История отрасли пособие

q =	eo × S	.	(1.1)
	d

1761 г. Петербургский академик Леонард Эйлер разработал электростатическую машину (ЭСМ) со специальным железным прутом для накопления электрических зарядов и специальные подушки для натирания шара. Позднее Эйлер предложил ЭСМ, в которой вместо шара был применен диск.

1775 г. А.Вольта изобрел электрофорную машину, превращающую механическую энергию в электрический заряд. Электрофорная машина состояла из металлической пластины, покрытой эбонитом, и второй изолированной металлической пластины. При вращении одной пластины относительно другой на пластине с эбонитом накапливался отрицательный заряд.

1778 г. Итальянский физик Алессандро Вольта ввел термины"потенциал и напряжение", "емкость", сформулировал количественные зависимости между электрическим зарядом (q), емкостью (С) и напряжением (Uc):

Uc	=	q	=	q	.	(1. 2)
		eo × S
				C

Б.Франклин ввел название положительного и отрицательного заряда.

1781 г. А.Вольта предложил новую конструкцию источника электрического тока – чашечную батарею, представлявшую собой набор банок, наполненных серной кислотой, в каждую из которых погружались медная и цинковая пластины. Для измерения количества электричества он изобрел чувствительный электроскоп с соломинками.

1785 г. Французский военный инженер Шарль Кулон в результате многочисленных опытов установил, что сила взаимодействия (F) наэлектризованных тел пропорциональна "количеству электричества (заряду q)" этих тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния(r) между ними. Также он доказал, что электричество распространяется по поверхности проводника:

F = k q1 × q2	(1.3)
r2 .

1795 г. А.Вольта выдвинул теорию контактного электричества, в которой обосновал электрический ряд металлов по созданию контактного электричества: Z, Al, Pb, Fe, Cu, Au, Ag, Rt. Он доказал необходимость наличия замкнутой цепи для обеспечения непрерывности электрического тока, ввел термин "электродвижущая сила (ЭДС)".

Испанский врач Франсиско Сальва предложил обматывать проволоки пропитанной смолой бумагой и скручивать их вместе. Созданной им конструкции Сальва дал наименование "кабель".

1791 г. Л.Гальвани опубликовал "Трактат о силах электричества при мышечном движении", в котором содержалось открытие электрического тока.

1800 г. А.Вольта изготовил первый источник электрического тока– прототип гальванического элемента, представлявший собой набор цинковых и медных кружков (дисков), переложенных смоченными кислотой суконными прокладками. Этот источник получил название "вольтов столб".

1802 г. Итальянский ученый Джованни Романьози обнаружил эффект отклонения свободно вращающейся магнитной стрелки при помещении ее вблизи проводника с электрическим током.

Немецкий физик Джоан Вильгельм Риттер в процессе изучения химических веществ изобрел сухой гальванический элемент и электрическую аккумуляторную батарею (1803).

Вышел в свет систематический труд Э.Хладни "Акустика".

Рис.4. Вольтов столб

Профессор физики В.В.Петров изготовил первый в мире электрохимический источник тока высокого напряженияэлектрическую батарею, представлявшую собой деревянный ящик длиной 3 м, в котором он разместил в 4 ряда соединенных последовательно 2100 медных и цинковых кружков. Последующие расчеты показали, что батарея развивала ЭДС около 1700 В мощностью до 80 Вт.

В.В.Петров открыл наличие электрической дуги между угольными электродами. На основе опытов Петров показал возможность использования электрической дуги для целей освещения, плавки металлов. Также Петров

пришел к выводу о необходимости применения изоляции проводов и разработал способ изоляции посредством покрытия поверхности проводов изолирующим материалом.

1808 г. Иоганн Швейггер изобрел электрометр(электроскоп, снабженный шкалой) и затем пружинный гальванометр.

1820 г. Датский физик Г.Эрстед во время демонстрации на одной из лекций обнаружил, что проводник с электрическим током оказывает влияние на магнитную стрелку, то есть ведет себя как магнит. Заинтересовавшись этим эффектом, Эрстед определил, что магнит с определенной силой взаимодействует с проводником, по которому проходит электрический ток - притягивает или отталкивает его.

Французский ученый Д.Ф.Араго при пропускании электрического тока через проволоку, находящуюся в ящике с железными опилками, обнаружил прилипание к ней опилок, которые при отключении тока отпали. Таким образом был открыт эффект намагничивания железной проволоки протекающим по ней током. На основании открытого эффекта Араго создал первый электромагнит - одно из важнейших электротехнических устройств, которое используется во множестве электрических приборов.

