ПОДПИСКА НА ВЕБ-САЙТ. ПРЕИМУЩЕСТВА:
Доступ к эксклюзивным статьям на сайте
Приглашение на образовательные лекции и мастер-классы
Возможность просматривать на всех мобильных устройствах и планшетах
Отличная цена: всего 200 тг в месяц!
Ещё древние греки знали, что янтарь, если его потереть, будет притягивать мелкие предметы. Кто же мог подумать, что это «бесполезное» свойство застывшей смолы поможет нам приручить электрический ток?! А он, в свою очередь, будет питать всё, что нас окружает — телевизоры, телефоны, холодильники и компьютеры. Почему именно электричество так плотно вошло в нашу жизнь и как это произошло?
Эта статья была опубликована в журнале OYLA №8(24). Оформить подписку на печатную и онлайн-версию можно здесь.
Невероятно? Но именно так жили твои прадеды всего сто лет назад, когда в нашей стране только начиналась электрификация — строительство электростанций и повсеместное внедрение электроэнергии в нашу жизнь.
Замечательные свойства
Основы электроэнергетики были заложены во времена паровых машин — в XVIII-XIX веках (конечно, в кино ты видел паровоз — это и есть паровая машина). Работали они по такому принципу: сжигали топливо (дрова или уголь), от чего в котле закипала вода и получившийся пар, выходя сильной струёй из котла, двигал поршни паровой машины. Но в эпоху таких машин они применялись не только на паровозах, а использовались почти повсеместно: для работы станков, мельниц, подъёмных механизмов и многого другого. Представь себе, как бы выглядела наша жизнь, если бы у каждого устройства, потребляющего энергию, была бы своя паровая машина!
Неудивительно, что учёные и инженеры того времени мечтали воплотить в жизнь все преимущества электроэнергии (о ней уже было известно). В первую очередь, это лёгкость превращения её в другие виды энергии — механическую, тепловую, световую. Это означает, что при помощи электроэнергии можно вращать электродвигатель, обогревать предметы, готовить пищу, освещать помещение. Электроэнергию можно вырабатывать там, где это удобно (например, перегородить реку плотиной), и передавать энергию на большие расстояния по проводам. Электроэнергию можно подвести к каждому станку или механизму. А ещё её можно запасать в аккумуляторах или батарейках.
Краткая история электричества
VII век. Янтарь
Электричество как явление природы известно очень давно. Еще в VII веке до нашей эры древние греки знали об одном любопытном свойстве янтаря: если его потереть о шерсть, то он будет притягивать мелкие предметы. Слово янтарь по-гречески звучит, как «электрон», и хотя греки не знали о причинах такого явления, они подарили миру его название — электричество.
1745. Электрометр
Ещё многие столетия такие рукотворные проявления электричества были чем-то вроде забавы, и только в Средние века учёные начали его изучать. В 1745 году российский естествоиспытатель Михаил Ломоносов для изучения атмосферного электричества сконструировал один из первых приборов, измеряющих электрический заряд.
1785. Закон Кулона
А в 1785 году французский учёный Шарль Кулон открыл закон, описывающий взаимодействие электрически заряженных тел (их притяжение и отталкивание). Этот закон с тех пор называется «законом Кулона», а единица электрического заряда — кулон. Считается, что после открытия этого закона, электрические явления из категории наблюдений и испытаний стали относиться к категории точной науки. Простыми словами, Кулон опытным путём определил, что чем больше заряды, тем сильнее их притяжение, и чем больше расстояние между ними, тем эта сила меньше. Причём сила уменьшается пропорционально квадрату расстояния между ними.
Для этого Кулон изобрёл крутильные весы, в котором подвешивалась на шёлковой нити палочка с металлическим шариком с одной стороны и противовесом с другой. При воздействии на шарик другим заряженным шариком палочка отклонялась от начального состояния и нитка закручивалась. Это отклонение можно было измерить движением стрелки на другом конце шёлковой нити. Считается, что после открытия этого закона, электрические явления из категории наблюдений и испытаний стали относиться к категории точной науки.
