانكلين، الذي أثبت الطبيعة الكهربائية للبرق. لقد كانوا، وفقا لإصدار واحد من العلماء، ساهموا في تركيب الأحماض الأمينية الأولى على الأرض.

كما يتم توليد الكهرباء داخل الكائنات الحية، مما يولد نبضات عصبية تؤدي الوظائف الحركية والتنفسية وغيرها من الوظائف الحيوية.

مثير للاهتمام.يعتبر العديد من العلماء أن جسم الإنسان عبارة عن نظام كهربائي مستقل يتمتع بوظائف التنظيم الذاتي.

ممثلو عالم الحيوان لديهم أيضًا كهرباء خاصة بهم. على سبيل المثال، تستخدمه بعض سلالات الأسماك (ثعابين البحر، لامبري، الراي اللساع، أسماك أبو الشص وغيرها) للحماية والصيد والحصول على الطعام والتوجيه في الفضاء تحت الماء. يوجد في جسم هذه الأسماك عضو خاص يولد الكهرباء ويخزنها، كما هو الحال في المكثف، تردده مئات الهرتز، وجهده 4-5 فولت.

الحصول على الكهرباء واستخدامها

تعتبر الكهرباء في عصرنا هذا أساس الحياة المريحة، لذا تحتاج البشرية إلى إنتاجها المستمر. ولهذه الأغراض، يتم بناء أنواع مختلفة من محطات الطاقة (محطات الطاقة الكهرومائية والحرارية والنووية وطاقة الرياح والمد والجزر والطاقة الشمسية)، القادرة على توليد ميغاواط من الكهرباء بمساعدة المولدات. تعتمد هذه العملية على تحويل الطاقة الميكانيكية (طاقة المياه المتساقطة في محطات الطاقة الكهرومائية)، أو الحرارية (احتراق وقود الكربون - الفحم الصلب والبني، والجفت في محطات الطاقة الحرارية) أو الطاقة بين الذرية (التحلل الذري لليورانيوم المشع والبلوتونيوم عند محطات الطاقة النووية) إلى طاقة كهربائية.

يتم تخصيص الكثير من الأبحاث العلمية للقوى الكهربائية للأرض، والتي تسعى جميعها إلى تسخير كهرباء الغلاف الجوي لصالح البشرية - توليد الكهرباء.

اقترح العلماء العديد من أجهزة توليد التيار المثيرة للاهتمام والتي تتيح إنتاج الكهرباء من المغناطيس. يستخدمون قدرة المغناطيس الدائم على أداء عمل مفيد في شكل عزم الدوران. ينشأ نتيجة التنافر بين المجالات المغناطيسية المشحونة بشكل مماثل على الجزء الثابت والأجهزة الدوارة.

تعتبر الكهرباء أكثر انتشارا من جميع مصادر الطاقة الأخرى لما لها من مميزات عديدة:

• سهولة الحركة للمستهلك.
• التحول السريع إلى الطاقة الحرارية أو الميكانيكية.
• مجالات جديدة لتطبيقه ممكنة (السيارات الكهربائية)؛
• اكتشاف خصائص جديدة (الموصلية الفائقة).

الكهرباء هي حركة الأيونات المشحونة بشكل مختلف داخل الموصل. وهذه هدية عظيمة من الطبيعة، والتي يعرفها الإنسان منذ القدم، وهذه العملية لم تكتمل بعد، على الرغم من أن البشرية قد تعلمت بالفعل استخراجها بكميات هائلة. تلعب الكهرباء دورًا كبيرًا في تطور المجتمع الحديث. يمكننا أن نقول أنه بدونها، ستتوقف حياة معظم معاصرينا ببساطة، لأنه ليس من قبيل الصدفة أنه عندما تنقطع الكهرباء، يقول الناس إنهم "أطفأوا الأنوار".

فيديو

أو صدمة كهربائيةيسمى تيارًا متحركًا اتجاهيًا من الجسيمات المشحونة، مثل الإلكترونات. تشير الكهرباء أيضًا إلى الطاقة التي يتم الحصول عليها نتيجة حركة الجسيمات المشحونة، والإضاءة التي يتم الحصول عليها على أساس هذه الطاقة. تم تقديم مصطلح "الكهرباء" من قبل العالم الإنجليزي ويليام جيلبرت عام 1600 في مقالته "حول المغناطيس والأجسام المغناطيسية والأرض المغناطيسية الكبرى".

أجرى جيلبرت تجارب على الكهرمان، الذي تمكن، نتيجة الاحتكاك بالقماش، من جذب أجسام خفيفة أخرى، أي أنه اكتسب شحنة معينة. وبما أن العنبر يُترجم من اليونانية على أنه إلكترون، فإن الظاهرة التي لاحظها العالم كانت تسمى "الكهرباء".

