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 قلقون بشأن كيفية توفير المال على فواتير الكهرباء الخاصة بهم ، فإن العديد من البلدان النامية تعمل على كيفية توليد طاقة كافية 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 بالمخاطر المميتة. تعد شهادة السلامة الكهربائية مكونًا مهمًا لأي شخص له علاقة بالكهرباء.

1. 20٪ لراحة ربات البيوت

تبلغ كمية الطاقة المستخدمة في المنازل الأمريكية النموذجية لتكييف الهواء حوالي 20٪ من استهلاك الكهرباء في البلاد.

2. استفاد - أخذ الساقين

هناك سجون في البرازيل يُسمح فيها للسجناء بركوب الدراجات الهوائية ، لتوليد الطاقة للقرى المجاورة. لهذا عرض عليهم تخفيض في فترات السجن.

3. المال للقمامة والقمامة لإعادة التدوير والطاقة الحرارية في الكهرباء

تم تطوير إعادة التدوير بشكل جيد في السويد لدرجة أن الدولة غالبًا ما تستورد النفايات من النرويج لمحطات معالجة النفايات المولدة للطاقة.

4. محطة إيتايبو للطاقة الكهرومائية

يأتي ما يقرب من ربع الكهرباء في البرازيل من محطة طاقة واحدة.

5. كل شيء نظيف في سويسرا

يتم توليد أكثر من نصف الطاقة في سويسرا بواسطة محطات الطاقة الكهرومائية ، والباقي - محطات الطاقة النووية. نتيجة لذلك ، لا تنتج صناعة الطاقة في البلاد أي انبعاثات لثاني أكسيد الكربون تقريبًا.

6. محطات توليد الطاقة المائية

تسمح لك محطات توليد الطاقة التي يتم ضخها بالضخ بتخزين الطاقة "الخضراء" لفترات طويلة من الزمن. في البداية ، يتم توفير الماء إلى الجزء العلوي من الهيكل ، وعندما يتدفق إلى أسفل ، فإنه يدير ريش التوربينات ، لتوليد الكهرباء ، ويستخدم جزء منها في ضخ المياه مرة أخرى.

7 تيتانيك انجينيرز

لم يهرب أي من مهندسي تيتانيك. لقد نزلوا جميعًا بالسفينة لأنهم كانوا مشغولين في الحفاظ على توليد الكهرباء للسفينة حتى النهاية.

8. استراحة شاي في المملكة المتحدة

تخدم محطة Dinorwig Power Station في المملكة المتحدة غرضًا واحدًا - توفير طاقة إضافية أثناء فترات الاستراحة التجارية للأفلام عندما يقوم كل شخص في البلاد بتشغيل غلاياتهم الكهربائية لصنع الشاي.

9. أنظف من الطاقة النووية هي طاقة الرياح والمياه فقط

في 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 آيسلندا

تولد أيسلندا كل طاقتها من مصادر متجددة. توفر محطات الطاقة الكهرومائية حوالي ثلثي الطلب على الطاقة ، بينما يتم توليد الباقي بواسطة محطات الطاقة الحرارية الأرضية.

11. الرؤوس الحربية النووية السوفيتية

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

12. الطاقة المائية في النرويج

بعض الحقائق الشيقة من عالم الكهرباء.

الفضة هي أفضل موصل للكهرباء والحرارة (من المواد المتاحة على نطاق واسع). يعود سبب استخدام الأسلاك النحاسية في المعدات الكهربائية بدلاً من الأسلاك الفضية إلى أن النحاس ، ثاني أكثر العناصر موصلة للكهرباء ، أرخص.

من المعروف الآن أن سرعة التيار الكهربائي تتطابق عمليًا مع سرعة انتشار الضوء. ومع ذلك ، في عام 1746 ، لم يعرف أحد ذلك حتى الآن ، وقرر كاهن وعالم فيزيائي فرنسي فضولي جان أنطوان نوليت إجراء تجربة. قام بتوصيل 180 راهبًا بأسلاك حديدية ، ثم أفرغ في هذه الدائرة الحية بطارية من جرار ليدن ، اخترعها قبل عام. نظرًا لأن جميع الرهبان تفاعلوا مع الصدمة الكهربائية في نفس الوقت ، فقد خلص نول إلى أن سرعة التيار لها قيمة عالية جدًا.

غالبًا ما نرى طيورًا تجلس على خطوط طاقة عالية الجهد ونتساءل لماذا لا يؤذيها التيار. اتضح أن جسم الطائر موصل سيء للغاية. عندما تلمس أقدام الطائر السلك ، يتم إنشاء اتصال متوازي ، وبما أن السلك موصل أفضل بكثير للكهرباء ، يتم تطبيق القليل جدًا من التيار على الطائر نفسه. ومع ذلك ، إذا لامس الطائر جسمًا مؤرضًا (على سبيل المثال ، عمود معدني) ، فإن الجهد الناتج سيقتله على الفور.

إذا اصطدمت صاعقة بشخص ما ، فسيتم تشكيل نمط خاص على جسده ، يشبه نمط الوشم. تسمى هذه الندبات "أشكال Lichtenberg".

على المراحل الأولىبحث الظواهر الكهربائيةبسبب عدم وجود أدوات خاصة للتجارب ، كان على العلماء أن يضحوا "بأنفسهم" من أجل العلم. لذلك ، على سبيل المثال ، أجبر العالم الروسي فاسيلي بتروف ، الذي وصف لأول مرة علميًا ظاهرة القوس الكهربائي ، على قطع الطبقة العلياالجلد على الأصابع لتشعر بشكل أفضل بالتيارات الضعيفة.

البرق هو تفريغ للكهرباء في الغلاف الجوي يصل 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 انتصر لسهولة الإنتاج ، وكفاءة أكبر ، وخطر أقل.


وصف قاموس أكاديمية الطبعة الروسية لعام 1794 "الكهرباء" على النحو التالي: "بشكل عام ، هذا يعني عمل مادة شديدة السيولة والرقيقة ، بخصائصها مختلفة تمامًا عن جميع الأجسام السائلة المعروفة ؛ القدرة على التواصل مع جميع الأجسام تقريبًا ، ولكن مع الآخرين بشكل أكبر ، مع الآخرين بشكل أقل ، والتحرك بسرعة هائلة وإنتاج ظواهر غريبة جدًا بحركتها.

لا عجب أن لويجي جالفاني الشهير ، ولا حتى عالم فيزياء على الإطلاق ، كان يسمى ساحرًا في يوم من الأيام. 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 علماء. ولكن ، من المثير للاهتمام ، أن واحدًا منهم فقط ، وهو جورج أوم ، حصل على هذا الشرف مرتين. الجميع على دراية بوحدة قياس المقاومة "أوم" ، ولكن اتضح أنه في بعض البلدان ، تُقاس الكمية المادية ، وهي مقاومة متبادلة - التوصيل الكهربائي ، بكميات تسمى "مو".

من المثير للاهتمام ، للاستخدام على نطاق واسع التيار المتناوب، التي تم الحصول عليها في الثلاثينيات من القرن التاسع عشر ، بدأت بعد 70 عامًا فقط! حتى أنهم حاولوا حظر انتقال التيار المتردد باستخدام خطوط طاقة عالية الجهد بموجب القانون. من بين "معارضي التيار المتردد" كان توماس أديسون!

