2 história elektriny

Transkript

1 2 história elektriny

2 história elektriny Ciele: spoznať históriu elektriny; uvedomiť si význam elektriny v každodennom živote. Elektrina existovala v podobe bleskov na oblohe od vzniku vesmíru ešte predtým, ako vznikol na zemi život. Bola známa už starým Grékom (Táles z Milétu, r. 600 p. n. l.), ktorí pozorovali, že skamenený jantár pri trení kožušinou priťahuje ľahké objekty, napríklad perie či slamu. Tento jav ostal záhadou ďalších viac ako rokov. Až koncom 16. storočia dvorný fyzik anglickej kráľovnej Alžbety I., Dr. William Gilbert, preskúmal reakciu jantáru a magnetov. Práve on ako prvý použil slovo elektrina (jantár sa po grécky povie elektron). Gilbertove experimenty viedli k množstvu ďalších pokusov a objavov. V roku 1752 Benjamin Franklin, americký štátnik a fyzik, dokázal, že blesk a iskra z jantáru predstavujú jeden a ten istý jav. Príbeh tohto významného objavu v histórii elektriny je veľmi populárny. Franklin upevnil železnú tyč na šarkana, ktorého púšťal počas búrky. Koniec vlákna držal kovovým kľúčom. Po údere blesku preskočila do jeho zápästia iskra. Experiment potvrdil Franklinovu teóriu, ale bol extrémne nebezpečný ľahko mohol prísť o život. Benjamin Franklin zhotovil aj prvý bleskozvod. V roku 1786 Luigi Galvani, taliansky profesor medicíny, objavil, že stehienko mŕtvej žaby po dotyku kovovým nožom náhle šklblo. Galvani predpokladal, že svalstvo žaby musí obsahovať elektrinu. V roku 1792 ďalší taliansky vedec Alessandro Volta tento jeho predpoklad vyvrátil. Uvedomil si, že významnými faktormi Galvaniho objavu sú dva rôzne kovy oceľový nôž a cínová podložka, na ktorej žaba ležala. Volta dokázal, že ak medzi dva rôzne kovy vojde vlhkosť, vzniká elektrina. To ho doviedlo až k vytvoreniu prvej elektrickej batérie nazvanej Voltov stĺp, ktorú zhotovil z tenkých plátkov medi a zinku oddelených vlhkou lepenkou. Batéria bola neskôr na počesť Galvaniho nazvaná galvanický článok Dvadsať rokov po objavení galvanického článku došlo k prekvapivému objavu. Dán Hans Christian Oersted zistil magnetické účinky elektrického prúdu. Inak povedané, elektrický prúd vyvoláva vo svojom okolí rovnaké účinky ako trvalé prírodné magnety. Už dva týždne po Oerstedovom pokuse André Marie Ampère vyslovil myšlienku o vzájomnom pôsobení prúdov a experimentálne dokázal jej správnosť. Neskôr odvodil aj matematickú formuláciu zákona vzájomného silového pôsobenia prúdov, ktorý je dnes základom medzinárodnej definície jednotky elektrického prúdu, ktorá nesie jeho meno. Ampèrovými objavmi a princípom elektrickej batérie sa zaoberal aj nemecký fyzik Georg Simon Ohm ( ). Spozoroval, že pri prechode prúdu kovmi dochádza k ich zahrievaniu v závislosti od ich materiálu. Objavil, že elektrický prúd je priamo úmerný napätiu medzi koncami vodiča. Vzťah medzi napätím, prúdom a odporom vyjadril v Ohmovom zákone (1826). Na jeho počesť bola pomenovaná jednotka elektrického odporu. Teoreticky najvýznamnejší bol Ampèrov názor, že všetky magnetické javy majú pôvod v elektrických prúdoch, čo zohralo úlohu pri zmene fyzikálneho myslenia. A tu vstupuje do hry geniálny experimentátor Michael Faraday ( ), ktorý hľadal proces opačný k Oerstedovmu javu, teda vytvorenie elektrického prúdu magnetom. Objavil jav elektromagnetickej indukcie (1831) ak magnetom pohybujeme vo vnútri medenej cievky, začne ňou pretekať elektrický prúd. Vzhľadom na dnešné pomery bolo Faradayovo elektrické dynamo alebo elektrický generátor primitívne a vyrábalo iba prúd malej hodnoty, no predstavovalo vôbec prvý spôsob výroby elektriny pohybom v magnetickom poli. Dodnes je základom výroby elektrickej energie. Faradayove objavy preložil do matematickej reči James Clark Maxwell, ktorý sa zhodou okolností narodil práve v deň, keď Faraday objavil zákon elektromagnetickej indukcie. Maxwell tiež predpokladal existenciu elektromagnetických vĺn šíriacich sa rýchlosťou svetla. Heinrich R. Hertz potvrdil tento predpoklad experimentálne.

