Historia e shkencës dhe teknologjisë është një evolucion i vazhdueshëm zbulimesh dhe përmirësimesh. Një shembull i shkëlqyer i kësaj janë makinat ose gjeneratorët elektrostatikë. Në këtë ese të shkurtër do të shohim historinë e energjisë elektrike në mënyrë kronologjike zbulimet në lidhje me elektrostatikën dhe aplikimet e tyre teknike, veçanërisht në formën e gjeneratorëve, pasi u zbulua se fërkimi i qelibarit tërhiqte objekte të caktuara dhe nuk dihej mirë pse edhe gjeneratorët më modernë që tani janë makina të vjetruara që përdoren për mësimdhënie dhe lojëra fizike rekreative.
Një gjenerator elektrostatik është i aftë të gjenerojë tensione të larta por me rryma shumë të vogla.. Ato bazohen në fërkimin, bazuar në energjinë mekanike që duhet të kontribuojmë për të arritur fërkimin në dy materiale, një pjesë shndërrohet në nxehtësi dhe tjetra në energji elektrostatike.
Greqia e lashte. Fillimet.
Ka referenca për tërheqjen e objekteve nga qelibar pas fërkimit me leckë ose lëkurë, por nuk ka shkuar më tej. Askush nuk mendonte se kjo tërheqje mund të gjenerohej vazhdimisht dhe të vihej në përdorim praktik.
Siç thashë, efekti përshkruhet, por nuk hetohet më tej. Nuk do të ketë përparime të mëdha në këtë fushë deri në shekullin e shtatëmbëdhjetë me William Gilbert dhe Otto von Guericke dhe veçanërisht në shekullin e XNUMX-të falë veprave të Franklin, Priestlye dhe Coulomb.
Dukuritë natyrore
Efektet e lidhura me energjinë elektrike, nga peshqit që lëshonin shkarkime, deri te rrufeja, janë detajuar që në Egjiptin e lashtë, por askush nuk i kishte kuptuar këto dukuri apo lidhur me to. Ata ishin një mister.
Në vitin 585 p.e.s., filozofi grek Thales i Miletit studioi vetitë e gurit të ngurtë që tërhiqte hekurin duke e krahasuar atë me atë të qelibarit që tërheq shumë lloje objektesh. Ai ishte i pari që citoi këtë pronë të qelibarit. Në greqisht, qelibar është Elektron.
Shekulli i XNUMX-të fillon revolucioni
Këtu çështja fillon të marrë hov. Ata fillojnë të bëjnë gjithnjë e më shumë zbulime në lidhje me elektricitetin me ethe në gjysmën e dytë të shekullit të XNUMX-të.
William Gilbert në 1600 zbuloi se kristali i shkëmbit dhe disa gurë të çmuar tërheqin gjithashtu objekte, të tilla si qelibar, kur fërkohen. Ai i quajti të gjitha këto substanca elektrike sepse ato kishin të njëjtat veti si qelibari siç kemi thënë në greqisht thuhej Elektron dhe fenomeni quhej elektricitet. Kjo shprehje shfaqet në librin e tij të famshëm De Magnete.
Ne tashmë kemi energjinë tonë të dashur këtu. Meqenëse kjo energji elektrike dukej se mbetej në trupa nëse nuk kishte variacion për t'i modifikuar ato, u quajt elektricitet statik.
William Gilbert shpiku gjithashtu elektroskopin një mjet që ju lejon të dini nëse një trup është i ngarkuar apo jo
Në blog Si të bëni një elektroskop shtëpiak
Topi i squfurit nga Otto von Guericke
Në 1660 Otto von Guericke (1602-1686), i famshëm për eksperimentet e tij me vakum dhe për shpikjen e pompës së ajrit në 1645, shpiku gjeneratorin e parë të thjeshtë elektrostatik. Ai përbëhej nga një top ose rruzull squfuri që rrotullohej rreth një boshti me një manivë dhe gjeneronte energji elektrike duke u fërkuar me dorën.
Ai mund të ngarkohej dhe shkarkohej pafundësisht dhe madje arrinte të prodhonte shkëndija me topin e tij të elektrizuar.
Guericke e bëri topin e tij duke derdhur squfur të shkrirë në një sferë xhami të zbrazët. Pasi squfuri ishte ftohur, myku i xhamit u thye. Më vonë ata do të zbulonin se vetë sfera e qelqit arriti të njëjtat rezultate më vete.
