Історія електрики

Історія електрики

Електрика, сукупність явищ, обумовлених існуванням, рухом і взаємодією електрично заряджених тіл або частинок. Взаємодія електронних зарядів здійснюється за допомогою електричного поля (в разі нерухомих електронних зарядів - електростатичного поля).
Пересуваються заряди (електричний струм) разом з електронним збуджують і магнітне поле, т. Е. Породжують електричне поле, за допомогою якого здійснюється 
електричне взаємодія (вчення про магнетизм є складовою частиною загального вчення про електрику). Електричні явища описуються традиційної електродинаміки, в основі якої лежать Максвелла рівняння.

1-ий досвід з лейденської банкою. Дюфе встановив два роду електронних взаємодій: тяжіння і відштовхування.

Закони традиційної теорії електрики охоплюють величезну сукупність електричних процесів. Посеред 4 типів взаємодій (електричних, гравітаційних, сильних і слабких), наявних в природі, електричні займають 1-е місце по широті і різноманітності проявів. Це пов`язано з тим, що всі тіла побудовані з електрично заряджених частинок зворотних символів, взаємодії між якими, з одного боку, на багато порядків краще гравітаційних і слабких, а з іншого - є дальнодействующими на відміну від сильних взаємодій. Будова атомних оболонок, зчеплення атомів в молекули (хім сили) і освіту конденсованої речовини визначаються

електричним взаємодією.Історична довідка. Найпростіші електронні і магнітні явища відомі ще з глибокої давнини. Були знайдені мінерали, що притягають шматки заліза, також знайдено, що бурштин (грец. Електрон, elektron, звідси термін електрика), потертий об вовну, притягує легкі предмети (електризація тертям). Але тільки в 1600 У. Гільберт в перший раз встановив відмінність між електронними і магнітними явищами. Він відкрив існування магнітних полюсів і невіддільність їх один від одного, також встановив, що земна куля - величезний магніт. У XVII - 1-й половині XVIII ст. проводілісьЕлектростатіческая машина зі скляним диском

Електростатична машина зі скляним диском

численні досліди з наелектризованими тілами, були побудовані 1-і електростатичні машини, засновані на електризації тертям, встановлено існування електронних зарядів 2-ух пологів (Ш. Дюфе), знайдена електропровідність металів (британський вчений С. Грей). З винаходом першого конденсатора - лейденської банки (1 745) - з`явилася можливість збирати величезні електронні заряди. У 1747-53 Франклін виклав першу послідовну теорію електронних явищ, зовсім встановив електронну природу блискавки і винайшов громовідвід. У 2-й половині XVIII ст. почалося кількісне дослідження електронних і магнітних явищ. З`явилися 1-і вимірювальні прилади - електроскопи різних конструкцій, електрометрії. Г. Кавендіш (1 773) та Ш.Кулон (1785) експериментально встановили закон взаємодії нерухомих точкових електронних зарядів (роботи Кавендіша були розміщені тільки в 1879). Цей основний закон електростатики (Кулона закон) в перший раз дозволив зробити спосіб вимірювання електронних зарядів під силу взаємодії між ними. Кулон встановив також закон взаємодії між полюсами довгих магнітів і ввів поняття про магнітні заряди, зосереджених на кінцях магнітів.
Наступний етап у розвитку науки про електрику пов`язаний з відкриттям в кінці XVIII в. Л.Гальвани "Тваринної електрики" і роботами А.Вольта, який винайшов 1-ий джерело електричного струму - гальванічний елемент (т. н. вольтів стовп, 1800), що створює безперервний (незмінний) струм протягом довгого часу. У 1802 В.В.Петров, побудувавши гальванічний елемент істотно більшої потужності, відкрив електронну дугу, вивчив її характеристики і вказав на можливість застосувань її для освітлення, також для плавлення і зварки металів. Г. Деві електролізом водних сумішей лугів отримав (1807) невідомі раніше метали - натрій і калій. Дж, П.Джоуль встановив (1841), що кількість теплоти, що виділяється в провіднику електричним струмом, пропорційно квадрату сили струму-цей закон був обумовлений (1842) точними експериментами Е.Х.Ленца (закон Джоуля - Ленца).