3 1879 Thomas Alva Edison vytvoril prvý generátor jednosmerného prúdu a spolu s Britom Josephom Swanom vynašli prvú žiarovku na báze žiarivého vlákna (1879). Jednosmerný generátor použil Edison aj na prvé osvetlenie ulíc v New Yorku v septembri Jeden z Edisonových zamestnancov, Nikola Tesla, pôvodom z Chorvátska, sa snažil vyvinúť motor na striedavý prúd. Edison bol však proti. Striedavý prúd považoval za nebezpečný. Preto si Tesla založil vlastné laboratórium a v roku 1888 motor zhotovil. Patent od neho kúpil George Westinghouse, ktorý vynález rozšíril do celej krajiny. Dokonca aj Edisonova spoločnosť Electric Company, dnešná General Electric, sa preorientovala na striedavý prúd. Objav umožnil prenos prúdu na veľké vzdialenosti. Všetky naše dnešné motorčeky vo ventilátoroch, klimatizácii či chladničkách sú založené na tomto Teslovom princípe, ktorý tiež stanovil štandardy pre frekvenciu prenosu prúdu. Rozvoj pokračoval budovaním prvých elektrických železníc v Anglicku a Amerike (1883). V roku 1884 prichádzajú do miest električky a v roku 1891 sa objavuje i prvá elektrická žehlička. V období, keď bolo Slovensko súčasťou Rakúsko-Uhorska, bola energia reprezentovaná parným strojom a vodným kolom. Elektrická energia bola v plienkach, využívala sa najmä lacná ľudská práca. Veľkým impulzom elektrifikácie bola medzinárodná elektrotechnická výstava v roku 1883 vo Viedni, kde sa verejnosti predstavili jednosmerné elektrické stroje, žiarovky, inštalačný materiál a ďalšie výrobky umožňujúce využívanie elektrickej energie. Toto ovplyvnilo aj podnikateľov a výdobytky elektrotechniky sa v širšom rozsahu začali používať aj u nás. Elektrická energia významne urýchlila priemyselný rozvoj na Slovensku. Spočiatku však išlo iba o miestnu elektrifikáciu. Elektrinu využívali len podnikatelia a bohatšie mestá. Budovanie elektrární bolo v minulosti zamerané iba na miestnu potrebu. Hoci bolo v roku 1918 na Slovensku 180 elektrární, zásobovali iba 2 % miest a obcí. Budované elektrárne mali odlišné prúdové a napäťové systémy. To znemožňovalo vzájomnú spoluprácu a širšiu plošnú elektrifikáciu. V nasledujúcich rokoch vznikali ďalšie elektrárenské podniky iba veľmi pomaly. K úplnej elektrifikácii územia Slovenska došlo postupne až v priebehu 20. storočia. V súčasnosti elektrinu využívame každý deň. Keď ju potrebujeme, nemusíme chodiť do obchodu, nemusíme čakať v rade... Stačí zasunúť zástrčku do zásuvky a máme ju, rovnako v meste, ako aj na vidieku. Vedeli ste, že... ako posledná na území vtedajšieho Československa bola v roku 1960 elektrifikovaná obec Zlatá Baňa v okrese Prešov? Krajina sa tak zaradila na 5. miesto na svete s celoplošnou elektrifikáciou územia.

