حقائق مثيرة للاهتمام، حقائق مذهلة، حقائق غير معروفة في متحف الحقائق. حقائق مثيرة للاهتمام حول تاريخ الكهرباء

الكهرباء جزء لا يتجزأ من المجتمع اليوم. في حين أن معظم الناس في البلدان المتقدمة يشعرون بالقلق إزاء كيفية توفير المال على فواتير الكهرباء، فإن العديد من البلدان النامية تعمل على كيفية توليد ما يكفي من الطاقة لمواطنيها. لقد جمعنا حقائق مثيرة للاهتمام حول الطاقة الكهربائية لقرائنا.

مهم! الكهرباء هي مساعدنا الذي لا غنى عنه. ولكن بالنسبة لأولئك الذين لا يعرفون أو يهملون السلامة الكهربائية، فإن الكهرباء محفوفة بخطر مميت. تعد شهادة السلامة الكهربائية عنصرًا مهمًا لأي شخص له علاقة بالكهرباء.

1. 20% لراحة ربات البيوت

تبلغ كمية الطاقة التي تستخدمها الأسر الأمريكية النموذجية لتكييف الهواء حوالي 20% من استهلاك الكهرباء في البلاد.

2. استفاد - أخذ ساقيه

توجد سجون في البرازيل حيث يُسمح للسجناء باستخدام دراجات التمرين لتوليد الطاقة للقرى المحيطة. ولهذا يُعرض عليهم تخفيض مدة السجن.

3. الأموال المخصصة للقمامة، والقمامة لإعادة تدويرها، وتحويل الطاقة الحرارية إلى كهرباء

لقد تم تطوير عملية إعادة التدوير بشكل جيد في السويد لدرجة أن البلاد غالبًا ما تستورد النفايات من النرويج لمصانع معالجة النفايات المولدة للطاقة.

4. محطة إيتايبو للطاقة الكهرومائية

ويأتي ما يقرب من ربع الكهرباء في البرازيل من محطة واحدة لتوليد الكهرباء.

5. كل شيء نظيف في سويسرا

يتم توليد أكثر من نصف الطاقة في سويسرا عن طريق محطات الطاقة الكهرومائية، والباقي - محطات الطاقة النووية. ونتيجة لذلك، فإن صناعة الطاقة في البلاد لا تنتج أي انبعاثات من ثاني أكسيد الكربون تقريبًا.

6. محطات توليد الطاقة المائية

تسمح لك محطات توليد الطاقة المخزنة بالضخ بتخزين الطاقة "الخضراء" لفترات طويلة من الزمن. في البداية، يتم إمداد المياه إلى أعلى الهيكل، وعندما تتدفق إلى الأسفل، فإنها تدير شفرات التوربينات، وتولد الكهرباء، ويستخدم جزء منها لضخ المياه مرة أخرى.

7 مهندسين تيتانيك

ولم ينجو أحد من مهندسي تيتانيك. لقد نزلوا جميعًا بالسفينة لأنهم كانوا مشغولين بصيانة توليد الكهرباء في السفينة حتى النهاية.

8. استراحة شاي في المملكة المتحدة

تخدم محطة طاقة دينورويغ في المملكة المتحدة غرضًا واحدًا - توفير طاقة إضافية أثناء فترات الاستراحة التجارية للأفلام عندما يقوم كل شخص في البلاد بتشغيل الغلايات الكهربائية الخاصة به لصنع الشاي.

9. أنظف من الطاقة النووية ما هي إلا طاقة الرياح والمياه

وفي عملية توليد الطاقة النووية، يكون مستوى ثاني أكسيد الكربون أقل مما هو عليه في عملية توليد الطاقة الشمسية والطاقة الحرارية الأرضية. فقط طاقة الرياح والمياه هي الأكثر نظافة.

10. محطات الطاقة الحرارية الأرضية في أيسلندا

تولد أيسلندا كل طاقتها من مصادر متجددة. توفر محطات الطاقة الكهرومائية حوالي ثلثي الطلب على الطاقة، في حين يتم توليد الباقي عن طريق محطات الطاقة الحرارية الأرضية.

11. الرؤوس الحربية النووية السوفييتية

ويأتي حوالي نصف الطاقة النووية في الولايات المتحدة من الرؤوس الحربية النووية السوفيتية القديمة.

12. الطاقة المائية في النرويج

بعض الحقائق المثيرة للاهتمام من عالم الكهرباء.

أفضل موصل للكهرباء والحرارة (من المواد المتاحة على نطاق واسع) هو الفضة. السبب وراء استخدام الأسلاك النحاسية في المعدات الكهربائية بدلاً من الأسلاك الفضية هو أن النحاس، ثاني أكثر العناصر موصلية، أرخص.

ومن المعروف الآن أن سرعة التيار الكهربائي تتطابق عمليا مع سرعة انتشار الضوء. ومع ذلك، في عام 1746، لم يكن أحد يعرف ذلك بعد، وقرر الكاهن الفرنسي والفيزيائي جان أنطوان نولي إجراء تجربة. قام بتوصيل 180 راهبًا بأسلاك حديدية، ثم قام بتفريغ بطارية من جرار ليدن، التي اخترعها قبل عام، في هذه الدائرة الحية. وبما أن جميع الرهبان تفاعلوا مع الصدمة الكهربائية في نفس الوقت، فقد خلص نول إلى أن سرعة التيار لها قيمة عالية جدًا.

كثيرا ما نرى الطيور تجلس على خطوط الكهرباء ذات الجهد العالي ونتساءل لماذا لا يضرها التيار. اتضح أن جسم الطائر موصل رديء للغاية. عندما تلمس أقدام الطائر السلك، يتم إنشاء اتصال متوازي، وبما أن السلك موصل أفضل بكثير للكهرباء، يتم تطبيق تيار قليل جدًا على الطائر نفسه. ومع ذلك، إذا لمس الطائر جسمًا مؤرضًا (على سبيل المثال، عمودًا معدنيًا)، فإن الجهد الناتج سوف يقتله على الفور.

إذا ضربت صاعقة شخصا ما، فإن نمطا خاصا يتكون على جسده، يشبه نمط الوشم. تسمى هذه الندبات "أشكال ليشتنبرغ".

على المراحل الأولىبحث الظواهر الكهربائيةوبسبب عدم وجود أدوات خاصة للتجارب، كان على العلماء التضحية "بأنفسهم" من أجل العلم. لذلك، على سبيل المثال، اضطر العالم الروسي فاسيلي بيتروف، الذي وصف لأول مرة علميا ظاهرة القوس الكهربائي، إلى قطع الطبقة العلياالجلد على الأصابع ليشعر بشكل أفضل بالتيارات الضعيفة.

البرق هو تفريغ للكهرباء في الغلاف الجوي تصل شدتها إلى عشرات الآلاف من الفولتات.

تلعب الكهرباء دورًا مهمًا في صحة الإنسان. تنقبض الخلايا العضلية في القلب وتنتج الكهرباء. يقيس مخطط كهربية القلب (ECG) إيقاع القلب من خلال هذه النبضات.

بالعودة إلى ثمانينيات القرن التاسع عشر، كانت هناك «حرب تيارات بين توماس إديسون (الذي اخترع التيار المباشر) ونيكولا تيسلا (الذي اكتشف التيار المتردد). أراد كلاهما أن يتم استخدام أنظمتهما على نطاق واسع، لكن التيار المتردد فاز لسهولة الإنتاج، وزيادة الكفاءة، وتقليل المخاطر.


وصف قاموس الأكاديمية للطبعة الروسية لعام 1794 ذات مرة "الكهرباء" على النحو التالي: "بشكل عام، هذا يعني عمل مادة شديدة السيولة ورقيقة، مع خصائصها المختلفة تمامًا عن جميع الأجسام السائلة المعروفة؛ يمتلك القدرة على التواصل مع جميع الأجسام تقريبًا، ولكن مع الآخرين بشكل أكبر، ومع الآخرين بشكل أقل، ويتحرك بسرعة هائلة وينتج بحركته ظواهر غريبة جدًا.

لا عجب أن لويجي جالفاني الشهير، الذي لم يكن حتى فيزيائيًا على الإطلاق، كان يُطلق عليه ذات يوم ساحرًا. لقد جعل جثث العجول والقطط والفئران والضفادع تتحرك! تمت تسمية مصادر التيار الكيميائي - الخلايا الجلفانية - على شرفه.