Немецкий физик Иоган Швейгер на основе явлений взаимодействия электрического тока и магнитного поля изобрел гальваноскоп. Первый такой прибор состоял из одного витка проволоки, внутри которого помещалась в горизонтальном состоянии магнитная стрелка. Проходящий через проводник электрический ток создавал вокруг него магнитной поле, вызывавшее отклонение стрелки на определенный угол.

И.Швейгер предложил использовать отклонение магнитной стрелки для создания измерительного прибора– индикатора тока. Прибор получил название мультипликатора (умножителя), представлявшего собой помещенную внутри рамки из нескольких витков проволоки магнитную стрелку.

Французский физик Андре Ампер ввел термин "электрический ток" и понятие о направленности тока, разработал теорию происхождения магнитного поля. Выдвинул идею устройства электромагнитного телеграфа путем комбинации проводников и магнитных стрелок с помощью одного вольтова столба, расположенного вдали от стрелок.

Ф.Савар определил пределы слышимости нормального уха человека. Слуховые пороги определяются значениями интенсивности звукового сигнала, при котором возникают соответствующие слуховые ощущения. Минимальный порог слышимости составляет 10-12 Вт/м2, а порог болевого ощущения – 100 Вт/м2.

Д.Генри разработал конструкцию электрического звонка.

1821 г. Преподаватель математики и физики Георг Ом(Германия) установил закон постоянства тока на различных участках электрической цепи.

На основе экспериментальных данных вывел формулу, связывающую "силу магнитного действия проводника" (величины силы тока - I) с ЭДС (E) источника тока и сопротивлениями (R) цепи и источника (Ri):

E = I × (R + Ri).

(1.4)

Английский ученый Гемфри Деви определил зависимость сопротивления проводника от удельной проводимости материала(r), температуры (Т) и площади сечения (S) проводника:

R = r ×	l	× (1 + aT ) .	(1.5)
	S

1822 г. А.Ампером изготовлен первый соленоид.

1825 г. Английский инженер-электрик Вильям Стерджен изготовил подковообразный электромагнит, способный удерживать вес 4 кГ. Электромагнит содержал металлический стержень длиной 30 см и диаметром 12 мм, на который намотано 18 витков проволоки. Действие электромагнита обнаруживалось притяжением к сердечнику расположенного рядом ферромагнитного материала при подаче на катушку электрического тока.

Рис.5. Электромагнит Стерджена

1826 г. Георг Ом экспериментально установил связь силы тока, величины сопротивления и напряжения.

1827 г. Г.Ом в трактате"Теоретические исследования электрических цепей" сформулировал закон, названный его именем: "Величина тока гальва-

нической цепи прямо пропорциональна сумме всех напряжений и обратно

пропорциональна сумме приведенных длин" (сопротивлений внешних элемен-

тов цепи). Ввел понятия: "падение напряжения", "проводимость"

I =	U	.	(1.6)
	R

1831 г. Английский ученый Майкл Фарадей после многочисленных опытов сделал вывод о существовании явления электромагнитной индукции, которую можно использовать для"превращения магнетизма в электричество". Впервые осуществил вращение проводника с током в магнитном поле, т.е. создал прообраз электромотора.

Американский физик Джозеф Генри и Сальваторе даль Негро (Италия) изобрели электромагнитное реле с качающимся движением якоря между полюсами магнита. Впоследствии эффект преобразования энергии электрического тока в механическую энергию был положен в основу различных электромеханических устройств электротехники, электросвязи.

1832 г. Д.Генри открыл явление самоиндукции и нашел зависимость индуктивности катушек от свойств используемых материалов и конфигурации сердечников. В своих опытах он для запуска мощного электромагнита применил вспомогательный электромагнит, получивший наименование реле (Relais –сменная лошадь).

Рис.6. Электромагнит Генри

Рис.7. Первое реле С. Морзе

М.Фарадей высказал предположение, что электромагнитные процессы носят волновой характер и магнитные колебания распространяются с конечной скоростью.

В.Вебер и К.Гаусс предложили абсолютную систему электрических и магнитных единиц.

В Париже братьями Пискли проведена демонстрация электрического генератора постоянного тока.

