أوائل المخترعين والمبدعين للكهرباء

يبدأ تاريخ الكهرباء مع ويليام جيلبرت (1544-1603) ، وهو طبيب وعالم طبيعي خدم الملكة إليزابيث الأولى من إنجلترا. قبل جيلبرت ، كان كل ما كان معروفًا عن الكهرباء والمغناطيسية هو حجر الأساس (المغنتيت) يمتلك خواص مغناطيسية وأن فرك العنبر والطائرة سيجذب أجزاء من المواد المختلفة لبدء الالتصاق.

في عام 1600 ، نشر جيلبرت أطروحته "De magnete ، Magneticisique Corporibus" (على المغناطيس). وشرح الكتاب الذي طبع باللغة اللاتينية ، سنوات من أبحاث جيلبرت وتجاربه في الكهرباء والمغناطيسية. أثار جيلبرت الاهتمام بالعلم الجديد إلى حد كبير. كان جيلبرت هو الذي صاغ تعبير "الكهرباء" في كتابه الشهير.

إلهام وتعليم جيلبرت ، العديد من المخترعين الأوروبيين ، بما في ذلك أوتو فون جيريك (1602-1686) من قامت ألمانيا وتشارلز فرانسوا دو فاي (1698-1739) من فرنسا وستيفن جراي (1666-1736) بإنجلترا بتوسيع المعرفه.

كان أوتو فون جيريك أول من أثبت وجود فراغ. كان خلق فراغ ضروريًا لجميع أنواع البحوث الإضافية في مجال الإلكترونيات. في عام 1660 ، اخترع فون جيريك الجهاز الذي أنتج الكهرباء الساكنة. كان هذا أول مولد كهربائي.

في عام 1729 ، اكتشف ستيفن جراي مبدأ توصيل الكهرباء ، وفي عام 1733 ، تشارلز فرانسوا دو فاي اكتشف أن الكهرباء تأتي في شكلين أطلق عليهما راتنجية (-) وجسم زجاجي (+) ، يطلق عليهما الآن سلبي و إيجابي.

كان جرة ليدن هو المكثف الأصلي ، وهو جهاز يخزن ويصدر شحنة كهربائية. (في ذلك الوقت كانت الكهرباء تُعتبر السائل أو القوة الغامضة.) اخترع جرة ليدن في عام 1745 في وقت واحد تقريبًا في هولندا بقلم الأكاديمي بيتر فان موشنبروك (1692-1761) في عام 1745 وفي ألمانيا من قبل رجل الدين والعالم الألماني ، إيوالد كريستيان فون كليست (1715–1759). عندما لمس فون كلايست جرة ليدن لأول مرة ، تلقى صدمة قوية دفعته إلى الأرض.

تم تسمية جرة ليدن على اسم موشنبروك مسقط رأسه وجامعة ليدن ، من قبل العالم الفرنسي ورجل الدين جان أنطوان نوليت (1700-1770). الجرة كانت تسمى أيضا جرة كليستيان بعد فون كلايست ، ولكن هذا الاسم لم يلتصق.

الأب المؤسس للولايات المتحدة بن فرانكلين (1705-1790) كان الاكتشاف المهم هو أن الكهرباء والبرق كانا متماثلين. كان فرانكلين مانعة الصواعق أول تطبيق عملي للكهرباء. الفيلسوف الأذيني هنري كافنديش من إنجلترا ، كولوم فرنسا ، و لويجي جالفاني قدمت إيطاليا مساهمات علمية نحو إيجاد استخدامات عملية للكهرباء.

في عام 1747 ، بدأ الفيلسوف البريطاني هنري كافينديش (1731-1810) في قياس الموصلية (القدرة على حمل تيار كهربائي) لمواد مختلفة ونشر نتائجه. اكتشف المهندس العسكري الفرنسي شارل أوغسطين دي كولوم (1736–1806) في عام 1779 ما كان سيُطلق عليه فيما بعد "قانون كولوم" ، الذي وصف القوة الكهروستاتيكية للجاذبية والصد. وفي عام 1786 ، أظهر الطبيب الإيطالي لويجي غالفاني (1737-1798) ما نفهمه الآن على أنه الأساس الكهربائي لنبضات الأعصاب. اشتهر غالفاني بعضلات الضفادع الشهيرة عن طريق هزها بشرارة من آلة كهرباء.