هل تعلم ذلك في بعض المجالات أمريكا الجنوبيةوأفريقيا ، حيث لم يكن هناك كهرباء ، كان من الممكن رؤية منازل مغلقة داخل المسكن. الجرار الزجاجيةمليئة اليراعات! أعطت هذه "المصابيح" ضوءا ساطعا للحسد!

العلاج بالكهرباء له تاريخه الخاص. كان الرومان أول من فكر في هذا الأمر ، حيث وضع ثعبان البحر الكهربائي على رؤوس مرضى 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 مكافحة الحرائق في مدينة ليفرمور (كاليفورنيا) ، يعمل أقدم مصباح كهربائي في العالم. هذا مصباح يدوي بقدرة 4 وات يُعرف باسم "مصباح المئوية". كان يحترق باستمرار منذ أكثر من 100 عام ، منذ عام 1901. يكمن سر طول العمر في حقيقة أن المصباح الكهربائي لم ينطفئ أبدًا. هذه الحياة الطويلة بشكل غير عادي لم تحول المصباح إلى معلم محلي فحسب ، بل سمحت له أيضًا بأخذ مكانه في كتاب غينيس للأرقام القياسية باعتباره أقدم مصباح يعمل في العالم.

يمتلك الكبد الطويل موقعه الخاص على الويب www.centennialbulb.org ، حيث يمكنك ، من بين أمور أخرى ، متابعة عملها من خلال كاميرا الويب (يتم التقاط الصور بفواصل زمنية مدتها 10 ثوانٍ). التاريخ المحددتركيب هذا المصباح غير معروف ، ولكن على الأرجح حدث ذلك في منتصف يونيو 1901. منذ ذلك الحين ، تعمل لمبة 4 وات على مدار الساعة في أحد أقسام مكافحة الحرائق ، وتقوم بوظيفة إضاءة المعدات التقنية. توقف المصباح عن العمل للمرة الوحيدة لمدة 22 دقيقة في عام 1976 ، وذلك لأسباب السلامة من الحرائقتم نقلها إلى منشأة أخرى. تم النقل برفقة رجال شرطة ومرافقة حريق تحت قيادة نقيب المطافئ.

لفهم ظاهرة طول عمر المصباح الكهربائي ، عليك أن تفهمه المواصفات الفنية. تم إصداره بواسطة شركة Shelby Electric Co. وفقًا لرسومات المنافس الرئيسي لـ 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 لتشغيل هذه المصابيح لفترة طويلة وخالية من المتاعب ، بناءً على دراسة شاملة لمصابيح شيلبي الكهربائية القديمة.

"يمكن تفسير ظاهرة مصباح ليفرمور بحقيقة أن المصابيح القديمة المتوهجة كانت بها اثنتين الاختلافات الجوهريةمن نظرائهم الحديثين. أولاً ، كان الفتيل الموجود فيها أثخن ثماني مرات مما هو عليه الآن ، وثانيًا ، كانت مادة تصنيعها عبارة عن شبه موصل ، على الأرجح يعتمد على الكربون. هذا فرق مهم للغاية: عندما ترتفع درجة حرارة الشعيرة المتوهجة الحديثة ، فإنها تتوقف عن توصيل الكهرباء ، بينما تعمل مصابيح شيلبي الكهربائية بشكل أفضل كلما زادت سخونتها. وهكذا ، كان الشرط الموضوعي لإطالة عمر المصباح الكهربائي في محطة الإطفاء رقم 6 في بلدة ليفرمور هو تشغيله المستمر وغياب دورات التشغيل والإيقاف. لكن هذه الحقيقة لا تنتقص بأي شكل من الأشكال من المعجزة الصغيرة لوجود المصباح الذي غيّر مائة عام من عمره.

المخترع توماس اديسونفي ثمانينيات القرن التاسع عشر عمل على أنظمة كهربة المدن الأمريكية ، لكنه لم يستطع نقل التيار المباشر إلى ما وراء بضع كتل. حقق منافسه جورج وستنجهاوس نجاحًا كبيرًا باستخدام التيار المتردد ، لكن أديسون منع انتشاره بكل طريقة ممكنة ، واصفًا إياه بالتيار القاتل. في الوقت نفسه ، كانت لجنة خاصة تبحث عن جهاز لتنفيذ أكثر "إنسانية" ، وأوصى إديسون بآلة ويستنجهاوس على التيار المتناوب كما هي. وهكذا ساهم في اختراع الكرسي الكهربائي.

مولدات الطاقة الكهربائية في أمريكا الجنوبيةيمكن أن يولد جهدًا يصل إلى 1200 فولت عند تيار 1.2 أ. وهذا سيكون كافيًا لإضاءة ستمائة واط لمبات كهربائية.

الجهد الكهربي داخل البرق- حوالي 100،000،000 فولت لكل متر.

البطارية الأولىعند 4 فولت تم العثور عليها في مصر وتتكون من اسطوانة نحاسية وقضيب حديدي مدمج فيها. تم سكب السائل في الاسطوانة ، لكن القضيب لم يلمس جدران الوعاء.

ثعابين كهربائيةيمكن أن يولد صدمة كهربائية بحوالي 500 فولت للدفاع عن النفس وأثناء الصيد.

أكبر مصدر للطاقة في العالملمحطات الطاقة من 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 ، 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 انتصر لسهولة الإنتاج ، وكفاءة أكبر ، وخطر أقل.

ومن المثير للاهتمام أن أحد الآباء المؤسسين للولايات المتحدةلم يكن بنجامين فرانكلين سياسيًا فحسب ، بل كان أيضًا عالمًا. أجرى بحثًا مكثفًا عن الكهرباء في القرن الثامن عشر واخترع مانع الصواعق.

يعتقد الإغريق القدماءأن معظم الكهرمان موجود على ساحل بحر الشمال. كان هناك أن Phaethon ضربه البرق على الأرض. ربما رأوا علاقة بين البرق وخصائص العنبر.

قاموس أكاديمية الطبعة الروسية لعام 1794وصف ذات مرة "الكهرباء" بهذه الطريقة: "بشكل عام ، هذا يعني عمل مادة شديدة السيولة والرقيقة ، لها خصائص مختلفة تمامًا عن جميع الأجسام السائلة المعروفة ؛ القدرة على التواصل مع جميع الأجسام تقريبًا ، ولكن مع الآخرين بشكل أكبر ، مع الآخرين بشكل أقل ، والتحرك بسرعة هائلة وإنتاج ظواهر غريبة جدًا بحركتها.

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 النار الكهربائية ، والتي في تظهر العديد من هذه التجارب ... كما لو كانت من نفس الطبيعة مع البرق ".

قديما ، مكان التفريغ البرقفي الأرض يشير إلى لصوص تلال الدفن السكيثية أن الكنوز دفنت هنا. من الواضح أن الصواعق تضرب تلالًا تحتوي على "حشوة" معدنية.

