Vroege uitvinders en innovators van elektriciteit

De geschiedenis van elektriciteit begint met William Gilbert (1544–1603), een arts en natuurwetenschapper die koningin Elizabeth de eerste van Engeland diende. Vóór Gilbert was het enige dat bekend was over elektriciteit en magnetisme dat een lodestone (magnetiet) bezat magnetische eigenschappen en dat wrijven van barnsteen en jet stukjes van verschillende materialen zou aantrekken om te gaan plakken.

In 1600 publiceerde Gilbert zijn verhandeling "De magnete, Magneticisique Corporibus" (On the Magnet). Gedrukt in wetenschappelijk Latijn, verklaarde het boek jaren van Gilbert's onderzoek en experimenten op elektriciteit en magnetisme. Gilbert heeft de belangstelling voor de nieuwe wetenschap enorm gewekt. Het was Gilbert die de uitdrukking 'electrica' bedacht in zijn beroemde boek.

Geïnspireerd en opgeleid door Gilbert, verschillende Europese uitvinders, waaronder Otto von Guericke (1602–1686) van Duitsland, Charles Francois Du Fay (1698–1739) van Frankrijk en Stephen Gray (1666–1736) van Engeland breidden de kennis.

Otto von Guericke was de eerste die bewees dat er een vacuüm kon bestaan. Het creëren van een vacuüm was essentieel voor allerlei verder onderzoek naar elektronica. In 1660 vond von Guericke de machine uit die statische elektriciteit produceerde; dit was de eerste elektrische generator.

In 1729 ontdekte Stephen Gray het principe van de geleiding van elektriciteit en in 1733 Charles Francois du Fay ontdekte dat elektriciteit in twee vormen komt die hij harsachtig (-) en glasachtig (+) noemde, nu negatief en genoemd positief.

De Leyden-pot was de originele condensator, een apparaat dat een elektrische lading opslaat en vrijgeeft. (In die tijd werd elektriciteit beschouwd als de mysterieuze vloeistof of kracht.) De Leyden-pot werd in 1745 vrijwel gelijktijdig in Nederland uitgevonden door academicus Pieter van Musschenbroek (1692–1761) In 1745 en in Duitsland door de Duitse geestelijke en wetenschapper, Ewald Christian Von Kleist (1715–1759). Toen Von Kleist zijn Leyden-pot voor het eerst aanraakte, kreeg hij een krachtige schok die hem tegen de grond sloeg.

De Leyden-pot is vernoemd naar de geboortestad en universiteit Leyden van Musschenbroek, door de Franse wetenschapper en geestelijke Jean-Antoine Nollet (1700-1770). De pot werd ook de Kleistiaanse pot genoemd naar Von Kleist, maar deze naam bleef niet hangen.

Amerikaanse grondlegger Ben Franklin's (1705–1790) belangrijke ontdekking was dat elektriciteit en bliksem een ​​en dezelfde waren. De bliksemafleider van Franklin was de eerste praktische toepassing van elektriciteit. atural filosoof Henry Cavendish van Engeland, Coulomb van Frankrijk, en Luigi Galvani van Italië heeft wetenschappelijke bijdragen geleverd aan het vinden van praktisch gebruik voor elektriciteit.

In 1747 begon de Britse filosoof Henry Cavendish (1731-1810) de geleidbaarheid (het vermogen om een ​​elektrische stroom te dragen) van verschillende materialen te meten en publiceerde hij zijn resultaten. De Franse militaire ingenieur Charles-Augustin de Coulomb (1736-1806) ontdekte in 1779 wat later de 'wet van Coulomb' zou worden genoemd, die de elektrostatische kracht van aantrekking en afstoting beschreef. En in 1786 demonstreerde de Italiaanse arts Luigi Galvani (1737-1798) wat we nu begrijpen als de elektrische basis van zenuwimpulsen. Galvani heeft de kikkerspieren beroemd gemaakt door ze te laten schokken met een vonk uit een elektrostatische machine.