4 Aktivity: Stupeň náročnosti 1 1. Žiaci majú popísať bežný deň, ktoré elektrické spo t- rebiče počas dňa používajú. Následne majú svoj deň popísať tak, akoby elektrina nebola, ako by jednotlivé aktivity robili, resp. čo iné by robili bez elektriny. Stupeň náročnosti 3 2. Žiaci majú za úlohu priradiť správne vynález a vynálezcu k danému roku na časovej osi. Riešenie: 600 p. n. l. Thales (Grécko) objav statickej elektriny 1600 William Gilbert prvý použil pojem elektrina 1752 Benjamin Franklin dokázal, že statická elektrina a blesk sú totožné javy 1800 Alessandro Volta (Taliansko) vytvoril prvú elektrickú batériu 1826 George Ohm (Nemecko) definoval vzťah medzi elektrickým prúdom, napätím a odporom 1831 Michael Faraday dokázal, že pohybom v elektromagnetickom poli vzniká elektrický prúd elektromagnetická indukcia 1879 Thomas Alva Edison považovaný za vynálezcu žiarovky 1884 Nikola Tesla (srbský imigrant v USA) vynašiel alternátor na výrobu striedavého prúdu 1897 Joseph John Thomson objaviteľ elektrónu 1908 Spangler prvý vysávač* 1911 Carrier prvá elektrická klimatizácia* 1913 Goss prvá elektrická chladnička* prvý elektrónkový počítač zhotovený na univerzite v USA* 1998 Bluetooth technológia bezdrôtová komunikácia medzi počítačmi, mobilmi, tlačiarňami, hernými konzolami Vylúštite krížovku. Riešenie: 1 E D I S O N 2 T A L I A N S K O 3 T E S L A 4 F R A N K L I N 5 V O L T 6 A M P É R 7 I N D U K C I A 8 G A L V A N I C K Ý Č L Á N O K 9 M U R G A Š 1. vynálezca žiarovky 2. z ktorej krajiny pochádzal Alessandro Volta? 3. objaviteľ striedavého prúdu 4. vynálezca bleskozvodu 5. jednotka napätia 6. jednotka elektrického prúdu 7. pohybom v elektromagnetickom poli vzniká elektrický prúd; tento jav sa označuje ako elektromagnetická elektrická batéria iným slovom 9. priekopník bezdrôtovej telegrafie na Slovensku www. SetrimeEnerg i u. sk * Zdroj:

5 aktivita 2. 2 história elektriny Priraď k roku správny objav a osobnosť, ktorá sa o objav zaslúžila. Políčka si môžeš vystrihnúť a vlepiť do zošita. Pri dvoch objavoch nie je uvedená osobnosť. 600 p. n. l. prvý vysávač Michael Faraday 1600 prvá elektrická batéria Joseph John Thomson 1752 objav elektrónu Thales (Grécko) 1800 objav statickej elektriny Spangler 1826 Bluetooth technológia bezdrôtová komunikácia medzi počítačmi, mobilmi, tlačiarňami, hernými konzolami... Goss 1831 prvá elektrická klimatizácia William Gilbert 1879 alternátor na výrobu striedavého prúdu Carrier 1884 prvé použitie pojmu elektrina Benjamin Franklin 1897 dôkaz, že statická elektrina a blesk sú totožné javy Alessandro Volta (Taliansko) 1908 dôkaz, že pohybom v elektromagnetickom poli vzniká elektrický prúd elektromagnetická indukcia Thomas Alva Edison 1911 prvá elektrická chladnička Nikola Tesla (srbský imigrant v USA) 1913 žiarovka George Ohm (Nemecko) prvý elektrónkový počítač zhotovený na univerzite v USA 1998 definícia vzťahu medzi elektrickým prúdom, napätím a odporom