العديد من وحدات الكميات الفيزيائية في الهندسة الكهربائية تحمل أسماء العلماء. ولكن من المثير للاهتمام أن واحدًا منهم فقط، وهو جورج أوم، حصل على هذا التكريم مرتين. الجميع على دراية بوحدة قياس المقاومة "أوم"، ولكن اتضح أنه في بعض البلدان يتم قياس الكمية الفيزيائية، مقلوب المقاومة - التوصيل الكهربائي، بكميات تسمى "مو".

ومن المثير للاهتمام، للاستخدام على نطاق واسع التيار المتناوب، تم الحصول عليها في الثلاثينيات من القرن التاسع عشر، وبدأت بعد 70 عامًا فقط! حتى أنهم حاولوا حظر نقل التيار المتردد باستخدام خطوط الكهرباء ذات الجهد العالي بموجب القانون. ومن بين "معارضي التيار المتناوب" كان توماس إديسون!

هل تعلم أنه في بعض المناطق أمريكا الجنوبيةوفي أفريقيا، حيث لا يوجد كهرباء، كان من الممكن رؤية المنازل المغلقة داخل المسكن. الجرار الزجاجيةمليئة باليراعات! مثل هذه "المصابيح" أعطت ضوءًا ساطعًا للحسد!

العلاج بالكهرباء له تاريخه الخاص. وكان الرومان أول من فكر في ذلك، حيث وضعوا ثعبان البحر الكهربائي على رؤوس المرضى الذين يعانون من الصداع. يقولون أنه بعد ذلك إما ذهب كل شيء، أو لم يعد المريض يعترف بأنه يعاني من الصداع.

أقدم مصباح كهربائي في العالم

في الولايات المتحدة، في أحد أقسام الإطفاء بمدينة ليفرمور (كاليفورنيا)، يعمل أقدم مصباح كهربائي في العالم. هذا مصباح يدوي بقوة 4 واط يُعرف باسم "مصباح المئوية". لقد ظل مشتعلًا باستمرار لأكثر من 100 عام، منذ عام 1901. يكمن سر طول عمره في حقيقة أن المصباح الكهربائي لم ينطفئ أبدًا. مثل هذا العمر الطويل بشكل غير عادي لم يحول المصباح إلى معلم محلي فحسب، بل سمح له أيضًا بأخذ مكانه في كتاب غينيس للأرقام القياسية باعتباره أقدم مصباح يعمل في العالم.

تمتلك الكبدة الطويلة موقعها الإلكتروني الخاص www.centennialbulb.org، حيث يمكنك، من بين أمور أخرى، متابعة عملها من خلال كاميرا الويب (يتم التقاط الصور على فترات مدتها 10 ثوانٍ). التاريخ المحددتركيب هذا المصباح غير معروف، ولكن على الأرجح حدث ذلك في منتصف يونيو 1901. ومنذ ذلك الحين، يعمل مصباح كهربائي بقدرة 4 وات على مدار الساعة في أحد أقسام الإطفاء، ويقوم بوظيفة إضاءة المعدات التقنية. توقف المصباح الكهربائي عن العمل للمرة الوحيدة لمدة 22 دقيقة عام 1976 وذلك لأسباب السلامة من الحرائقتم نقلها إلى منشأة أخرى. وتمت عملية النقل برفقة مرافقة من الشرطة والإطفاء تحت قيادة نقيب إدارة الإطفاء.

لكي تفهم ظاهرة طول عمر هذا المصباح الكهربائي، عليك أن تفهم ماهيته المواصفات الفنية. تم إصداره من قبل شركة شيلبي إلكتريك. وفقا لرسومات المنافس الرئيسي ل T. Edison، Adolphe A. Chaillet. تم نفخ العلبة الزجاجية يدويًا، وكان خيط الكربون بمثابة العنصر المتوهج. أوضحت ديبورا كاتز، أستاذة الفيزياء في الأكاديمية البحرية الأمريكية في أنابوليس، السبب الشائع للتشغيل الطويل والخالي من المتاعب لمثل هذه المصابيح، وذلك بناءً على دراسة شاملة لمصابيح شيلبي إلكتريك العتيقة.

"يمكن تفسير ظاهرة مصباح ليفرمور بحقيقة أن المصابيح المتوهجة القديمة كانت تحتوي على اثنين الاختلافات الأساسيةمن نظيراتها الحديثة. أولا، كان الخيوط فيها أكثر سمكا بثماني مرات من الآن، وثانيا، كانت المواد اللازمة لتصنيعها عبارة عن أشباه الموصلات، على الأرجح تعتمد على الكربون. وهذا فرق مهم للغاية: عندما ترتفع درجة حرارة الفتيل المتوهج الحديث، فإنه يتوقف عن توصيل الكهرباء، في حين أن مصابيح شيلبي الكهربائية تعمل بشكل أفضل كلما زادت سخونتها. وهكذا، كان الشرط الموضوعي لطول عمر المصباح الكهربائي في محطة الإطفاء رقم 6 في مدينة ليفرمور هو تشغيله دون انقطاع وغياب دورات التشغيل والإيقاف. لكن هذه الحقيقة لا تنتقص البتة من المعجزة الصغيرة المتمثلة في وجود المصباح الذي تغير عمره في المائة الثانية.

المخترع توماس إديسونوفي ثمانينيات القرن التاسع عشر، عمل على أنظمة كهربة المدن الأمريكية، لكنه لم يتمكن من نقل التيار المباشر إلى ما هو أبعد من بضع بنايات. حقق منافسه جورج وستنجهاوس نجاحا كبيرا باستخدام التيار المتردد، لكن إديسون منع انتشاره بكل الطرق، واصفا إياه بالتيار القاتل. في الوقت نفسه، كانت لجنة خاصة تبحث عن جهاز للتنفيذ الأكثر "إنسانية"، وأوصى إديسون بآلة وستنجهاوس على التيار المتردد. وبذلك ساهم في اختراع الكرسي الكهربائي.

مولدات الطاقة الكهربائية في أمريكا الجنوبيةيمكن أن تولد جهدًا يصل إلى 1200 فولت بتيار 1.2 أمبير. وهذا سيكون كافيًا لإضاءة مصابيح كهربائية بقدرة ستمائة واط.

الجهد داخل البرق- حوالي 100.000.000 فولت لكل متر.

البطارية الأولىتم العثور عليه في مصر بقوة 4 فولت ويتكون من اسطوانة نحاسية وقضيب حديدي مدمج فيها. تم سكب السائل في الاسطوانة، لكن القضيب لم يلمس جدران الوعاء.

الثعابين الكهربائيةيمكن أن يحدث صدمة كهربائية تبلغ حوالي 500 فولت للدفاع عن النفس وأثناء الصيد.

أكبر مصدر للطاقة في العالملمحطات الطاقة هو الفحم. يؤدي حرق الفحم في أفران الغلايات إلى تسخين الماء، ويقوم البخار المتصاعد بتدوير توربينات المولدات.

تلعب الكهرباء دورًا مهمًا في صحة الإنسان. تنقبض الخلايا العضلية في القلب وتنتج الكهرباء. يقيس مخطط كهربية القلب (ECG) إيقاع القلب من خلال هذه النبضات.

في ثمانينيات القرن التاسع عشر البعيدة كانت هناك "حرب التيارات"بين توماس إديسون (مخترع التيار المباشر) ونيكولا تيسلا (مكتشف التيار المتردد). أراد كلاهما أن يتم استخدام أنظمتهما على نطاق واسع، لكن التيار المتردد فاز لسهولة الإنتاج، وزيادة الكفاءة، وتقليل المخاطر.

ومن المثير للاهتمام أنه أحد الآباء المؤسسين للولايات المتحدةلم يكن بنجامين فرانكلين سياسيًا فحسب، بل كان عالمًا أيضًا. أجرى أبحاثًا مكثفة حول الكهرباء في القرن الثامن عشر، واخترع مانعة الصواعق.

يعتقد اليونانيون القدماءأن معظم العنبر موجود على ساحل بحر الشمال. وهناك أصيب فايثون بالبرق على الأرض. ربما رأوا وجود صلة بين البرق وخصائص الكهرمان.

قاموس أكاديمية الطبعة الروسية لعام 1794لقد وصف ذات مرة "الكهرباء" بهذه الطريقة: "بشكل عام، هذا يعني عمل مادة شديدة السيولة ورقيقة، ولها خصائص مختلفة تمامًا عن جميع الأجسام السائلة المعروفة؛ يمتلك القدرة على التواصل مع جميع الأجسام تقريبًا، ولكن مع الآخرين بشكل أكبر، ومع الآخرين بشكل أقل، ويتحرك بسرعة هائلة وينتج بحركته ظواهر غريبة جدًا.

