Historia elektrotechniki - Polski Serwis Naukowy

Niektóre zjawiska elektryczne obserwowano już w czasach przedhistorycznych. Uderzenia pioruna napawały jednak ludzi strachem i były jednocześnie niemożliwe do zbadania.

Starożytni Grecy poznali pierwsze zjawiska elektrostatyki. Zauważyli, że pocierając bursztyn (gr. elektron – ηλεκτρον) kawałkiem futra, nadają temu kamieniowi zdolność przyciągania drobnych i lekkich przedmiotów, takich jak pyłki czy włosy.

Elektryczność jest tematem naukowego zainteresowania od co najmniej wczesnych lat siedemnastego wieku. Dalszy rozwój nauki nastąpił dopiero w XVII w.

William Gilbert (ur. 24 maja 1544 w Colchester - zm. 10 grudnia 1603 w Londynie) — angielski fizyk i lekarz, odkrywca zjawiska magnetyzmu ziemskiego, indukcji magnetycznej i elektryzowania się ciał na skutek tarcia. Jako pierwszy przeprowadził ok. 1600 szczegółowe badania magnetyzmu i wykazał, że oprócz bursztynu można naelektryzować jeszcze wiele materiałów. Gilbert wprowadził do języka angielskiego nowe terminy, takie jak biegun magnetyczny, siła magnetyczna czy przyciąganie magnetyczne. Jako pierwszy spopularyzował termin "elektryczność".

Elektroenergetyka – podgrupa energetyki i elektrotechniki dotyczącą wytwarzania, przesyłu i rozdziału energii elektrycznej. Jej głównym zadaniem jest zapewnienie ciągłego (niezawodnego) dopływu energii elektrycznej o odpowiedniej (wysokiej) jakości do odbiorcy.

Prawdopodobnie pierwszym elektrotechnikiem był William Gilbert, który wynalazł versorium: przyrząd, który wykrywa obecność naładowanych statycznie ciał. Był też pierwszą osobą, która określiła różnicę pomiędzy magnetyzmem i elektrycznością statyczną i stał się sławny poprzez wprowadzenie pojęcia elektryczności. Ok. 1600 r. William Gilbert powrócił do greckiej nazwy bursztynu, przez co wkrótce całą naukę nazwano elektrycznością.

Elektrostatyka – dziedzina fizyki zajmująca się oddziaływaniami pomiędzy nieruchomymi ładunkami elektrycznymi. Oddziaływania te zwane są elektrostatycznymi. Elektrostatyka rozpatruje też ładunki poruszające się, o ile pomija się wszystkie efekty wynikające z ruchu ładunków z wyjątkiem zmiany ilości ładunku.

Michael Faraday (ur. 22 września 1791, zm. 25 sierpnia 1867) – fizyk i chemik angielski, jeden z najwybitniejszych uczonych XIX w., eksperymentator, samouk.

W 1660 r. Otto von Guericke zbudował pierwszy generator elektrostatyczny. Robert Boyle (1675) zauważył, że oddziaływania elektrostatyczne przenikają próżnię. Stephen Grey podzielił (1729) wszystkie substancje na przewodniki i izolatory. W 1745 r. powstała butelka lejdejska. Wkrótce badania nad elektrostatyką doprowadziły do pojęcia prądu elektrycznego.

André Marie Ampère (ur. 20 stycznia 1775 w Lyonie, zm. 10 czerwca 1836 w Marsylii, pochowany na Cmentarzu Montmartre w Paryżu) – francuski fizyk i matematyk, zajmował się badaniem zjawiska elektromagnetyzmu.

Prąd stały (ang. direct current, DC) – w odróżnieniu od prądu zmiennego i przemiennego (ang. alternating current, AC) – prąd stały charakteryzuje się stałą wartością natężenia oraz kierunkiem przepływu.

W 1752 r. Benjamin Franklin zbudował pierwszy piorunochron, wypuszczając swojego latawca na metalowej lince podczas burzy. Przełom XVIII i XIX w. to złoty okres elektrotechniki: Michael Faraday opracował podstawy elektromagnetyzmu, czyli wpływu pola magnetycznego na ładunki elektryczne; Luigi Galvani odkrył, że do przesyłania bodźców w układzie nerwowym u zwierząt również wykorzystywane są ładunki; Alessandro Volta zbudował pierwsze ogniwo elektryczne; André Marie Ampère pracował nad elektromagnetyzmem.

Komputer (z ang. computer od łac. computare – obliczać, dawne nazwy używane w Polsce: mózg elektronowy, elektroniczna maszyna cyfrowa, maszyna matematyczna) – urządzenie elektroniczne służące do przetwarzania wszelkich informacji, które da się zapisać w formie ciągu cyfr albo sygnału ciągłego.

Elektrotechnika - dział nauki zajmujący się podstawami teoretycznymi i zastosowaniem zjawisk fizycznych z dziedziny elektryczności i magnetyzmu w różnych gałęziach gospodarki.

W 1775 roku eksperymenty naukowe Alessandro Volty doprowadziły do wynalezienia elektroforu – urządzenia produkującego statyczny ładunek elektryczny i w 1800 roku Volta wynalazł ogniwo galwaniczne, prekursora baterii elektrycznej.