كهرباء

نظرية صغيرة عن الكهرباء

يمكن للكهرباء إنشاء مجال كهربائي حول موصلات التيار الكهربائي أو الأجسام المشحونة. من الممكن عن طريق المجال الكهربائي التأثير على الأجسام الأخرى بشحنة كهربائية

الشحنات الكهربائية، كما يعلم الجميع، تنقسم إلى موجبة وسالبة. ومع ذلك، فإن هذا الاختيار مشروط، لأنه تم إجراؤه تاريخيا منذ فترة طويلة، ولهذا السبب فقط يتم تعيين علامة معينة لكل تهمة.

الأجسام المشحونة بنفس النوع من الإشارة تتنافر، وتلك التي لها شحنات مختلفة، على العكس من ذلك، تتجاذب.

أثناء حركة الجسيمات المشحونة، أي وجود الكهرباء، بالإضافة إلى المجال الكهربائي، ينشأ أيضًا مجال مغناطيسي. هذا يسمح لك بتعيين العلاقة بين الكهرباء والمغناطيسية.

ومن المثير للاهتمام أن هناك أجسامًا موصلة للتيار الكهربائي أو أجسامًا ذات مقاومة عالية جدًا، وهذا ما اكتشفه العالم الإنجليزي ستيفن جراي عام 1729.

يتم إجراء دراسة الكهرباء، بشكل كامل وأساسي، من خلال علم مثل الديناميكا الحرارية. ومع ذلك، تتم دراسة الخصائص الكمومية للمجالات الكهرومغناطيسية والجسيمات المشحونة من خلال علم مختلف تمامًا - الديناميكا الحرارية الكمومية، ولكن يمكن تفسير بعض الظواهر الكمومية بكل بساطة من خلال نظريات الكم العادية.

أساسيات الكهرباء

تاريخ اكتشاف الكهرباء

في البداية لا بد من القول أنه لا يوجد عالم يمكن اعتباره مكتشف الكهرباء، فمنذ العصور القديمة وحتى يومنا هذا، قام العديد من العلماء بدراسة خصائصها وتعلموا شيئا جديدا عن الكهرباء.

• أول من اهتم بالكهرباء كان الفيلسوف اليوناني القديم طاليس. واكتشف أن العنبر الذي يُفرك على الصوف يكتسب خاصية جذب الأجسام الخفيفة الأخرى.
• ثم قام عالم يوناني قديم آخر، وهو أرسطو، بدراسة بعض أنواع الثعابين التي تضرب الأعداء، كما نعرف الآن، بتفريغ كهربائي.
• في عام 70 بعد الميلاد، درس الكاتب الروماني بليني الخواص الكهربائية للراتنج.
• ومع ذلك، لفترة طويلة لم يتم الحصول على أي معرفة بالكهرباء.
• وفقط في القرن السادس عشر، بدأ طبيب بلاط الملكة الإنجليزية إليزابيث 1، ويليام جيلبرت، في دراسة الخواص الكهربائية وقام بعدد من الاكتشافات المثيرة للاهتمام. بعد ذلك، بدأ "الجنون الكهربائي" حرفيًا.
• فقط في عام 1600 ظهر مصطلح "الكهرباء" الذي قدمه العالم الإنجليزي ويليام جيلبرت.
• في عام 1650، وبفضل عمدة مدينة ماغدبورغ، أوتو فون غيريكه، الذي اخترع آلة كهروستاتيكية، أصبح من الممكن ملاحظة تأثير تنافر الأجسام تحت تأثير الكهرباء.
• في عام 1729، اكتشف العالم الإنجليزي ستيفن جراي، أثناء إجراء تجارب على نقل التيار الكهربائي عبر مسافة، بالصدفة أنه ليست كل المواد لديها القدرة على نقل الكهرباء بالتساوي.
• وفي عام 1733 اكتشف العالم الفرنسي تشارلز دوفاي وجود نوعين من الكهرباء أطلق عليهما الزجاج والراتنج. لقد حصلوا على هذه الأسماء لأنه تم الكشف عنها عن طريق فرك الزجاج على الحرير والراتنج على الصوف.
• أول مكثف، أي جهاز تخزين الكهرباء، اخترعه الهولندي بيتر فان موشنبروك في عام 1745. كان هذا المكثف يسمى جرة ليدن.
• في عام 1747، أنشأ الأمريكي ب. فرانكلين أول نظرية في العالم للكهرباء. وفقا لفرانكلين، الكهرباء هي سائل أو سائل غير مادي. من الخدمات الأخرى التي قدمها فرانكلين للعلم أنه اخترع مانعة الصواعق وأثبت بمساعدتها أن البرق له أصل كهربائي. كما قدم مفهومي الشحنات الموجبة والسالبة، لكنه لم يكتشف الشحنات. تم هذا الاكتشاف على يد العالم سيمر الذي أثبت وجود أقطاب الشحنة: الإيجابية والسلبية.
• انتقلت دراسة خواص الكهرباء إلى العلوم الدقيقة بعد أن اكتشف كولوم في عام 1785 قانون قوة التفاعل التي تحدث بين الشحنات الكهربائية النقطية، والذي سمي بقانون كولوم.
• ثم، في عام 1791، نشر العالم الإيطالي جالفاني أطروحة ذكر فيها أن تيارًا كهربائيًا ينشأ في عضلات الحيوانات عندما تتحرك.
• وأدى اختراع البطارية على يد عالم إيطالي آخر هو فولتا عام 1800 إلى التطور السريع في علم الكهرباء وسلسلة لاحقة من الاكتشافات المهمة في هذا المجال.
• وأعقب ذلك اكتشافات فاراداي وماكسويل وأمبير، والتي تمت في 20 عامًا فقط.
• في عام 1874، حصل المهندس الروسي أ.ن. لوديجين على براءة اختراع للمصباح المتوهج بقضيب الكربون، الذي تم اختراعه في عام 1872. ثم بدأ المصباح في استخدام قضيب التنغستن. وفي عام 1906، باع براءة اختراعه لشركة توماس إديسون.
• وفي عام 1888، سجل هيرتز الموجات الكهرومغناطيسية.
• في عام 1879، اكتشف جوزيف طومسون الإلكترون، وهو المادة الحاملة للكهرباء.
• وفي عام 1911، اخترع الفرنسي جورج كلود أول مصباح نيون في العالم.
• لقد أعطى القرن العشرين للعالم نظرية الديناميكا الكهربائية الكمومية.
• وفي عام 1967، تم اتخاذ خطوة أخرى نحو دراسة خصائص الكهرباء. في هذا العام تم إنشاء نظرية التفاعلات الكهربائية الضعيفة.

