電気の歴史

電気科学はエリザベス朝時代に確立された

ポール・テイラー/ゲッティイメージズ

電気の歴史は、ウィリアム ギルバート (1544–1603) に始まります。ウィリアム ギルバート (1544–1603) は、イギリスの最初のエリザベス女王に仕えた医師で自然科学者です。ギルバート以前、電気と磁気について知られていたのは、ロードストーン ( 磁鉄鉱 ) は磁気特性を持っており、こはく色とジェットをこすると、さまざまな物質の小片がくっつき始めます。

1600 年に、ギルバートは論文「De magnete, Magneticisique Corporibus」(磁石について) を出版しました。学術的なラテン語で印刷されたこの本は、電気と磁気に関するギルバートの長年の研究と実験を説明しています。ギルバートは新しい科学への関心を大いに高めた.有名な本で「エレクトリカ」という表現を作り出したのはギルバートでした。

初期の発明者

ギルバートに触発され教育を受けた、ドイツのオットー・フォン・ゲリケ (1602–1686)、フランスのシャルル・フランソワ・デュ・フェイ (1698–1739)、イギリスのスティーブン・グレイ (1666–1736) を含むヨーロッパ人の発明家が知識を広げました。

オットー・フォン・ゲリケは、真空が存在する可能性があることを最初に証明しました。真空を作り出すことは、エレクトロニクスに関するあらゆる種類のさらなる研究にとって不可欠でした。 1660 年、フォン ゲリケは静電気を発生させる機械を発明しました。これが最初の発電機でした。

1729 年、スティーブン グレイは電気の伝導の原理を発見し、1733 年にシャルル フランソワ デュ フェイは、電気が樹脂 (-) とガラス (+) と呼ばれる 2 つの形で現れることを発見しました。

ライデンの瓶

ライデン瓶は、最初のコンデンサーであり、電荷を蓄えたり放出したりするデバイスでした。 (当時、電気は神秘的な流体または力と見なされていました。) ライデン瓶は、1745 年にオランダで学者のピーター ファン ムッシェンブローク (1692–1761) によってほぼ同時に発明されました。 （1715–1759）。フォン・クライストが最初にライデン瓶に触れたとき、彼は強い衝撃を受けて床に倒れました。

ライデン瓶は、フランスの科学者で聖職者のジャン=アントワーヌ・ノレット (1700–1770) によって、ムッシェンブロークの故郷と大学のライデンにちなんで名付けられました。壷はフォン・クライストにちなんでクライスト壷とも呼ばれたが、この名前は定着しなかった。

ベン・フランクリン、ヘンリー・キャベンディッシュ、ルイジ・ガルヴァーニ

米国建国の父 ベン・フランクリン (1705–1790) の重要な発見は、電気と雷がまったく同じものであるということでした。フランクリンの避雷針は、電気の最初の実用化でした。イギリスの自然哲学者ヘンリー・キャベンディッシュ、フランスのクーロン、 ルイージ・ガルヴァーニ イタリアの科学者は、電気の実用的な用途の発見に向けて科学的な貢献をしました。

1747 年、英国の哲学者ヘンリー キャベンディッシュ (1731–1810) は、さまざまな物質の導電率 (電流を運ぶ能力) の測定を開始し、その結果を発表しました。フランスの軍事技師シャルル・オーギュスタン・ド・クーロン (1736–1806) は、1779 年に、後に「クーロンの法則」と呼ばれることになるものを発見しました。そして 1786 年、イタリアの医師ルイジ ガルバーニ (1737–1798) は、神経インパルスの電気的基盤であると現在理解されているものを実証しました。ガルバーニは、静電機械からの火花でカエルの筋肉を揺さぶり、筋肉をけいれんさせたことで有名です。

キャベンディッシュとガルバニの研究に続いて、次のような重要な科学者と発明者のグループが生まれました。 アレッサンドロ・ボルタ (1745–1827) イタリアの、デンマークの物理学者 ハンス・クリスチャン・エルステッド (1777–1851)、フランスの物理学者 アンドレ・マリー・アンペール (1775–1836)、 ゲオルク・オーム ドイツの (1789–1854)、イギリスのマイケル ファラデー (1791–1867)、アメリカのジョセフ ヘンリー (1797–1878)

磁石を扱う

ジョセフ・ヘンリーは電気分野の研究者であり、その仕事は多くの発明家に影響を与えました。ヘンリーが最初に発見したのは、絶縁されたワイヤーを巻き付けることで、磁石の力を大幅に強化できるということでした。彼は、3,500 ポンドの重量を持ち上げることができる磁石を作った最初の人物でした。ヘンリーは、並列に接続された短いワイヤで構成され、いくつかの大きなセルで励起される「数量」磁石と、単一の長いワイヤで巻かれ、直列のセルで構成されるバッテリで励起される「強度」磁石の違いを示しました。これは独創的な発見であり、磁石の即時の有用性と将来の実験の可能性の両方を大幅に高めました.

