ИСТОРИЯ ПОЯВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА В МИРЕ, В РОССИИ

Современная жизнь немыслима без радио и телевидения, телефонов и телеграфа, всевозможных осветительных и нагревательных приборов, машин и устройств, в основе которых лежит возможность использования электрического тока. В конце XIX века по миру, в том числе России, прокатилась волна открытий, связанных с электричеством. Пошла цепная реакция, когда одно открытие открывало дорогу для последующих открытий на многие десятилетия вперёд. 

6 ЭТАПОВ ИЗ «ОЧЕРКОВ ПО ИСТОРИИ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ» О.Н. ВЕСЕЛОВСКОГО И Я. А. ШНЕЙБЕРГА:

Этап 1. Становление электростатики (до 1800 года)

           

С чего же началась история электричества? Еще в Древней Греции Фалес Милетский (624 – 548 до н. э.) заметил электрические свойства натёртого янтаря, который мог притягивать кусочки ткани, нити, бумаги. Янтарь греки назвали «электрон», что означает «притягивающий к себе».

До 1800 года происходили первые наблюдения электрических и магнитных явлений, были созданы первые электростатические машины и приборы, разработаны первые теории электричества.

 

Этап 2. Закладка фундамента электротехники, ее научных основ (1800-1830).

Вольтов столб и батарея В. Петрова

В это время электричество уже стало предметом научного изучения. Луиджи Гальвани в конце 18 века случайно заметил что мышцы лягушки сокращаются находясь поблизости от электрической машины.

Начало этого периода ознаменовано созданием «вольтова столба» в 1799 году. Вольтов столб — это первый источник непрерывного электрического тока, сыгравший громадную роль в развитии науки об электричестве. Долгое время он оставался самым распространенным источником электрического тока. Вольтов столб позволил вести систематическое изучение электрических токов и находить им практическое применение.

Отечественный ученый Василий Петров глубоко изучил труды Вольта и сделал перевод их на русский язык. Петров изучал различные приборы, построенные по принципу Вольтова столба. Он проводил многочисленные опыты с различными материалами пластин и вариантами электролитов. Он решил создать очень мощный источник электричества. В 1802 году на деньги медицинской академии  Петров начал создание самой большой гальванической батареи.

Василию Петрову удалось создать большую батарею, основными элементами которой стали 4200 медных и цинковых дисков размером 35 миллиметров. В качестве электролита использовался нашатырный спирт. Батарея была способна давать электрический ток напряжением до 1700 Вольт. С помощью батареи удалось получить мощный электрический разряд, электрическую дугу. Изобретения Василия Петрова дали начало развитию многих направлений в науке и технике.

Василий Петров установил связь между эффективностью электролиза и температурой окружающей среды. При более высокой температуре электролиз шел активнее. А аккумуляторная батарея давала больше тока.)

Важнейшими достижениями этого периода является открытие основных свойств электрического тока, законов Ампера, Ома, создание прообраза электродвигателя, первого индикатора электрического тока, установление связей между электрическими и магнитными явлениями.

 

Этап 3. Зарождение электротехники (1830—1870 гг.)

     

Телеграф и Майкл Фарадей

Первый электромагнитный телеграф создал российский учёный Павел Львович Шиллинг в 1832 году. Телеграфы показали свою важность в передаче быстрых сообщений особенно во время военных действий.

Самым знаменательным событием этого периода явилось открытие М. Фарадеем явления электромагнитной индукции, создание первого электромашинного генератора.

Майкл Фарадей родился 22 сентября 1791 года в семье кузнеца. Денег не хватало, поэтому уже в 13 лет Майкл, оставив школу, начал работать рассыльным в лондонском книжном магазине, стал (там же) учеником переплётчика.

Фарадей так и не сумел получить систематическое образование, но рано проявил любознательность и страсть к чтению. В магазине было немало научных книг; в позднейших воспоминаниях Фарадей особо отметил книги по электричеству и химии, причём по ходу чтения он сразу начал проводить простые самостоятельные опыты.

цикл публичных лекций в Королевском институте знаменитого химика и физика, первооткрывателя многих химических элементов Гемфри Дэви. Майкл не только с интересом выслушал, но и подробно записал и переплёл четыре лекции Дэви, которые послал ему вместе с письмом с просьбой взять его на работу в Королевский институт. Этот, как выразился сам Фарадей, «смелый и наивный шаг» оказал на его судьбу решающее влияние. пригласил 22-летнего юношу на освободившееся место лаборанта Королевского института.

Большие заслуги: Открыл электромагнитную индукцию, лежащую в основе современного промышленного производства электричества и многих его применений. Создал первую модель электродвигателя. Среди других его открытий — первый трансформатор, химическое действие тока, законы электролиза, действие магнитного поля на свет, диамагнетизм. Первым предсказал электромагнитные волны. Фарадей ввёл в научный обиход термины ион, катод, анод, электролит, диэлектрик, диамагнетизм, парамагнетизм и другие. Фарадей — основоположник учения об электромагнитном поле.

Разрабатываются разнообразные конструкции электрических машин и приборов, создаются первые источники электрического освещения, первые электроавтоматические приборы, зарождается электроизмерительная техника. Однако широкое практическое применение электрической энергии было невозможно из-за отсутствия экономичного электрического генератора. В 1847 году Герман Гельмгольц математически обосновал закон сохранения энергии, показав его всеобщий характер.

