Frühe Erfinder und Innovatoren der Elektrizität

Die Geschichte der Elektrizität beginnt mit William Gilbert (1544–1603), einem Arzt und Naturwissenschaftler, der Königin Elizabeth, der ersten Englands, diente. Vor Gilbert war über Elektrizität und Magnetismus nur ein Lodestone bekannt (Magnetit) besaßen magnetische Eigenschaften und das Reiben von Bernstein und Jet würde Teile verschiedener Materialien anziehen, um zu kleben.

Im Jahr 1600 veröffentlichte Gilbert seine Abhandlung "De magnete, Magneticisique Corporibus" (Auf dem Magneten). Das in wissenschaftlichem Latein gedruckte Buch erklärte Jahre von Gilberts Forschungen und Experimenten zu Elektrizität und Magnetismus. Gilbert hat das Interesse an der neuen Wissenschaft stark geweckt. Es war Gilbert, der in seinem berühmten Buch den Ausdruck "Elektrik" prägte.

Inspiriert und ausgebildet von Gilbert, mehreren europäischen Erfindern, darunter Otto von Guericke (1602–1686) von Deutschland, Charles Francois Du Fay (1698–1739) aus Frankreich und Stephen Gray (1666–1736) aus England erweiterten die Wissen.

Otto von Guericke war der erste, der bewies, dass ein Vakuum existieren könnte. Die Schaffung eines Vakuums war für alle Arten der weiteren Erforschung der Elektronik von wesentlicher Bedeutung. 1660 erfand von Guericke die Maschine, die statische Elektrizität erzeugte; Dies war der erste elektrische Generator.

1729 entdeckte Stephen Gray das Prinzip der Stromleitung und 1733 Charles Francois du Fay entdeckte, dass Elektrizität in zwei Formen vorliegt, die er harzig (-) und glasartig (+) nannte, jetzt negativ und positiv.

Das Leyden-Gefäß war der ursprüngliche Kondensator, ein Gerät, das elektrische Ladung speichert und abgibt. (Zu dieser Zeit galt Elektrizität als mysteriöse Flüssigkeit oder Kraft.) Das Leyden-Gefäß wurde 1745 fast gleichzeitig in Holland erfunden vom Akademiker Pieter van Musschenbroek (1692–1761) 1745 und in Deutschland vom deutschen Geistlichen und Wissenschaftler Ewald Christian Von Kleist (1715–1759). Als Von Kleist sein Leyden-Glas zum ersten Mal berührte, erhielt er einen starken Schock, der ihn zu Boden warf.

Das Leyden-Glas wurde vom französischen Wissenschaftler und Geistlichen Jean-Antoine Nollet (1700–1770) nach Musschenbroeks Heimatstadt und Universität Leyden benannt. Das Glas wurde nach Von Kleist auch Kleistian-Glas genannt, aber dieser Name blieb nicht erhalten.

US-Gründungsvater Ben Franklins (1705–1790) war eine wichtige Entdeckung, dass Elektrizität und Blitz ein und dasselbe waren. Franklins Blitzableiter war die erste praktische Anwendung von Elektrizität. Der Naturphilosoph Henry Cavendish aus England, Coulomb aus Frankreich und Luigi Galvani Italiens leistete wissenschaftliche Beiträge zur Suche nach praktischen Verwendungsmöglichkeiten für Elektrizität.

1747 begann der britische Philosoph Henry Cavendish (1731–1810) mit der Messung der Leitfähigkeit (der Fähigkeit, elektrischen Strom zu führen) verschiedener Materialien und veröffentlichte seine Ergebnisse. Der französische Militäringenieur Charles-Augustin de Coulomb (1736–1806) entdeckte 1779 das sogenannte "Coulombsche Gesetz", das die elektrostatische Kraft der Anziehung und Abstoßung beschrieb. Und 1786 demonstrierte der italienische Arzt Luigi Galvani (1737–1798), was wir heute als elektrische Basis für Nervenimpulse verstehen. Galvani ließ bekanntermaßen Froschmuskeln zucken, indem er sie mit einem Funken von einer elektrostatischen Maschine rüttelte.