Llamba dhe gjeneratori i shkarkimit të merkurit Hauksbee
Kërkimi shkencor vazhdon dhe shfaqet përdorimi i parë vërtet praktik.
Në vitin 1706, ky fizikant anglez ndërtoi një sferë kristalore që rrotullohej me një manivelë dhe që përmes fërkimit gjeneronte një ngarkesë elektrike më të madhe se ajo e topit të squfurit.
Ishte vënë re se nëse pajisja barometrike e merkurit e shpikur nga Evangelista Torricelli tundej dhe pjesa e zbrazët shikohej në errësirë, ajo lëshonte dritë. Kështu në 1730 Francis Hauksbee, shpiku llambën e parë të shkarkimit të gazit të merkurit. Ai projektoi një makinë që përbëhej nga një rotor për të fërkuar një disk të vogël qelibar në një dhomë vakumi dhe kur kishte avull merkuri në atë dhomë, ai ndizej.
Përdorime të çuditshme
Siç kam thënë në seksionin mbi topin e squfurit, kallëpi i qelqit funksionoi po aq mirë sa squfuri për të krijuar një gjenerator elektrostatik. Pra, Winkler vendosi makinën e tij elektrostatike duke përdorur gota birre si rotor (Këtë anektodë e kam gjetur vetëm në një rrjetë dhe nuk kam qenë në gjendje të kontrastoj informacionin. E lë sepse më duket kurioz dhe i besueshëm, por merre me kujdes)
Energjia elektrike elektrostatike dhe makinat e saj u bënë në shekullin e XNUMX-të një lodër me të cilën njerëzit donin të eksperimentonin. Njerëzit donin të ndjenin një goditje elektrike dhe pajisje të tilla si «puthja elektrike«, Aty ku një çift vendosej në platforma në mënyrë që ata të ngarkoheshin me elektricitet statik dhe kur putheshin të hidhej një shkëndijë.
Dhe si gjithmonë u shfaqën sharlatanët të cilët përfituan nga njerëzit duke pretenduar se mund të kuronin sëmundjet me goditje elektrike. Siç bënë me vetitë magnetike dhe në ditët e sotme bëjnë me të gjitha llojet e produkteve, gurët, zbardhuesit e të tjera. Njerëzimi nuk është shpëtuar kurrë nga picaresku dhe mashtruesit.
Shishja Leyden
Në 1745, Ewald Jürgen von Kleist (1700-1748) shpiku shishen Leyden ose kavanozin Leyden. Teksa po përpiqej të gjente një mënyrë për të ruajtur energjinë elektrike, i ndodhi që të përdorte një shishe të mbushur me ujë ose merkur. Një vit më pas, në mënyrë të pavarur, fizikani Cunnaeus arriti në të njëjtën zgjidhje në Leyden, në Holandë. Ky është emri që ne njohim aktualisht për shpikjen.
Shishja Leyden është paraardhësi i kondensatorëve dhe nga studimi dhe inovacioni i saj dolën këto elemente. Pasi studiuan se cilat substanca ishin më të mira për të ruajtur energjinë brenda shishes, ata kuptuan se nëse e lini shishen bosh dhe shtoni një shtresë metali brenda dhe jashtë shishes, ruhet edhe energjia elektrostatike.
Dhe kjo tashmë është një kondensatori aktuale. Dy fletë metalike të ndara nga një dielektrik.
Dhe kështu kemi ardhur në viktima e parë e njohur dhe të dhënatdhënë nga goditja elektrike (duke mos llogaritur njerëzit e vrarë nga rrufetë, sigurisht). Për të arritur ngarkesa më të larta ata filluan të lidhin disa shishe Leyden duke formuar një bateri.
Dhe megjithëse abati francez Nollet kishte treguar se kafshët e vogla si zogjtë dhe peshqit vriteshin menjëherë nga shkarkimi i një enë Leyden, askush nuk e imagjinonte rrezikun që mund të sillte kjo energji e re me të cilën ata luanin.
Më 6 gusht 1783 në Shën Petersburg, profesor Richman dhe ndihmësit e tij u goditën nga rrufeja nga kondensatorët e karikimit. Asistentit nuk i ndodhi asgjë, por Richman vdiq menjëherë. Raporti mjekësor thoshte:
Ai kishte vetëm një vrimë të vogël në ballë, një këpucë të majtë të djegur dhe një njollë blu në këmbë. […] Truri ishte mirë, pjesa e përparme e mushkërisë e shëndoshë, por pjesa e pasme ishte kafe dhe e zezë me gjak.