ومع ذلك، فهذه ليست سوى الاكتشافات الرئيسية التي توصل إليها العلماء والتي ساهمت في استخدام الكهرباء. لكن الأبحاث مستمرة حتى اليوم، والاكتشافات في مجال الكهرباء تحدث كل عام.

الجميع على يقين من أن أعظم وأقوى الاكتشافات المتعلقة بالكهرباء كان نيكولا تيسلا. هو نفسه ولد في الإمبراطورية النمساوية، الآن أراضي كرواتيا. وتشمل أمتعته من الاختراعات والأعمال العلمية: التيار المتردد، ونظرية المجال، والأثير، والراديو، والرنين وأكثر من ذلك بكثير. ويعترف البعض باحتمال أن تكون ظاهرة «نيزك تونغوسكا» ليست أكثر من عمل نيكولا تيسلا نفسه، أي انفجار قوة هائلة في سيبيريا.

سيد العالم - نيكولا تيسلا

لبعض الوقت كان يعتقد أن الكهرباء غير موجودة في الطبيعة. ومع ذلك، بعد أن أثبت ب. فرانكلين أن البرق له أصل كهربائي، لم يعد هذا الرأي موجودا.

إن أهمية الكهرباء في الطبيعة، وكذلك في حياة الإنسان، هائلة للغاية. بعد كل شيء، كان البرق هو الذي أدى إلى تخليق الأحماض الأمينية، وبالتالي، إلى ظهور الحياة على الأرض.

تحدث العمليات في الجهاز العصبي للإنسان والحيوان، مثل الحركة والتنفس، بسبب النبضات العصبية التي تنشأ من الكهرباء الموجودة في أنسجة الكائنات الحية.

تستخدم بعض أنواع الأسماك الكهرباء، أو بالأحرى التفريغات الكهربائية، لحماية نفسها من الأعداء، والبحث عن الطعام تحت الماء والحصول عليه. مثل هذه الأسماك هي: الثعابين، والجلكيات، والأشعة الكهربائية، وحتى بعض أسماك القرش. تحتوي كل هذه الأسماك على جهاز كهربائي خاص يعمل على مبدأ المكثف، أي أنه يقوم بتجميع شحنة كهربائية كبيرة إلى حد ما ثم يقوم بتفريغها على الضحية التي تلمس مثل هذه السمكة. أيضًا ، يعمل هذا العضو بتردد يصل إلى عدة مئات من هرتز ويبلغ جهده عدة فولت. تتغير القوة الحالية للعضو الكهربائي للأسماك مع تقدم العمر: كلما تقدمت الأسماك في العمر، زادت قوة التيار. وأيضًا، بفضل التيار الكهربائي، تتنقل الأسماك التي تعيش على أعماق كبيرة في الماء. يتشوه المجال الكهربائي بفعل الأجسام الموجودة في الماء. وهذه التشوهات تساعد الأسماك على التنقل.