Na het werk van Cavendish en Galvani kwam een ​​groep belangrijke wetenschappers en uitvinders, waaronder Alessandro Volta (1745–1827) van Italië, Deense natuurkundige Hans Christian Ørsted (1777–1851), Franse natuurkundige Andre-Marie Ampere (1775–1836), Georg Ohm (1789–1854) van Duitsland, Michael Faraday (1791–1867) van Engeland, en Joseph Henry (1797–1878) van de VS

Joseph Henry was een onderzoeker op het gebied van elektriciteit wiens werk vele uitvinders inspireerde. Henry's eerste ontdekking was dat de kracht van een magneet enorm kon worden versterkt door hem met geïsoleerde draad te wikkelen. Hij was de eerste persoon die een magneet maakte die 3500 pond kon tillen. Henry toonde het verschil tussen "kwantiteit" -magneten samengesteld uit korte draadlengtes parallel verbonden en opgewonden door een paar grote cellen, en "intensiteit" -magneten gewikkeld met een enkele lange draad en geëxciteerd door een batterij samengesteld uit cellen in serie. Dit was een originele ontdekking, die zowel het onmiddellijke nut van de magneet als de mogelijkheden voor toekomstige experimenten enorm verhoogde.

Michael faraday, William Sturgeon (1783–1850) en andere uitvinders waren er snel bij om de waarde van Henry's ontdekkingen te erkennen. Steur zei grootmoedig: "Professor Joseph Henry is in staat gesteld om een ​​magnetische kracht te produceren die elkaar volledig verduistert in de hele annalen van magnetisme, en er is geen parallel te vinden sinds de wonderbaarlijke ophanging van de gevierde oosterse bedrieger in zijn ijzer lijkkist."

Die veelgebruikte uitdrukking is een verwijzing naar een obscuur verhaal dat door deze Europese wetenschappers werd gekwetst over Mohammed (571–632 CE), de oprichter van Islam. Dat verhaal ging eigenlijk helemaal niet over Mohammed, maar eerder door Plinius de oudere (23–70 CE) over een doodskist in Alexandrië, Egypte. Volgens Plinius was de tempel van Serapis in Alexandrië gebouwd met krachtige lodestones, zo krachtig dat de ijzeren kist van Cleopatra's jongere zus Arsinoë IV (68–41 v.Chr.) zou zijn geschorst in de lucht.

Joseph Henry ontdekte ook de verschijnselen van zelfinductie en wederzijdse inductie. In zijn experiment veroorzaakte een stroom door een draad in het tweede verhaal van het gebouw stromen door een soortgelijke draad in de kelder twee verdiepingen lager.

De telegraaf was een vroege uitvinding die op afstand over een draad communiceerde met behulp van elektriciteit die later werd vervangen door de telefoon. Het woord telegrafie komt van de Griekse woorden tele wat ver weg betekent en grapho wat schrijven betekent.

De eerste pogingen om signalen te verzenden via elektriciteit (telegraaf) waren vele malen gedaan voordat Henry geïnteresseerd raakte in het probleem. William Sturgeon's uitvinding van de elektromagneet stimuleerde onderzoekers in Engeland om te experimenteren met de elektromagneet. De experimenten mislukten en produceerden alleen een stroom die na een paar honderd voet verzwakte.

Henry strekte echter een mijl van fijne draad, plaatste een "intensiteit" accu aan het ene uiteinde, en deed het anker een belletje slaan aan het andere. In dit experiment ontdekte Joseph Henry de essentiële mechanismen achter de elektrische telegraaf.

Deze ontdekking werd gedaan in 1831, een volledig jaar voordat Samuel Morse (1791-1872) de telegraaf uitvond. Er is geen controverse over wie de eerste telegraafmachine heeft uitgevonden. Dat was de prestatie van Morse, maar de ontdekking die Morse motiveerde en toestond de telegraaf uit te vinden, was de prestatie van Joseph Henry.