サスペンドされた東洋の詐欺師

マイケル・ファラデー 、ウィリアム・スタージョン (1783–1850)、および他の発明者は、ヘンリーの発見の価値をすぐに認識しました。チョウザメは大げさに言った、「ジョセフ・ヘンリー教授は、磁力の歴史全体の中で他のすべてを完全に覆い隠す磁力を生み出すことができました.そして、有名な東洋の詐欺師が彼の鉄の棺に奇跡的に吊るされて以来、類似のものは見つかりません.」

この一般的に使用されるフレーズは、これらのヨーロッパの科学者がからかう曖昧な話への言及です。 イスラム教 .実際、その話はムハンマドに関するものではなく、 プリニウス・ザ・エルダー (23–70 CE) エジプト、アレクサンドリアの棺について。プリニウスによれば、アレクサンドリアのセラピス神殿は強力なロードストーンで建てられていたため、クレオパトラの妹アルシノエ 4 世 (紀元前 68 ～ 41 年) の鉄の棺が宙に浮いたと言われています。

ジョセフ・ヘンリーは、自己誘導と相互誘導の現象も発見しました。彼の実験では、建物の 2 階にある電線に電流が流れると、2 階下の地下室にある同様の電線に電流が誘導されました。

電信

電報は初期の発明で、電気を使って電線を介して離れた場所にメッセージを伝え、後に電話に取って代わられました。テレグラフィーという言葉は、ギリシア語で遠くを意味するテレと書くことを意味するグラフォに由来します。

電気 (電信) で信号を送信する最初の試みは、ヘンリーがこの問題に関心を持つようになる前に何度も行われていました。 ウィリアム・スタージョンの 電磁石の発明により、イギリスの研究者は電磁石を使った実験を行うようになりました。実験は失敗し、数百フィート後に弱まる流れしか生成しませんでした。

電気電信の基礎

しかし、ヘンリーは1マイルの細いワイヤーを張り、「強度」を配置しました。 バッテリー アーマチュアにもう一方の端でベルを打たせました。この実験で、ジョセフ・ヘンリーはその背後にある本質的なメカニズムを発見しました。 電信 .

この発見は、サミュエル・モース (1791–1872) が電信を発明する 1 年前の 1831 年に行われました。誰が最初の電信機を発明したかについては、議論の余地はありません。それはモースの功績でしたが、モースが電信を発明するきっかけとなった発見はジョセフ・ヘンリーの功績でした。

ヘンリー自身の言葉によると、「これは、ガルバニック電流が機械的効果を生み出すほどわずかな力の減少で長距離に伝達できるという事実と、伝達を達成できる手段の最初の発見でした.電信が実用化されていることがわかりました。私は特定の形式の電信を念頭に置いていませんでしたが、目的の目的に十分な機械的効果を生み出すのに十分な電力で、ガルバニック電流が長距離に送信できることが現在実証されているという一般的な事実に言及しただけです。

磁気エンジン

ヘンリーは次に磁気エンジンの設計に目を向け、レシプロ バー モーターの製造に成功し、これに電池を使用した初の自動ポール チェンジャー (整流子) を取り付けました。彼は直接の回転運動を作り出すことに成功しませんでした。彼のバーは、蒸気船のウォーキング ビームのように振動していました。

電気自動車

トーマス・ダベンポート (1802–1851) は、バーモント州ブランドンの鍛冶屋で、1835 年に公道走行可能な電気自動車を製造しました。12 年後、米国の電気技師モーゼス ファーマー (1820–1893) は電気駆動の機関車を展示しました。 1851 年、マサチューセッツ州の発明家チャールズ グラフトン ペイジ (1712–1868) は、ワシントンからブラデンスバーグまでのボルチモア アンド オハイオ鉄道の線路を時速 19 マイルで電気自動車を運転しました。

しかし、当時はバッテリーのコストが高すぎたため、電気モーターを輸送に使用することはまだ実用的ではありませんでした。

発電機

ダイナモまたは発電機の背後にある原理は、マイケル・ファラデーとジョセフ・ヘンリーによって発見されましたが、実用的な発電機への開発プロセスには何年もかかりました.発電用の発電機がなければ、電気モーターの開発は行き詰まり、現在のように輸送、製造、照明などに電気を広く利用することはできませんでした。

街路灯

実用的な照明装置としてのアーク灯は、1878 年にオハイオ州のエンジニア、チャールズ ブラッシュ (1849–1929) によって発明されました。他の人たちは電気照明の問題に取り組んでいましたが、適切な炭素の不足が彼らの成功を妨げていました.ブラシは、1 つのダイナモから複数のランプを直列に点灯させました。最初のブラシ ライトは、オハイオ州クリーブランドの街路照明に使用されました。