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

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

إحدى الأساطير عن الفيزيائي العظيم توماس إديسونيرتبط بتدينه الذي نادرا ما كان موضع تساؤل. وكل ذلك لأنه على مر السنين ، ذهب إديسون غالبًا إلى كنيسة بالقرب من منزله. تم الكشف عن سوء الفهم بعد يوم واحد مع ذلك سُئل عن إيمانه بالله وزياراته الدورية للكنيسة المحلية. اتضح أن الكنيسة كانت في طريقها مباشرة من المختبر إلى منزل إديسون ، وغالبًا ما كان يذهب إلى الكنيسة في أمسيات باردة فقط لتدفئة نفسه في الغرفة.

دراسة الكهرباء الساكنةبدأت بأبسط جهاز: قرص معدني ، قلم زجاجي ، قطة ، وسادة شمع ، إصبع. لقد نجح أليساندرو فولتا الشهير باستخدام مثل هذه "المجموعة من الأدوات".

عندما كان طفلاً ، لم يُظهر توماس إديسون مواهب خاصة.يعتبر طفل صعب. بعد يوم من الأيام وصفه المعلم بأنه "غبي بلا عقل" ، أخرجته والدته من المدرسة حيث يمكنه الدراسة لمدة 3 أشهر فقط وقررت تعليم توماس بمفردها. في نفس الوقت قرأت له كتبا منها: مرشد سريعللمدارس في الفلسفة الطبيعية والتجريبية "بقلم ريتشارد باركر و" مورس كود ".

ربما كانت واحدة من أوائل الدوائر الكهربائيةكانت هناك دائرة كهربائية حية ، تتكون من 180 جنديًا من لويس الخامس عشر ممسكين بأيديهم ، والذين ارتجفوا من تصريف جرة ليدن التي كانت تمر عبرهم أثناء تجربة في بلاط الملك.

العديد من وحدات الكميات الفيزيائيةفي الهندسة الكهربائية على اسم العلماء. ولكن ، من المثير للاهتمام ، أن واحدًا منهم فقط ، وهو جورج أوم ، حصل على هذا الشرف مرتين. الجميع على دراية بوحدة قياس المقاومة "أوم" ، ولكن اتضح أنه في بعض البلدان ، تُقاس الكمية المادية ، وهي مقاومة متبادلة - التوصيل الكهربائي ، بكميات تسمى "مو".

في عام 1827 ألماني اسمه جورج أوم، الذي اكتسب شهرة عالمية لاحقًا ، لم ينجح في الامتحان ولم يُسمح له بتدريس الفيزياء في المدرسة بسبب المستوى المنخفض للغاية للمعرفة ونقص القدرات التربوية.

ومن المثير للاهتمام ، الاستخدام الواسع النطاق للتيار المتردد، التي تم الحصول عليها في الثلاثينيات من القرن التاسع عشر ، بدأت بعد 70 عامًا فقط! حتى أنهم حاولوا حظر انتقال التيار المتردد باستخدام خطوط طاقة عالية الجهد بموجب القانون. من بين "معارضي التيار المتردد" كان توماس أديسون!

هل تعلم ذلك في بعض أجزاء أمريكا الجنوبية وأفريقياحيث لا توجد كهرباء يرى المرء أوعية زجاجية مغلقة مملوءة باليراعات داخل المسكن! أعطت هذه "المصابيح" ضوءا ساطعا للحسد!

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

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

الفيزيائي العظيم توماس إديسونسئل ذات مرة: هل من الضروري وضع مانعة الصواعق على كنيسة تحت الإنشاء؟
أجاب: "بالتأكيد". - بعد كل شيء ، يكون الله أحيانًا غافلًا جدًا.

يُعرف توماس إديسون بأنه أعظم مخترعفي جميع أنحاء العالم. كان لديه 1093 براءة اختراع مسجلة ، والتي ما زالت تدهشنا بعد قرن من الزمان. لكن الشيء هو أنه ليست كل الاختراعات تخصه شخصيًا. ترجع بعض اكتشافات إديسون إلى تقنييه المجهولين - وأشهر اختراعه ، الضوء الكهربائي ، لم يتم حتى صنعه في مختبره. قبل أربعة عقود من ولادة إديسون ، اخترع العالم الإنجليزي السير همفري ديفي ضوء القوس (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 فتيل مكسور). كان إنجاز إديسون أنه التقط خيطًا مناسبًا يمكن أن يحترق لعدة أيام. لقد حقق اكتشافًا مهمًا للغاية ، لكنه لم يكن رائدًا.