Nach der Arbeit von Cavendish und Galvani kam eine Gruppe wichtiger Wissenschaftler und Erfinder, darunter Alessandro Volta (1745–1827) aus Italien, dänischer Physiker Hans Christian Ørsted (1777–1851), französischer Physiker Andre-Marie Ampere (1775–1836), Georg Ohm (1789–1854) aus Deutschland, Michael Faraday (1791–1867) aus England und Joseph Henry (1797–1878) aus den USA

Joseph Henry war ein Forscher auf dem Gebiet der Elektrizität, dessen Arbeit viele Erfinder inspirierte. Henrys erste Entdeckung war, dass die Kraft eines Magneten durch Wickeln mit isoliertem Draht immens verstärkt werden konnte. Er war der erste, der einen Magneten herstellte, der 3.500 Pfund Gewicht heben konnte. Henry zeigte den Unterschied zwischen "Mengen" -Magneten, die aus kurzen, parallel geschalteten und von angeregten Drahtlängen bestehen einige große Zellen und "Intensitäts" -Magnete, die mit einem einzigen langen Draht gewickelt und von einer Batterie angeregt wurden, die aus Zellen in Reihe besteht. Dies war eine ursprüngliche Entdeckung, die sowohl die unmittelbare Nützlichkeit des Magneten als auch seine Möglichkeiten für zukünftige Experimente erheblich steigerte.

Michael FaradayWilliam Sturgeon (1783–1850) und andere Erfinder erkannten schnell den Wert von Henrys Entdeckungen. Sturgeon sagte großmütig: "Professor Joseph Henry wurde in die Lage versetzt, eine magnetische Kraft zu erzeugen, die sich gegenseitig in den Schatten stellt." ganze Annalen des Magnetismus, und keine Parallele ist zu finden seit der wundersamen Aufhängung des berühmten orientalischen Betrügers in seinem Eisen Sarg."

Dieser häufig verwendete Ausdruck bezieht sich auf eine obskure Geschichte, über die diese europäischen Wissenschaftler über Muhammad (571–632 n. Chr.), Den Gründer von Islam. In dieser Geschichte ging es überhaupt nicht um Muhammad, sondern um eine Geschichte, die von erzählt wurde Plinius der Ältere (23–70 n. Chr.) Über einen Sarg in Alexandria, Ägypten. Plinius zufolge war der Tempel des Serapis in Alexandria mit mächtigen, so mächtigen Logensteinen gebaut worden dass der eiserne Sarg von Cleopatras jüngerer Schwester Arsinoë IV (68–41 v. Chr.) in der Luft.

Joseph Henry entdeckte auch die Phänomene der Selbstinduktion und der gegenseitigen Induktion. In seinem Experiment induzierte ein Strom, der in der zweiten Etage des Gebäudes durch einen Draht geleitet wurde, Ströme durch einen ähnlichen Draht im Keller zwei Stockwerke tiefer.

Der Telegraph war eine frühe Erfindung, die Nachrichten in einiger Entfernung über ein Kabel mit Elektrizität übermittelte, die später durch das Telefon ersetzt wurde. Das Wort Telegraphie kommt von den griechischen Wörtern tele, was weit weg bedeutet, und grapho, was schreiben bedeutet.

Die ersten Versuche, Signale per Elektrizität (Telegraph) zu senden, waren viele Male unternommen worden, bevor Henry sich für das Problem interessierte. William Sturgeon Die Erfindung des Elektromagneten ermutigte Forscher in England, mit dem Elektromagneten zu experimentieren. Die Experimente scheiterten und erzeugten nur einen Strom, der nach einigen hundert Fuß schwächer wurde.

Henry reihte jedoch eine Meile feinen Drahtes ein und platzierte eine "Intensität" Batterie an einem Ende und ließ den Anker am anderen eine Glocke schlagen. In diesem Experiment entdeckte Joseph Henry die wesentlichen Mechanismen hinter dem elektrischer Telegraph.

Diese Entdeckung wurde 1831 gemacht, ein volles Jahr bevor Samuel Morse (1791–1872) den Telegraphen erfand. Es gibt keine Kontroversen darüber, wer die erste Telegraphenmaschine erfunden hat. Das war Morses Leistung, aber die Entdeckung, die Morse motivierte und es ihm ermöglichte, den Telegraphen zu erfinden, war Joseph Henrys Leistung.

