Geschichte & Kultur

Frühe Erfinder und Innovatoren der Elektrizität

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

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

 

Frühe Erfinder

Inspiriert und erzogen von Gilbert, erweiterten mehrere europäische Erfinder, darunter Otto von Guericke (1602–1686) aus Deutschland, Charles Francois Du Fay (1698–1739) aus Frankreich und Stephen Gray (1666–1736) aus England, das Wissen.

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

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

 

Das Leyden Jar

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

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

 

Ben Franklin, Henry Cavendish und Luigi Galvani

Die wichtige Entdeckung des US-Gründungsvaters Ben Franklin (1705–1790) war, dass Elektrizität und Blitz ein und dasselbe waren. Franklins Blitzableiter war die erste praktische Anwendung von Elektrizität. Der Naturphilosoph Henry Cavendish aus England, Coulomb aus Frankreich und Luigi Galvani aus Italien leisteten wissenschaftliche Beiträge zur praktischen Verwendung von Elektrizität.

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

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

 

Mit Magneten arbeiten

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

 

Der orientalische Betrüger suspendiert

Michael Faraday. William Sturgeon (1783–1850) und andere Erfinder erkannten schnell den Wert von Henrys Entdeckungen. Stör sagte großmütig: „Professor Joseph Henry wurde in die Lage versetzt, eine Magnetkraft zu erzeugen, die sich in den gesamten Annalen des Magnetismus völlig in den Schatten stellt, und seit der wundersamen Aufhängung des berühmten orientalischen Betrügers in seinem Eisensarg ist keine Parallele zu finden.“

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

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

 

Telegraph

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

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

 

Die Basis für den elektrischen Telegraphen

Henry spannte jedoch eine Meile feinen Drahtes an, legte  an einem Ende eine „Intensitäts“  -Batterie an und ließ den Anker am anderen Ende eine Glocke schlagen. In diesem Experiment entdeckte Joseph Henry die wesentlichen Mechanismen hinter dem elektrischen Telegraphen .

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

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

 

Magnetmotor

Als nächstes entwickelte Henry einen Magnetmotor und gelang es, einen Hubkolbenmotor herzustellen, auf dem er den ersten automatischen Polwechsler oder Kommutator installierte, der jemals mit einer elektrischen Batterie verwendet wurde. Es gelang ihm nicht, eine direkte Drehbewegung zu erzeugen. Seine Bar oszillierte wie der Laufstrahl eines Dampfschiffes.

 

Elektrische Autos

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

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

 

Elektrische Generatoren

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

 

Straßenlichter 

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

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

 

Thomas Edison Börsenticker

Die erste von Edisons zahlreichen Erfindungen mit Elektrizität war ein automatischer Abstimmungsschreiber, für den er 1868 ein Patent erhielt, aber kein Interesse an dem Gerät wecken konnte. Dann erfand er einen Börsenticker und startete einen Tickerservice in Boston mit 30 oder 40 Abonnenten, der von einem Raum über der Goldbörse aus betrieben wurde. Diese Maschine versuchte Edison in New York zu verkaufen, kehrte aber ohne Erfolg nach Boston zurück. Dann erfand er einen Duplex-Telegraphen, mit dem zwei Nachrichten gleichzeitig gesendet werden konnten, aber bei einem Test fiel die Maschine aufgrund der Dummheit des Assistenten aus.

Im Jahr 1869 war Edison an Ort und Stelle, als der Telegraph bei der Gold Indicator Company versagte, einem Unternehmen, das seinen Abonnenten die Goldpreise an der Börse zur Verfügung stellte. Dies führte zu seiner Ernennung zum Superintendenten, aber als ihn ein Eigentümerwechsel des Unternehmens aus seiner Position verdrängte, bildete er mit  Franklin L. Pope die Partnerschaft von Pope, Edison und Company, der ersten Firma von Elektrotechnikern in Die Vereinigten Staaten.

 

Verbesserter Börsenticker, Lampen und Dynamos

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

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

 

Menlo Park

Edison nahm seine Arbeit für die Western Union Telegraph Company wieder auf, wo er einen Kohlenstoffsender erfand und ihn für 100.000 US-Dollar an die Western Union verkaufte. Aus diesem Grund richtete Edison 1876 in Menlo Park, New Jersey, Labors und Fabriken ein. Dort erfand er den  1878 patentierten Phonographen und begann eine Reihe von Experimenten, bei denen seine Glühlampe hergestellt wurde.

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

Im Oktober 1879 wurde nach vierzehn Monaten harter Arbeit und den Ausgaben von 40.000 US-Dollar ein karbonisierter Baumwollfaden, der in einer von Edisons Globen versiegelt war, getestet und hielt vierzig Stunden. „Wenn es jetzt vierzig Stunden brennt“, sagte Edison. „weiß ich, dass ich es hundert brennen lassen kann.“ Und so tat er es. Ein besseres Filament wurde benötigt. Edison fand es in karbonisierten Bambusstreifen.

 

Edison Dynamo

Edison entwickelte auch seinen eigenen  Dynamotyp. den größten, der jemals zu dieser Zeit hergestellt wurde. Zusammen mit den Edison-Glühlampen war es eines der Wunder der Pariser Elektroausstellung von 1881.

Bald darauf folgten die Installation von Anlagen für die elektrische Versorgung in Europa und Amerika. Edisons erste große Hauptstation, die dreitausend Lampen mit Strom versorgt, wurde 1882 am Holborn Viaduct in London errichtet, und im September dieses Jahres wurde die Pearl Street Station in New York City, die erste Zentralstation in Amerika, in Betrieb genommen .

 

Quellen und weiterführende Literatur

  • Beauchamp, Kenneth G. „Geschichte der Telegraphie.“ Stevenage UK: Institut für Ingenieurwesen und Technologie, 2001.
  • Brittain, JE „Wendepunkte in der amerikanischen Elektrogeschichte.“ New York: Institut für Elektrotechnik- und Elektronikingenieure Press, 1977. 
  • Klein, Maury. „Die Macher: Dampf, Elektrizität und die Männer, die das moderne Amerika erfunden haben.“ New York: Bloomsbury Press, 2008. 
  • Shectman, Jonathan. „Bahnbrechende wissenschaftliche Experimente, Erfindungen und Entdeckungen des 18. Jahrhunderts.“ Greenwood Press, 2003.

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