Історія електронної лампочки

Г.Ом встановив (+1826) кількісну залежність електричного струму від напруги в ланцюзі. К.Ф.Гаусс сформулював (1830) основну аксіому електростатики.
Більш фундаментальне відкриття було зроблено Х.Ерстедом в 1820- він знайшов дію електричного струму на магнітну стрілку - явище, яке свідчило про зв`язок між електрикою і магнетизмом. Прямо за цим в тому ж році А.М.Ампер встановив закон взаємодії електронних струмів (Ампера закон). Він показав також, що характеристики незмінних магнітів можуть бути пояснені на основі припущення про те, що в молекулах намагнічених тіл циркулюють незмінні електронні струми (молекулярні струми). Т. о., Згідно Амперу, все магнітні явища зводяться до взаємодій струмів, магнітних же зарядів не існує. З часу відкриттів Ерстеда і Ампера вчення про магнетизм зробилося складовою частиною вчення про електрику.
З 2-ї чверті XIX в. почалося жваве проникнення електрики в техніку. У 20-х рр. з`явилися 1-і електромагніти. Одним з перших застосувань електрики був телеграфний апарат, в 30-40-х рр. побудовані електродвигуни і генератори струму, а в 40-х рр.- електронні освітлювальні пристрої і т. д. Практичне застосування електрики в майбутньому все більш зростало, що в свою чергу зробило істотний, вплив на вчення про електрику.

У 30-40-х рр. XIX ст. в розвиток науки про електрику вніс великий вклад
М.Фарадей - творець загального вчення про електричні явища, в якому всі електронні та магнітні явища розглядаються з єдиної точки зору. За допомогою дослідів він обґрунтував, що діяння електронних зарядів і струмів не залежить від способу їх отримання [до Фарадея розрізняли «звичайне» (придбане при електризації тертям), атмосферний, «гальванічне», магнітне, термоелектричне, «тварина» і інші види Е. ]. У 1831 Фарадей відкрив

Крутильні ваги Ш. Кулона

індукцію електричну - збудження електричного струму в контурі, що знаходиться в змінному магнітному полі. Це явище (що спостерігалося в 1832 також Дж. Генрі) становить фундамент електротехніки. В 1833-34 Фарадей встановив закони електроліза- ці його роботи поклали початок електрохімії. У майбутньому він, намагаючись відшукати зв`язок електронних і магнітних явищ з оптичними, відкрив поляризацію діелектриків (1837), явища парамагнетизм і діамагнетизму (1845), магнітне обертання площини поляризації світла (1845) і ін.
Фарадей вперше ввів уявлення про електронний і магнітному полях. Він спростовував концепцію дальнодействия, прихильники якої вважали, що тіла конкретно (через порожнечу) на відстані діють один на одного. Згідно з ідеями Фарадея, взаємодія між зарядами і струмами здійснюється за допомогою проміжних агентів: заряди і струми роблять в навколишньому просторі електронне або (відповідно) магнітне поля, за допомогою яких взаємодія передається від точки до точки (концепція близкодействия). В основі його уявлень про електронний і магнітному полях лежало поняття силових ліній, які він розглядав як механічні освіти в гіпотетичністьпредкової середовищі - ефірі, подібні розтягнутим пружним ниткам або шнурах.
Ідеї ​​Фарадея про дійсність електричного поля не відразу отримали визнання. 1-ша математична формулювання законів електричної індукції була дана ф. Нейманом в 1845 на мові концепції дальнодействия. Їм були введені важливі поняття коефіцієнтів само- і взаємоіндукції струмів. Значення цих понять стовідсотково відкрилося пізніше, коли У. Томсон (лорд Кельвін) розвинув (1853) теорію електронних коливань в контурі, що складається з конденсатора (електроємність) і котушки (індуктивність).
Величезне значення для розвитку вчення про електрику мало створення нових пристроїв і способів електронних вимірювань, також єдина система електронних і магнітних одиниць вимірів, створена Гауссом і В.Вебером. У 1846 Вебер вказав на зв`язок сили струму з щільністю електронних зарядів в провіднику і швидкістю їх упорядкованого переміщення. Він встановив також закон взаємодії пересуваються точкових зарядів, який містив нову універсальну електродинамічну постійну, що представляє собою відношення електростатичних і електричних одиниць заряду і має розмірність швидкості. При експериментальному визначенні (Вебер і ф. Кольрауш, 1856) цієї незмінною було отримано значення, близьке до швидкості світла-це стало певним зазначенням на зв`язок електричних явищ з оптичними.