Si të ndërtojmë një shishe Leyden të bërë vetë.
Benjamin Franklin dhe rrufeja
Ndoshta historia elektrostatike më e njohur është ajo e Benjamin Franklin dhe kometave të tij të ditës së stuhishme. Benjamin Franklin ishte një adhurues i shisheve Leyden.
Ai propozoi që kur kishte një tepricë të lëngu elektrik do të quhet energji elektrike pozitive dhe kur kishte mangësi, energji elektrike negative.
Duke vëzhguar se si derdheshin shishet e Leyden-it, ai vuri re se kur shterohej lëshonte një shkëndijë shumë të ngjashme me një tingull, një kërcitje, e ngjashme me bubullimën.
Në 1745 ai filloi eksperimentet e tij mbi energjinë elektrike. Ai kishte intuitën se rrufeja ishte një ngarkesë elektrike dhe donte ta provonte.
Në 1751 ai fluturoi një qift me një majë metalike në një stuhi, ai ishte i lidhur me një fije mëndafshi. Në fund, afër Franklinit, kishte një fije të dytë me një çelës metalik. Ai erdhi për të ruajtur energjinë nga rrufeja në shishet Leyden.
Ai shpejt gjeti një aplikim praktik për përvojat e tij, rrufepritës. Ai kishte vërejtur se shishet shkarkoheshin më herët nëse kishin një gjilpërë dhe duke qenë se kishte arritur në përfundimin se rrezet po shkonin në ndërtesa dhe ishin të ngarkuara, ai mendoi të vendoste një shufër metalike me majë dhe ta lidhte me tokën në mënyrë që të të shkarkohen.
Në 1752 ai publikoi idetë e tij në Almanaku i Riçardit të varfër dhe ishte një sukses pasi rrufepritësit u instaluan në ndërtesa.
Ligji i Kulonit
Në 1785 ai shpalli ligjin e tij të famshëm.
Nga përvojat e tyre u konstatua se forca e ushtruar ndërmjet dy ngarkesa elektrike në qetësi (elektrostatike), të vendosura në vakum dhe dimensionet e të cilit janë të vogla në krahasim me distancën që i ndan, kanë karakteristikat e mëposhtme (për ngarkesat që janë të përpikta):
- Ai vepron në drejtim të linjës që bashkon të dy ngarkesat.
- Është tërheqëse nëse akuzat janë të dallueshme dhe të neveritshme nëse janë të njëjta
- Është proporcionale me produktin e sasive të ngarkesave
- Është në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e distancave që i ndajnë ato.
Në Sistemin Ndërkombëtar të Njësive, njësia e ngarkesës elektrike është kuloni (C) i cili përcaktohet duke u nisur nga njësia themelore e intensitetit të rrymës I që është Amperi (A)
Rotori i diskut dhe pirg
Në vitin 1800 i pari gjeneratorë të bazuar në disk. i juajnventor ishte Winter, dora zëvendësohet me një jastëk lëkure të përgatitur me merkur për fërkim, duke arritur kështu një rezultat më të vazhdueshëm.
Në të njëjtën kohë, rreth Në vitin 1799, u kryen eksperimentet e para elektrolitikeËshtë marrë i njëjti rezultat ose më i mirë se me shishet Leyden.
En 1800 Alessandro Volta zbuloi baterinë e parë elektrike, baterinë voltaike Ky ishte një revolucion i plotë pasi kapërceu shumë nga problemet e elektrostatikës dhe lejoi të gjeneronte energji vazhdimisht dhe sipas dëshirës. Me kronologjinë e historisë së baterive kimike do të merrem në një ese tjetër.
Gjenerator elektrik dhe kafaz Faraday
Në 1836, Faradei zbuloi këtë fenomen me anë të të cilit fusha elektromagnetike brenda një përcjellësi në ekuilibër është zero.
Sot ky koncept përdoret si mbrojtje nga mbitensionet në shumë radio, hard disqe, televizorë, përsëritës dhe për të mbrojtur pajisjet elektronike në aeroplan nga djegia nga rrufeja.
më parë në 1831 ai kishte shpikur gjeneratorin elektrik të rrymës së vazhduar, A dinamo. Ai zbuloi se nëse lëvizim një qark të mbyllur në një fushë magnetike, gjenerohet një forcë elektromotore.