1834 г. Б.С.Якоби направил в Парижскую академию наук сообщение об изобретенной им "магнитной машине" - электродвигателе, работающим на принципе взаимодействия двух электромагнитов, один из которых располагался на подвижной раме, другой – на неподвижной. Питание подвижных электромагнитов от источника постоянного тока производилось через коммутатор для смены полярности питания.

1836 г. Английский химик Джон Дэниелл поместил медные и цинковые пластины (электроды) в емкость с серной кислотой. При подключении к электродам постоянного тока он обнаружил способность накопления емкостью электричества. Эта батарея получила название"плоскостной элемент", или "элемент Дэниела".

1837 г. Американский художник С.Морзе изготовил электромагнит с внешним якорем, на основе которого разработал первое коммутационное реле, использованное им в телеграфном аппарате.

1839 г. Российский физик Борис Якоби производит градуировку гальванометра с целью созданияприбора для количественного измерения параметров электрического тока.

1840 г. Английский физик Чарльз Уитсон провел демонстрацию устройства измерения сопротивлений методом сравнения измеряемой величины с образцовой мерой. Это устройство, получившее название "мостик Уитсона", было выполнено по схеме мостовой цепи (рис.8), в измерительную диагональ (bd) которой включен измерительный прибор (гальванометр).

Рис.8. Схема моста Уинстона

Достоинством устройства являлась независимость состояния равновесия от напряжения источника питания. Для измерения сопротивления в одном из плечей он впервые применил регулируемое(переменное) сопротивление – реостат (R3).

Джозеф Генри (США) показал, что разряд конденсатора имеет колеба-

тельный характер и это позволяет получать электрические колебания с различными высокими частотами.

1842 г. Х. Допплер теоретически открыл явление, названное его именем (эффект Доплера). Суть эффекта заключается в том, что при движении источника звука и наблюдателя друг относительно друга частота звука, воспринимаемого наблюдателем, не совпадает с частотой источника звука. До- плер-эффект в настоящее время широко используется в технике для измерения скоростей движущихся объектов.

1845 г. Голландский физик Ч.Бейс-Баллот обнаружил эффект Допплера для акустических волн.

Профессор Берлинского университета Густав Кирхгоф сформулировал известные законы распределения электрического тока в разветвленной цепи:

Рис.9. Примеры законов Г. Кирхогофа

сумма входных токов равна сумме отходящих от точки:

I1 = I2 + I3;

(1.7)

сумма напряжений равна сумме произведений тока на сопротивление

E = U1 + U2 + U3.

(1.8)

1852 г. Немецкий изобретатель Генрих Даниэль Румкорф изготовил индукционную катушку. Катушка, состоявшая из двух обмоток, предназначалась для получения непрерывного электрического разряда на выводах вторичной обмотки при прерывании постоянного тока в первичной. Катушка Румкорфа впоследствии была одним из основных элементов первых генераторов высокочастотных колебаний. Позднее индукционные катушки получили название трансформаторов.

1853 г. У.Томсон при изучении колебательного разряда вывел формулу для определения периода электрических колебаний контура, состоящего из индуктивности и емкости

Fo =	1
	2p LC .	(1.9)

1856 г. В.Вебер и Р.Кольрауш определили отношение электромагнитных и электростатических единиц (скорость распространения электрического импульса). В результате доказали, что эта скорость равна скорости света.

1859. Гастон Планте изобрел свинцовый аккумулятор, в котором в качестве электродов использовались свинцовые пластины, а электролитом являлась разбавленная серная кислота.

Английский физик Ю.Плюккер, исследовав электрический разряд в разреженных газах, открыл катодные лучи.

1865 г. Д.Масквелл разработал теорию электромагнитного поля, на основе которой он пришел к выводусуществования электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью света, также утверждение, что свет представляет собой разновидность электромагнитных волн.

1866 г. Жорж Лекланше разработал гальванический элемент, содержащий графитовый и цинковый электроды, помещенные в электролит. В элементе электричество вырабатывается за счет химического взаимодействия электролита с электродами, формируя на графитовом электроде положительный заряд, а на цинковом – отрицательный. Элемент Лекланше стал прообразом современных "сухих" батарей.

1867 г. Лорд Кельвин разработал конструкцию самопишущего прибора. Прибор содержал подвижную катушку, к которой прикреплялась наполненная чернилами капиллярная трубка, и электромагнит. Принцип работы прибора был основан на том, что вращающийся момент, действующий на подвижную катушку, возникал при взаимодействии магнитного поля катушки с полем электромагнита.