в 1899 році перевели на електрику всю лінію кінної залізниці в Москві.

У 1861-73 вчення про електрику отримало свій розвиток і закінчення в роботах Дж. К. Максвелла. Спираючись на емпіричні закони електричних явищ і ввівши здогад про породження магнітного поля змінним електронним полем, Максвелл визначив фундаментальні рівняння традиційної електродинаміки, названі його ім`ям. При цьому він, подібно Фарадею, розглядав електричні явища як якусь форму механічних процесів в ефірі. Головне нове слідство, що випливає з цих рівнянь, - існування електричних хвиль, що поширюються зі швидкістю світла. Рівняння Максвелла лягли в базу електричної теорії світла. Вирішальне доказ теорія Максвелла знайшла в 1886-89, коли 
Г. Герц експериментально встановив існування електричних хвиль. Після його відкриття були зроблені спроби встановити зв`язок за допомогою електричних хвиль, що закінчилися створенням радіо, і почалися насичені дослідження в області радіотехніки.
В кінці XIX - початку XX ст. почався новий крок в розвитку теорії електрики. Дослідження електричних розрядів увінчалися відкриттям Дж. Дж. Томсоном дискретності електронних зарядів. У 1897 він виміряв відношення заряду електрона до його маси, а в 1898 зумовив абсолютну величину заряду електрона. Х. Лоренц, спираючись на відкриття Томсона і висновки молекулярно-кінетичної теорії, заклав підвалини електричної теорії будови речовини. У традиційній електричної теорії речовина розглядається як сукупність електрично заряджених частинок, рух яких підпорядковане законам класичної механіки. Рівняння Максвелла виходять з рівнянь електричної теорії статистичним усередненням.

Історія електрики 1-ий движок - electromir.

Проби впровадження законів традиційної електродинаміки до дослідження електричних процесів в рухомих середовищах натрапили на значні труднощі. Прагнучи вирішити їх, А. Ейнштейн прийшов (1905) до відносності теорії. Ця теорія зовсім спростувала ідею існування ефіру, наділеного механічними властивостями. Після створення теорії відносності стало зрозуміло, що закони електродинаміки не можуть бути зведені до законів класичної механіки.
На малих просторово-часових інтервалах стають істотними квантові властивості електричного поля, що не враховуються традиційної теорією електрики. Квантова теорія електричних процесів - квантова електродинаміка - була створена в 2-й чверті XX в. Квантова теорія речовини і поля вже виходить за межі вчення про електрику, вивчає більш фундаментальних проблем, що стосуються законів руху елементарних частинок і їх будови.
З відкриттям нових фактів і створенням нових теорій значення традиційного вчення про електрику не зменшилася, були визначені тільки межі застосування традиційної електродинаміки. У цих межах рівняння Максвелла і традиційна електрична теорія зберігають силу, будучи фундаментом сучасної теорії електрики. Традиційна електродинаміка складає базу більшості розділів електротехніки, радіотехніки, електроніки і оптики (виняток становить квантова електроніка). За допомогою її рівнянь було вирішено величезне число завдань теоретичного і прикладного характеру. А саме, численні проблеми поведінки плазми в лабораторних умовах і в космосі вирішуються за допомогою рівнянь Максвелла.