Makina Wimshurst
Ata janë gjeneratorët më të avancuar të disqeve elektrostatike dhe përfaqësojnë kulmin e kësaj lloj makinerie që pak nga pak po kalonte në kuriozitet shkencor dhe një lodër për fëmijë.
Është një gjenerues i ngarkesave elektrike me induksion elektrostatik. Në këtë seksion, gjeneratorët e këtij lloji u zhvilluan nga Wilhelm Holtz (1865 dhe 1867), August Toepler (1865) dhe J. Robert Voss (1880). Por ato ishin makina më pak efikase dhe me një tendencë për të ndryshuar shumë në polaritet.
Makina Wimshurst i zgjidhi të gjitha këto probleme. Arrihen tensione nga 200.000 deri në 300.000 volt.
Janë marrë rezultate shumë të mira dhe janë përdorur për të ushqyer tubat me rreze X.
Në blog Si të bëni një makinë Wimshurst
Spiralja e induksionit Ruhmkorff
Në 1857 Heinrich Daniel Ruhmkorf shpiku spiralen e induksionit, një lloj transformatori që lejon dërgimin e impulseve të tensionit të lartë nga rryma direkte e tensionit të ulët.
Ky zbulim ishte ai që filloi të largonte të gjitha makinat elektrostatike. I bëri të vjetëruara.
Gjeneratori Van De Graaff
Ne marrim një afat kohor dhe shkojmë në 1931, Robert Van de Graaff shpik gjeneratorin që mban emrin e tij për të gjeneruar tensione të larta të rendit 20 milion volt. për të përshpejtuar grimcat në laborator .. Në modelin e tij të parë ai raportoi 1,5 milion Volt.
Është një gjenerator i rrymës së drejtpërdrejtë. I dërgon ngarkesat poshtë rripit në një element të zbrazët, zakonisht një sferë.
Potenciali më i lartë i mbështetur nga një përshpejtues Van de Graff është 25.5 MV, i arritur nga Tandem në "Holifield Radioactive Ion Beam Facility" në "Oak Ridge National Laboratory"
Në Ikkaro Si të bëni një gjenerator Van de Graaff
Gjeneratori elektrostatik i avullit
Dua të citoj këtë gjenerator sepse funksionimi i tij bazohet në një parim të ndryshëm nga ai që kemi parë deri tani.
Avulli i lagësht që shtypet përmes një gryke shkakton një ngarkesë elektrike. Ishin makineri të vështira për t'u mirëmbajtur dhe shumë të shtrenjta, por dhanë rezultate të mira në kohën e tyre.
Përfundim
Energjia elektrike ka pasur përparime të mëdha teknike dhe teorike nga shekulli i shtatëmbëdhjetë deri në ditët e sotme. Duke qenë gjysma e dytë e shekullit XIX një apoteozë inxhinierike me qindra përparime dhe modifikime.
Në këtë ese ne kemi ndjekur evolucionin e elektricitetit statik përmes gjeneratorëve elektrostatikë që janë prodhuar. Nga zbulimi i tij e deri te gjeneratorët e fundit.
Siç mund ta keni parë, megjithëse e kam përmendur, nuk kam hyrë në bateritë elektrike, elektrolizën ose gjenerimin e rrymës direkte dhe alternative, luftën e rrymave ose një larmi të madhe temash që lidhen me historinë e energjisë elektrike. por është një temë aq e gjerë sa doja ta ngushtoja duke u ndalur tek elektrostatika, e cila le të themi është faza e parë që nga zbulimi i elektricitetit.
Nëse shihni që kam lënë një pikë të rëndësishme në fushën e elektrostatikës apo shpikësit, inxhinierët dhe shkencëtarët që e kanë studiuar atë, mos hezitoni të më lini një koment.
Fuentes
- http://www.hp-gramatke.net/history/english/page4000.htm
- https://en.wikipedia.org/wiki/Electrostatic_generator
- https://es.wikipedia.org/wiki/Generador_electrost%C3%A1tico
- https://es.wikipedia.org/wiki/Historia_de_la_electricidad
- https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/00107516908204792?journalCode=tcph20
- https://ethw.org/Electrostatic_Generator
- Historia dhe kronologjia e shkencës dhe zbulimeve. Si shkenca ka formësuar botën tonë. Isak Asimov. Ed Ariel
- Mësimet e fizikës. Vëllimi III. José Luis Manglano de Mas