In Henrys eigenen Worten: "Dies war die erste Entdeckung der Tatsache, dass ein galvanischer Strom in großer Entfernung übertragen werden konnte mit so wenig Kraftminderung, dass mechanische Effekte hervorgerufen werden, und der Mittel, mit denen die Übertragung erfolgen könnte erreicht. Ich sah, dass der elektrische Telegraph jetzt praktikabel war. Ich hatte keine bestimmte Form von Telegraph im Sinn, sondern bezog mich nur auf die allgemeine Tatsache, dass jetzt gezeigt wurde, dass a Galvanischer Strom könnte über große Entfernungen übertragen werden, mit ausreichender Leistung, um mechanische Effekte zu erzeugen, die dem gewünschten entsprechen Objekt."

Henry wandte sich als nächstes dem Entwurf eines Magnetmotors zu und es gelang ihm, einen Hubkolbenmotor einzuschalten Er installierte den ersten automatischen Polwechsler oder Kommutator, der jemals mit einer elektrischen Batterie verwendet wurde. Es gelang ihm nicht, eine direkte Drehbewegung zu erzeugen. Seine Bar schwankte wie der Laufstrahl eines Dampfschiffes.

Thomas Davenport (1802–1851), ein Schmied aus Brandon, Vermont, baute 1835 ein straßenwürdiges Elektroauto. Zwölf Jahre später stellte der US-amerikanische Elektrotechniker Moses Farmer (1820–1893) eine elektrisch angetriebene Lokomotive aus. 1851 fuhr der Erfinder von Massachusetts, Charles Grafton Page (1712–1868), ein Elektroauto auf den Gleisen der Baltimore and Ohio Railroad, von Washington nach Bladensburg, mit einer Geschwindigkeit von neunzehn Meilen an Stunde.

Die Kosten für Batterien waren zu dieser Zeit jedoch zu hoch und die Verwendung des Elektromotors im Transportwesen noch nicht praktikabel.

Das Prinzip des Dynamos oder elektrischen Generators wurde von Michael Faraday und Joseph Henry entdeckt, aber der Prozess seiner Entwicklung zu einem praktischen Stromgenerator dauerte viele Jahre. Ohne einen Dynamo zur Stromerzeugung war die Entwicklung des Elektromotors zum Stillstand gekommen, und Elektrizität könnte nicht in großem Umfang für Transport, Herstellung oder Beleuchtung verwendet werden, wie sie verwendet wird heute.

Das Bogenlicht als praktisches Beleuchtungsgerät wurde 1878 vom Ohio-Ingenieur Charles Brush (1849–1929) erfunden. Andere hatten das Problem der elektrischen Beleuchtung angegriffen, aber ein Mangel an geeigneten Kohlenstoffen stand ihrem Erfolg im Wege. Pinsel ließ mehrere Lampen in Reihe von einem Dynamo leuchten. Die ersten Bürstenlichter wurden für die Straßenbeleuchtung in Cleveland, Ohio, verwendet.

Andere Erfinder verbesserten das Bogenlicht, aber es gab Nachteile. Für die Außenbeleuchtung und für große Hallen funktionierten Bogenlichter gut, aber Lichtbogenlichter konnten in kleinen Räumen nicht verwendet werden. Außerdem waren sie in Serie, dh der Strom floss nacheinander durch jede Lampe, und ein Unfall mit einem warf die gesamte Serie außer Betrieb. Das gesamte Problem der Innenbeleuchtung sollte von einem der berühmtesten Erfinder Amerikas gelöst werden: Thomas Alva Edison (1847–1931).

Der erste von Edison zahlreiche Erfindungen mit Strom war ein automatischer Wahlrekorder, für den er 1868 ein Patent erhielt, aber kein Interesse an dem Gerät wecken konnte. Dann erfand er eine Börsentickerund startete einen Ticker-Service in Boston mit 30 oder 40 Abonnenten und operierte von einem Raum über der Gold Exchange. Diese Maschine versuchte Edison in New York zu verkaufen, kehrte aber ohne Erfolg nach Boston zurück. Dann erfand er einen Duplex-Telegraphen, mit dem zwei Nachrichten gleichzeitig gesendet werden konnten, aber bei einem Test fiel die Maschine aufgrund der Dummheit des Assistenten aus.