1870 г. А.Н.Лодыгин предложил конструкцию лампы накаливания, в которой использовался дуговой разряд. В стеклянный баллон лампы помещалось несколько угольных стержней, на которые подавалось напряжение. С 1873 г. лампы Лодыгина применялись для освещения улиц - Санкт Петербурга. В 1874 г. Лодыгин получает патент на свое изобретение и Ломоносовскую премию от Петербургской академии наук.

1873 г. На Венской международной выставке французский электрик Ипполит Фонтен продемонстрировал обратимость электрических машин. На выставке также была продемонстрирована возможность передачи электрического тока на расстояние до 1 км.

1874 г. П.Н.Яблочков изобрел электрическую свечу, состоявшую из двух параллельных угольных стержней, отделенных друг от друга слоем каолина. Свечение осуществлялось за счет возникавшей электрической дуги между стержнями, которые по мере работы выгорали, чем определялось время работы свечи (около двух часов).

1879 г. Американский изобретатель Томас Эдиссон получил патент на лампу накаливания с платиновой спиралью. Эдиссон для продвижения своего изобретения разработал технологию откачки из баллона лампы воздуха, конструкции цоколя, патрона и поворотного выключателя, предложил прибор защиты электрической линии от короткого замыкания– плавкие предохранители, разработал для учета потребленной электроэнергии счетчик.

Английский физик У.Крукс установил, что при отсутствии внешних электрических и магнитных полей катодные лучи распространяются прямолинейно. С помощью созданной им газоразрядной трубкиУ. Крукс обнаружил свечение под действием катодных лучей некоторых кристаллических веществ, названных в дальнейшем люминофорами.

1881 г. Французский инженер Ж.Арсонваль выдвинул идею устройства магнитоэлектрического гальванометра (от гальвано и метр) с подвижной катушкой, в котором подвижным элементом служил проводник с током, помещенный в поле постоянного магнита.

Рис.10. Устройство гальванометра

Сегодня, в зависимости от конструкции подвижной части, гальванометры подразделяются на рамочные (подвижная часть содержит рамку с несколькими витками проволоки), петлевые (подвижная часть представляет со-

бой петлю из одного витка проволоки) и струнные (подвижная часть содержит провод, натянутый струной).

В Париже состоялся первый международный электротехнический конгресс, на котором были приняты стандарты основных электрических величин. В честь целого ряда ученых, внесших заметный вклад в развитие науки об электрическом токе и электромагнитных явлениях, основные законы, а также наименования электрических величин названы их именами. Так, единица напряжения получила наименование – Вольт (В,V), силы тока – Ампер (A), сопротивления - Ом (Оm) и т.д.

Немецкий инженер Ф.Циппенбон изготовил для измерения напряжения первый электромагнитный вольтметр.

1882 г. Французский электротехник Л.Гибс изготовил трансформатор

– устройство для преобразования уровня переменного напряжения.

1884 г. Английский инженер Д.Гопкинс изготовил первый трансформатор с замкнутым магнитным сердечником.

1885 г. Российский физик Р.А.Колли изготовил оптико-механическую модель осциллометра - прототип современных свето-лучевых (шлейфовых) осциллографов.

1887 г. Г.Гейтель и Ю.Эльстер открыли эмиссию отрицательных зарядов из нити накаливания (явление термоэлектронной эмиссии).

1888 г. Э.Вестон (США) реализовал идею Ж.Арсонваля, изготовив стрелочные магнитоэлектрические амперметр и вольтметр.

Н.Тесла изготовил электродвигатель переменного тока. М.О.Доливо-Добровольский разработал трехфазную систему со сдви-

гом фаз 120о и соединение нагрузки в трехфазной системе по схеме"звезда" и "треугольник".

1893 г. Французский физик А.Блондель разработал проект магнитоэлектрического осциллоскопа.

1895 г. Немецкий физик профессор КарлБраун на основе трубки У.Крукса создал катодную (электронно-лучевую) осциллографическую трубку для наблюдения электрических сигналов. Трубка (рис. 11.) представляла собой наполненную газом стеклянную колбу, внутри которой размещались холодный катод (К), анод (А), покрытый слоем люминофора экран(Э) и диафрагму (Д). Исследуемый электрический сигнал подавался на расположенную возле трубки специальную катушку, создаваемое магнитное поле которой отклоняло по вертикали электронное пятно на экране, образуя светящуюся вертикальную линию.