In Henry's eigen woorden: "Dit was de eerste ontdekking van het feit dat een galvanische stroom over een grote afstand kon worden overgedragen met zo weinig vermindering van kracht om mechanische effecten te produceren, en van de middelen waarmee de transmissie zou kunnen zijn volbracht. Ik zag dat de elektrische telegraaf nu uitvoerbaar was. Ik had geen enkele vorm van telegraaf voor ogen, maar verwees alleen naar het algemene feit dat nu werd aangetoond dat een galvanische stroom kan over grote afstanden worden overgedragen, met voldoende vermogen om voldoende mechanische effecten te produceren voorwerp."

Henry wendde zich vervolgens tot het ontwerpen van een magnetische motor en slaagde erin een motor met heen en weer gaande staaf te maken waarmee hij de eerste automatische poolwisselaar of commutator installeerde die ooit met een elektrische batterij werd gebruikt. Het lukte hem niet om een ​​directe draaibeweging te produceren. Zijn staaf schommelde als de lopende balk van een stoomboot.

Thomas Davenport (1802–1851), een smid uit Brandon, Vermont, bouwde in 1835 een wegwaardige elektrische auto. Twaalf jaar later exposeerde de Amerikaanse elektrotechnisch ingenieur Moses Farmer (1820–1893) een elektrisch aangedreven locomotief. In 1851 reed de uitvinder Charles Grafton Page (1712–1868) uit Massachusetts een elektrische auto op het spoor van de Baltimore en Ohio Railroad, van Washington tot Bladensburg, met een snelheid van negentien mijl per uur.

De kosten van batterijen waren destijds echter te groot en het gebruik van de elektromotor in transport was nog niet praktisch.

Het principe achter de dynamo of elektrische generator werd ontdekt door Michael Faraday en Joseph Henry, maar het proces van de ontwikkeling ervan tot een praktische stroomgenerator kostte vele jaren. Zonder dynamo voor het opwekken van stroom stond de ontwikkeling van de elektromotor stil, en elektriciteit kan niet op grote schaal worden gebruikt voor transport, productie of verlichting zoals het wordt gebruikt vandaag.

Het booglicht als een praktisch verlichtingsapparaat werd in 1878 uitgevonden door Ohio-ingenieur Charles Brush (1849–1929). Anderen hadden het probleem van elektrische verlichting aangevallen, maar een gebrek aan geschikte koolstoffen stond hun succes in de weg. Brush maakte meerdere lampen in serie verlicht vanuit één dynamo. De eerste Brush-lichten werden gebruikt voor straatverlichting in Cleveland, Ohio.

Andere uitvinders verbeterden het booglicht, maar er waren nadelen. Voor buitenverlichting en voor grote hallen werkte booglampen goed, maar booglampen konden niet in kleine ruimtes worden gebruikt. Trouwens, ze waren in serie, dat wil zeggen, de stroom ging om de beurt door elke lamp en een ongeluk bij één gooide de hele serie buiten werking. Het hele probleem van binnenverlichting moest worden opgelost door een van de beroemdste uitvinders van Amerika: Thomas Alva Edison (1847–1931).

De eerste van Edison veelvoudige uitvindingen met elektriciteit was een automatische stemrecorder, waarvoor hij in 1868 een patent kreeg, maar geen interesse in het apparaat kon wekken. Toen vond hij een aandelen ticker, en begon een tickerservice in Boston met 30 of 40 abonnees en opereerde vanuit een kamer boven de Gold Exchange. Deze machine probeerde Edison in New York te verkopen, maar hij keerde zonder succes terug naar Boston. Vervolgens bedacht hij een duplex-telegraaf waarmee twee berichten tegelijkertijd konden worden verzonden, maar tijdens een test faalde de machine vanwege de domheid van de assistent.