Однако широкое практическое применение электрической энергии было невозможно из-за отсутствия экономичного электрического генератора.

 

Этап 4. Становление электротехники как самостоятельной отрасти техники (1870—1890 гг.)

     

Старинная динамо-машина и Фонарь и держатель для электрических свечей Яблочкова

В 1867 году Вернер фон Сименс проектирует динамомашину. Его основная идея – нужно использовать собственный ток, который генерируется при движении.

Создание первой динамомашины открывает новый этап в развитии электротехники, которая становится самостоятельной отраслью техники. В связи с развитием промышленности, ростом городов возникает острая потребность в электрическом освещении, начинается строительство «домовых» электрических станций, вырабатывающих постоянный ток. Электрическая энергия становится товаром, и все более остро ощущается необходимость передачи электроэнергии на значительные расстояния. Решить эту проблему на базе постоянного тока было нельзя из-за невозможности трансформации постоянного тока.

Значительным стимулом к, внедрению переменного тока явилось изобретение «электрической свечи» П. Н. Яблочковым. В 1878 году на улицах Парижа впервые вспыхнул ослепительный «русский свет» – дуговые лампы конструкции Павла Николаевича Яблочкова. Однако однофазные двигатели были непригодны для целей промышленного электропривода. Одновременно разрабатываются способы передачи электрической энергии на большие расстояния посредством значительного повышения напряжения линий электропередач. Идея П. Н. Яблочкова о централизованном производстве и распределении электроэнергии претворяется в жизнь, начинается строительство центральных электростанций переменного тока. Однако развивающееся производство требовало комплексного решения сложнейшей научно-технической проблемы: экономичной передачи электроэнергии на дальние расстояния и создания экономичного и надежного электрического двигателя, удовлетворяющего требованиям промышленного электропривода. Эта проблема была успешно решена на основе многофазных, в частности трехфазных систем.

 

Этап 5. Становление и развитие электрификации (с 1891 г.)

Михаил Осипович Доливо-Добровольский является создателем техники трёхфазных переменных токов и первым, кто на базе этой техники сделал возможным передачу электрической энергии с места её производства на практически произвольно большое расстояние к месту потребления. После ряда изысканий он построил в 1888 г. первый трёхфазный генератор переменного тока. Триумф системы трёхфазного тока относится к 1891 г., когда на Франкфуртской электротехнической выставке было произведено генеральное испытание этой системы в виде передачи электроэнергии от Лауффенского водопада во Франкфурт на Майне (расстояние между ними — 175 км). Успех М. О. Доливо-Добровольского превзошёл все самые смелые ожидания, и трёхфазный переменный ток стал с этого времени всеми признаваться и постепенно занял доминирующее положение в электротехнике.

Война токов — серия событий, связанных с внедрением конкурирующих систем передачи электроэнергии в конце 1880-х — начале 1890-х годов. Н. Тесла и Т. Эдисон. Пренебрежительное и недоверчивое отношение к технике переменных токов было тогда характерным для подавляющего большинства электротехников. Трехфазная система оказалась наиболее рациональной, так как имела ряд преимуществ, как перед однофазными цепями, так и перед другими многофазными системами.

С этого времени начинается бурное развитие электрификации: строятся мощные электростанции, возрастает напряжение электропередач, разрабатываются новые конструкции электрических машин, аппаратов и приборов. Электрический двигатель занимает господствующее положение в системе промышленного привода. Процесс электрификации постепенно охватывает все новые области производства: развивается электрометаллургия, электротермия, электрохимия. Электрическая энергия начинает все более широко использоваться в самых разнообразных отраслях промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве и в быту.

 

Этап 6. Зарождение и развитие электроники (первая четверть XX в.)

ВЭФ первым на территории СССР начал выпуск микро-ЭВМ. VEF Mikro 1025

Рост потребности в постоянном токе (электрохимия, электротранспорт и др.) вызвал необходимость в развитии преобразовательной техники, что привело к зарождению, а затем бурному развитию промышленной электроники.

Электротехника становится базой для разработки автоматизированных систем управления энергетическими и производственными процессами. Создание разнообразных электронных, в особенности микроэлектронных устройств позволяет коренным образом повысить эффективность автоматизации процессов вычислений, обработки информации, осуществлять моделирование сложных физических явлений, решение логических задач и др. при значительном снижении габаритов, устройств, повышении их надежности и экономичности.

Значительный прогресс в электронике наметился после создания больших интегральных схем (БИС), быстродействие их измеряется миллиардными долями секунды, а минимальные размеры составляют 2—3 мкм. Внедрение БИС привело к созданию микропроцессоров, осуществляющих цифровую обработку информации по программе, и микроЭВМ.

Быстрое развитие микроэлектроники обусловило возникновение и заметный прогресс новой области науки и техники — информатики. Уже в начале 80-х гг. как в нашей стране, так и за рубежом стали изготовлять микропроцессоры и микроЭВМ в одном кристалле. Все это дает огромный эффект в повышении надежности, снижении габаритов и потребляемой энергии микроэлектронных устройств, используемых в различных производственных процессах, автоматизированных систем управления, на транспорте, в бытовых устройствах.