تجارب قاتلة كهرباء

الحصول على الكهرباء

تم إنشاء محطات توليد الطاقة خصيصًا لتوليد الكهرباء. في محطات توليد الطاقة، يتم توليد الكهرباء بمساعدة المولدات، ثم يتم نقلها بعد ذلك إلى أماكن الاستهلاك عبر خطوط الكهرباء. يتم إنشاء التيار الكهربائي نتيجة لتحويل الطاقة الميكانيكية أو الداخلية إلى طاقة كهربائية. وتنقسم محطات الطاقة إلى: محطات الطاقة الكهرومائية أو HPP، والمحطات النووية الحرارية، ومحطات طاقة الرياح، والمد والجزر، والطاقة الشمسية وغيرها.

في محطات الطاقة الكهرومائية، تنتج توربينات المولدات المدفوعة بتدفق المياه تيارًا كهربائيًا. في محطات الطاقة الحرارية أو، بمعنى آخر، محطات الطاقة الحرارية، يتم توليد التيار الكهربائي، ولكن بدلا من الماء، يتم استخدام بخار الماء، الذي ينشأ أثناء تسخين المياه أثناء احتراق الوقود، على سبيل المثال، الفحم.

يتم استخدام مبدأ تشغيل مشابه جدًا في محطة الطاقة النووية أو محطة الطاقة النووية. تستخدم محطات الطاقة النووية فقط نوعًا مختلفًا من الوقود - المواد المشعة، على سبيل المثال، اليورانيوم أو البلوتونيوم. وينتج عن انشطار نواتها إطلاق كمية كبيرة جدًا من الحرارة التي تستخدم في تسخين الماء وتحويله إلى بخار ماء، والذي يدخل بعد ذلك إلى توربين يولد تيارًا كهربائيًا. تتطلب مثل هذه المحطات كمية قليلة جدًا من الوقود لتشغيلها. لذا فإن عشرة جرامات من اليورانيوم تولد نفس كمية الكهرباء التي تنتجها سيارة من الفحم.

استخدام الكهرباء

في أيامنا هذه، أصبحت الحياة بدون كهرباء مستحيلة. لقد أصبح مندمجًا تمامًا في حياة الناس في القرن الحادي والعشرين. تُستخدم الكهرباء غالبًا للإضاءة، على سبيل المثال باستخدام مصباح كهربائي أو مصباح نيون، ولنقل جميع أنواع المعلومات باستخدام الهاتف والتلفزيون والراديو، وفي الماضي، التلغراف. أيضًا، في القرن العشرين، ظهر مجال جديد لتطبيق الكهرباء: مصدر الطاقة للمحركات الكهربائية للترام وقطارات الأنفاق وحافلات الترولي والقطارات الكهربائية. الكهرباء ضرورية لتشغيل الأجهزة المنزلية المختلفة، مما يحسن بشكل كبير حياة الإنسان المعاصر.

واليوم، تُستخدم الكهرباء أيضًا لإنتاج مواد عالية الجودة ومعالجتها. يمكن استخدام القيثارات الكهربائية، التي تعمل بالكهرباء، في تأليف الموسيقى. كما يستمر استخدام الكهرباء كوسيلة إنسانية لقتل المجرمين (الكرسي الكهربائي) في الدول التي تسمح بعقوبة الإعدام.

أيضًا، بالنظر إلى أن حياة الإنسان المعاصر أصبحت شبه مستحيلة بدون أجهزة الكمبيوتر والهواتف المحمولة، والتي تتطلب الكهرباء لتشغيلها، سيكون من الصعب المبالغة في تقدير أهمية الكهرباء.

الكهرباء في الأساطير والفن

في أساطير جميع الأمم تقريبًا، هناك آلهة قادرة على إلقاء البرق، أي يمكنها استخدام الكهرباء. على سبيل المثال، كان هذا الإله بين اليونانيين زيوس، وبين الهندوس كان أجني، الذي يمكن أن يتحول إلى برق، وبين السلاف كان بيرون، وبين الشعوب الاسكندنافية - ثور.

الرسوم الكاريكاتورية أيضًا بها كهرباء. لذا، في فيلم الرسوم المتحركة "بلاك كيب" من ديزني، يوجد ميغافولت مضاد للبطل، قادر على التحكم في الكهرباء. في الرسوم المتحركة اليابانية، يتم استخدام الكهرباء بواسطة بوكيمون بيكاتشو.

خاتمة

بدأت دراسة خواص الكهرباء منذ القدم وتستمر حتى يومنا هذا. بعد أن تعلموا الخصائص الأساسية للكهرباء وتعلموا كيفية استخدامها بشكل صحيح، جعل الناس حياتهم أسهل بكثير. كما تستخدم الكهرباء في المصانع والمصانع وغيرها، أي يمكن استخدامها للحصول على فوائد أخرى. إن أهمية الكهرباء، سواء في الطبيعة أو في حياة الإنسان الحديث، هائلة. لولا ظاهرة كهربائية مثل البرق لما نشأت الحياة على الأرض، ولولا النبضات العصبية التي تنشأ أيضًا بسبب الكهرباء، لما كان من الممكن ضمان العمل المنسق بين جميع أجزاء الكائنات الحية.