بعد عمل كافنديش وجالفاني جاءت مجموعة من العلماء والمخترعين المهمين ، بما في ذلك اليساندرو فولتا (1745-1827) من إيطاليا ، الفيزيائي الدنماركي هانز كريستيان أورستد (1777-1851) ، عالم الفيزياء الفرنسي اندريه ماري امبير (1775–1836), جورج أوم (1789-1854) من ألمانيا ومايكل فاراداي (1791-1867) من إنجلترا وجوزيف هنري (1797-1878) من الولايات المتحدة.

كان جوزيف هنري باحثًا في مجال الكهرباء ألهم عمله العديد من المخترعين. كان اكتشاف هنري الأول هو أن قوة المغناطيس يمكن تقويتها بشكل كبير عن طريق لفها بالأسلاك المعزولة. كان أول شخص يصنع مغنطيسًا يمكنه رفع 3500 رطل من الوزن. أظهر هنري الفرق بين مغناطيس "الكمية" المكون من أطوال قصيرة من الأسلاك متصلة بشكل متوازٍ ومتحمس بضع خلايا كبيرة ، والمغناطيس "شدة" الجرح بسلك واحد طويل ومتحمس بواسطة بطارية مؤلفة من خلايا في سلسلة. كان هذا اكتشافًا أصليًا ، مما زاد بشكل كبير من الفائدة المباشرة للمغناطيس وإمكانياته للتجارب المستقبلية.

مايكل فاراديوويليام ستورجيون (1783-1850) وغيرهم من المخترعين سارعوا بالاعتراف بقيمة اكتشافات هنري. قال سمك الحفش بشهرة ، "لقد تم تمكين البروفيسور جوزيف هنري لإنتاج قوة مغناطيسية تتفوق تمامًا على بعضها البعض في سجلات كاملة من المغناطيسية ، وليس أي موازاة يمكن العثور عليها منذ تعليق معجزة من المحتال الشرقية المحتال في الحديد نعش."

هذه العبارة شائعة الاستخدام هي إشارة إلى قصة غامضة دحضها هؤلاء العلماء الأوروبيون حول محمد (571-632 م) ، مؤسس دين الاسلام. تلك الحكاية لم تكن عن محمد على الإطلاق ، بل في الواقع حكاية رواها بليني الأكبر (23-70 م) حول نعش في الإسكندرية ، مصر. وفقًا لبليني ، تم بناء معبد سيرابيس بالإسكندرية مع أحجار قوية ، قوية جدًا أن التابوت الحديدي لشقيقة كليوباترا الصغرى أرسينوي الرابع (68–41 قبل الميلاد) قيل إنه تم تعليقه في الهواء.

اكتشف جوزيف هنري أيضًا ظاهرة الحث الذاتي والتحريض المتبادل. في تجربته ، أرسل تيارًا عبر سلك في القصة الثانية للمبنى بفعل التيارات عبر سلك مشابه في القبو بطابقين أدناه.

كان التلغراف اختراعًا مبكرًا ينقل الرسائل على مسافة عبر سلك يستخدم الكهرباء ، ثم تم استبداله لاحقًا بالهاتف. كلمة التلغراف تأتي من الكلمات اليونانية عن بعد مما يعني أن الرسم البياني يعني الكتابة.

تم إجراء المحاولات الأولى لإرسال الإشارات بالكهرباء (التلغراف) عدة مرات قبل أن يصبح هنري مهتمًا بالمشكلة. وليام سمك الحفش اختراع المغناطيس الكهربائي شجع الباحثين في إنجلترا على تجربة المغناطيس الكهربائي. فشلت التجارب ولم تنتج سوى تيار ضعيف بعد بضع مئات من الأقدام.

ومع ذلك ، هنري هنري ميل من الأسلاك الدقيقة ، وضعت "شدة" البطارية في نهاية واحدة ، وجعلت حديد التسليح جرس على الطرف الآخر. في هذه التجربة ، اكتشف جوزيف هنري الميكانيكا الأساسية وراء التلغراف الكهربائي.

تم هذا الاكتشاف في عام 1831 ، أي قبل عام كامل من اختراع صموئيل مورس (1791-1872) للتلغراف. لا يوجد خلاف حول من اخترع أول آلة تلغراف. كان ذلك إنجاز مورس ، لكن الاكتشاف الذي حفز مورس وسمح له باختراع التلغراف كان إنجاز جوزيف هنري.