في نهاية الثلاثينيات من القرن الثامن عشركتب عضو أكاديمية باريس، تشارلز ف. دوفاي: «ربما، في النهاية، سيكون من الممكن إيجاد وسيلة للحصول على الكهرباء على نطاق واسع، وبالتالي زيادة قوة الحرائق الكهربائية، والتي في وتظهر العديد من هذه التجارب... وكأنها من نفس طبيعة البرق".

في الأيام الخوالي، مكان تفريغ البرقفي الأرض أشار لصوص تلال الدفن السكيثية إلى أن الكنوز مدفونة هنا. ومن الواضح أن البرق يضرب تلالاً تحتوي على "حشوة" معدنية.

في روس، المكان الذي ضرب فيه البرق، كان يعتبر الأفضل لحفر البئر. كان احتمال المياه القريبة مرتفعًا جدًا!

لا عجب لويجي جالفاني الشهير، ولا حتى الفيزياء على الإطلاق، كان يُطلق عليه ذات يوم ساحرًا. لقد جعل جثث العجول والقطط والفئران والضفادع تتحرك! تمت تسمية مصادر التيار الكيميائي - الخلايا الجلفانية - على شرفه.

إحدى الأساطير عن عالم الفيزياء العظيم توماس إديسونالمرتبطة بتدينه الذي نادرا ما كان موضع شك. وكل ذلك لأنه على مر السنين، ذهب إديسون في كثير من الأحيان إلى الكنيسة القريبة من منزله. تم الكشف عن سوء الفهم بعد يوم واحد من سؤاله عن إيمانه بالله وزياراته الدورية للكنيسة المحلية. اتضح أن الكنيسة كانت على الطريق الصحيح من المختبر إلى منزل إديسون، وغالبًا ما كان يذهب إلى الكنيسة في الأمسيات الباردة فقط لتدفئة نفسه في الغرفة.

دراسة الكهرباء الساكنةبدأ الأمر بأبسط جهاز: قرص معدني، قلم زجاجي، قطة، وسادة شمع، إصبع. باستخدام هذه "مجموعة الأدوات" عمل أليساندرو فولتا الشهير.

عندما كان طفلا، لم يظهر توماس إديسون أي مواهب خاصة.يعتبر طفلا صعبا. بعد يوم من الأيام، وصفه المعلم بأنه "أحمق بلا عقل"، أخرجته والدته من المدرسة حيث كان بإمكانه الدراسة لمدة 3 أشهر فقط وقررت تعليم توماس بمفردها. وفي الوقت نفسه كانت تقرأ له كتباً، منها: " مرشد سريعلمدارس الفلسفة الطبيعية والتجريبية” لريتشارد باركر و”شفرة مورس”.

ربما تكون واحدة من الدوائر الكهربائية الأولىكانت هناك دائرة كهربائية حية مكونة من 180 جنديًا من جنود لويس الخامس عشر ممسكين بأيديهم، ارتجفوا من تفريغ جرة ليدن التي مرت عبرهم أثناء تجربة في بلاط الملك.

العديد من وحدات الكميات الفيزيائيةفي الهندسة الكهربائية تتم تسميتهم على اسماء العلماء. ولكن من المثير للاهتمام أن واحدًا منهم فقط، وهو جورج أوم، حصل على هذا التكريم مرتين. الجميع على دراية بوحدة قياس المقاومة "أوم"، ولكن اتضح أنه في بعض البلدان يتم قياس الكمية الفيزيائية، مقلوب المقاومة - التوصيل الكهربائي، بكميات تسمى "مو".

في عام 1827 ألماني اسمه جورج أوم، الذي اكتسب شهرة عالمية فيما بعد، لم يجتاز الامتحان ولم يُسمح له بتدريس الفيزياء في المدرسة بسبب المستوى المنخفض للغاية من المعرفة ونقص القدرات التربوية.

ومن المثير للاهتمام أن الاستخدام الواسع النطاق للتيار المتردد، تم الحصول عليها في الثلاثينيات من القرن التاسع عشر، وبدأت بعد 70 عامًا فقط! حتى أنهم حاولوا حظر نقل التيار المتردد باستخدام خطوط الكهرباء ذات الجهد العالي بموجب القانون. ومن بين "معارضي التيار المتردد" كان توماس إديسون!

هل تعلم أنه في بعض أجزاء أمريكا الجنوبية وأفريقياحيث لا توجد كهرباء، يمكن رؤية الجرار الزجاجية المغلقة المليئة باليراعات داخل المسكن! مثل هذه "المصابيح" أعطت ضوءًا ساطعًا للحسد!

لا يعلم الجميع أن توماس إديسونكونه المخترع الأكثر شهرة، الذي حصل على 1093 براءة اختراع في الولايات المتحدة الأمريكية وحدها وحوالي 3 آلاف في بلدان أخرى، وكان أيضًا رجل أعمال ثريًا استخدم دائمًا الشعار في عمله: "لا تخترع أبدًا شيئًا لا يوجد طلب عليه" ".

يعتقد العلماءأنه بإمكاننا جميعًا أن نلاحظ بشكل متكرر حركة الجسيمات بنصف سرعة الضوء عبر قناة يبلغ قطرها 1.27 سم، وهذا يحدث في كل مرة في البرق!

الفيزيائي العظيم توماس إديسونسُئل ذات مرة: هل من الضروري وضع مانعة صواعق على كنيسة قيد الإنشاء؟
أجاب: "بالتأكيد". - ففي نهاية المطاف، يكون الله غافلًا جدًا في بعض الأحيان.

يُعرف توماس إديسون بأنه أعظم مخترعفي جميع أنحاء العالم. لقد سجل 1093 براءة اختراع، والتي لا تزال تدهشنا بعد قرن من الزمان. لكن الحقيقة هي أنه ليست كل الاختراعات ملكًا له شخصيًا. بعض اكتشافات إديسون ترجع إلى فنييه المجهولين - واختراعه الأكثر شهرة، الضوء الكهربائي، لم يُصنع حتى في مختبره. قبل أربعة عقود من ميلاد إديسون، اخترع العالم الإنجليزي السير همفري ديفي الضوء القوسي (باستخدام خيوط الكربون). على مر السنين، قام الباحثون بتحسين اكتشاف ديفي. كانت هناك مشكلة واحدة: لم يتم حرق أي من الترقيات لأكثر من 12 ساعة (بسبب خيوط مكسورة). كان إنجاز إديسون هو أنه التقط خيطًا مناسبًا يمكن أن يحترق لعدة أيام. لقد حقق اكتشافًا مهمًا للغاية، لكنه لم يكن رائدًا.