In 1869 was Edison ter plaatse toen de telegraaf faalde bij de Gold Indicator Company, een bedrijf dat goudprijzen aan zijn abonnees bezorgde. Dat leidde tot zijn aanstelling als superintendent, maar toen een verandering in het eigendom van het bedrijf hem uit de positie wierp die hij vormde, met Franklin L. paus, het partnerschap van Pope, Edison en Company, het eerste bedrijf van elektrotechnici in de Verenigde Staten.

Niet lang daarna Thomas Edison heeft de uitvinding vrijgegeven die hem op weg naar succes heeft gebracht. Dit was de verbeterde aandelenticker, en de Gold and Stock Telegraph Company betaalde hem hiervoor $ 40.000. Thomas Edison richtte meteen een winkel op in Newark. Hij verbeterde het systeem van automatische telegrafie dat op dat moment in gebruik was en introduceerde het in Engeland. Hij experimenteerde met onderzeese kabels en werkte een systeem van quadruplex telegrafie uit waarmee één draad werd gemaakt om het werk van vier te doen.

Deze twee uitvindingen zijn gekocht door Jay Gould, eigenaar van Atlantic and Pacific Telegraph Company. Gould betaalde $ 30.000 voor het quadruplex-systeem maar weigerde te betalen voor de automatische telegraaf. Gould had de Western Union gekocht, zijn enige wedstrijd. "Toen Gould de Western Union kreeg", zei Edison, "wist ik dat er geen verdere vooruitgang in telegrafie mogelijk was, en ging ik in andere lijnen."

Edison hervatte zijn werk voor de Western Union Telegraph Company, waar hij een koolstofzender uitvond en deze voor $ 100.000 aan de Western Union verkocht. Op basis daarvan richtte Edison in 1876 laboratoria en fabrieken op in Menlo Park, New Jersey, en daar vond hij de fonograaf, gepatenteerd in 1878, en begon een reeks experimenten die zijn gloeilamp produceerden.

Thomas Edison was toegewijd aan het produceren van een elektrische lamp voor gebruik binnenshuis. Zijn eerste onderzoek betrof een duurzame gloeidraad die in een vacuüm zou branden. Een reeks experimenten met een platinadraad en verschillende vuurvaste metalen had onbevredigende resultaten, net als veel andere stoffen, waaronder mensenhaar. Edison concludeerde dat een soort koolstof de oplossing was in plaats van een metaal - de Engelse uitvinder Joseph Swan (1828–1914) was in 1850 tot dezelfde conclusie gekomen.

In oktober 1879, na veertien maanden hard werken en de uitgaven van $ 40.000, werd een verkoolde katoenen draad verzegeld in een van de bollen van Edison getest en duurde veertig uur. "Als het nu veertig uur gaat branden," zei Edison, "Ik weet dat ik het honderd kan laten verbranden." En dat deed hij ook. Een beter filament was nodig. Edison vond het in verkoolde repen bamboe.

Edison ontwikkelde ook zijn eigen type dynamo, de grootste ooit gemaakt tot die tijd. Samen met de Edison-gloeilampen was het een van de wonderen van de Parijse elektrische tentoonstelling van 1881.

Installatie in Europa en Amerika van fabrieken voor elektrische service volgde al snel. Edison's eerste grote centrale station, dat stroom leverde voor drieduizend lampen, werd opgericht in Holborn Viaduct, Londen, in 1882, en in september van dat jaar werd het Pearl Street Station in New York City, het eerste centrale station in Amerika, geplaatst operatie.

• Beauchamp, Kenneth G. "Geschiedenis van Telegrafie." Stevenage UK: Institute of Engineering and Technology, 2001.
• Brittain, J.E. "Turning Points in American Electrical History." New York: Institute of Electrical and Electronics Engineers Press, 1977.
• Klein, Maury. "De krachtmakers: stoom, elektriciteit en de mannen die het moderne Amerika uitvonden." New York: Bloomsbury Press, 2008.
• Shectman, Jonathan. "Baanbrekende wetenschappelijke experimenten, uitvindingen en ontdekkingen van de 18e eeuw." Greenwood Press, 2003.