Jednak dopiero w XIX wieku badania w tym temacie zaczęły się nasilać. Z czasem udało się ustalić i opisać najważniejsze prawa rządzące elektrycznością. Przyczynili się do tego m.in. Georg Ohm, Gustav Kirchhoff, James Clerk Maxwell i inni.

Znaczącym postępem w tym wieku była praca Georga Ohma, który w 1827 roku określił wzajemne relacje pomiędzy prądem elektrycznym i różnicą potencjałów w przewodniku, odkrycie indukcji elektromagnetycznej w 1831 przez Michaela Faradaya i opublikowanie jednolitej teorii elektryczności i magnetyzmu w traktacie Jamesa Clerka Maxwella "Elektryczność i Magnetyzm" z 1873.

Żarówka – elektryczne źródło światła, w którym ciałem świecącym jest włókno wykonane z trudno topliwego materiału (pierwotnie grafit, obecnie wolfram). Drut wolframowy jest umieszczony w bańce szklanej wypełnionej mieszaniną gazów szlachetnych (np. argon z 10-procentową domieszką azotu). Włókno osiąga temperaturę ok. 2500–3000 K na skutek przepływu prądu elektrycznego. Wynalazek powstał w połowie XIX w.

Otto von Guericke (ur. 20 listopada 1602 w Magdeburgu, zm. 11 maja 1686 w Hamburgu), niemiecki fizyk - wynalazca, budowniczy fortyfikacji, burmistrz Magdeburga.

Wkrótce nowa dziedzina wiedzy zaczęła być wykorzystywana w praktyce. Samuel Morse zbudował telegraf, Antonio Meucci – telefon, Thomas Edison wynalazł żarówkę, fonograf, postawił pierwszą elektrownię i zbudował pierwszą miejską sieć elektryczną, rozpoczynając tym samym elektroenergetykę, Nikola Tesla zbudował pierwszy silnik elektryczny, Werner von Siemens założył pierwszą fabrykę elektrotechniczną i opracował pierwszy tramwaj elektryczny. Powstały urządzenia takie jak radar, radio, telewizja, komputery, satelity...

University College London lub UCL - część Uniwersytetu Londyńskiego, jest najstarszą spośród dwóch, pierwotnie odrębnych uczelni, obecnie wchodzących w skład Uniwersytetu Londyńskiego. W Wielkiej Brytanii UCL był pierwszym uniwersytetem o charakterze świeckim, w którym o przyjęciu na studenta oraz ocenach nie decydowały wyznanie, rasa oraz pochodzenie społeczne. Dewizą stale przyświecającą studentom i pracownikom było (łac.) Cuncti adsint meritaeque expectent praemia palmae co można przetłumaczyć na Niech przybędą ci którym wraz zasługą należy się największa nagroda. Obecnie na UCL pracuje i studiuje ponad 21.800 studentów i pracowników. UCL należy do elitarnej grupy uniwersytetów Russell Group oraz jest częścią Golden Triangle.

Tramwaj (z ang. tram way - linia tramwajowa, tram - tramwaj) – pojazd szynowy służący do transportu miejskiego, poruszający się w ruchu mieszanym po jezdni lub na wydzielonym albo niezależnym torowisku. Istnieją sieci przebiegające częściowo w tunelach.

Większość tych nazwisk jest związana z fizycznymi jednostkami miary. Elektryczność jest wygodną i stosunkowo tanią formą przesyłania energii, bez której współczesna ludzka cywilizacja nie mogłaby istnieć.

Przez lata badana elektryczność była w znacznej mierze uważana jako poddział fizyki. Tak było aż do późnych lat XIX wieku, w którym uniwersytety rozpoczęły oferować stopnie naukowe w elektrotechnice. Uniwersytet Techniczny w Darmstadt w 1882 roku utworzył pierwszą katedrę i pierwszy na świecie wydział elektrotechniki. W 1883 roku w Uniwersytecie Technicznym w Darmstadt i Uniwersytecie Cornella wprowadzono pierwsze na świecie kierunki studiów elektrotechniki, a w 1885 roku w University College London wprowadzono pierwszą katedrę elektrotechniki w Wielkiej Brytanii. Następnie w 1886 roku w University of Missouri utworzono pierwszy w Stanach Zjednoczonych wydział elektrotechniki.

Układ nerwowy (łac. systema nervosum; ang. nervous system) - u organizmów wielokomórkowych jest to wyspecjalizowany zbiór komórek charakteryzujących się zdolnością do generowania specyficznych sygnałów, jakie mogą zostać przekazane innym komórkom nerwowym, bądź komórkom mięśniowym lub gruczołom i jakie mogą wywołać u odbiorcy określone zmiany. Istotnym elementem sygnału komórek nerwowych jest impuls elektrochemiczny. Niektóre komórki cechują się możliwością generowania i przenoszenia sygnałów na skutek oddziaływań mechanicznych, pod wpływem promieniowania elektromagnetycznego, czy też w wyniku kontaktu z określonymi substancjami chemicznymi. Inne zaś potrafią przenosić sygnały do komórek mięśniowych, które na skutek tych sygnałów dokonują skurczu. Tym samym, zbiór komórek nerwowych, będący częścią bardziej złożonego systemu (np. jakiegoś organu, narządu, lub w ogóle organizmu jako całości), zapewnia możliwość reagowania tego systemu na zmiany zachodzące w jego otoczeniu.