اتجاه التيار الكهربائي

إذا قمت بعمل دائرة كهربائية من مصدر تيار ومستهلك للطاقة وأغلقت الأسلاك الواصلة بينهما فإن هذه الدائرة سوف تتدفق كهرباء. ومن المعقول أن نسأل: "في أي اتجاه؟" كتاب مدرسي الأسس النظريةالهندسة الكهربائية تعطي الجواب: "في الدائرة الخارجية، يتدفق التيار من زائد مصدر الطاقة إلى ناقص، وداخل المصدر من ناقص إلى زائد."
هو كذلك؟ تذكر أن الحركة المنظمة للجسيمات المشحونة كهربائيًا تسمى التيار الكهربائي. تلك الموجودة في الموصلات المعدنية هي جسيمات سالبة الشحنة - الإلكترونات. لكن بعد كل شيء، تتحرك الإلكترونات الموجودة في الدائرة الخارجية في الاتجاه المعاكس تمامًا: من سالب المصدر إلى الموجب. يمكن إثبات ذلك بكل بساطة. يكفي وضع مصباح إلكتروني - صمام ثنائي في الدائرة المذكورة أعلاه. إذا كان أنود المصباح مشحونًا بشكل إيجابي، فسيكون التيار في الدائرة، إذا كان سالبًا، فلن يكون هناك تيار. تذكر أن الشحنات المتباينة تتجاذب، والشحنات المتشابهة تتنافر. ولذلك، فإن الأنود الموجب يجذب الإلكترونات السالبة، ولكن ليس العكس. ونستنتج أن اتجاه التيار الكهربائي في علم الهندسة الكهربائية يؤخذ على أنه الاتجاه المعاكس لحركة الإلكترونات.
لا يمكن وصف اختيار الاتجاه المعاكس للاتجاه الحالي بأنه متناقض، ولكن يمكن تفسير أسباب هذا التناقض إذا تتبعنا تاريخ تطور الهندسة الكهربائية كعلم.
من بين النظريات العديدة، وأحيانًا القصصية، التي تحاول تفسير الظواهر الكهربائية التي ظهرت في فجر علم الكهرباء، سنركز على نظريتين رئيسيتين.
طرح العالم الأمريكي ب. فرانكلين ما يسمى بالنظرية الوحدوية للكهرباء، والتي بموجبها تعتبر المادة الكهربائية نوعًا من السائل عديم الوزن الذي يمكن أن يتدفق من بعض الأجسام ويتراكم في أجسام أخرى. ووفقا لفرانكلين، فإن السائل الكهربائي موجود في جميع الأجسام، ولا يصبح مكهربا إلا عندما يكون هناك نقص أو زيادة في السائل الكهربائي فيها. نقص السوائل يعني كهربة سلبية، فائض - إيجابي. هكذا ظهر مفهوم الشحنة الموجبة والسالبة. عند اتصال الأجسام الموجبة الشحنة بالأجسام السالبة، يمر السائل الكهربائي (السوائل) من الجسم معها زيادة المبلغالسوائل إلى الجسم بكمية مخفضة. كما هو الحال في التواصل السفن. وبنفس الفرضية دخل مفهوم حركة الشحنات الكهربائية – التيار الكهربائي – إلى العلم.
تبين أن فرضية فرانكلين كانت مثمرة للغاية ومتوقعة النظرية الإلكترونيةومع ذلك، تبين أن الموصلية بعيدة عن الكمال. والحقيقة هي أن العالم الفرنسي دوفاي اكتشف أن هناك نوعين من الكهرباء، كل منهما يطيع نظرية فرانكلين على حدة، ويبطل كل منهما الآخر عندما يتلامسان. كان السبب وراء ظهور نظرية ثنائية جديدة للكهرباء، والتي طرحها سيمر على أساس تجارب دوفاي، بسيطًا. قد يبدو الأمر مفاجئًا، لكن على مدار عقود عديدة من التجارب بالكهرباء، لم يلاحظ أحد أنه عند فرك الأجسام المكهربة، لا يتم شحن الجسم المحكوك فحسب، بل يتم أيضًا شحن جسم الفرك. وإلا لما ظهرت فرضية سيمر. لكن حقيقة ظهورها لها عدالتها التاريخية.
وتعتقد النظرية الثنائية أن الأجسام في حالتها العادية تحتوي على نوعين من السوائل الكهربائية كميات مختلفةالتي تحييد بعضها البعض. وفسرت الكهربة بتغير نسبة الكهرباء الموجبة والسالبة في الأجسام. إنه ليس واضحا للغاية، ولكن كان من الضروري شرح ظواهر الحياة الحقيقية بطريقة أو بأخرى.
نجحت كلتا الفرضيتين في تفسير الظواهر الكهروستاتيكية الرئيسية وتنافستا مع بعضهما البعض لفترة طويلة. تاريخياً، سبقت النظرية الثنائية النظرية الأيونية لتوصيل الغازات والمحاليل.
إن اختراع العمود الفولتي في عام 1799 والاكتشاف اللاحق لظاهرة التحليل الكهربائي جعل من الممكن استنتاج أنه أثناء التحليل الكهربائي للسوائل والمحاليل، لوحظ اتجاهان متعاكسان لحركة الشحنات - الإيجابية والسلبية. انتصرت النظرية الثنائية، لأنه أثناء تحلل الماء، على سبيل المثال، كان من الممكن أن نرى بوضوح أن فقاعات الأكسجين قد تم إطلاقها على القطب الموجب، وفقاعات الهيدروجين على القطب السالب. ومع ذلك، لم تكن الأمور سلسة هنا أيضًا. أثناء تحلل الماء، لم تكن كمية الغازات المنطلقة هي نفسها. كان هناك ضعف كمية الهيدروجين مثل الأكسجين. كان هذا محيرا. كيف يمكن لأي تلميذ حالي أن يساعد العلماء في ذلك الوقت، مع العلم أنه في جزيء الماء هناك ذرتان هيدروجين لكل ذرة أكسجين (H2O الشهير)، لكن الكيميائيين لم يتوصلوا بعد إلى هذا الاكتشاف.
الديمقراطي الثوري أ. وكتب هيرزن، خريج كلية الفيزياء والرياضيات بجامعة موسكو، أن هذه الفرضيات لا تساعد، بل “تلحق ضررا فادحا بالطلاب، حيث تمنحهم الكلمات بدلا من المفاهيم، وتقتل السؤال فيهم بالرضا الزائف. "ما هي الكهرباء؟" - "سائل عديم الوزن". أليس من الأفضل أن يجيب الطالب: "لا أعرف"؟ ومع ذلك، كان هيرزن مخطئا. في الواقع، في المصطلحات الحديثة، يتدفق التيار الكهربائي من المصدر الزائد إلى الناقص، ولا يتحرك بأي طريقة أخرى، ونحن لسنا منزعجين على الإطلاق.
مئات العلماء دول مختلفةأجرى آلاف التجارب على العمود الفلطائي، ولكن بعد عشرين عامًا فقط اكتشف العالم الدنماركي أورستد التأثير المغناطيسي للتيار الكهربائي. في عام 1820، نُشر تقريره بأن الموصل ذو التيار يؤثر على قراءات الإبرة المغناطيسية. وبعد تجارب عديدة أعطى قاعدة يمكن من خلالها تحديد اتجاه انحراف الإبرة المغناطيسية عن التيار أو التيار عن اتجاه الإبرة المغناطيسية. "سوف نستخدم الصيغة: القطب الذي يرى الكهرباء السلبية القادمة فوقه ينحرف نحو الشرق." القاعدة غامضة للغاية لدرجة أن الشخص المتعلم الحديث لن يفهم على الفور كيفية استخدامها، ولكن ماذا يمكننا أن نقول عن الوقت الذي لم يتم فيه تسوية المفاهيم بعد.
لذلك، يقرر أمبير في عمله المقدم إلى أكاديمية باريس للعلوم، أولاً أن يتخذ أحد اتجاهات التيارات باعتباره الاتجاه الرئيسي، ثم يعطي قاعدة يمكن من خلالها تحديد تأثير المغناطيس على التيارات. نقرأ: "بما أنني يجب أن أتحدث باستمرار عن اتجاهين متعاكسين يتدفق فيهما الكهرباء، إذن، لتجنب التكرار غير الضروري، بعد عبارة "اتجاه التيار الكهربائي"، سأعني دائمًا الكهرباء الإيجابية." لذلك تم تقديمه لأول مرة الآن القاعدة المقبولة عموماالاتجاه الحالي. بعد كل شيء، بقي أكثر من سبعين عاما قبل اكتشاف الإلكترون.
إن اتجاه التيار في جميع القواعد يعني حركة الجزيئات المشحونة بشكل إيجابي.
تبع هذا القانون لاحقًا ماكسويل، الذي توصل إلى قاعدة "المفتاح" أو "المثقب" لتحديد اتجاه المجال المغناطيسي للملف. ومع ذلك، ظلت مسألة الاتجاه الحقيقي للتيار مفتوحة. إليكم ما كتبه فاراداي: "إذا تحدثت. أن التيار يتدفق من الموجب إلى السالب، فقط وفقًا للاتفاق التقليدي، وإن كان ضمنيًا إلى حد ما، المبرم بين العلماء وتزويدهم بوسائل واضحة ومحددة ثابتة للإشارة إلى اتجاه قوى هذا التيار.
بعد الافتتاح الحث الكهرومغناطيسيفاراداي (تحريض التيار في موصل في مجال مغناطيسي متغير)، أصبح من الضروري تحديد اتجاه التيار المستحث. هذه القاعدة قدمها الفيزيائي الروسي المتميز إي.خ.لينز. تقول: "إذا تحرك موصل معدني بالقرب من تيار أو مغناطيس، فينشأ فيه تيار كلفاني. ويكون اتجاه هذا التيار بحيث يخرج منه سلك ساكن في حركة معاكسة للحركة الفعلية. أي أن القاعدة اختزلت إلى نوع "اطلب النصيحة وافعل العكس".
القواعد المعروفة لدى خريجي المدارس اليوم باسم "قاعدة اليد اليسرى" و"قاعدة". اليد اليمنى” في الشكل النهائي اقترحه الفيزيائي الإنجليزي فليمنج وهي تعمل على تسهيل الذاكرة ظاهرة فيزيائيةالفيزيائيين والطلاب وأطفال المدارس، وعدم خداعهم.
تم استخدام هذه القواعد على نطاق واسع في الممارسة والكتب المدرسية الفيزيائية، وبعد اكتشاف الإلكترون، سيتعين تغيير الكثير، وليس فقط في الكتب المدرسية، إذا تم الإشارة إلى الاتجاه الحقيقي للتيار. وتستمر هذه الاتفاقية لأكثر من قرن ونصف. في البداية لم يسبب ذلك صعوبات، ولكن مع اختراع الأنبوب المفرغ (ومن المفارقات أن فليمنغ اخترع أول أنبوب راديو) والاستخدام الواسع النطاق لأشباه الموصلات، بدأت الصعوبات في الظهور. ولذلك فإن علماء الفيزياء والمتخصصين في الإلكترونيات يفضلون عدم الحديث عن اتجاهات التيار الكهربائي، بل عن اتجاهات حركة الإلكترونات، أو الشحنات. لكن الهندسة الكهربائية لا تزال تعمل بالتعريفات القديمة. في بعض الأحيان هذا يسبب الارتباك. يمكننا إجراء تعديلات، لكن ألا يسبب ذلك إزعاجًا أكبر من تلك الموجودة حاليًا؟