1800. Батарейка Вольта
Уже в 1800 году итальянский физик Алессандро Вольта изобрёл химический источник тока (фактически, мощную батарейку). Учёный фактически опустил в кислоту медную и цинковую пластинки, соединённые проволокой. При этом цинковая пластина начала растворяться, а около медной появились пузыри газа. Это означало, что по проволоке протекал ток. Это изобретение дало учёным достаточно сильный, надёжный источник тока и позволило продвинуть изучение электрических явлений. Имя изобретателя увековечено в названии единицы электрического напряжения — вольт.
1821
В 1821 году французский физик Андре-Мари Ампер обнаружил, что если по проводу течёт электроток, то возле него образуется магнитное поле, тем самым он установил связь между электрическими и магнитными явлениями. Ампер впервые ввел понятие электрического тока, и теперь единица измерения силы тока стала называться ампер.
Эстафету исследований продолжил английский физик Майкл Фарадей. В том же 1821 году учёный создал простейший электродвигатель, преобразующий электрический ток в механическое движение.
1831. Электромагнитная индукция
А в 1831 году Фарадей сформулировал и описал явление электромагнитной индукции. Упрощённо это означает следующее: при движении в магнитном поле проводника (например, медного провода) возникает электрический ток.
И вот теперь стало возможным создание полноценных электрогенераторов, превращающих механическое движение в электрический ток. Это было прорывом в развитии электротехники: появилась возможность получать электрический ток из механического движения, например, вращения турбины паровой машины. Практически открылись двери для развития электроэнергетики.
1872. Лампочка Ладыгина
С этого времени началось непрерывное улучшение электродвигателей и генераторов электрического тока, начали создаваться приборы, использующие электричество. К примеру, в 1872 году российский инженер Александр Лодыгин так усовершенствовал лампочку накаливания, что его конструкция практически не меняется до сих пор.
1897. Электрон
И что самое интересное, после всех этих открытий только в 1897 году английский физик Джозеф Томсон открыл электрон как элементарную частицу, движение которой образует электрический ток.
А что у нас?
Раньше Казахстан входил в состав Российской империи (а затем СССР), электрификация которой началась в начале XX века. Особенно этому способствовал Государственный план электрификации страны, принятый в 1920 году, рассчитанный на 10–15 лет. Но лидер большевиков (правящей партии Советского Союза) Владимир Ленин выдвинул лозунг: «Коммунизм — это советская власть плюс электрификация всей страны». И план был выполнен и даже перевыполнен, за что обычные лампы накаливания даже прозвали «лампочками Ильича»: отныне они зажглись по всему Союзу.
Интересно, что в 1920 году в СССР приезжал английский писатель-фантаст Герберт Уэллс, который не поверил в реальность планов возрождения страны и даже написал по этому поводу книгу «Россия во мгле».
Светлое будущее
От слова — свет. Ведь электричество проникнет в нашу жизнь ещё активнее. Взять хотя бы автомобили. Почти все они сегодня работают от двигателей, сжигающих топливо. Но уже есть электромобили, работающие от аккумуляторов. У него масса преимуществ: простая конструкция двигателя, отсутствуют карбюраторы, системы зажигания и охлаждения, подачи топлива, нет вредных выхлопов, угрозы возгорания топлива при авариях или поломках и т. д. Но есть один недостаток — мощности современных аккумуляторов хватает без подзарядки на пробег до 200 км, хотя и существуют электромобильные компании, решившие проблему дальности пробега. Частая подзарядка, согласись, это очень неудобно, особенно при дальних поездках, когда для бензинового автомобиля можно просто взять запас топлива в канистрах или иметь запас хода до ближайшей заправки. Но разработчики аккумуляторов не останавливаются, и в скором будущем, вероятно, электромобили вытеснят обычные авто.
Электростанции будущего тоже могут выглядеть иначе. Надежды связывают с «обузданием» энергии термоядерного синтеза или с солнечными батареями, что позволит человечеству получить практически неиссякаемый источник энергии. И главный плюс в том, что меньше будет страдать экология: не будут сжигать уголь и коптить небо, не надо будет перегораживать реки плотинами, затопляя большие площади.