اتجاه التيار الكهربائي

إذا قمت بإنشاء دائرة كهربائية من مصدر حالي ومستهلك للطاقة والأسلاك التي تربطهم ، أغلقها ، فستتدفق هذه الدائرة كهرباء. من المعقول أن نسأل: "في أي اتجاه؟" كتاب مدرسي الأسس النظريةتعطي الهندسة الكهربائية الإجابة: "في الدائرة الخارجية ، يتدفق التيار من زائد مصدر الطاقة إلى سالب ، وداخل المصدر من سالب إلى موجب".
هو كذلك؟ تذكر أن الحركة المنظمة للجسيمات المشحونة كهربائيًا تسمى التيار الكهربائي. تلك الموجودة في الموصلات المعدنية هي جسيمات سالبة الشحنة - إلكترونات. لكن بعد كل شيء ، تتحرك الإلكترونات في الدائرة الخارجية في الاتجاه المعاكس تمامًا: من ناقص المصدر إلى الموجب. يمكن إثبات ذلك بكل بساطة. يكفي وضع مصباح إلكتروني - صمام ثنائي في الدائرة أعلاه. إذا كان أنود المصباح مشحونًا بشكل إيجابي ، فسيكون التيار في الدائرة ، وإذا كان سالبًا ، فلن يكون هناك تيار. أذكر أنه على عكس جذب الشحنات ، ومثل الشحنات تتنافر. لذلك ، يجذب الأنود الموجب الإلكترونات السالبة ، ولكن ليس العكس. نستنتج أن اتجاه التيار الكهربائي في علم الهندسة الكهربائية يؤخذ على أنه الاتجاه المقابل لحركة الإلكترونات.
لا يمكن تسمية اختيار الاتجاه المعاكس للاتجاه الحالي بخلاف التناقض ، ولكن يمكن تفسير أسباب هذا التناقض إذا تتبعنا تاريخ تطور الهندسة الكهربائية كعلم.
من بين العديد من النظريات ، وأحيانًا حتى القصصية ، التي تحاول شرح الظواهر الكهربائية التي ظهرت في فجر علم الكهرباء ، سنركز على نظريتين رئيسيتين.
طرح العالم الأمريكي ب.فرانكلين ما يسمى بالنظرية الأحادية للكهرباء ، والتي بموجبها تعتبر المادة الكهربائية نوعًا من السوائل عديمة الوزن التي يمكن أن تتدفق من بعض الأجسام وتتراكم في أجسام أخرى. وفقًا لفرانكلين ، فإن السائل الكهربائي موجود في جميع الأجسام ، ولا يصبح مكهربًا إلا عندما يكون هناك نقص أو زيادة في السائل الكهربائي فيها. نقص السوائل يعني كهربة سلبية ، فائض - إيجابي. هكذا ظهر مفهوم الشحنة الموجبة والسالبة. عندما ترتبط أجسام موجبة الشحنة بأجسام سالبة ، يمر السائل الكهربائي (السائل) من الجسم زيادة الكميةسوائل الجسم بكمية مخفضة. كما في السفن المتصلة. بنفس الفرضية ، دخل مفهوم حركة الشحنات الكهربائية - التيار الكهربائي - إلى العلم.
تبين أن فرضية فرانكلين كانت مثمرة للغاية ومتوقعة النظرية الإلكترونيةومع ذلك ، فقد تبين أنها بعيدة كل البعد عن الكمال. الحقيقة هي أن العالم الفرنسي دوفاي اكتشف أن هناك نوعين من الكهرباء ، كل منهما يطيع نظرية فرانكلين بشكل منفصل ، ويحيد كل منهما الآخر عندما يتلامس. كان سبب ظهور نظرية ثنائية جديدة للكهرباء ، التي طرحها سيمر على أساس تجارب دوفاي ، بسيطًا. قد يبدو الأمر مفاجئًا ، ولكن لعقود عديدة من التجارب مع الكهرباء ، لم يلاحظ أحد أنه عند فرك الأجسام المكهربة ، لا يتم شحن الجسم المحتوي فحسب ، بل أيضًا الجسم المحتوي. خلاف ذلك ، فإن فرضية سيمر ببساطة لم تكن لتظهر. لكن حقيقة ظهوره لها عدالتها التاريخية الخاصة.
اعتقدت النظرية الثنائية أن الأجسام في حالتها العادية تحتوي على نوعين من السوائل الكهربائية كميات مختلفةالتي تحيد بعضها البعض. تم تفسير الكهربة من خلال حقيقة أن نسبة الكهرباء الموجبة والسالبة في الأجسام تغيرت. إنه ليس واضحًا جدًا ، لكن كان من الضروري شرح ظاهرة الحياة الواقعية بطريقة ما.
لقد نجحت كلتا الفرضيتين في شرح الظواهر الكهروستاتيكية الرئيسية وتنافست مع بعضها البعض لفترة طويلة. تاريخيًا ، توقعت النظرية الثنائية النظرية الأيونية لتوصيل الغازات والمحاليل.
أتاح اختراع العمود الفولتية في عام 1799 والاكتشاف اللاحق لظاهرة التحليل الكهربائي استنتاج أنه أثناء التحليل الكهربائي للسوائل والمحاليل ، لوحظ اتجاهان متعاكسان لحركة الشحنات - موجب وسالب. انتصرت النظرية الثنائية ، لأنه أثناء تحلل الماء ، على سبيل المثال ، يمكن للمرء أن يرى بوضوح أن فقاعات الأكسجين قد انطلقت على القطب الموجب ، وفقاعات الهيدروجين على القطب السالب. ومع ذلك ، لم يكن كل شيء سلسًا هنا أيضًا. أثناء تحلل الماء ، لم تكن كمية الغازات المنبعثة هي نفسها. كان هناك ضعف كمية الهيدروجين الموجودة في الأكسجين. كان هذا محيرا. كيف يمكن لأي تلميذ حالي أن يساعد العلماء في ذلك الوقت ، مع العلم أنه في جزيء الماء هناك ذرتان من الهيدروجين لكل ذرة أكسجين (H2O الشهير) ، لكن الكيميائيين لم يجروا هذا الاكتشاف بعد.
الديموقراطي الثوري أ. كتب هرزن ، خريج كلية الفيزياء والرياضيات في جامعة موسكو ، أن هذه الفرضيات لا تساعد ، بل إنها "تلحق ضررًا فادحًا بالطلاب ، بإعطائهم كلمات بدلاً من المفاهيم ، مما يؤدي إلى إرضاء السؤال فيهم برضا زائف. "ما هي الكهرباء؟" - "سائل عديم الوزن". ألن يكون أفضل إذا أجاب الطالب: "لا أعرف"؟ ومع ذلك ، كان هيرزن مخطئًا. في الواقع ، في المصطلحات الحديثة ، يتدفق التيار الكهربائي من الموجب إلى الناقص للمصدر ، ولا يتحرك بأي طريقة أخرى ، ولا ننزعج من ذلك على الإطلاق.
مئات العلماء دول مختلفةأجرى آلاف التجارب على عمود فلطائي ، ولكن بعد عشرين عامًا فقط اكتشف العالم الدنماركي أورستد التأثير المغناطيسي للتيار الكهربائي. في عام 1820 ، نُشر تقريره عن تأثير موصل مع تيار على قراءات الإبرة المغناطيسية. بعد العديد من التجارب ، قدم قاعدة يمكن من خلالها تحديد اتجاه انحراف الإبرة المغناطيسية عن التيار أو التيار من اتجاه الإبرة المغناطيسية. "سنستخدم الصيغة: القطب الذي يرى كهرباء سالبة قادمة فوقه ينحرف باتجاه الشرق." القاعدة غامضة لدرجة أن الشخص المتعلم الحديث لن يكتشف على الفور كيفية استخدامها ، ولكن ماذا يمكننا أن نقول عن الوقت الذي لم يتم فيه تسوية المفاهيم بعد.
لذلك ، قرر 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. قرأنا: "بما أنني يجب أن أتحدث باستمرار عن اتجاهين متعاكسين يتدفق فيهما كلا التيار الكهربائي ، إذن ، من أجل تجنب التكرار غير الضروري ، بعد الكلمات اتجاه التيار الكهربائي ، سأعني دائمًا الكهرباء الإيجابية." لذلك لأول مرة تم تقديمه الآن قاعدة مقبولة بشكل عامالاتجاه الحالي. بعد كل شيء ، بقي أكثر من سبعين عامًا قبل اكتشاف الإلكترون.
يشير اتجاه التيار في جميع القواعد إلى حركة الجسيمات المشحونة بشكل إيجابي.
تبع هذا القانون لاحقًا ماكسويل ، الذي توصل إلى قاعدة "المفتاح" أو "المثقاب" لتحديد اتجاه المجال المغناطيسي للملف. ومع ذلك ، ظلت مسألة الاتجاه الحقيقي للتيار مفتوحة. إليكم ما كتبه فاراداي: "إذا تكلمت. أن التيار يتدفق من الموجب إلى السالب ، فقط وفقًا للاتفاق التقليدي ، وإن كان إلى حد ما ضمنيًا ، المبرم بين العلماء وتزويدهم بوسائل ثابتة وواضحة ومحددة للإشارة إلى اتجاه قوى هذا التيار.
بعد الفتح الحث الكهرومغناطيسيفاراداي (تحريض التيار في موصل في مجال مغناطيسي متغير) ، أصبح من الضروري تحديد اتجاه التيار المستحث. تم إعطاء هذه القاعدة من قبل الفيزيائي الروسي البارز إي كيه لينز. تقول: "إذا تحرك موصل معدني بالقرب من تيار أو مغناطيس ، فإن تيار كلفاني ينشأ فيه. اتجاه هذا التيار هو أن السلك في حالة السكون قد يأتي منه إلى حركة معاكسة للحركة الفعلية. أي ، تم تقليص القاعدة إلى نوع مثل "اطلب النصيحة وافعل العكس".
القواعد المعروفة لترك المدرسة اليوم باسم "قاعدة اليد اليسرى" و "قاعدة اليد اليمنى"في الشكل النهائي تم اقتراحه من قبل الفيزيائي الإنجليزي Fleming وهم يخدمون في EASIER MEMORY ظاهرة فيزيائيةعلماء الفيزياء والطلاب وتلاميذ المدارس ، وعدم خداعهم.
تم استخدام هذه القواعد على نطاق واسع في كتب الممارسة والفيزياء ، وبعد اكتشاف الإلكترون ، يجب تغيير الكثير ، وليس فقط في الكتب المدرسية ، إذا تم تحديد الاتجاه الحقيقي للتيار. استمرت هذه الاتفاقية لأكثر من قرن ونصف. في البداية لم يسبب ذلك صعوبات ، ولكن مع اختراع الأنبوب المفرغ (ومن المفارقات ، اخترع Fleming أول أنبوب راديو) والاستخدام الواسع النطاق لأشباه الموصلات ، بدأت الصعوبات في الظهور. لذلك ، يفضل الفيزيائيون والمتخصصون في الإلكترونيات عدم الحديث عن اتجاهات التيار الكهربائي ، ولكن عن اتجاهات حركة الإلكترونات ، أو الشحنات. لكن الهندسة الكهربائية لا تزال تعمل بالتعريفات القديمة. هذا يسبب الارتباك في بعض الأحيان. يمكننا إجراء تعديلات ، لكن ألا يتسبب ذلك في إزعاج أكثر من التعديلات الحالية؟