على حد تعبير هنري نفسه: "كان هذا أول اكتشاف لحقيقة أنه يمكن نقل تيار كلفاني إلى مسافة كبيرة مع تضاؤل ​​ضئيل في القوة لإنتاج تأثيرات ميكانيكية ، والوسائل التي يمكن أن يكون بها ناقل الحركة أنجز. رأيت أن التلغراف الكهربائي أصبح عمليًا الآن. لم أفكر في أي شكل من أشكال التلغراف ، لكن أشرت فقط إلى الحقيقة العامة التي أثبتت الآن أن أ يمكن أن ينتقل التيار الكلفاني إلى مسافات كبيرة ، مع وجود طاقة كافية لإنتاج تأثيرات ميكانيكية كافية لما هو مطلوب موضوع."

تحول هنري بعد ذلك إلى تصميم محرك مغناطيسي ونجح في صنع محرك بار ترددي الذي قام بتثبيت أول مغير القطب التلقائي ، أو العاكس ، تستخدم من أي وقت مضى مع بطارية كهربائية. لم ينجح في إنتاج حركة دوارة مباشرة. تأرجح قضيبه مثل شعاع المشي في قارب بخاري.

توماس دافنبورت (1802-1851) ، وهو حداد من براندون ، فيرمونت ، بنى سيارة كهربائية تستحق الطريق في عام 1835. بعد مرور 12 عامًا ، أظهر المهندس الكهربائي الأمريكي موسى فارمر (1820-1893) قاطرة تعمل بالكهرباء. في عام 1851 ، قاد مخترع ماساتشوستس تشارلز جرافتون بيج (1712-1868) سيارة كهربائية على المسارات سكة حديد بالتيمور وأوهايو ، من واشنطن إلى بلادينسبورج ، بمعدل تسع عشرة ميلاً ساعة.

ومع ذلك ، فإن تكلفة البطاريات كانت كبيرة للغاية في ذلك الوقت ، واستخدام المحرك الكهربائي في النقل لم يكن عمليًا بعد.

اكتشف مايكل فاراداي وجوزيف هنري المبدأ الكامن وراء دينامو أو مولد كهربائي ولكن عملية تطويره إلى مولد طاقة عملي استهلكت سنوات عديدة. بدون دينامو لتوليد الطاقة ، كان تطوير المحرك الكهربائي في طريق مسدود ، و لا يمكن استخدام الكهرباء على نطاق واسع للنقل أو التصنيع أو الإضاءة كما هو مستخدم من أجل اليوم.

اخترع ضوء القوس كجهاز إنارة عملي في عام 1878 من قبل المهندس أوهايو تشارلز برش (1849-1929). وهاجم آخرون مشكلة الإضاءة الكهربائية ، لكن نقص الكربونات المناسبة يقف في طريق نجاحهم. جعلت الفرشاة عدة مصابيح خفيفة في سلسلة من دينامو واحد. تم استخدام أضواء الفرشاة الأولى لإضاءة الشوارع في كليفلاند ، أوهايو.

قام المخترعون الآخرون بتحسين ضوء القوس ، ولكن كانت هناك عيوب. بالنسبة للإضاءة في الهواء الطلق وفي القاعات الكبيرة ، عملت مصابيح القوس بشكل جيد ، ولكن لا يمكن استخدام مصابيح القوس في الغرف الصغيرة. علاوة على ذلك ، كانوا في سلسلة ، أي أن التيار يمر عبر كل مصباح بدوره ، وحادث واحد ألقى السلسلة بأكملها من العمل. تم حل مشكلة الإضاءة الداخلية بأكملها بواسطة أحد أشهر المخترعين في أمريكا: توماس الفا اديسون (1847–1931).

أول اديسون الاختراعات المتعددة مع الكهرباء كان مسجل صوت أوتوماتيكي ، والذي حصل على براءة اختراع في عام 1868 ، لكنه لم يتمكن من إثارة أي مصلحة في الجهاز. ثم اخترع أ شريط الأسهم، وبدأت خدمة شريط في بوسطن مع 30 أو 40 من المشتركين وتشغيلها من غرفة عبر بورصة الذهب. حاول هذا الجهاز Edison البيع في نيويورك ، لكنه عاد إلى بوسطن دون أن ينجح. ثم ابتكر تلغرافًا مزدوجًا يمكن بواسطته إرسال رسالتين في وقت واحد ، ولكن في الاختبار ، أخفق الجهاز بسبب غباء المساعد.

في عام 1869 ، كان Edison في الحال عندما فشل التلغراف في شركة Gold Indicator Company ، مما أثار قلقًا في توفير أسعار الذهب لبورصة الأسهم لمشتركيها. أدى ذلك إلى تعيينه كمشرف ، ولكن عندما أدى تغيير في ملكية الشركة إلى إخراجه من المنصب الذي شكله ، مع فرانكلين ل. بابا الفاتيكان، شراكة Pope ، Edison، and Company ، أول شركة مهندسين كهربائيين في الولايات المتحدة.