تجربة المصباح الكهربائي
غالبًا ما واجه إدخال التقدم العلمي والتكنولوجي في الممارسة اليومية معارضة شديدة لدرجة أن المدافعين عن الجديد اضطروا أحيانًا إلى استخدام شكل التقاضي مع المدعين العامين ومحامي الدفاع والقضاة لإثبات مزايا التكنولوجيا الجديدة.
من المثير للدهشة أنه من خلال الدعوى القضائية كان من الضروري أن نثبت لعامة الناس المزايا الواضحة للإضاءة الكهربائية.
لهذا، في مارس 1879 البرلمان الإنجليزيوشكلت لجنة كان من المفترض أن تضع حداً للإشاعات والإشاعات السخيفة التي يروجها معارضو الكهرباء – شركات الغاز.
وكانت للجنة صلاحيات كبيرة: كان لها الحق في استدعاء جميع الشهود الذين تراهم ضروريين، وبنفس الحقوق التي تستدعيهم المحكمة. تم إجراء التحقيق بنفس طريقة التحقيق القضائي. الجواب كان الكهرباء
شهد الشهود على شخصيته وأفعاله، وكتبهم الاختزال. شغل أعضاء اللجنة مناصب قضائية. كان الجدول الذي يحتوي على الأدلة المادية مليئًا بأجهزة كهربائية مختلفة تم إجراء التجارب عليها على الفور. كانت الجدران مغطاة بالمخططات والرسوم البيانية.
تم انتخاب أستاذ الكيمياء L. Playfer رئيسًا للمحكمة. باتباع إجراءات المحكمة بدقة، "استجوبت" اللجنة شهود الدفاع - تيندال، طومسون، بريس، سيمنز، كوك وآخرين.
وكانت حجج شهود الادعاء على النحو التالي. وفقًا للفنانين، فإن الضوء الكهربائي "بارد ولا يقدم سوى القليل من التعبير". وجدت السيدات الإنجليزيات أنه يعطي "نوعًا من الموت للوجه، علاوة على ذلك، يجعل من الصعب اختيار الملابس، حيث أن الأزياء المضاءة بالضوء الكهربائي تبدو مختلفة عن الإضاءة المسائية".
واشتكى تجار سوق بيلينغسيت من أن "الضوء الكهربائي يجعل شكل الأسماك سيئا، وطالبوا بإزالة الإضاءة الخاصة بهم". واشتكى كثيرون من آلام في العيون ووميض من الضوء. وأوضح شهود الدفاع بصبر أنه لا ينبغي النظر إلى الفوانيس، بل إلى الأشياء المضاءة بها، وأن النظر مباشرة إلى الشمس أكثر إيلاما، لكن لا أحد يلوم هذا شروق الشمس. أن موت الوجه لا يلاحظ إلا "عندما يختلط ضوء الغاز بالضوء الكهربائي". ما هو "وميض" القوس في المصابيح من أقطاب كهربائية سيئة الصنع. إلخ. وما إلى ذلك وهلم جرا.
وقررت الهيئة في حكمها أن الضوء الكهربائي قد خرج من مجال التجارب والتجارب، وأنه يجب منحه فرصة التنافس مع الإضاءة الغازية. وحظرت الهيئة نقل الإضاءة الكهربائية إلى شركات الغاز، باعتبارها "غير مختصة في مسائل الهندسة الكهربائية".
أما بالنسبة للكفاءة، فلا يزال أمام الهندسة الكهربائية طريق طويل لتقطعه - لإنشاء محطات الطاقة المركزية وخطوط الكهرباء والمفاتيح الكهربائية.

حقائق مثيرة للاهتماممن تاريخ إنشاء وتشغيل عداد كهربائي

أعظم اختراع في القرن التاسع عشر كان اختراع "طريقة الاختراع". يعكس هذا القول المأثور لعالم الرياضيات والفيلسوف الإنجليزي ألفريد نورد وايتهيد (1891-1947) بشكل مثالي تاريخ إنشاء عداد كهربائي، والذي تم تحسينه مع كل اختراع جديد يتبع واحدًا تلو الآخر، استنادًا إلى الانجازات العلميةوتشجيع المزيد من التطوير.

جلب النصف الأول من القرن التاسع عشر اكتشافات رائعة في مجال الكهرومغناطيسية. وفي عام 1820 اكتشف الفرنسي أندريه ماري أمبير (1775-1836) ظاهرة تفاعل التيارات الكهربائية. في عام 1827، أنشأ الألماني جورج سيمون أوم (1787-1854) العلاقة بين التيار والجهد في الموصلات. في عام 1831، اكتشف الإنجليزي مايكل فاراداي (1791-1867) قانون الحث الكهرومغناطيسي، الذي يقوم عليه مبدأ تشغيل المولدات والمحركات والمحولات.

وليس من المستغرب أنه عندما يحين الوقت المناسب، يتم صنع الاختراعات الرئيسية في وقت واحد تقريبًا في أجزاء مختلفة من العالم. قال المجري أوتو تيتوس بلاتي، مخترع عداد الكهرباء التحريضي والمخترع المشارك للمحول، متذكرًا هذه الفترة المثيرة في عام 1930: "في وقتي كان الأمر سهلاً. كان العلم مثل غابة استوائية. كل ما احتاجه هو فأس جيدوحيثما ضربت، يمكنك قطع شجرة ضخمة."

مع اختراع الدينامو (أنوش جيدليك عام 1861، فيرنر فون سيمنز عام 1867)، أصبح من الممكن توليد الكهرباء في كميات كبيرة. كان المجال الأول للتطبيق الشامل للكهرباء هو الإضاءة. لكن عندما بدأ بيع الكهرباء، أصبح من الضروري تحديد السعر. ومع ذلك، لم يكن من الواضح ما هي الوحدات المحاسبية التي ينبغي الاحتفاظ بها وما هي مبادئ القياس الأكثر ملاءمة.

كان أول عداد كهربائي هو عداد ساعات المصباح الذي ابتكره صامويل غاردينر (الولايات المتحدة الأمريكية)، والذي حصل على براءة اختراع في عام 1872. يقوم بقياس الوقت الذي يتم خلاله إمداد الكهرباء إلى نقطة التحميل، ويتم التحكم في جميع المصابيح المتصلة بهذا العداد بواسطة مفتاح واحد. مع قدوم المصباح الكهربائيإديسون، بدأ ممارسة تفرع دوائر الإضاءة، وسقط مثل هذا العداد في الإهمال.

متر كهربائيا

رأى توماس ألفا إديسون (1847-1931)، الذي قدم أول شبكات توزيع الإضاءة بالتيار المستمر، أن الكهرباء يجب أن تباع كغاز، وكان يُستخدم في ذلك الوقت على نطاق واسع لأغراض الإضاءة.

"عداد الكهرباء" الذي ابتكره إديسون، والذي حصل على براءة اختراع في عام 1881، يستخدم التأثير الكهروكيميائي للتيار. كانت تحتوي على خلية التحليل الكهربائي، حيث كانت في البداية فترة الفاتورةتم وضع صفيحة نحاسية موزونة بدقة. تسبب التيار الذي يمر عبر المنحل بالكهرباء في ترسب النحاس. وفي نهاية فترة الفاتورة، تم وزن اللوحة النحاسية مرة أخرى، وكان الفرق في الوزن يعكس كمية الكهرباء التي مرت عبرها. تمت معايرة هذا العداد بحيث يمكن إصدار فاتورة به بالأقدام المكعبة من الغاز.