تجربة المصباح الكهربائي
غالبًا ما واجه إدخال التقدم العلمي والتكنولوجي في الممارسة اليومية معارضة كهذه لدرجة أن دعاة الجديد اضطروا أحيانًا إلى استخدام شكل التقاضي مع المدعين العامين ومحامي الدفاع والقضاة لإثبات مزايا التكنولوجيا الجديدة.
والمثير للدهشة أنه من الضروري بمساعدة دعوى قضائية إثبات المزايا الواضحة للإضاءة الكهربائية لعامة الناس.
لهذا ، في مارس 1879 البرلمان الانجليزيأنشأت لجنة كان من المفترض أن تضع حداً للشائعات والإشاعات السخيفة التي ينشرها خصوم الكهرباء - شركات الغاز.
تتمتع اللجنة بصلاحيات كبيرة: كان لها الحق في استدعاء جميع الشهود الذين تعتبرهم ضروريين ، وبنفس الحقوق التي تستدعيهم المحكمة. تم إجراء التحقيق بنفس طريقة التحقيق القضائي. كان الجواب الكهرباء.
شهد الشهود حول شخصيته وأفعاله ، وكتبهم مختزلو الاختزال. شغل أعضاء الهيئة مناصب قضائية. كان الجدول الذي يحتوي على أدلة مادية مليئًا بالأجهزة الكهربائية المختلفة ، والتي أجريت بها التجارب على الفور. كانت الجدران مغطاة بالمخططات والرسوم البيانية.
انتخب أستاذ الكيمياء L. Playfer رئيسا للمحكمة. وباتباع إجراءات المحكمة بصرامة ، "استجوبت" اللجنة شهود الدفاع - تيندال ، وتومسون ، وبريس ، وسيمنز ، وكوك 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 أنه يجعل من الصعب اختيار الملابس ، لأن الأزياء التي تضاء بالضوء الكهربائي تبدو مختلفة عن الإضاءة في المساء".
واشتكى التجار في سوق بيلينجست من أن "الضوء الكهربائي يجعل السمكة تبدو سيئة ، وطالبوا بإزالة الإضاءة عنها". واشتكى الكثيرون من ألم في العينين ووميض ضوء. أوضح شهود الدفاع بصبر أنه لا ينبغي للمرء أن ينظر إلى الفوانيس ، بل إلى الأشياء التي تضيء بها ، وأن النظر مباشرة إلى الشمس هو أكثر إيلامًا ، لكن لا أحد يلوم هذا شروق الشمس. أن موت الوجه لا يلاحظ إلا "عندما يختلط ضوء الغاز بضوء كهربائي". ما هو "وميض" القوس في المصابيح من أقطاب كهربائية سيئة الصنع. إلخ. وما إلى ذلك وهلم جرا.
وقررت اللجنة في حكمها أن الضوء الكهربائي قد غادر مجال التجارب والتجارب وأنه ينبغي إعطاؤه الفرصة للتنافس مع إضاءة الغاز. وحظرت الهيئة نقل الإنارة الكهربائية إلى شركات الغاز "باعتبارها غير كفؤة في شؤون الهندسة الكهربائية".
فيما يتعلق بالكفاءة ، لا يزال أمام الهندسة الكهربائية طريق طويل - لإنشاء محطات كهربائية مركزية وخطوط كهرباء ومفاتيح كهربائية.

حقائق مثيرة للاهتماممن تاريخ إنشاء وتشغيل عداد كهربائي

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

جلب النصف الأول من القرن التاسع عشر اكتشافات رائعة في مجال الكهرومغناطيسية. في عام 1820 اكتشف الفرنسي أندريه ماري أمبير (1775-1836) ظاهرة تفاعل التيارات الكهربائية. في عام 1827 ، أسس 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.

ليس من المستغرب ، عندما يحين الوقت المناسب ، تُصنع الاختراعات الرئيسية في وقت واحد تقريبًا في أجزاء مختلفة من العالم. قال المجري أوتو تيتوس بلاتي ، مخترع عداد الحث الكهربائي والمخترع المشارك للمحول ، متذكراً هذه الفترة المثيرة في عام 1930: "في وقتي كان الأمر سهلاً. كان العلم مثل غابة استوائية. كل ما تحتاجه هو فأس جيد، وحيثما تضرب ، يمكنك قطع شجرة ضخمة ".

مع اختراع الدينامو (Anosh Jedlik في عام 1861 ، Werner von Siemens في عام 1867) ، أصبح من الممكن توليد الكهرباء في كميات كبيرة. كانت الإضاءة هي المجال الأول للتطبيق الشامل للكهرباء. ولكن عندما بدأ بيع الكهرباء ، أصبح من الضروري تحديد السعر. ومع ذلك ، لم يكن من الواضح ما هي الوحدات المحاسبية التي يجب الاحتفاظ بها وما هي مبادئ القياس الأكثر ملاءمة.

أول عداد كهربائي كان مقياس ساعات عمل المصباح صموئيل غاردينر (الولايات المتحدة الأمريكية) ، براءة اختراع في عام 1872. يقوم بقياس الوقت الذي يتم خلاله إمداد الكهرباء إلى نقطة تحميل ، مع التحكم في جميع المصابيح المتصلة بهذا العداد بواسطة مفتاح واحد. مع قدوم المصباح الكهربائيبدأ تطبيق Edison ، تفرع دوائر الإضاءة ، وسقط مثل هذا العداد في الإهمال.

عدادات التحليل الكهربائي

جادل توماس ألفا إديسون (1847-1931) ، الذي قدم أول شبكات توزيع الإضاءة بالتيار المستمر ، بأنه يجب بيع الكهرباء على أنها غاز - في ذلك الوقت كانت تُستخدم على نطاق واسع لأغراض الإضاءة.

