Geschichte der Elektrizität

Elektrizität ist für die meisten Menschen ein alltägliches und lebenswichtiges Phänomen. Und wie jede vertraute Sache wird sie nur selten wahrgenommen. Nur wenige Menschen stellen sich die Frage, woher es kommt, wie es funktioniert oder was man damit machen kann. Sie wurde jedoch schon lange vor Christus erforscht, und einige Rätsel bleiben unbeantwortet.

Was versteht man unter elektrischem Strom?

Elektrizität ist ein komplexes Phänomen, bei dem elektrische Ladungen vorhanden sind. Das am häufigsten verwendete Wort für den elektrischen Strom und alle von ihm verursachten Vorgänge.

Elektrischer Strom ist die gerichtete Bewegung von ladungstragenden Teilchen unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes.

Wer erfand die Elektrizität - Geschichte

Die besonderen Erscheinungsformen der Elektrizität wurden schon lange vor unserer Zeitrechnung untersucht. Sie in einer einzigen Theorie zusammenzufassen, um die Blitze am Himmel, die Anziehungskraft von Objekten, die Fähigkeit, Brände zu verursachen und Körperteile zu betäuben oder sogar den Tod von Menschen zu erklären, hat sich jedoch als Herausforderung erwiesen.

Die Wissenschaftler haben die drei Erscheinungsformen der Elektrizität seit der Antike untersucht:

• Fische erzeugen Strom;
• Statische Elektrizität.;
• Magnetismus.

Im alten Ägypten waren sich die Heiler der seltsamen Fähigkeiten des Nilwelses bewusst und versuchten, ihn zur Behandlung von Kopfschmerzen und anderen Beschwerden einzusetzen. Die römischen Ärzte der Antike verwendeten den elektrischen Rochen für ähnliche Zwecke. Die alten Griechen studierten die seltsamen Fähigkeiten des Rochens eingehend und wussten, dass die Kreatur einen Menschen ohne direkten Kontakt mit einem Dreizack und Fischernetzen betäuben konnte.

Schon etwas früher hatte man entdeckt, dass Bernstein, wenn man ihn an einem Stück Wolle reibt, Wolle und kleine Gegenstände anzieht. Ein anderes Material mit ähnlichen Eigenschaften, Turmalin, wurde später entdeckt.

Um 500 v. Chr. Indische und arabische Wissenschaftler kannten Substanzen, die Eisen anziehen können, und nutzten diese Fähigkeit aktiv in verschiedenen Bereichen. Um 100 v. Chr. erfanden chinesische Wissenschaftler den Magnetkompass.

Im Jahr 1600 entdeckte William Gilbert, der Hofarzt von Elisabeth I. und Jakob I., dass der gesamte Planet ein riesiger Kompass ist, und führte das Konzept der "Elektrizität" (vom griechischen "amber") ein. In seinen Schriften fügen sich die Experimente mit dem Reiben von Bernstein auf Wolle und die Fähigkeit des Kompasses, nach Norden zu zeigen, zu einer Theorie zusammen. Auf dem Bild unten demonstriert er Elisabeth I. den Magneten.

Im Jahr 1633 erfindet der Ingenieur Otto von Guericke die elektrostatische Maschine, die Gegenstände sowohl anziehen als auch abstoßen kann, und 1745 baut Pieter van Muschenbroek den ersten elektrischen Ladungsspeicher der Welt.

Im Jahr 1800 erfindet der Italiener Alessandro Volta die erste Stromzufuhr - eine elektrische Batterie, die eine Gleichstrom. Er war auch in der Lage, elektrischen Strom über eine Entfernung zu übertragen. Daher wird dieses Jahr von vielen als das Jahr der Erfindung der Elektrizität angesehen.

Im Jahr 1831 entdeckte Mike Faraday das Phänomen der elektromagnetischen Induktion und ebnete damit den Weg für die Erfindung verschiedener Geräte, die auf elektrischem Strom basieren.

An der Wende vom 19. zum 20. Jahrhundert wurden dank der Arbeit von Nikola Tesla zahlreiche Entdeckungen und Fortschritte gemacht. Er erfand unter anderem den Hochfrequenzgenerator und Transformatorder Elektromotor, die Antenne für Funksignale.

