Kas atrado elektrą?

Nors galima atsekti elektros energijos panaudojimo istoriją ir nustatyti asmenis, atsakingus už įvairius proveržius kelyje, sunku įvardinti žmogų, pirmą kartą atradusį elektrą. Labai anksti žmonijos istorijoje žmonės būtų matę žaibą, akivaizdų gamtos pasireiškimą, bet nebūtų galėję to paaiškinti. Žinoma elektros istorija siekia mažiausiai 620–550 m. pr. Kr., kai senovės Graikijoje buvo nustatyta, kad kailio trynimas ant gintaro sukelia trauką tarp jų. Šis atradimas priskiriamas filosofui Taliui iš Mileto. Prireikė daug šimtmečių, kol kas nors galėjo susieti šį reiškinį su žaibu, ir dar šimtmetis, kol elektros srovės buvo pradėtos naudoti praktiškai.

Ankstyvieji eksperimentai

Iki XVII amžiaus buvo padaryta daug su elektra susijusių atradimų, tokių kaip ankstyvojo elektrostatinio generatoriaus išradimas, teigiamų ir neigiamų krūvių atskyrimas ir medžiagų priskyrimas laidininkams ar izoliatoriams. 17 metais anglų gydytojas Williamas Gilbertas pirmą kartą nustatė ryšį tarp priešingai įkrautų objektų traukos ir magnetizmo. Jis sukūrė terminą elektra, kilusį iš graikų kalbos elektron – reiškiantis gintarą – siekiant nustatyti jėgą, kurią tam tikros medžiagos veikia trindamosi viena į kitą.

Bendžaminas Franklinas

Benjaminas Franklinas tikriausiai labiausiai siejamas su elektra. 1750 m. jis siekė įrodyti, kad žaibą sukelia elektra, aprašydamas eksperimentą, kurio metu elektros laidininkas būtų naudojamas energijai iš griaustinio debesies išgauti. Atrodo, kad prieš tai jam padarydamas prancūzų eksperimentuotojas Thomas-Francois Dalibardas, perskaitęs Fraklino raštus šia tema, gegužės mėn. sėkmingai gavo elektros iškrovą iš griaustinio debesies, naudodamas 40 pėdų (12.2 metro) metalinį stulpą. 1752. Franklinui priskiriamas panašaus eksperimento atlikimas tų pačių metų birželį, kurio metu jis į tinkamą debesį nuskraidino aitvarą su pritvirtintu metaliniu raktu. Tikslios istorinės detalės neaiškios, tačiau jis galėjo atgauti raktą ir iš jo išjungti elektrą.

Nors tiksliai neaišku, kada, kaip ir net ar Franklinas iš tikrųjų atliko savo žaibo eksperimentą, jam teisingai priskiriama jo idėja. Patvirtinus ryšį tarp apšvietimo ir elektros, jis išrado žaibolaidį – metalinį stulpą, kuris per perkūniją saugiai nuneša elektrą nuo pastato. Franklinas stebėjo ir dokumentavo kitus elektros reiškinius, tačiau kitiems buvo palikta galimybė nustatyti tikrąją elektros prigimtį ir panaudoti jos galią.

Galvani, Volta ir baterijos išradimas
Italijos mokslininkai Luigi Galvani ir Alessandro Volta atliko svarbų vaidmenį kuriant pirmąją bateriją XVIII amžiaus pabaigoje ir XIX amžiaus pradžioje. 18 m. Galvani atrado tai, ką jis pavadino „gyvūnų elektra“, kai sužinojo, kad varlės koja susitrauktų, jei būtų prijungta prie dviejų skirtingų metalų. Vėliau Volta įrodė, kad „gyvūninė“ dalis buvo nereikalinga ir kad skirtingų metalų, tokių kaip cinkas ir varis, poros gali sukurti srovę, jei būtų panardintos į elektrolitą, pavyzdžiui, sūrų vandenį. Šis prietaisas žinomas kaip galvaninis elementas.

„Volta“ sukūrė „voltinį krūvą“, susidedantį iš pakaitinių vario ir cinko sluoksnių, atskirtų sūriame vandenyje pamirkytu popieriumi. Tai sugeneravo didesnę srovę ir įskaitoma kaip pirmoji baterija. Šie prietaisai veikia, nes cinkas turi didesnį polinkį prarasti elektronus nei varis, todėl juos sujungus elektrolitu, elektronai tekės iš vieno į kitą, sudarydami galvaninį elementą. Serija galvaninių elementų, sujungtų kartu, kaip į įtampos krūvą, sudaro akumuliatorių.
Buvo iškelta teorija, kad Irake aptiktas artefaktas, kuris, kaip manoma, datuojamas 224–640 m. e. m., galėjo būti tam tikros rūšies baterija. Jį sudarė mažas terakotos puodas su variniu vamzdžiu, supančiu geležinį strypą. Jei užpildytas elektrolitu, pavyzdžiui, vynuogių sultimis, jis gali gaminti elektros srovę. Tačiau dauguma mokslininkų mano, kad puodai buvo naudojami ritiniams laikyti ir kad jų gebėjimas generuoti srovę yra visiškai atsitiktinis.

Michaelas Faraday
1831 metais anglų mokslininkas Michaelas Faradėjus atrado, kad judantis magnetinis laukas gali sukelti elektros srovę varinėje laidoje. Tai paskatino du esminius išradimus: dinamą ir elektros variklį. Dinamo generuoja elektros srovę santykiniu varinės vielos ir magnetų ritinių judėjimu ir yra pagrindinis šiandien naudojamas elektros energijos gamybos būdas buityje ir pramonėje. Elektros variklis naudoja tą patį principą: srovė, tekanti magnetiniame lauke, sukelia judėjimą.
Thomas Edisonas ir Nicola Tesla
Po to, kai 1860 m. britų fizikas Josephas Swanas išrado elektros lemputę, amerikiečių išradėjui Thomasui Edisonui XIX amžiaus pabaigoje kilo mintis perduoti elektros energiją kabeliais į kiekvienus namus, kad būtų užtikrintas apšvietimas. Edisonas planavo naudoti nuolatinę srovę (DC), pagamintą iš tuo metu turimų generatorių. Tačiau tai būtų reiškę, kad generatoriai būtų statomi dažnai, nes dėl laidų varžos buvo prarasta daug galios.

Nicola Tesla, serbų kilmės inžinierius ir išradėjas, kurį laiką dirbęs su Edisonu, sukūrė naujo tipo generatorių, gaminantį srovę, kuri daug kartų per sekundę keičia kryptį, vadinamą kintamąja srove (AC). Tai turėjo pranašumą, nes įtampą ir srovę buvo galima keisti naudojant transformatorių. Energijos nuostolius būtų galima sumažinti perduodant elektros energiją esant žemai srovei ir aukštai įtampai, tada sumažinant įtampą ir padidinant srovę buitiniam naudojimui. Nepaisant aršaus Edisono pasipriešinimo, kintamoji srovė buvo priimta, ir tai yra tokia srovė, kuri šiandien naudojama namuose.