استخدم "عداد الكهرباء" من إديسون ، الحاصل على براءة اختراع عام 1881 ، التأثير الكهروكيميائي للتيار. كانت تحتوي على خلية إلكتروليتية ، حيث كانت في البداية فترة الفاتورةتم وضع صفيحة نحاسية وزنها بدقة. تسبب التيار الذي يمر عبر الإلكتروليت في ترسب النحاس. في نهاية فترة الفاتورة ، تم وزن الصفيحة النحاسية مرة أخرى ، وكان الفرق في الوزن يعكس كمية الكهرباء التي مرت عبرها. تمت معايرة هذا العداد بحيث يمكن فوترته بالأقدام المكعبة من الغاز.

استمر استخدام هذه العدادات حتى نهاية القرن التاسع عشر. ومع ذلك ، كان لديهم عيب كبير: قراءة القراءات كانت صعبة على شركة الكهرباء وكانت مستحيلة تمامًا على المستهلك. في وقت لاحق ، أضاف إديسون آلية عد لتسهيل قراءة قراءات العداد.

كانت هناك عدادات إلكتروليتية أخرى ، مثل عداد الهيدروجين لشركة Siemens-Shuckert الألمانية (SiemensShuckert) ومقياس الزئبق في مصانع الزجاج Jena SchottundGenossen (Schott & Gen. Jena). مناسبة لتقلبات الجهد.

عدادات البندول

كان من بين مبادئ التصميم المحتملة الأخرى للعدادات إنشاء بعض الحركة - التذبذب أو الدوران - المتناسب مع الطاقة ، والتي بدورها يمكن أن تبدأ آلية عد لعرض قراءات العداد.

وصف الأمريكان ويليام إدوارد أيرتون وجون بيري مبدأ تشغيل عداد البندول في عام 1881. في عام 1884 في ألمانيا ، غير مدركين لاختراعهم ، صمم هيرمان آرون (1845-1902) عداد بندول.

في نموذج أكثر تقدمًا لهذا العداد ، كان هناك بندولان بهما ملفان متصلان بمصدر جهد. تحت البندول تم وضع ملفين حاليين بملفات متقابلة. بسبب تفاعل الملفات ، تحرك أحد البندولات بشكل أبطأ والآخر أسرع من عدم وجود حمل كهربائي. تم نقل فرق السكتة الدماغية هذا إلى آلية العد للعداد. غيرت البندولات الأدوار كل دقيقة لتعويض الاختلاف في تردد التذبذب الأصلي. في نفس اللحظة ، بدأت آلية الساعة. لكن مثل هذه العدادات كانت باهظة الثمن لأنها تحتوي على اثنين من ساعات العمل ، وتم استبدالها تدريجياً بعدادات المحرك. يسمح مقياس البندول بقياس ساعات الأمبير أو واط في الساعة ، ولكن لا يمكن استخدامه إلا لشبكات التيار المستمر.

عدادات المحرك

كان البديل الآخر لإنشاء عداد كهرباء هو استخدام محرك. في مثل هذه العدادات ، يكون عزم الدوران متناسبًا مع الحمل ويتم موازنته بواسطة عزم الدوران المضاد ، وبالتالي فإن سرعة الدوار تتناسب مع الحمل أثناء توازن عزم الدوران. في عام 1889 طور الأمريكي إليهو طومسون (1853-1937) "مقياس واتميتر التسجيل" لصالح شركة جنرال إلكتريك.

لقد كان محركًا بدون قلب معدني ، والذي بدأ بجهد كهربائي يمر عبر ملف ومقاوم باستخدام مجمع. كان الجزء الثابت مدفوعًا بالتيار ، وبالتالي كان العزم متناسبًا مع ناتج الجهد والتيار. تم توفير عزم الكبح بواسطة مغناطيس كهربائي دائم ، والذي يعمل على قرص من الألومنيوم متصل بحديد المحرك. تم استخدام هذا العداد بشكل أساسي للتيار المباشر. كان العيب الكبير في عدادات كهرباء المحرك هو المجمع.

اختراع المحولات

في الوقت الذي بدأ فيه توزيع الطاقة الكهربائية للتو ، لم يكن من الواضح أي الأنظمة ستكون أكثر كفاءة: أنظمة التيار المباشر أو المتردد. ومع ذلك ، سرعان ما تم الكشف عن عيب واحد مهم لأنظمة 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 جيبس ​​"المولد الثانوي" ، رائد المحولات الحديثة. من الناحية العملية ، تم تطوير المحول وحصوله على براءة اختراع لشركة Ganz في عام 1885 من قبل ثلاثة مهندسين مجريين - Karoly Zipernowski و Otto TitutsBlaty و Mixa Deri. في نفس العام ، اشترت شركة Westinghouse براءة اختراع Gaular و Gibson ، 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. ابتداء من القرن العشرين ، حلت تدريجيا محل الأنظمة الحالية المباشرة.

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

عدادات الحث

في عام 1885 ، قام جاليليو فيراريس الإيطالي (1847-1897) باكتشاف مهم وهو أن حقلين للتيار المتناوب خارج الطور يمكن أن يتسبب في دوران دوار صلب مثل قرص أو أسطوانة. في عام 1888 ، اكتشف الكرواتي الأمريكي نيكولا تيسلا (1857-1943) ، بصرف النظر عنه ، حقلاً كهربائيًا دوارًا. اكتشف Shellenberger أيضًا عن طريق الخطأ تأثير الحقول الدوارة في عام 1888 وطور عدادًا للكهرباء للتيار المتردد. تم إنشاء لحظة المواجهة بواسطة آلية لولبية. مثل هذا العداد يفتقر إلى عنصر الجهد ليأخذ في الاعتبار عامل القدرة ، لذلك لم يكن مناسبًا للتشغيل مع المحركات الكهربائية. شكلت هذه الاكتشافات الأساس لإنشاء محركات الحث ومهدت الطريق لعدادات الحث.

في عام 1889 ، حصل المجري أوتو تيتوتز بلاتي (1860-1939) ، الذي كان يعمل في مصنع غانز في بودابست ، المجر ، على براءة اختراعه "عداد 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 دوار معدني ، مثل القرص أو الأسطوانة ، والذي يخضع لمجالين مغناطيسيين خارج الطور مع بعضهما البعض. وهذا التحول الطوري هو نتيجة لوجود حقل واحد ينتج عن التيار الرئيسي ، بينما يتم تشكيل المجال الآخر بواسطة ملف ذي تحريض ذاتي كبير ، مما يؤدي إلى تحويل نقاط الدائرة التي يتم قياس الطاقة المستهلكة بينها. المجالات المغناطيسيةلا تتقاطع في جسم الثورة ، كما في آلية Ferraris المعروفة ، بل تمر عبر أجزائها المختلفة ، بشكل مستقل عن بعضها البعض.