Die Wissenschaft der Elektrizität

Elektrizität ist ein natürliches Phänomen. Sie wird teilweise in Biologie, Chemie und Physik untersucht. Elektrische Ladungen werden am ausführlichsten im Rahmen der Elektrodynamik untersucht - einem der Zweige der Physik.

Theorien und Gesetze der Elektrizität

Es gibt nur wenige Gesetze, die für die Elektrizität gelten, aber sie beschreiben das Phänomen vollständig:

• Der Energieerhaltungssatz ist das grundlegende Gesetz, dem auch elektrische Phänomene gehorchen;
• Ohmsches Gesetz - das grundlegende Gesetz des elektrischen Stroms;
• Das Gesetz der elektromagnetischen Induktion - über elektromagnetische und magnetische Felder;
• Amperesches Gesetz - über die Wechselwirkung zwischen zwei Leitern und Strömen;
• Joule-Lenz-Gesetz - über die Wärmewirkung von Elektrizität;
• Das Coulombsche Gesetz - über Elektrostatik;
• Rechts- und Linksregeln - Bestimmung der Richtungen der Kraftlinien des Magnetfeldes und der Amperekraft, die auf einen Leiter in einem Magnetfeld wirkt;
• Lenz'sche Regel - Bestimmung der Richtung des Induktionsstroms;
• Faradaysche Gesetze - über Elektrolyse.

Die ersten Experimente mit Elektrizität

Die ersten Experimente mit Elektrizität waren hauptsächlich unterhaltsamer Natur. Ihr Wesen bestand aus leichten Objekten, die sich unter der Einwirkung einer kaum verstandenen Kraft anzogen und abstießen. Ein weiteres unterhaltsames Erlebnis war die Übertragung von Strom durch eine Kette von Menschen, die sich an den Händen halten. Die physiologischen Auswirkungen der Elektrizität wurden von Jean Nollet aktiv untersucht, der 180 Personen mit einer elektrischen Ladung beaufschlagte.

Woraus besteht ein elektrischer Strom?

Ein elektrischer Strom ist eine gerichtete oder geordnete Bewegung von geladenen Teilchen (Elektronen, Ionen). Solche Teilchen werden als elektrische Ladungsträger bezeichnet. Damit eine Bewegung stattfinden kann, muss es in der Materie frei geladene Teilchen geben. Die Fähigkeit der geladenen Teilchen, sich in einer Substanz zu bewegen, bestimmt die Leitfähigkeit dieser Substanz. Nach der Leitfähigkeit werden Stoffe in Leiter, Halbleiter, Dielektrika und Isolatoren unterschieden.

In Metallen bewegen die Elektronen die Ladung. Die Substanz selbst fließt nicht weg - die Metallionen sind fest an den Knotenpunkten der Struktur fixiert und schwingen nur leicht.

In Flüssigkeiten tragen Ionen die Ladung: positiv geladene Kationen und negativ geladene Anionen. Die Teilchen eilen zu Elektroden mit der entgegengesetzten Ladung, wo sie neutral werden und sich absetzen.

In Gasen wird das Plasma durch Kräfte mit unterschiedlichen Potenzialen gebildet. Die Ladung wird durch freie Elektronen und Ionen von beiden Polen getragen.

In Halbleitern wird die Ladung von Elektronen getragen, die sich von Atom zu Atom bewegen und dabei Lücken hinterlassen, die als positiv geladen gelten.

Woher kommt der elektrische Strom?

Der Strom, der durch die Leitungen in die Haushalte fließt, wird von einem Stromgenerator in verschiedenen Kraftwerken erzeugt. Bei diesen Anlagen ist der Generator mit einer kontinuierlich rotierenden Turbine verbunden.

Der Entwurf eines Generators hat einen Rotor, eine Spule, die sich zwischen den Polen eines Magneten befindet. Wenn die Turbine diesen Rotor dreht, wird nach den Gesetzen der Physik ein elektrischer Strom im Magnetfeld erzeugt oder induziert. Die Aufgabe des Generators besteht also darin, die kinetische Kraft der Rotation in Elektrizität umzuwandeln.