استمر استخدام هذه العدادات حتى نهاية القرن التاسع عشر. ومع ذلك، كان لديهم عيب كبير: قراءة القراءات كانت صعبة بالنسبة لشركة الكهرباء وكانت مستحيلة تمامًا بالنسبة للمستهلك. وفي وقت لاحق، أضاف إديسون آلية العد لسهولة قراءة قراءات العدادات.

وكانت هناك أجهزة قياس إلكتروليتية أخرى، مثل جهاز قياس الهيدروجين الذي تنتجه الشركة الألمانية Siemens-Shuckert (SiemensShuckert)، ومقياس الزئبق الذي تنتجه شركة SchottundGenossen للزجاج في جينا (Schott & Gen. Jena). لكن أجهزة قياس التحليل الإلكتروليتي يمكنها فقط قياس ساعات الأمبير ولم تكن كذلك. مناسبة لتقلبات الجهد.

عدادات البندول

أحد مبادئ التصميم المحتملة الأخرى للعدادات كان خلق بعض الحركة - التذبذب أو الدوران - بما يتناسب مع الطاقة، والتي بدورها يمكن أن تبدأ آلية العد لعرض قراءات العداد.

تم وصف مبدأ تشغيل عداد البندول من قبل الأمريكيين ويليام إدوارد أيرتون وجون بيري في عام 1881. في عام 1884 في ألمانيا، قام هيرمان آرون (1845-1902) بتصميم عداد البندول، دون علمه باختراعه.

في نموذج أكثر تقدمًا لهذا العداد، كان هناك بندولان بملفات على كل منهما متصلان بمصدر جهد. تحت البندول تم وضع ملفين تيارين بملفين متعاكسين. وبسبب تفاعل الملفين، تحرك أحد البندولين بشكل أبطأ والآخر بشكل أسرع من دون حمل كهربائي. تم نقل هذا الاختلاف في السكتة الدماغية إلى آلية العد الخاصة بالعداد. تتغير أدوار البندول كل دقيقة لتعويض الاختلاف في تردد التذبذب الأصلي. وفي نفس اللحظة بدأت آلية الساعة. لكن مثل هذه العدادات كانت باهظة الثمن لأنها كانت تحتوي على ساعتين، وتم استبدالها تدريجياً بعدادات المحرك. سمح مقياس البندول بقياس أمبير ساعة أو واط ساعة، ولكن لا يمكن استخدامه إلا لشبكات التيار المستمر.

عدادات المحرك

البديل الآخر لإنشاء عداد الكهرباء هو استخدام المحرك. في مثل هذه العدادات، يتناسب عزم الدوران مع الحمل ويتوازن مع عزم الدوران المضاد، وبالتالي فإن سرعة الدوار تتناسب مع الحمل بينما يكون عزم الدوران متوازنًا. في عام 1889 قام الأمريكي إليهو طومسون (1853-1937) بتطوير جهاز قياس الواط الخاص به لصالح شركة جنرال إلكتريك.

لقد كان عبارة عن محرك عضوي بدون قلب معدني، والذي تم تشغيله بواسطة جهد كهربائي يمر عبر ملف ومقاوم باستخدام المجمع. كان الجزء الثابت مدفوعًا بالتيار، وبالتالي كان عزم الدوران متناسبًا مع منتج الجهد والتيار. تم توفير عزم الكبح بواسطة مغناطيس كهربائي دائم، والذي يعمل على قرص من الألومنيوم متصل بعضو الإنتاج. تم استخدام هذا العداد بشكل أساسي للتيار المباشر. كان العيب الكبير في عدادات كهرباء المحركات هو المجمع.

اختراع المحولات

في الوقت الذي بدأ فيه توزيع الطاقة الكهربائية للتو، لم يكن من الواضح بعد أي الأنظمة ستكون أكثر كفاءة: أنظمة التيار المباشر أو التيار المتردد. ومع ذلك، تم الكشف عن عيب واحد مهم في أنظمة التيار المستمر - لا يمكن تغيير الجهد، وبالتالي كان من المستحيل إنشاء أنظمة أكبر. في عام 1884 اخترع الفرنسي لوسيان جولارد (1850-1888) والإنجليزي جون ديكسون غيبس "المولد الثانوي"، رائد المحولات الحديثة. من الناحية العملية، تم تطوير المحول وحصل على براءة اختراع لشركة غانز في عام 1885 من قبل ثلاثة مهندسين مجريين - كارولي زيبرنوفسكي، وأوتو تيتوتسبلاتي، وميكسا ديري. في نفس العام، اشترت وستنجهاوس براءة اختراع غاولار وجيبسون، وقام ويليام ستانلي (1858-1916) بتحسين التصميم. كما اشترى جورج وستنجهاوس (1846-1914) براءات اختراع نيكولا تيسلا لاستخدام التيار المتردد. هذا جعل من الممكن استخدام الأنظمة الكهربائية ذات التيار المتردد. وبدءًا من القرن العشرين، حلت تدريجيًا محل أنظمة التيار المباشر.

لحساب الكهرباء، كان من الضروري حلها مهمة جديدة– قياس التيار الكهربائي المتردد.

أجهزة القياس الحثية

في عام 1885، قام الإيطالي جاليليو فيراريس (1847-1897) باكتشاف مهم وهو أن حقلين من التيار المتناوب خارج الطور يمكن أن يتسببا في دوران الجزء الدوار الصلب مثل القرص أو الأسطوانة. في عام 1888، وبشكل مستقل عنه، اكتشف الكرواتي الأمريكي نيكولا تيسلا (1857-1943) أيضًا مجالًا كهربائيًا دوارًا. كما اكتشف شيلينبرجر بالصدفة تأثير الحقول الدوارة في عام 1888 وقام بتطوير عداد كهرباء للتيار المتردد. تم إنشاء لحظة المواجهة بواسطة آلية لولبية. كان هذا المقياس يفتقر إلى عنصر الجهد الكهربي ليأخذ في الاعتبار عامل القدرة، لذلك لم يكن مناسبًا للعمل مع المحركات الكهربائية. شكلت هذه الاكتشافات الأساس لإنشاء المحركات الحثية ومهدت الطريق لأجهزة القياس الحثية.

في عام 1889، حصل المجري أوتو تيتوتزبلاتي (1860-1939)، الذي كان يعمل في مصنع غانز في بودابست، المجر، على براءة اختراع "مقياس الكهرباء للتيارات المتناوبة" (براءة الاختراع الألمانية رقم 52.793، براءة الاختراع الأمريكية رقم 423.210).

كما هو موضح في براءة الاختراع، "يتكون هذا المقياس بشكل أساسي من جسم معدني دوار، مثل القرص أو الأسطوانة، والذي يتعرض لمجالين مغناطيسيين خارج الطور مع بعضهما البعض. إن تحول الطور هذا هو نتيجة وجود مجال واحد ينتج عن التيار الرئيسي، بينما يتكون المجال الآخر من ملف ذو تحريض ذاتي كبير، يحول نقاط الدائرة التي يتم قياس الطاقة المستهلكة بينها. المجالات المغناطيسيةولا تتقاطع في جسد الثورة، كما في آلية فيراري المعروفة، بل تمر عبر أجزائها المختلفة، بشكل مستقل عن بعضها البعض.

باستخدام مثل هذا الجهاز، تمكن بلاثي من تحقيق إزاحة طور داخلية تصل إلى 90 درجة تقريبًا، لذلك عرض المقياس محادثات الواط بشكل صحيح إلى حد ما. يستخدم المقياس مغناطيسًا كهربائيًا للفرامل لتوفير نطاق قياس واسع، كما تم توفير سجل قياس الدورة الدموية. وفي نفس العام بدأت شركة "جانز" الإنتاج. تم إرفاق العدادات الأولى قاعدة خشبية، ويقوم بـ 240 دورة في الدقيقة، ويزن 23 كجم. بحلول عام 1914، انخفض الوزن إلى 2.6 كجم. في عام 1894، قام أوليفر بلاكبيرن شيلينبرجر (1860-1898) بتطوير مقياس الواط/ساعة من النوع التعريفي لشركة وستنجهاوس. في ذلك، كانت ملفات التيار والجهد موجودة على الجانبين المتقابلين من القرص، وقام مغناطيسين دائمين بإبطاء حركة هذا القرص. وكان هذا العداد أيضًا كبيرًا وثقيلًا، حيث بلغ وزنه 41 رطلاً. كان لديه آلية عد الطبل.

