Úvod do předmětu ELEKTROTECHNIKA

Transkript

1 Úvod do předmětu ELEKTROTECHNIKA

2 Historie elektřiny ELEKTROTECHNIKA TO M Á Š T R E J BAL

3 V jaké době lidé poprvé mohli vidět projevy a působení elektřiny?

4 ??? Cca 200 let

5 Počátky elektřiny statická elektřina Francis Hauksbee ( ) Historicky první vynálezce, který vymyslel stroj vyrábějící statický náboj. Působil na Královské akademii v Londýně. V té době ji vedl Isaac Newton. Neznal však princip svého stroje. Jeho stroj sice zaujal, ale Hauksbee se po jeho vytvoření začal zabývat jinými zařízeními. Jeho stroj se stal pomůckou pro kouzelníky a baviče.

6 Počátky elektřiny vodiče a izolátory Stephen Gray ( ) Žil v Londýně a byl původně barvířem hedvábí. Přivydělával si však také vystoupeními, ve kterých používal Hauksbeeho stroj. Jednoho dne si s sebou přivedl na vystoupení chlapce, kterého zavěsil na houpačku, která byla upevněna k dřevěné konstrukci provazy z hedvábí. Poté chlapce nabil elektrickým nábojem pomocí Hauksbeeho stroje. Chlapcovy ruce poté dokázaly zvedat předměty (peří, zlaté šupinky) aniž by se jich musel dotýkat. Z tohoto usoudil, že jakási energie (síla) může z Haukdbeeho přístroje přejít do chlapce (jeho rukou), ale hedvábná lana ji zastaví. Byl v podstatě prvním, kdo takto rozdělil materiály na izolátory a vodiče.

7 Jaká zařízení fungují na stejném principu jako Grayova houpačka? Vyjmenuj alespoň 3 základní vodiče a izolanty.

8 Počátky elektřiny uchování elektrického náboje Mezi výzkumníky, za kterého se dá považovat i Stephen Gray vznikla myšlenka, jak by se dal elektrický náboj uchovat (chlapec na houpačce se sice jednoduše nabil, ale velmi rychle se z něj náboj opět vyčerpal). Touto myšlenkou se zabýval Pieter van Musschenbroek ( ) Byl profesorem na univerzitě ve městě Leidenu v Holandsku. Byl zastáncem myšlenky, že elektřina je stejně tekutá jako voda. Tudíž ji snad lze stejně tak i uchovat. Musschenbroek vzal tuto myšlenku doslova. Vzal skleněnou nádobu, nalil do ni vodu, ponořil do ni vodič, který byl zároveň připevněn k Hauksbeeho stroji. Ze začátku si myslel, že se nic neděje, držel sklenici v ruce a druhou rukou otáčel klikou stroje. Poté se ale omylem dotkl vršku nádoby a elektrický výboj ho srazil k zemi.

9 Počátky elektřiny uchování elektrického náboje Musschenbroek do svého zápisníku napsal: Je to nový strašlivý pokus, který vám nedoporučuji opakovat. Jakož ani já, kdož ho provedl a přežil, díky boží milosti, bych ho nezopakoval ani za francouzskou korunu!

10 Počátky elektřiny uchování elektrického náboje Jelikož Musschenbroek žil ve městě Leidenu, pojmenoval se podle tohoto města jeho vynález Leidenská láhev. Byl to v podstatě první kondenzátor vytvořený člověkem. Leidenská láhev nebyla jen pouhým kondenzátorem, ale také prvním vědeckým objevem, který se v krátké době po svém vytvoření dostal do celého světa od Filadelfie až po Japonsko.

11 Počátky elektřiny důkaz bleskem Nikdo v této době neznal důvod, proč láhev takto funguje. Nikdo nevěděl co je to elektřina. Americký přírodovědec, spisovatel, vydavatel a diplomat - Benjamin Franklin ( ) považoval elektřinu za přirozenou racionální věc (v této době byli lidé velmi ovlivňováni náboženstvím). Jako důkaz měl v úmyslu dokázat, že blesk je jen elektrický výboj a že se nejedná o žádné nadpřirozené jevy spojené s bohem. Původně měl v úmyslu pouštět draka na ocelovém laně uprostřed bouřky, tento nápad však nikdy neuskutečnil. Avšak dle jeho myšlenky se ve Francii uskutečnil jiný nápad.

12 Počátky elektřiny důkaz bleskem Byla postavena dřevěná trojnožka, která držela vzpřímenou dvanáctimetrovou kovovou tyč. Tyč nebyla zapuštěna do země, ale její konec byl vložen do leidenské láhve. Ve chvíli, kdy do tyče uhodil blesk, leidenská láhev obsahovala takový náboj, že popálila ruce asistentovi, který ji chtěl prozkoumat. Tím se dokázalo, že blesky jsou přírodním jevem, elektrickým výbojem.