Eine Turbine kann auf viele Arten zum Drehen gebracht werden, wobei eine Vielzahl von Energiequellen genutzt werden kann. Diese werden in drei Typen unterteilt:

• Erneuerbar - Energie, die aus unerschöpflichen Ressourcen gewonnen wird: Wasserströme, Sonnenlicht, Wind, geothermische Quellen und Biokraftstoffe;
• Nicht erneuerbar - Energie, die aus Ressourcen gewonnen wird, die nur sehr langsam und im Verhältnis zum Verbrauch entstehen: Kohle, Öl, Torf, Erdgas;
• Kernenergie - Energie, die aus dem Prozess der Kernspaltung von Zellen gewonnen wird.

Elektrizität wird meist durch den Betrieb von:

• Wasserkraftwerke (HPPs) - sie werden an Flüssen gebaut und nutzen die Kraft des Wasserflusses;
• Thermische Kraftwerke (TPPs) - werden mit thermischer Energie aus der Verbrennung von Brennstoff betrieben;
• Kernkraftwerke (KKW) - werden mit Wärmeenergie betrieben, die aus dem Kernreaktionsprozess gewonnen wird.

Die umgewandelte Energie fließt durch die Leitungen zu Transformatoren und Schaltanlagen und dann zum Endverbraucher.

Heutzutage werden sogenannte alternative Energieformen aktiv entwickelt. Dazu gehören Windturbinen, Sonnenkollektoren, die Nutzung geothermischer Quellen und alle anderen Möglichkeiten der Stromgewinnung durch ungewöhnliche Phänomene. Alternative Energien sind in Bezug auf Leistung und Amortisation den traditionellen Energiequellen weit unterlegen, aber in bestimmten Situationen helfen sie, Geld zu sparen und die Belastung der Hauptstromnetze zu verringern.

Es gibt auch einen Mythos über die Existenz von BTGS - Brennstofflose Generatoren. Im Internet gibt es Videos, die zeigen, wie sie funktionieren, und sie werden zum Kauf angeboten. Über die Echtheit dieser Informationen herrscht jedoch Uneinigkeit.

Arten von Elektrizität in der Natur

Das einfachste Beispiel für natürlich vorkommende Elektrizität ist der Blitz. Die Wasserteilchen in den Wolken stoßen ständig aneinander und werden positiv oder negativ geladen. Die leichteren, positiv geladenen Teilchen landen an der Spitze der Wolke, während die schwereren, negativ geladenen Teilchen nach unten wandern. Wenn zwei solche Wolken nahe genug beieinander liegen, aber in unterschiedlichen Höhen, werden die positiven Ladungen der einen von den negativen Teilchen der anderen angezogen. Dies ist der Zeitpunkt, an dem der Blitz einschlägt. Dieses Phänomen tritt auch zwischen den Wolken und der Erdoberfläche selbst auf.

Eine weitere Erscheinungsform der Elektrizität in der Natur sind die speziellen Organe von Fischen, Rochen und Aalen. Sie können damit elektrische Ladungen erzeugen, um sich vor Raubtieren zu schützen oder ihre Opfer zu betäuben. Ihr Potenzial reicht von sehr schwachen Entladungen, die für den Menschen unsichtbar sind, bis hin zu tödlichen Entladungen. Einige Fische erzeugen ein schwaches elektrisches Feld um sich herum, das ihnen hilft, ihre Beute zu finden und durch schlammiges Wasser zu navigieren. Jedes physische Objekt verzerrt es auf die eine oder andere Weise, was Ihnen hilft, Ihre Umgebung nachzubilden und ohne Ihre Augen zu "sehen".

Elektrizität kommt auch im Nervensystem von Lebewesen zum Tragen. Der Nervenimpuls überträgt Informationen von einer Zelle zur anderen und ermöglicht es Ihnen, auf äußere und innere Reize zu reagieren, zu denken und Ihre Bewegungen zu steuern.

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