ليس بعد ذلك بوقت طويل توماس أديسون أصدر الاختراع الذي بدأه في طريق النجاح. كان هذا هو مؤشر الأسهم المحسّن ، ودفعت له شركة Gold and Stock Telegraph 40،000 دولار مقابل ذلك. قام توماس إديسون على الفور بإنشاء متجر في نيوارك. قام بتحسين نظام التلغراف التلقائي الذي كان قيد الاستخدام في ذلك الوقت وقدمه إلى إنجلترا. قام بتجربة الكبلات المغمورة ووضعت نظامًا للإبراق الرباعي الذي صنع به سلك واحد للقيام بعمل أربعة.

تم شراء هذين الاختراعين بواسطة جاي جولد، صاحب شركة تلجراف الأطلسي والمحيط الهادئ. دفع جولد 30000 دولار لنظام quadruplex لكنه رفض دفع ثمن التلغراف التلقائي. اشترى جولد ويسترن يونيون ، منافسته الوحيدة. وقال إديسون "عندما حصلت غولد على ويسترن يونيون ، لم أكن أعرف أي تقدم إضافي في التلغراف ، وذهبت إلى خطوط أخرى."

استأنف إديسون عمله لصالح شركة Western Union Telegraph ، حيث اخترع جهاز إرسال للكربون وباعها لشركة Western Union مقابل 100000 دولار. بناءً على قوة ذلك ، أنشأ إديسون مختبرات ومصانع في مينلو بارك بولاية نيوجيرسي عام 1876 ، وهناك اخترع الفونوغرافحاصل على براءة اختراع في عام 1878 ، وبدأ سلسلة من التجارب التي أنتجت مصباحه المتوهج.

توماس اديسون كان مكرسا لإنتاج مصباح كهربائي للاستخدام الداخلي. بحثه الأول كان عن خيوط دائمة تحترق في فراغ. كان لسلسلة من التجارب على سلك البلاتين والمعادن المختلفة الحرارية نتائج غير مرضية ، كما فعلت العديد من المواد الأخرى ، بما في ذلك شعر الإنسان. وخلص إديسون إلى أن الكربون من نوع ما كان الحل وليس المعدن ، فقد توصل المخترع الإنجليزي جوزيف سوان (1828-1914) إلى نفس النتيجة في عام 1850.

في أكتوبر 1879 ، بعد أربعة عشر شهرًا من العمل الشاق وإنفاق 40،000 دولار ، تم اختبار خيط من القطن المكربن ​​مختوم في أحد الكرات الأرضية في إديسون واستمر لمدة أربعين ساعة. "إذا كانت ستحترق الآن أربعين ساعة" قال اديسون"أنا أعلم أنني أستطيع أن أجعلها تحترق مائة". وكذلك فعل. وهناك حاجة إلى خيوط أفضل. وجدت اديسون في شرائط من الخيزران متفحمة.

كما طور إديسون نوعه الخاص من دينامووهو الأكبر من نوعه حتى ذلك الوقت. جنبا إلى جنب مع المصابيح المتوهجة إديسون ، كانت واحدة من عجائب معرض باريس الكهربائي لعام 1881.

تركيب في أوروبا وأمريكا من محطات الخدمة الكهربائية سرعان ما تبع ذلك. تم إنشاء أول محطة مركزية كبيرة لإديسون ، توفر الطاقة لثلاثة آلاف مصباح ، في هولبورن فيادوكت ، لندن ، في عام 1882 وفي سبتمبر من ذلك العام ، تم تشغيل محطة Pearl Street في مدينة نيويورك ، أول محطة مركزية في أمريكا عملية.

• بوشامب ، كينيث ج. "تاريخ التلغراف". ستيفنيج المملكة المتحدة: معهد الهندسة والتكنولوجيا ، 2001.
• بريتن ، جيه إي "نقاط تحول في التاريخ الكهربائي الأمريكي". نيويورك: مطبعة معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات ، ١٩٧٧.
• كلاين ، موري. "صناع الطاقة: البخار والكهرباء والرجال الذين اخترعوا أميركا الحديثة". نيويورك: مطبعة بلومزبري ، 2008.
• شكتمان ، جوناثان. "التجارب العلمية الرائدة والاختراعات والاكتشافات في القرن الثامن عشر." غرينوود برس ، 2003.