لقد كان الناس دائما ممتنين للكهرباء، حتى عندما لم يكونوا على علم بوجودها. لقد منحوا آلهتهم الرئيسية القدرة على رمي البرق.

الإنسان المعاصر أيضًا لا ينسى الكهرباء، لكن هل من الممكن أن ينسى ذلك؟ فهو يمنح الطاقة الكهربائية لشخصيات الرسوم المتحركة والأفلام، ويبني محطات توليد الطاقة لتوليد الكهرباء، وغير ذلك الكثير.

وبالتالي، فإن الكهرباء هي أعظم هدية قدمتها لنا الطبيعة نفسها والتي، لحسن الحظ، تعلمنا كيفية استخدامها.

من الصعب على الإنسان المعاصر أن يتخيل الحياة بدون كهرباء. لقد أصبح راسخًا في حياتنا، ولا نفكر كثيرًا في وقت ظهوره. ولكن بفضل الكهرباء بدأت جميع مجالات العلوم والتكنولوجيا في التطور بشكل مكثف. من مخترع الكهرباء عندما ظهرت لأول مرة في العالم؟

تاريخ المنشأ

حتى قبل عصرنا الفيلسوف اليوناني طاليسلاحظت أنه بعد فرك الكهرمان على الصوف، تنجذب الأشياء الصغيرة إلى الحجر. ثم لم يدرس أحد مثل هذه الظواهر لفترة طويلة. فقط في القرن السابع عشر، بعد أن درس المغناطيس وخصائصه، قدم العالم الإنجليزي ويليام جيلبرج المصطلح الجديد "الكهرباء". بدأ العلماء في إبداء المزيد من الاهتمام به والانخراط في الأبحاث في هذا المجال.

تمكن جيلبيرج من اختراع النموذج الأولي للمكشاف الكهربائي الأول، وكان يطلق عليه اسم "versor". باستخدام هذا الجهاز، أثبت أنه بالإضافة إلى العنبر، يمكن للأحجار الأخرى جذب الأشياء الصغيرة إلى نفسها. . الحجارة تشمل:

بفضل الجهاز الذي تم إنشاؤه، تمكن العالم من إجراء العديد من التجارب واستخلاص النتائج. لقد أدرك أن اللهب له القدرة على التأثير بشكل خطير على الخواص الكهربائية للأجسام بعد الاحتكاك. صرح بذلك العالم رعد وبرق- الظواهر ذات الطبيعة الكهربائية.

اكتشافات عظيمة

أجريت التجارب الأولى في نقل الكهرباء لمسافات قصيرة في عام 1729. لقد توصل العلماء إلى أنه ليس كل الأجسام قادرة على نقل الكهرباء. وبعد سنوات قليلة، وبعد سلسلة من الاختبارات، أعلن الفرنسي تشارلز دوفاي أن هناك نوعين من الشحنات الكهربائية - الزجاج والراتنج. أنها تعتمد على المواد المستخدمة للاحتكاك.

ثم ابتكر علماء من بلدان مختلفة مكثفًا وخلية كلفانية، وأول مكشاف كهربائي، وجهاز تخطيط كهربية القلب الطبي. ظهرت أول لمبة متوهجة عام 1809، ابتكرها الإنجليزي ديلارو. وبعد 100 عام، طور إيرنوينج لانجموير مصباحًا كهربائيًا مزودًا بفتيل من التنجستن مملوء بغاز خامل.

كان هناك العديد من الاكتشافات المهمة جدًا في القرن التاسع عشروبفضلها ظهرت الكهرباء في العالم وقدم العلماء المشهورون عالميًا مساهمة كبيرة في مجال الاكتشافات:

لقد درسوا خصائص الكهرباء وتم تسمية الكثير منها باسمهم. وفي نهاية القرن التاسع عشر، اكتشف الفيزيائيون وجود الموجات الكهربائية. تمكنوا من إنشاء مصباح وهاج ونقل الطاقة الكهربائية لمسافات طويلة. من هذه اللحظة فصاعدًا، تبدأ الكهرباء في الانتشار ببطء ولكن بثبات في جميع أنحاء الكوكب.

متى ظهرت الكهرباء في روسيا؟

إذا كنا نتحدث عن كهربة على أراضي الإمبراطورية الروسية، في هذا الشأن لا يوجد تاريخ محدد. يعلم الجميع أنه في عام 1879 في سانت بطرسبرغ قاموا بتركيب الإضاءة في جميع أنحاء جسر Liteiny. كانت مضاءة بالمصابيح. ومع ذلك، في كييف، تم تركيب مصابيح كهربائية في إحدى ورش السكك الحديدية قبل عام. ولم يلفت هذا الحدث الانتباه، لذلك يعتبر التاريخ الرسمي لظهور الإضاءة الكهربائية في الإمبراطورية الروسية هو عام 1879.