Silnik elektryczny asynchroniczny jest maszyną elektryczną zmieniającą energię elektryczną w energię mechaniczną, w której wirnik obraca się z poślizgiem w stosunku do wirującego pola magnetycznego wytworzonego przez uzwojenia stojana.

Thomas Edison zbudował pierwszą sieć elektroenergetyczną na wysoką skalę

Przez ten okres wiedza dotycząca elektrotechniki radykalnie wzrosła. W 1882 roku Edison włączył pierwszą na świecie sieć elektroenergetyczną na wysoką skalę, która dostarczała 110 V prądu stałego do pięćdziesięciu dziewięciu klientów dolnego Manhattanu. W 1887 Nikola Tesla wniósł zgłoszenia patentowe związane z konkurencyjną formą dystrybucji energii znanej jako prąd zmienny. W następnych latach miała miejsce zaciekła rywalizacja pomiędzy Teslą a Edisonem, dotycząca metody generowania i przesyłu energii, nazywana "Walką o prąd przemienny". Prąd przemienny (AC) zastąpił w końcu prąd stały (DC) w produkcji i rozdziale energii, ogromnie rozszerzając zakres i udoskonalając bezpieczeństwo i sprawność rozdziału energii elektrycznej.

General Electric – aktualnie drugie co do wielkości przedsiębiorstwo na świecie, zarówno pod kątem obrotów, generowanego dochodu jak i wartości rynkowej (406 miliardów dolarów w lipcu 2007). Spółka publiczna notowana na Giełdzie Nowojorskiej (NYSE): GE (tzw. "Wall Street").

Energia gr. ενεργεια (energeia) – skalarna wielkość fizyczna charakteryzująca pod względem ilościowym stan układu fizycznego (materii) (z punktu widzenia termodynamiki niektóre formy energii są funkcjami stanu i potencjałami termodynamicznymi), stan i wzajemne oddziaływania obiektów fizycznych (ciał, pól, cząstek, układów fizycznych), przemiany fizyczne i chemiczne oraz wszelkiego rodzaju procesy występujące w przyrodzie.

Nikola Tesla umożliwił budowę elektrycznych sieci przesyłowych dalekiego zasięgu.

Wysiłki tych dwóch uczyniły wiele w uzupełnieniu wiedzy z elektrotechniki — praca Tesli dotycząca silników indukcyjnych i układów wielofazowych wywierała na tym polu wpływ przez lata, podczas gdy praca Edisona nad telegrafem i udoskonalenie maszyny do pisania okazało się zyskowne dla jego spółki, która ostatecznie przeobraziła się w General Electric. Pod koniec XIX wieku w drodze postępu pojawiły się jeszcze inne znaczące postacie.

Próżnia – w rozumieniu tradycyjnym pojęcie równoważne pustej przestrzeni. We współczesnej fizyce, technice oraz rozumieniu potocznym pojęcie próżni posiada zupełnie odmienne konotacje.

Prąd przemienny (ang. alternating current, AC) – charakterystyczny przypadek prądu elektrycznego okresowo zmiennego, w którym wartości chwilowe podlegają zmianom w powtarzalny, okresowy sposób, z określoną częstotliwością. Wartości chwilowe natężenia prądu przemiennego przyjmują naprzemiennie wartości dodatnie i ujemne (stąd nazwa przemienny). Najczęściej pożądanym jest, aby wartość średnia całookresowa (tzn. składowa stała) wynosiła zero.

Obecnie naukowcy zajmują się opracowaniem tańszych metod wytwarzania i przekształcania energii elektrycznej, zwiększaniem wydajności istniejących urządzeń, opracowywaniem jeszcze lepszych materiałów na przewodniki i izolatory itp. Istotną sprawę stanowi ochrona życia i mienia. Mimo iż elektryczność jest już żywiołem ujarzmionym, ciągle nierozważne posługiwanie się nią może być przyczyną nieszczęścia. Choć większość praw i reguł rządzących światem elektrycznym wydaje się być znana, ciągle jeszcze pozostaje wiele do odkrycia lub rozwinięcia.

Fonograf (z gr. zapis dźwięku) – jedno z pierwszych urządzeń służących do zapisu i odtwarzania dźwięku, poprzednik gramofonu. Został skonstruowany przez Thomasa Edisona. Edison swój wynalazek zademonstrował 29 listopada 1877, a opatentował go 19 lutego 1878.

Samuel Finley Breese Morse (ur. 27 kwietnia 1791 w Charlestown, zm. 2 kwietnia 1872 w Nowym Jorku) – amerykański wynalazca, malarz, rzeźbiarz, prekursor telegrafii.

Zobacz też

historia automatyki