في عام 1899، قام لودفيج جوتمان، الذي كان يعمل في شركة سانجامو، بتطوير مقياس الطاقة النشطة للتيار المتردد من النوع "A" للواط/ساعة. يتكون الدوار من أسطوانة ذات فتحة حلزونية تقع في مجالات الجهد والملفات الحالية. تم استخدام قرص متصل بأسفل الأسطوانة للفرملة المغناطيس الدائم. لم يتم توفير تعديل عامل الطاقة.

مزيد من التحسينات

تم إجراء العديد من التحسينات في السنوات التالية: تقليل الوزن والأبعاد، وتوسيع نطاق الحمولة، والتعويض عن التغيرات في عامل الحمولة والإجهاد ودرجة الحرارة، والقضاء على الاحتكاك عن طريق استبدال محامل الدفع بمحامل كروية ثم بأحجار مزدوجة ومحامل مغناطيسية، و إطالة العمر المستقر من خلال تحسين خصائص الجودة لمغناطيسات الفرامل الكهربائية وإزالة زيت الأيزوبور وآلية العد. بحلول القرن التالي، تم تطوير أجهزة القياس الحثية ثلاثية الطور باستخدام نظامين أو ثلاثة أنظمة قياس مثبتة على قرص واحد أو قرصين أو ثلاثة أقراص.

وظائف جديدةلا تزال أجهزة القياس الحثية، والمعروفة أيضًا باسم أجهزة قياس فيراري، وأجهزة القياس المستندة إلى مبادئ جهاز قياس بلاثي، يتم إنتاجها بأعداد كبيرة وتقوم بالمهمة الرئيسية لقياس الطاقة نظرًا لتكلفتها المنخفضة وسجل موثوقيتها الممتازة.

مع انتشار الكهرباء ظهر مفهوم عداد الكهرباء متعدد التعريفات مع محلي أو جهاز التحكموعداد الحمولة القصوى وعداد كهرباء مسبق الدفع وماكسيغراف.

تم تسجيل براءة اختراع أول نظام للتحكم في النبض في عام 1899 من قبل الفرنسي سيزار رينيه لوبيري، وتم تحسينه في العديد من الشركات: Compagniedes Compteurs (لاحقًا شلمبرجير)، Siemens، AEG ( AEG)، Landis & Gyr، Zellweger and Sauter وBrown Boveri على سبيل المثال ما عدا القليل.

في عام 1934، طور لانديس آند جير جهاز قياس تريفيكتور، الذي يقيس الطاقة النشطة والمتفاعلة والطاقة المستهلكة.

العدادات الإلكترونية والقراءة عن بعد

لقد انتهت الفترة المتميزة من تطوير العدادات الأولية. وكما قال بلاتي، مواصلاً استعارته: "الآن أنت تتجول لأيام متواصلة دون أن تصطدم بأي شجيرة".

لم تجد التكنولوجيا الإلكترونية تطبيقًا في قياس الطاقة حتى ظهرت أولى الدوائر المتكاملة التناظرية والرقمية في السبعينيات. يمكن فهم ذلك بسهولة إذا فكرنا في الاستهلاك المحدود للطاقة في مسكن مغلق العداد والموثوقية المتوقعة. أعطت التكنولوجيا الجديدة زخما جديدا لتطوير عدادات الكهرباء. أولاً، تم تطوير عدادات ثابتة دقيقة، وذلك باستخدام مبدأ ضرب نبض الزمن بشكل أساسي. كما تم استخدام خلايا القاعة أيضًا، بشكل أساسي لعدادات الكهرباء التجارية والسكنية. في الثمانينات، تم تطوير العدادات الهجينة، والتي تتكون من عدادات الحث ووحدات التعريفة الإلكترونية. تم استخدام هذه التكنولوجيا لفترة قصيرة نسبيا.

القياسات عن بعد

ظهرت فكرة قراءة العدادات عن بعد في ستينيات القرن العشرين. في البداية، تم استخدام نقل النبض عن بعد، ولكن تدريجيًا بدأ استخدام بروتوكولات ووسائل نقل البيانات المختلفة بدلاً من ذلك.

تعتمد أجهزة القياس المتقدمة اليوم على أحدث التقنيات الإلكترونية، باستخدام معالجة الإشارات الرقمية، مع تضمين معظم الميزات في البرنامج.

المعايير ودقة القياس

لقد تم الاعتراف بالحاجة إلى التعاون الوثيق بين الشركات المصنعة وشركات الطاقة في وقت مبكر نسبيا. تم تطوير معيار القياس الأول، وهو كود C12 للمعهد الوطني الأمريكي للمعايير (ANSI) لقياس الكهرباء، في وقت مبكر من عام 1910. تنص مقدمته على ما يلي: "على الرغم من أن هذا القانون يعتمد بشكل طبيعي على المبادئ العلمية والتقنية، إلا أننا كنا دائمًا ندرك الأهمية الكبيرة للجانب التجاري للقياسات."

أول معيار قياس معروف للجنة الكهروتقنية الدولية (IEC)، الإصدار 43، يعود تاريخه إلى عام 1931.

يعد المستوى العالي من الدقة سمة مميزة أنشأتها صناعة القياس وتستمر في الحفاظ عليها. بالفعل في عام 1914، تصف الكتيبات العدادات بدقة 1.5٪ مع نطاق قياس يتراوح بين 10٪ أو أقل إلى 100٪ من الحد الأقصى للتيار. تحدد المواصفة IEC 43:1931 فئة الدقة 2.0. لا يزال هذا المستوى من الدقة يعتبر مرضيًا بالنسبة لمعظم العدادات المستخدمة محليًا اليوم، حتى بالنسبة للعدادات الثابتة.

الطائر لا يموت لأن تيارا ضئيلا يمر عبر جسده. ومع ذلك، بمجرد أن تلمس أي جسم مؤرض (على سبيل المثال، دعامة معدنية)، فإن الجهد الناتج سيقتلها على الفور.

2) العديد من الحيوانات قادرة على توليد الكهرباء. على سبيل المثال، يمكن لثعابين البحر الكهربائية لأغراض الدفاع عن النفس أو الصيد توليد تيار كهربائي يصل إلى 500 فولت. لذلك، يقوم سكان بعض مناطق الأمازون، الذين يصطادونها، بحماية أنفسهم من الصدمات الكهربائية عن طريق "تفريغ" الثعابين أولاً بمساعدة من قطيع من الأبقار.

3) تحدد الأسماك من رتبة Gymnote (أمريكا الجنوبية) الذكر المهيمن بأعلى تردد للإشارة الكهربائية.

4) جسم الإنسان، وخاصة عضلات القلب، قادر على توليد الكهرباء. وبفضل هذا يسمح لك مخطط كهربية القلب بقياس إيقاع نبضات القلب. 5) تم بناء أول دائرة كهربائية في بلاط لويس الخامس عشر. لقد كانت "على قيد الحياة"، لأنه خلال التجربة، تم تمرير التفريغ الذي تم الحصول عليه بمساعدة جرة ليدن عبر جثث 180 جنديًا.

6) في نهاية القرن التاسع عشر اندلعت حرب حقيقية بين مخترعي التيار المباشر والمتناوب تي إديسون ون.تسلا. جرت محاولة لاستبعاد إمكانية نقل التيار المتردد باستخدام خطوط الكهرباء بشكل قانوني. ومع ذلك، كما تعلمون، تم إعطاء الأفضلية لاحقا للتيار المتردد.

7) في عام 1874 جرت محاولة في روسيا لتقليل تكلفة الكهرباء أثناء نقلها باستخدام قضبان السكك الحديدية لهذا الغرض. استخدم المهندس F. Pirotsky أحد القضبان كسلك مباشر والثاني كسلك إرجاع. وتبين أن فكرة إنشاء وسائل النقل الحضري على هذا الأساس غير آمنة للمشاة وتم تطبيقها في وقت لاحق في المترو الحديث.

8) عندما يضرب صاعقة شخص ما، يتشكل على جسده نمط خاص يسمى شكل ليشتنبرغ.

9) في بداية دراسة الظواهر الكهربائية، بدون أدوات خاصة، اضطر العلماء للتضحية بصحتهم من أجل العلم. V. Petrov، الذي أعطى أول وصف علمي لظاهرة القوس الكهربائي، قطع الطبقة العليا من الجلد على أصابعه من أجل الشعور بالتيارات الضعيفة بشكل أفضل.