13 Počátky elektřiny důkaz rejnokem Dalším výzkumníkem v oblasti elektřiny byl britský fyzik a chemik Henry Cavendish ( ) Začal zkoumat nově objeveného tvora elektrického rejnoka. Bylo mu jasné, že rejnok dokáže dát elektrickou ránu, stejně jako láhev z Leidenu. Bylo pro něj však neznámé proč rejnok při svém výboji nevytvoří, pro elektřinu příznačnou, jiskru. Po čase přišel s geniálním řešením: to, co Cavendish označoval za množství elektřiny, dnes označujeme jako náboj; to, co označoval jako intenzitu, dnes označujeme jako napětí.

14 Počátky elektřiny důkaz rejnokem Vysvětlení: Leidenská láhev měla vysoké napětí (cca 2500V), ale malý náboj. Rejnok měl (poměrně) nízké napětí (cca 240V), ale velký náboj. Otázkou však zůstalo, zdali se jedná o stejný druh elektřiny. Leidenská láhev má stejný druh elektřiny jako rejnok?

15 Počátky elektřiny žabí válka Alessandro Volta ( ) Luigi Galvani ( )

16 Luigi Galvani Byl italským lékařem (anatomem, fyziologem) a zabýval se využitím elektřiny při léčebných procedurách. Jedním z jeho experimentů byla stimulace elektrickým impulzem končetin ochrnutého člověka, díky čemuž došlo ke kontrakcím jejich svalů => za pomoci elektrického impulzu dokázal pohnout s jeho končetinami. Na základě těchto experimentů, především také experimentu s mrtvou žábou, Galvani řekl, že se zde jedná o zvláštní druh síly, který nazval živočišnou elektřinou, ta se podle něj od ostatních druhů lišila a vytvářely ji jen živé organismy.

17 Alessandro Volta Byl italským fyzikem. Na rozdíl od Galvaniho byl (také díly osvícenství v Evropě) striktně racionálním vědcem. Řekl, že nohy žáby, při Galvaniho experimentu, se nehýbaly v důsledku výbojů živočišné elektřiny, která je uvnitř žáby, ale díky uměle vytvořené elektřině, kterou žábě dodal. Galvani v tomto důsledku Voltu označil za kacíře, jelikož Volta v podstatě říkal, že síla, kterou ovládáme svá těla, která byla podle Galvaniho od boha, se dá uměle vytvořit.

18 Počátky elektřiny žabí válka Galvani chtěl dokázat nepravdivost Voltových výroků. Proto prováděl spousty experimentů, které měly dokázat jeho tvrzení o živočišné elektřině. Na jeden z experimentů si opět našel žabí oběti. Několik mrtvých (rozpitvaných) žab zavěsil na železný drát. Poté si vzal měděný drát, jehož konec upevnil k železnému drátu se žábami a jeho druhým koncem se dotýkal nervů v žábách. Žáby začaly hýbat končetinami. Podle Galvaniho to byl důkaz o tom, že živočišná elektřina je uvnitř žáby. Galvani byl tak přesvědčený o pravdivosti své práce, že jednu kopii zaslal dokonce Voltovi.

19 Počátky elektřiny žabí válka Volta na zaslané výsledky práce od Galvaniho nijak nereagoval. Byl přesvědčený že elektřina se do těla žab dostávala zvenčí. Brzy získal podezření, že příčinou mohou být kovy, které Galvani při experimentu použil. Volta si při přemýšlení dal do úst dvě mince a lžíci ze stříbra a ucítil slabé brnění na jazyku. Byl přesvědčen o přítomnosti elektřiny. Na základě tohoto (a také průzkumu elektrického rejnoka) sestavil sloup, dnes známý jako Voltův sloup.

20 Počátky elektřiny od žáby k baterii Volta vzal měděnou desku, na ni umístil papír, který předtím namočil do zředěné kyseliny a na něj desku z jiného kovu tento postup opakoval několikrát a postavil tak malý sloupek. Poté vzal dva dráty, připojoval je k různým částem sloupu, poté je propojil svým jazykem. Ucítil elektřinu. Byla však jiná, než na kterou byl zvyklý. Byla silnější než obvykle a její proud byl nerušený. Vytvořil tak první baterii.

21 Počátky elektřiny od baterie k proudu Tím, že Volta vytvořil první baterii tedy zdroj elektřiny pomocí dvou kovů, podařilo se mu vyvrátit Galvaniho teorii živočišné energie. Co však bylo ještě zvláštnější Voltův sloup dokázal vydávat elektřinu nepřetržitě. Jelikož proudila jako voda v potoce, tak byl i tento objev souvisle tekoucí elektřiny byl nazván elektrickým proudem.