ظهر أول قسم للهندسة الكهربائية في روسيا في 30 يناير 1880 في الجمعية التقنية الروسية. كان القسم مسؤولاً عن الإشراف على إدخال الكهرباء في الحياة اليومية للدولة. بالفعل في عام 1881، كانت تسارسكو سيلو مستوطنة مضاءة بالكامل وأصبحت أول مدينة حديثة وأوروبية.

15 مايو 1883ويعتبر أيضًا تاريخًا تاريخيًا للبلاد. ويرجع ذلك إلى إضاءة الكرملين. في هذا الوقت، اعتلى الإمبراطور ألكسندر الثالث العرش، وتم توقيت الإضاءة لتتزامن مع مثل هذا الحدث المهم. بعد هذا الحدث التاريخي مباشرة تقريبًا، تم تنفيذ الإضاءة أولاً في الشارع الرئيسي ثم في قصر الشتاء في سانت بطرسبرغ.

وبموجب مرسوم الإمبراطور، تم إنشاء جمعية الإضاءة الكهربائية في عام 1886. وشملت مسؤولياته إضاءة المدينتين الرئيسيتين - موسكو وسانت بطرسبرغ. وفي غضون عامين، بدأ بناء محطات توليد الطاقة في جميع المدن الكبرى. تم إطلاق أول ترام كهربائي في روسيا عام 1892. وفي سانت بطرسبرغ، بعد 4 سنوات، تم تشغيل أول محطة للطاقة الكهرومائية. تم بناؤه على نهر بولشايا أوختا.

كان الحدث المهم هو ظهور أول محطة كهرباء في موسكو عام 1897. تم بناؤه على جسر Raushskaya مع القدرة على التوليد التيار المتناوب ثلاثي الطور. جعلت من الممكن نقل الكهرباء لمسافات طويلة واستخدامها دون فقدان الطاقة. بدأ بناء محطات توليد الطاقة في مدن روسية أخرى في التطور فقط قبل الحرب العالمية الأولى.

حقائق مثيرة للاهتمام حول تاريخ ظهور الكهرباء في روسيا

إذا كنت تدرس بعناية بعض الحقائق حول كهربة الدولة الروسية، فيمكنك تعلم الكثير من المعلومات المثيرة للاهتمام.

تم اختراع أول لمبة متوهجة بقضيب كربون في عام 1874 على يد أ.ن. وقد حصل الجهاز على براءة اختراع من أكبر الدول في أوروبا. بعد فترة من الوقت، تم تحسينه بواسطة T. Edison وبدأ استخدام المصباح الكهربائي في جميع أنحاء الكوكب.

المهندس الكهربائي الروسي ب.ن. يابلوشكوفوفي عام 1876 أكمل تطوير الشمعة الكهربائية. لقد أصبح أبسط وأرخص وأكثر ملاءمة للاستخدام من لمبة Lodygin الكهربائية.

تم إنشاء قسم خاص للهندسة الكهربائية كجزء من الجمعية الفنية الروسية. وشملت ب.ن. Yablochkov، A. N Lodygin، V. N. Chikolev وغيرهم من الفيزيائيين والمهندسين الكهربائيين. كانت المهمة الرئيسية للقسم هي تعزيز تطوير الهندسة الكهربائية في روسيا.

من المستحيل تمامًا تخيل حياة الأشخاص المعاصرين بدون كهرباء. ومع ذلك، لم يكن هذا هو الحال دائما. بدأ الاستخدام النشط للتيار الكهربائي فقط في القرن العشرين، وقبل ذلك كان كل شيء يقتصر على التجارب والأبحاث التي أجراها علماء فرديون من مختلف البلدان. لذلك فإن سؤال متى ظهرت الكهرباء ليس له إجابة واضحة، حيث أن المفاهيم الأولى عنها نشأت في القرن السابع قبل الميلاد. ومن خلال ملاحظة بعض الظواهر الفيزيائية، لفت العالم والفيلسوف اليوناني طاليس الميليتي الانتباه إلى أن الكهرمان قادر على جذب الأجسام الصغيرة الخفيفة بعد فركه بالصوف. عند هذا المستوى، توقفت المعرفة بالكهرباء لعدة قرون.

الأبحاث والاكتشافات الأولى

بدأت المعرفة في مجال الكهرباء في التطور بشكل أكبر فقط في القرن الخامس عشر. وإذا نظرنا إلى الكهرباء، فمن الذي أنشأها وقدم مثل هذا المفهوم، يجب علينا أولا أن نشير إلى الفيزيائي الإنجليزي ويليام جيلبرت (1544-1603). يعتبر هذا العالم الطبيعي وطبيب البلاط مؤسس عقيدة الكهرباء والمغناطيسية. بفضل ويليام، تمت صياغة مصطلحي "الكهرباء" و"الكهرباء". يثبت ويليام جيلبرت في عمله العلمي بشكل مقنع وجود مجال مغناطيسي على الأرض.