他の発明者がアーク灯を改良しましたが、欠点がありました。屋外照明や大きなホールではアーク灯はうまく機能しましたが、小さな部屋ではアーク灯を使用できませんでした。その上、それらは直列に接続されていました。つまり、電流はすべてのランプを順番に通過し、1 つの事故が一連のすべての動作を停止させました。屋内照明の全体的な問題は、アメリカで最も有名な発明家の 1 人によって解決されることになっていました。 トーマス・アルバ・エジソン （1847–1931）。

トーマス・エジソン株式ティッカー

エジソンの最初の 多数の発明 電気を使った自動投票記録装置で、彼は 1868 年に特許を取得しましたが、この装置に興味をそそることはできませんでした。それから彼は発明した 株価表示機 、ボストンでティッカー サービスを開始し、30 または 40 人の加入者がいて、ゴールド エクスチェンジ上の部屋から運用されていました。この機械をエジソンはニューヨークで販売しようとしましたが、成功せずにボストンに戻りました。その後、彼は 2 つのメッセージを同時に送信できる二重電信を発明しましたが、テストで、アシスタントの愚かさのためにマシンが失敗しました。

1869 年、エジソンは、証券取引所の金価格を加入者に提供する懸念である、Gold Indicator Company で電信が故障したときにその場にいました。それが彼の監督への任命につながりましたが、会社の所有権の変更により、彼が形成した地位から彼を追い出したとき、 フランクリン・L・ポープ 、Pope、Edison、およびCompanyのパートナーシップであり、米国で最初の電気技術者の会社です。

改善された株価表示器、ランプ、ダイナモ

しばらくして トーマス・エジソン 彼を成功への道へと導いた発明を発表しました。これは改良された株価表示器であり、Gold and Stock Telegraph Company は彼に 40,000 ドルを支払いました。トーマス・エジソンはすぐにニューアークに店を構えました。彼は当時使用されていた自動電信システムを改良し、イギリスに導入しました。彼は海底ケーブルの実験を行い、1 本のワイヤで 4 本の作業を行う 4 重電信システムを考案しました。

これらの 2 つの発明は、によって購入されました。ジェイ・グールド、アトランティック アンド パシフィック テレグラフ カンパニーのオーナー。グールドは、4 重システムに 30,000 ドルを支払いましたが、自動電信の支払いを拒否しました。グールドは、彼の唯一の競争相手であるウエスタンユニオンを買収した。 「グールドがウェスタン ユニオンを手に入れたとき、電信のこれ以上の進歩はあり得ないことを知っていたので、別の分野に進みました」とエジソンは言いました。

メンロー パーク

エジソンはウェスタン ユニオン電信会社での仕事を再開し、そこで炭素送信機を発明し、ウェスタン ユニオンに 10 万ドルで売却しました。その力を利用して、エジソンは 1876 年にニュージャージー州メンロー パークに研究所と工場を設立し、そこで彼は機械を発明しました。 蓄音機 、1878年に特許を取得し、彼の白熱灯を製造する一連の実験を開始しました.

トーマス・エジソンは、 電気ランプ 屋内用。彼の最初の研究は、真空中で燃焼する耐久性のあるフィラメントの研究でした。白金線とさまざまな高融点金属を使った一連の実験では、人間の髪の毛を含む他の多くの物質と同様に、満足のいく結果が得られませんでした。エジソンは、金属ではなく、ある種の炭素が解決策であると結論付けました。英国の発明家ジョセフ・スワン (1828–1914) は、1850 年に同じ結論に達しました。

1879 年 10 月、14 か月の懸命な作業と 40,000 ドルの支出の後、エジソンの地球儀の 1 つに封印された炭化綿糸がテストされ、40 時間持続しました。 「今から40時間燃えるなら」 エジソンは言った 、「私はそれを百回燃やすことができることを知っています。」そして彼はそうしました。より良いフィラメントが必要でした。エジソンはそれを炭化した竹の細片から見つけました。

エジソンダイナモ

エジソンはまた、彼自身のタイプの ダイナモ 、それまでに作られた最大のもの。エジソンの白熱灯とともに、1881 年のパリ電気博覧会の驚異の 1 つでした。

ヨーロッパとアメリカで電気サービス用のプラントがすぐに設置されました。エジソンの最初の大きな中央駅は、3,000 個のランプに電力を供給し、1882 年にロンドンのホルボーン高架橋に建設され、その年の 9 月には、アメリカで最初の中央駅であるニューヨーク市のパール ストリート駅が運用を開始しました。 .

ソースと参考文献

• Beauchamp、ケネス G.「電信の歴史」。スティーブニッジ英国: 工学技術研究所、2001 年。
• Brittain, J.E. 「アメリカの電気史のターニング ポイント」。ニューヨーク: Institute of Electrical and Electronics Engineers Press、1977 年。
• クライン、モーリー。 「パワーメーカー：蒸気、電気、そして現代アメリカを発明した人々」ニューヨーク: ブルームズベリー プレス、2008 年。
• シェクトマン、ジョナサン。 「18 世紀の画期的な科学実験、発明、発見。」グリーンウッドプレス、2003年。