باستخدام مثل هذا الجهاز ، تمكن Blathy من تحقيق تحول داخلي في الطور تقريبًا 90 درجة بالضبط ، لذلك عرض المقياس محادثات وات بشكل صحيح إلى حد ما. يستخدم العداد مغناطيسًا كهربائيًا للفرامل لتوفير نطاق قياس واسع ، كما تم توفير سجل قياس الدوران. في نفس العام بدأت شركة "Ganz" الإنتاج. تم إرفاق العدادات الأولى قاعدة خشبية، تصنع 240 دورة في الدقيقة ، ويزن 23 كجم. بحلول عام 1914 ، انخفض الوزن إلى 2.6 كجم. في عام 1894 ، طور أوليفر بلاكبيرن شلينبرجر (1860-1898) مقياسًا من نوع الحث بالواط ساعة لشركة Westinghouse. في ذلك ، تم وضع ملفات التيار والجهد على جوانب متقابلة من القرص ، وأدى مغناطيسان دائمان إلى إبطاء حركة هذا القرص. كان هذا العداد أيضًا كبيرًا وثقيلًا ، ويزن 41 رطلاً. كان لديه آلية عد الطبلة.

في عام 1899 ، قام Ludwig Gutmann ، الذي يعمل لصالح شركة Sangamo ، بتطوير مقياس "A" من النوع AC للطاقة النشطة بالواط / ساعة. يتكون الجزء المتحرك من أسطوانة بفتحة لولبية تقع في مجالات الجهد والتيار. تم استخدام قرص متصل بأسفل الأسطوانة للفرملة المغناطيس الدائم. لم يتم توفير تعديل معامل القدرة.

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 باستخدام الحجارة المزدوجة والمحامل المغناطيسية ، و إطالة عمر مستقر من خلال تحسين خصائص الجودة للمغناطيسات الكهربائية للمكابح وإزالة الزيت لآلية الأيزوبور والفرز. بحلول القرن التالي ، تم تطوير عدادات الحث ثلاثية الطور باستخدام نظامين أو ثلاثة أنظمة قياس مثبتة على قرص واحد أو قرصين أو ثلاثة.

وظائف جديدةلا تزال عدادات الحث ، والمعروفة أيضًا باسم عدادات Ferraris ، والعدادات القائمة على مبادئ مقياس Blathy تنتج بأعداد كبيرة وتقوم بالمهمة الرئيسية لقياس الطاقة نظرًا لتكلفتها المنخفضة وسجل موثوقيتها الممتاز.

مع انتشار الكهرباء ، ظهر مفهوم عداد الكهرباء متعدد التعريفات مع محلي أو جهاز التحكم، عداد الحمولة القصوى ، عداد الكهرباء مسبقة الدفع و Maxigraph.

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

في عام 1934 ، طور Landis & Gyr مقياس Trivector ، الذي يقيس الطاقة النشطة والمتفاعلة والطاقة المستهلكة.

العدادات الإلكترونية والقراءة عن بعد

انتهت فترة رائعة من تطوير العداد الأولي. كما قال بلاتي ، تابع استعارته: "الآن تتجول لأيام متتالية دون أن تصطدم بأحد الأدغال".

لم تجد التكنولوجيا الإلكترونية تطبيقًا في قياس الطاقة حتى ظهرت أول الدوائر التناظرية والرقمية المتكاملة في السبعينيات. يمكن فهم ذلك بسهولة إذا فكر المرء في استهلاك الطاقة المحدود في مبيت عداد مغلق والموثوقية المتوقعة. أعطت التكنولوجيا الجديدة دفعة جديدة لتطوير عدادات الكهرباء. أولاً ، تم تطوير عدادات ثابتة دقيقة ، باستخدام مبدأ مضاعفة النبضات الزمنية. كما تم استخدام خلايا القاعة ، بشكل أساسي لعدادات الكهرباء التجارية والسكنية. في الثمانينيات ، تم تطوير عدادات هجينة ، تتكون من عدادات الحث ووحدات التعريفة الإلكترونية. تم استخدام هذه التقنية لفترة قصيرة نسبيًا.

القياسات عن بعد

ظهرت فكرة قراءة العدادات من مسافة في الستينيات. في البداية ، تم استخدام الإرسال النبضي عن بُعد ، ولكن بدأ استخدام بروتوكولات ووسائل مختلفة لنقل البيانات بشكل تدريجي.

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

المعايير ودقة القياس

تم الاعتراف بالحاجة إلى تعاون وثيق بين الشركات المصنعة وشركات الطاقة في وقت مبكر نسبيًا. تم تطوير أول معيار للقياس ، وهو رمز C12 للمعهد الوطني الأمريكي للمعايير (ANSI) لقياس الكهرباء ، في وقت مبكر من عام 1910. تنص مقدمة الكتاب على ما يلي: "بينما تستند هذه المدونة بشكل طبيعي إلى المبادئ العلمية والتقنية ، فقد كنا دائمًا على دراية بالأهمية الكبيرة للجانب التجاري للقياسات".

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

إن المستوى العالي من الدقة هو السمة المميزة التي أنشأتها صناعة القياس ولا تزال تحافظ عليها. بالفعل في عام 1914 ، تصف الكتيبات العدادات بدقة 1.5٪ مع نطاق قياس من 10٪ أو أقل إلى 100٪ من الحد الأقصى للتيار. تحدد المواصفة القياسية IEC 43: 1931 فئة الدقة 2.0. لا يزال هذا المستوى من الدقة مرضيًا لمعظم العدادات في الاستخدام المنزلي اليوم ، حتى بالنسبة للعدادات الثابتة.

لا يموت العصفور ، لأن تيارًا ضئيلًا 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 أن تولد ثعابين السمك الكهربائية لأغراض الدفاع عن النفس أو الصيد تيارًا كهربائيًا يصل إلى 500 فولت ، لذلك ، فإن سكان بعض مناطق الأمازون ، الذين يطاردونهم ، يحمون أنفسهم من الصدمات الكهربائية عن طريق "تفريغ" الثعابين أولاً باستخدام بمساعدة قطيع من الأبقار.

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

4) إن جسم الإنسان ، وخاصة عضلات القلب ، قادر على توليد الكهرباء. بفضل هذا ، يسمح لك مخطط كهربية القلب بقياس إيقاع ضربات القلب. 5) تم بناء أول دائرة كهربائية في بلاط لويس الخامس عشر. كانت "على قيد الحياة" ، لأنه خلال التجربة ، تم تسليم إفرازات بمساعدة جرة ليدن عبر جثث 180 جنديًا.

6) في نهاية القرن التاسع عشر ، اندلعت حرب حقيقية بين مخترعي التيار المباشر والمتناوب T. Edison و N. Tesla. جرت محاولة لاستبعاد إمكانية نقل التيار المتردد باستخدام خطوط الكهرباء من الناحية القانونية. ومع ذلك ، كما تعلم ، لا يزال التفضيل فيما بعد يعطى للتيار المتردد.

7) في عام 1874 ، جرت محاولة في روسيا لتقليل تكلفة الكهرباء أثناء نقلها ، باستخدام سكك حديدية لهذا الغرض. استخدم المهندس F. Pirotsky أحد القضبان كسلك مباشر ، والثاني كسلك رجوع. تبين أن فكرة إنشاء النقل الحضري على هذا الأساس غير آمنة للمشاة وتم تطبيقها لاحقًا في المترو الحديث.

8) عندما يصطدم صاعقة بشخص ما ، يتشكل نمط خاص على جسده يسمى شكل ليشتنبرغ.