يصف كتاب "عن المغناطيس والأجسام المغناطيسية والمغناطيس العظيم للأرض" بالتفصيل التجارب التي تؤكد الخصائص المغناطيسية والكهربائية للأجسام. تم تقسيم جميع الأجسام إلى تلك المكهربة بالاحتكاك وتلك غير المكهربة. وقد وجد أن كل مغناطيس له قطبين لا ينفصلان. وهذا هو، عند نشر المغناطيس إلى جزأين متساويين، يشكل كل نصف زوجا من الأعمدة مرة أخرى. الأقطاب المتضادة تتجاذب، والأقطاب المتشابهة، على العكس، تتنافر في اتجاهين متعاكسين. خلال التجارب التي أجريت على كرة معدنية تتفاعل مع إبرة مغناطيسية، اقترح العلماء لأول مرة أن الأرض ليست أكثر من مغناطيس ضخم، وأن أقطابها المغناطيسية قد تتطابق مع القطبين الجغرافيين.

تمت دراسة الظواهر الكهربائية من قبل العالم باستخدام جهاز تم إنشاؤه بيديه، والذي أصبح أول مجهر كهربائي فريد من نوعه. يتم فصل مفاهيم المغناطيسية والكهرباء، حيث أن الأجسام المعدنية بشكل رئيسي لها خصائص مغناطيسية، في حين أن الخصائص الكهربائية متأصلة في العديد من المواد المدرجة في فئة خاصة. في كتاب ويليام جيلبرت، تم تعريف مفاهيم الجذب الكهربائي والقوة الكهربائية والأقطاب المغناطيسية لأول مرة.

وبعد سنوات عديدة، قرر الفيزيائي والمهندس والفيلسوف الألماني من ماغدبورغ أوتو فون غيريكه (1602-1686) تكرار تجارب العالم. لقد اخترع أدوات فيزيائية خاصة ساعدت ليس فقط في تأكيد استنتاجات جيلبرت، بل أيضًا في تأكيد البحث العلمي الذي أجراه فون غيريكه نفسه. أفضل دليل هو عدد من الدراسات التجريبية المؤثرة، والتي حتى ذلك الحين لم يكن أحد مهتمًا بها عمليًا.

ولتأكيد أبحاثه الخاصة والتجارب السابقة التي أجراها ويليام جيلبرت، اخترع فون غيريكه جهازًا خاصًا يسمح له بإنشاء حالة كهربائية. كان يفتقر إلى مكثف لتخزين الكهرباء الناتجة عن الاحتكاك، لذلك لم يتوافق هذا الجهاز تمامًا مع مفهوم الآلة الكهربائية. ومع ذلك فقد لعب دوره وبفضله تلقى تاريخ تطور الكهرباء زخما جديدا في الاتجاه الصحيح.

اكتشف فون غيريكه أيضًا تأثير التنافر الكهربائي، والذي لم يكن معروفًا من قبل. ولتأكيد هذا التأثير، تم صنع كرة كبيرة من الكبريت، تم من خلالها تمرير محور، مما أدى إلى تحريكه. أثناء الدوران، تم فركها بيد جافة، مما تسبب في كهربة الكرة. ولوحظ خلال التجربة أن الأجسام تنجذب إليها أولاً ثم تتنافر. بالإضافة إلى ذلك، كان من الواضح كيف ينجذب الزغب الطارد إلى أجساد أخرى. وخلال فترة الدراسة لوحظت تأثيرات أخرى تؤكد الخصائص والخواص العامة للكهرباء المعروفة في ذلك الوقت.

وفي وقت لاحق، تم تحسين آلة فون غيريك الكهربائية من قبل العلماء الألمان بوز، ووينكلر، والفيزيائي الإنجليزي هوكسبي. وبمساعدتها، كان من الممكن في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر تحقيق الكثير من الاكتشافات الجديدة في نظرية وممارسة الكهرباء.

الاكتشافات العظيمة في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر

استمر البحث في مجال الكهرباء بنجاح من قبل علماء آخرين. لذلك اكتشف الفيزيائي الفرنسي دو فاي في عام 1707 الفرق بين الكهرباء التي يتم الحصول عليها من الاحتكاك بمواد مختلفة. في التجارب، تم استخدام دوائر مصنوعة من الزجاج وراتنج الأشجار.