تعتبر العواصف الرعدية من أقوى "الموردين" الطبيعيين للكهرباء. يمكن أن يحتوي تفريغ البرق الواحد فقط على عدة عشرات الآلاف من الفولتات.

في عالم الحيوانات، تحمل الثعابين الكهربائية راحة اليد من بين أكثر الحيوانات "كهرباء". دفاعيًا، يمكن لهذه المخلوقات أن تضرب العدو بتفريغ يصل إلى 500 فولت تقريبًا.

جسمنا قادر أيضًا على توليد الكهرباء. والذي يحدث، على سبيل المثال، بسبب انقباض عضلات القلب. هذه النبضات التي ينتجها "محركنا" هي التي تلتقطها أجهزة تخطيط القلب.

كان بنيامين فرانكلين مهتمًا جدًا بخصائص الكهرباء. لم يكن رئيس الولايات المتحدة منخرطًا في السياسة فحسب، بل في العلوم أيضًا، ويعتبر اختراع مانعة الصواعق ملكًا له.

كما تعلمون، دفن السكيثيون الموتى مع مرتبة الشرف العظيمة ودفنوا العديد من الكنوز في الأرض مع الموتى. في السنوات اللاحقة، أصبحت تلال الدفن السكيثية مصدر ربح للصوص. لكن السؤال الذي يطرح نفسه هو كيفية التمييز بين المدافن الحقيقية والتلال والتلال العادية. المحترفون الذين نهبوا القبور، خلال عاصفة رعدية، راقبوا بعناية مكان ضربات البرق. كان يُعتقد أنها "تشعر" بالمعدن المختبئ تحت الأرض وتضرب بالضبط تلك الأماكن التي تم إخفاءها فيها.

لدى الروس القدماء صاعقة ضربت منطقة معينةالأرض، كانت إشارة إلى أنه في هذا المكان يتدفق مصدر تحت الأرض. لذلك، كان من الأكثر ربحية حفر بئر.

كان لويجي جالفاني معروفًا بين معاصريه بأنه ساحر. بدأت جثث الحيوانات التي انتهت صلاحيتها بالفعل - الضفادع والفئران والقطط وحتى العجول - نتيجة لتجاربه بالكهرباء - تتحرك وكأن الحياة لا تزال دافئة فيها.

درس لويس الخامس عشر أيضًا الكهرباء. صحيح أنه لم يستخدم الفئران مع الضفادع كمخلوقات تجريبية، ولكن الناس - جنوده. قام 180 جنديًا من الحامية الملكية بتشكيل سلسلة بشرية، ممسكين بأيديهم، وأصبحوا موصلي التيار المنبثق من تصريف ما يسمى بنك ليدن.

هناك الكثير من السخرية من بعض الأشخاص - الرهبان - عالم وظائف الأعضاء ج.أ. نول. لقد بنىهم في سلسلة واحدة، ومرر الكهرباء من خلالهم، مما جعلهم يقفزون.

اليوم، أصبح تأثير الكهرباء الساكنة معروفًا حتى للطالب الأصغر سنًا. يكفي فرك المشط على الشعر، ثم إحضاره إلى قطع من الورق المفروم جيدًا - وسوف "تلتصق" كما لو كان مغناطيسًا ينجذب إليها. وبمجرد دراسة الكهرباء الساكنة كظاهرة، تناولها أحد الآباء المؤسسين لمذهب الكهرباء، أ.فولتا.

فولتا وأوم هما الباحثون الوحيدون في الظواهر الكهربائية الذين لم يبقوا في تاريخ العلم فحسب، بل قدموا أيضًا الوحدات الكهربائيةقياس أسمائهم الأخيرة. بالمناسبة، هناك عدد من البلدان حيث الظاهرة، عكس المقاومة - القدرة على إجراء التيار - يشار إليها بالقيمة "مو"، أي ببساطة عن طريق إعادة ترتيب الحروف في كلمة "أوم".

والمثير للدهشة أن أوم، الذي سجل اسمه إلى الأبد في تاريخ الفيزياء، لم يكن مجتهدًا جدًا في شبابه. لقد رسب في امتحان الفيزياء ولم يُسمح له حتى بتدريسه في مدرسة عادية.

وصلت الكهرباء إلى سكان كوكبنا بشكل غير متساو. وفي وقت لاحق، تعلمت شعوب أفريقيا عن الكهرباء. لإلقاء الضوء على مساكنهم، استخدموا مصادر "طبيعية" - قاموا بجمع اليراعات في الجرار الزجاجية.

في ألمانيا، كانت الكهرباء من أولى الطرق التي وصلت إلى مهرجان أكتوبر. في عام 1886، كانت الشركة التي أسسها والد أينشتاين تعمل في إضاءة الخيام بأحدث التقنيات. وعمل الشاب ألبرت نفسه في مهرجان البيرة كمفك للمصباح الكهربائي.

فكر عمال مترو الأنفاق في بلباو الإسبانية في الحصول على الكهرباء... من طاقة فرملة القطارات. يمكن إعادة توجيه ثلثه إلى الاحتياجات المفيدة.

أكبر مصدر للطاقة لمحطات الطاقة هو الفحم. أثناء حرق الفحم، يتم تسخين الماء في أفران الغلايات. وعندما يرتفع البخار من الماء الساخن، فإنه يدور توربينات المولدات.

لا يُعرف بنيامين فرانكلين الشهير بكونه أحد مؤسسي الولايات المتحدة فحسب. لم يكن سياسيًا بارزًا فحسب، بل كان عالمًا أيضًا. كان فرانكلين هو من اخترع مانعة الصواعق بعد إجراء بحث حول الكهرباء.

في روس، كان يعتقد أن أكثر افضل مكانللبئر، بالضبط حيث ضرب البرق أثناء عاصفة رعدية. كان هناك احتمال كبير جدًا أن تكون المياه قريبة.

حقيقة مثيرة للاهتمام! وفي أفريقيا وأمريكا الجنوبية، هناك مناطق لم يتم فيها تطوير الطاقة. في منازل هذه المناطق، يمكن للمرء أن يلاحظ مشهدًا مثيرًا للاهتمام: بعض الجرار الزجاجية التي تدور داخلها اليراعات. ينبعث ضوء ساطع جدًا من هذه الجرار.

يوجد في داخل البرق جهد يساوي 100.000.000 فولت لكل متر.

أول الدوائر الكهربائية كانت دائرة كهربائية حية. تكاتف جنود لويس الخامس عشر البالغ عددهم 180 جنديًا وارتجفوا عندما مر تفريغ جرة ليدن من خلالهم. هذه هي التجارب التي أجريت في المحكمة.

بالمناسبة، في فجر عصر الكهرباء، حتى المعدات مبنى كبيرلم يكن الضوء الجديد مهمة صعبة للغاية، على الرغم من أنها مكلفة بجنون، لأن كل منها تجهيز الإضاءةمدعوم مباشرة من مصدر الطاقة و مخططات معقدةإمدادات الكهرباء ببساطة لم تكن موجودة. شيء آخر هو اليوم، عندما يتطلب أي مبنى كبير أكثر أو أقل، بالفعل في مرحلة بنائه، أن يأخذ في الاعتبار العديد من الفروق الدقيقة فيما يتعلق بإمدادات الطاقة، وبالتالي فإن تصميم وتركيب إمدادات الطاقة هي مهام مهمة للغاية، والتي تشارك فيها حتى الشركات الفردية المتخصصة في مثل هذا العمل. تشتمل الأنظمة الكهربائية للمباني الحديثة على آلاف المكونات وهي مناسبة تمامًا بنية معقدةوالتي تتطلب صيانتها وتحديثها أيضًا اتباع نهج احترافي ومختص. لكن لنعد إلى الموضوع الرئيسي للمقالة..

وفي مصر تم العثور على أول بطارية ذات جهد 4 فولت. وكانت تتألف من اسطوانة نحاسية، كان فيها قضيب حديدي. كانت الأسطوانة النحاسية مملوءة بالسائل، لكن القضيب الذي كان بداخلها لم يمس جدران الوعاء.

أثناء الصيد أو للدفاع عن النفس، يمكن لثعبان البحر الكهربائي أن يحدث صدمة يبلغ جهدها 500 فولت.

لا تلعب الكهرباء دورًا مهمًا في حياة الإنسان فحسب، بل في صحته أيضًا. عن طريق الانقباض، تنتج خلايا عضلة القلب الكهرباء. وبفضل هذه النبضات يقيس مخطط كهربية القلب إيقاع القلب.