9) في بداية دراسة الظواهر الكهربائية ، بدون أدوات خاصة ، اضطر العلماء للتضحية بصحتهم من أجل العلم. قام في. بتروف ، الذي قدم لأول مرة وصفًا علميًا لظاهرة القوس الكهربائي ، بقطع الطبقة العليا من الجلد على أصابعه من أجل الشعور بشكل أفضل بالتيارات الضعيفة.

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

في عالم الحيوانات ، تعتبر ثعابين السمك الكهربائية النخيل من بين أكثر الحيوانات "مكهربة". دفاعياً ، يمكن لهذه المخلوقات أن تضرب العدو بإطلاق ما يقرب من 500 فولت.

جسمنا قادر أيضًا على توليد الكهرباء. وهو ما يحدث مثلا بسبب تقلص عضلات القلب. هذه هي النبضات التي ينتجها "محركنا" التي تلتقطها معدات تخطيط القلب.

كان بنجامين فرانكلين مهتمًا جدًا بخصائص الكهرباء. لم يكن رئيس الولايات المتحدة منخرطًا في السياسة فحسب ، بل أيضًا في العلوم ، واختراع الصواعق يعود إليه.

كما تعلم ، دفن السكيثيون الموتى بشرف كبير 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 ، أثناء عاصفة رعدية ، كانوا يراقبون بعناية أين يضرب البرق. كان يعتقد أنها "تشعر" بالمعدن المختبئ تحت الأرض ويضرب بالضبط تلك الأماكن التي يختبئ فيها.

الروس القدماء لديهم برق ضرب منطقة معينةالأرض ، كان مؤشرا على أنه في هذا المكان يتدفق مصدر تحت الأرض. لذلك ، كان حفر البئر هنا هو الأكثر ربحية.

كان لويجي جالفاني معروفًا بين معاصريه بأنه ساحر. بدأت جثث الحيوانات التي انتهت صلاحيتها بالفعل - الضفادع والفئران والقطط وحتى العجول - نتيجة تجاربه مع الكهرباء ، في التحرك ، كما لو كانت الحياة لا تزال دافئة فيها.

درس لويس الخامس عشر أيضًا الكهرباء. صحيح أنه استخدم كمخلوقات تجريبية ليس الفئران مع الضفادع ، ولكن الناس - جنوده. شكل 180 جنديًا من الحامية الملكية سلسلة بشرية ممسكين بأيديهم ، وأصبحوا موصلين للتيار المنبثق من تفريغ ما يسمى ببنك ليدن.

الكثير من السخرية من بعض الموضوعات - الرهبان - عالم الفسيولوجيا ج.- أ. نول. قام ببنائها في سلسلة واحدة ، وبمرور الكهرباء من خلالها ، جعلها تقفز.

اليوم ، تأثير الكهرباء الساكنة معروف حتى للطالب الأصغر سنًا. يكفي فرك المشط على الشعر ، ثم إحضاره إلى قطع من الورق المقطعة جيدًا - وسوف "تلتصق" ، كما لو كانت منجذبة بمغناطيس. وبمجرد دراسة الكهرباء الساكنة كظاهرة ، تعامل معها أحد الآباء المؤسسين لعقيدة الكهرباء ، أ. فولتا.

فولتا وأوم هما الباحثان الوحيدان في الظواهر الكهربائية اللذان لم يبقيا في تاريخ العلم فحسب ، بل قدموا أيضًا الوحدات الكهربائيةقياس أسمائهم الأخيرة. بالمناسبة ، هناك عدد من البلدان حيث يتم الإشارة إلى الظاهرة ، عكس المقاومة - القدرة على إجراء التيار - بقيمة "Mo" ، أي ببساطة عن طريق إعادة ترتيب الأحرف في كلمة "Om".

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.

جاءت الكهرباء لسكان كوكبنا بشكل غير متساو. في وقت لاحق ، تعلمت شعوب إفريقيا عن الكهرباء. لإلقاء الضوء على مساكنهم ، استخدموا مصادر "طبيعية" - قاموا بجمع اليراعات في برطمانات زجاجية.

في ألمانيا ، كانت الكهرباء من أولى الشركات التي وصلت إلى مهرجان أكتوبر. في عام 1886 ، كانت الشركة التي أسسها والد أينشتاين تعمل في إضاءة الخيام بأحدث التقنيات. وكان الشاب ألبرت نفسه يعمل في مهرجان البيرة كمفكك المصباح الكهربائي.

فكر عمال مترو الأنفاق في بلباو الإسبانية في الحصول على الكهرباء ... من طاقة قطارات المكابح. يمكن إعادة توجيه ثلثها لاحتياجات مفيدة.

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

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

في روس ، كان يعتقد أن أكثر من افضل مكانمن أجل بئر ، حيث ضرب البرق بالضبط أثناء عاصفة رعدية. كان هناك احتمال كبير جدًا أن الماء كان قريبًا.

حقيقة مثيرة للاهتمام! في إفريقيا وأمريكا الجنوبية ، هناك مناطق لم يتم فيها تطوير الطاقة. في منازل هذه المناطق ، يمكن للمرء أن يلاحظ مشهدًا مثيرًا للاهتمام: بعض الأواني الزجاجية ، التي تدور فيها اليراعات. انبعث ضوء ساطع جدا من هذه الجرار.

يوجد في الجزء الداخلي من البرق جهد يساوي 100،000،000 فولت لكل متر.

كانت أول الدوائر الكهربائية عبارة عن دائرة كهربائية حية. تضافرت أيدي جنود لويس الخامس عشر البالغ عددهم 180 جنديًا وارتجفوا مع مرور إفرازات جرة ليدن من خلالهم. هذه هي التجارب التي أجريت في المحكمة.

بالمناسبة ، في فجر عصر الكهرباء ، المعدات حتى مبنى كبيرلم يكن الضوء الجديد مهمة صعبة للغاية ، على الرغم من أنها باهظة الثمن بجنون ، لأن كل منها تجهيز الإضاءةتعمل بالطاقة مباشرة من مصدر الطاقة و مخططات معقدةإمدادات الكهرباء ببساطة لم تكن موجودة. شيء آخر هو اليوم ، عندما يتطلب أي مبنى كبير إلى حد ما ، في مرحلة بنائه بالفعل ، مراعاة العديد من الفروق الدقيقة فيما يتعلق بإمدادات الطاقة الخاصة به ، وبالتالي فإن تصميم وتركيب مصدر الطاقة مهمان للغاية ، والتي تشارك فيها حتى الشركات الفردية المتخصصة في مثل هذا العمل. تشتمل الأنظمة الكهربائية للمباني الحديثة على آلاف المكونات وهي جيدة تمامًا بنية معقدةوالتي تتطلب أيضًا صيانتها وتحديثها نهجًا احترافيًا ومختصًا. لكن ، بالعودة إلى الموضوع الرئيسي للمقال ...

في مصر ، تم العثور على أول بطارية بجهد 4 فولت. وتتكون من اسطوانة نحاسية بها قضيب حديدي. كانت الأسطوانة النحاسية مملوءة بسائل ، لكن العصا التي كانت بداخلها لم تلمس جدران الإناء.

أثناء الصيد ، أو للدفاع عن النفس ، يكون ثعبان السمك الكهربائي قادرًا على الصدمة ، بجهد 500 فولت.

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