Im Jahr 1869 war Edison an Ort und Stelle, als der Telegraph bei der Gold Indicator Company versagte, einem Unternehmen, das seinen Abonnenten die Goldpreise an der Börse lieferte. Das führte zu seiner Ernennung zum Superintendenten, aber als ihn ein Eigentümerwechsel des Unternehmens aus der Position warf, mit der er sich gebildet hatte Franklin L. Papst, die Partnerschaft von Pope, Edison und Company, der ersten Firma von Elektrotechnikern in den Vereinigten Staaten.

Nicht lange danach Thomas Edison veröffentlichte die Erfindung, die ihn auf den Weg zum Erfolg brachte. Dies war der verbesserte Börsenticker, und die Gold and Stock Telegraph Company zahlte ihm 40.000 US-Dollar dafür. Thomas Edison eröffnete sofort ein Geschäft in Newark. Er verbesserte das damals verwendete System der automatischen Telegraphie und führte es in England ein. Er experimentierte mit Unterseekabeln und erarbeitete ein System der Quadruplex-Telegraphie, mit dem ein Draht für die Arbeit von vier gemacht wurde.

Diese beiden Erfindungen wurden von gekauft Jay Gould, Eigentümer der Atlantic and Pacific Telegraph Company. Gould zahlte 30.000 US-Dollar für das Quadruplex-System, weigerte sich jedoch, den automatischen Telegraphen zu bezahlen. Gould hatte die Western Union gekauft, seine einzige Konkurrenz. "Als Gould die Western Union bekam", sagte Edison, "wusste ich, dass keine weiteren Fortschritte in der Telegraphie möglich waren, und ging in andere Linien."

Edison nahm seine Arbeit für die Western Union Telegraph Company wieder auf, wo er einen Kohlenstoffsender erfand und ihn für 100.000 US-Dollar an die Western Union verkaufte. Aus diesem Grund errichtete Edison 1876 Labors und Fabriken in Menlo Park, New Jersey, und dort erfand er das Grammophon, 1878 patentiert, und begann eine Reihe von Experimenten, die seine Glühlampe herstellten.

Thomas Edison widmete sich der Produktion eines elektrische Lampe für den Innenbereich. Seine erste Forschung betraf ein haltbares Filament, das im Vakuum brennen würde. Eine Reihe von Experimenten mit einem Platindraht und verschiedenen hochschmelzenden Metallen hatte unbefriedigende Ergebnisse, ebenso wie viele andere Substanzen, einschließlich menschliches Haar. Edison kam zu dem Schluss, dass Kohlenstoff eher die Lösung als ein Metall war - der englische Erfinder Joseph Swan (1828–1914) war 1850 zu demselben Schluss gekommen.

Im Oktober 1879 wurde nach vierzehn Monaten harter Arbeit und einem Aufwand von 40.000 US-Dollar ein in einer von Edisons Globen versiegelter karbonisierter Baumwollfaden getestet, der vierzig Stunden dauerte. "Wenn es jetzt vierzig Stunden brennt" sagte Edison"Ich weiß, ich kann es hundert brennen lassen." Und so tat er es. Ein besseres Filament wurde benötigt. Edison fand es in karbonisierten Bambusstreifen.

Edison entwickelte auch seine eigene Art von Dynamo, die größte, die jemals bis zu dieser Zeit gemacht wurde. Zusammen mit den Edison-Glühlampen war es eines der Wunder der Pariser Elektroausstellung von 1881.

Die Installation von Anlagen für den elektrischen Betrieb in Europa und Amerika folgte bald. Edisons erster großer Hauptbahnhof, der dreitausend Lampen mit Strom versorgte, wurde 1882 am Holborn Viaduct in London errichtet. und im September dieses Jahres wurde die Pearl Street Station in New York City, die erste zentrale Station in Amerika, eingerichtet Betrieb.

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• Shectman, Jonathan. "Bahnbrechende wissenschaftliche Experimente, Erfindungen und Entdeckungen des 18. Jahrhunderts." Greenwood Press, 2003.