في عام 1729، اكتشف العالمان الإنجليزيان جراي وويلر أن أنواعًا معينة من المواد قادرة على نقل الكهرباء من خلال نفسها. منذ اكتشافهم بدأ تقسيم جميع الأجسام إلى أنواع تسمى موصلات وغير موصلة للكهرباء. وفي العام نفسه، قام الفيزيائي الهولندي موشنبروك من ليدن باكتشاف عظيم. أثناء التجارب التي أجريت على وعاء زجاجي مغلق من الجانبين بصفائح من الستانيول، وجد أن مثل هذا الوعاء قادر على تخزين الكهرباء. بناءً على موقع التجربة، سُمي هذا الجهاز بجرة ليدن.

قدم العالم الأمريكي والشخصية العامة بنجامين فرانكلين مساهمة كبيرة في العلوم. لقد أثبت نظرية التعايش بين الكهرباء الموجبة والسالبة وشرح العمليات التي تحدث أثناء شحن وتفريغ جرة ليدن. لقد وجد أن كهربة مجانية لألواح هذا الجهاز يمكن أن تحدث تحت تأثير الشحنات الكهربائية المختلفة. كرس بنجامين فرانكلين الكثير من الوقت لدراسة الكهرباء في الغلاف الجوي، وباستخدام مانعة الصواعق، أثبت حدوث البرق من اختلاف الإمكانات الكهربائية.

وفي عام 1785، اكتشف العالم الفرنسي تشارلز كولومب قانونًا يصف التفاعل الكهربائي بين الشحنات النقطية. تم اكتشاف القانون الفيزيائي الدقيق بدون معدات مختبرية معقدة، وذلك باستخدام الكرات الفولاذية فقط. لتحديد مسافة وقوة التفاعل، تم استخدام نفس موازين الالتواء كما في دراسات قوى الجاذبية بين جسمين. لم يستخدم العالم القيمة المطلقة للشحنات الكهربائية، بل أخذ ببساطة شحنتين متطابقتين أو غير متساويتين، ولكن مع اختلاف معروف مسبقًا في حجمهما.

اكتشاف مهم في مجال الكهرباء تم اكتشافه على يد العالم الإيطالي أليساندرو فولتا عام 1800. وكان هذا الاختراع عبارة عن بطارية كيميائية تتكون من صفائح فضية مستديرة، مرتبة بقطع من الورق، مبللة مسبقًا بالماء المالح. ساهمت التفاعلات الكيميائية التي تحدث في البطارية في إنتاج تيار كهربائي منتظم.

وفي عام 1831، اكتشف الفيزيائي الإنجليزي الشهير مايكل فاراداي هذه الظاهرة، وعلى أساسها كان أول من اخترع مولدًا كهربائيًا في العالم. يرتبط اسم مايكل فاراداي بمفاهيم المجالات الكهربائية والمغناطيسية واختراع أبسط محرك كهربائي.

لن يكتمل تاريخ الكهرباء بأكمله بدون المخترع المتميز نيكولا تيسلا، الذي عمل في مطلع القرنين التاسع عشر والعشرين وكان متقدمًا بشكل كبير على عصره. كان ينقل باستمرار أبحاثه في مجال المغناطيسية والكهرباء إلى المستوى العملي. لا تزال الأجهزة التي ابتكرها العالم العبقري تعتبر فريدة وفريدة من نوعها.

طوال حياته المخصصة لدراسة إمكانيات الكهرباء، سجل تسلا العديد من براءات الاختراع وحقق اكتشافات أصبحت بمثابة اختراقات في الهندسة الكهربائية. لا تزال معظم الاختراعات والاكتشافات تُستخدم في الحياة اليومية بطريقة أو بأخرى. ومن أشهر الأعمال الجديرة بالذكر هو المجال المغناطيسي الدوار، والذي يسمح باستخدام التيار المتردد في المحركات الكهربائية دون التحويل إلى تيار مباشر. أنشأ تسلا أيضًا محركًا يعمل بالتيار المتردد، وعلى أساسه تم إنشاء مولد التيار المتردد لاحقًا. وقد تم استخدام هذه الاكتشافات وغيرها بنجاح في العديد من الحلول التقنية.

يمكن أن تكون قائمة العلماء الذين ساهموا بشكل كبير في تطوير علم الكهرباء طويلة. وفي الختام، أود أن أذكر جورج أوم، الذي استنتج من خلال التجارب القانون الأساسي للدائرة الكهربائية. بفضل أوم، ظهرت مصطلحات مثل القوة الدافعة الكهربائية، والتوصيل، وانخفاض الجهد وغيرها. ولا يقل شهرة عن أمبير أندريه ماري، الذي اخترعها لتحديد اتجاه التيار على إبرة مغناطيسية. كما أنه يمتلك تصميم مضخم المجال المغناطيسي، وهو عبارة عن ملف به عدد كبير من اللفات. لقد بذل هؤلاء وغيرهم من العلماء الكثير لضمان استفادة البشرية بشكل كامل من الفوائد التي توفرها الكهرباء.