Электричество является одним из столпов современной цивилизации. Жизнь без электричества, конечно, возможна, ведь наши не такие уж и далёкие предки прекрасно обходились без него. «Я освещу здесь всё лампочками Эдисона и Свана!» — кричал сэр Генри Баскервиль из повести Артура Конан-Дойла «Собака Баскервилей», впервые увидев унылый замок, который ему предстояло унаследовать. А ведь на дворе был уже конец XIX века.
Электричество и связанный с ним прогресс предоставили человечеству прежде невиданные возможности. Перечислить их практически невозможно, настолько они многочисленны и глобальны. Всё, что окружает нас, так или иначе сделано при помощи электричества. Сложно обнаружить нечто не связанное с ним. Живые организмы? Но некоторые из них сами вырабатывают электричество в значительных объёмах. А японцы научились повышать урожайность грибов, подвергая их ударам токов высокого напряжения. Солнце? Оно светит само по себе, но его энергию уже перерабатывают в электричество. Теоретически, в каких-то отдельных аспектах жизни можно обойтись без электричества, но такой отказ усложни и удорожит существование. Так что электричество нужно знать и уметь его использовать.
1. Определение электрического тока как потока электронов не является абсолютно верным. В аккумуляторных электролитах, к примеру, ток — это поток ионов водорода. А в люминесцентных лампах и фотовспышках ток вместе с электронами создают и протоны, причём в строго регламентированном соотношении.
2. На электрические явления первым из учёных обратил внимание Фалес Милетский. Древнегреческий философ размышлял над тем, что янтарная палочка, если потереть её о шерсть, начинает притягивать шерстинки, но дальше размышлений дело у него не пошло. Сам термин «электричество» ввёл в обиход английский врач Уильям Гилберт, воспользовавшийся греческим словом «янтарный». Гилберт также не пошёл дальше описания явления притягивания шерстинок, пылинок и клочков бумаги у натёртой о шерсть янтарной палочке — у придворного врача королевы Елизаветы свободного времени было немного.
Фалес Милетский
Уильям Гилберт
3. Проводимость первым обнаружил Стивен Грей. Этот англичанин не только был талантливым астрономом и физиком. Он продемонстрировал пример прикладного подхода к науке. Если его коллеги ограничивались тем, что описывали явление и, как максимум, публиковали свои работы, то Грей сразу извлёк из проводимости прибыль. Он демонстрировал в цирке номер «летающий мальчик». Мальчик парил над ареной на шёлковых верёвках, его тело заряжали с помощью генератора, и к ладоням притягивались блестящие золотые лепестки. На дворе стоял галантный XVII век, и в моду быстро вошли «электрические поцелуи» — между губами двух людей, заряженных с помощью генератора, проскакивали искры.
4. Первым человеком, пострадавшим от искусственного заряда электричества, был немецкий учёный Эвальд Юрген фон Клейст. Он соорудил аккумулятор, позже названный лейденской банкой, и зарядил его. При попытке разрядить банку фон Клейст получил весьма чувствительный удар током и потерял сознание.
5. Первым учёным, погибшим при исследованиях электричества, было соратник и друг Михаила Ломоносова. Георг Рихман. Он провёл в свой дом провод от установленного на крыше железного шеста и исследовал электричество во время гроз. Одно из таких исследований закончилось печально. Видимо, гроза была особенно сильной — между Рихманом и датчиком электричества проскочила электрическая дуга, убившая учёного, стоявшего слишком близко. Попадал в такую ситуацию и знаменитый Бенджамин Франклин, однако лицу стодолларовой купюры посчастливилось выжить.
Смерть Георга Рихмана
6. Первую электрическую батарею создал итальянец Алессандро Вольта. Его батарея была сделана из серебряных монет и цинковых дисков, пары которых разделяли мокрые опилки. Итальянец создал свою батарею эмпирически — природа электричества тогда была непонятной. Вернее, учёные думали, что понимают её, но думали неверно.
7. Явление превращения проводника под действием тока в магнит открыл Ганс-Кристиан Эрстед. Шведский натурфилософ случайно поднёс провод, по которому шёл ток, к компасу и увидел отклонение стрелки. Явление произвело на Эрстеда впечатление, однако он не понял, какие возможности оно таит в себе. Плодотворно исследовал электромагнетизм Андре-Мари Ампер. Француз и получил основные плюшки в виде всеобщего признания и названной в его честь единицы силы тока.
8. Похожая история произошла и с термоэлектическим эффектом. Томас Зеебек, работавший лаборантом на одной из кафедр Берлинского университета, обнаружил, что если нагревать проводник, сделанный из двух металлов, то по нему идёт ток. Обнаружил, сообщил об этом, и забыл. А Георг Ом как раз работал над законом, который назовут его именем, и использовал работу Зеебека, и его имя, в отличие от имени берлинского лаборанта, знают все. Ом, кстати, был уволен с должности школьного учителя физики за эксперименты — министр посчитал постановку экспериментов делом, недостойным настоящего учёного. В моде тогда была философия…
Георг Ом
9. А вот другой лаборант, на этот раз Королевского института в Лондоне, очень огорчил профессоров. 22-летний Майкл Фарадей упорно трудился над созданием электромотора своей конструкции. Хэмфри Дэви и Уильям Уолластон, пригласившие Фарадея в лаборанты, такой наглости не стерпели. Фарадей дорабатывал свои моторы уже как частное лицо.
Майкл Фарадей
10. Отец использования электричества в бытовых и промышленных нуждах — Никола Тесла. Именно этот чудаковатый учёный и инженер разработал принципы получения переменного тока, его передачи, преобразования и использования в электрических устройствах. Кое-кто считает, что Тунгусская катастрофа — это результат опыта Теслы по мгновенной передаче энергии без проводов.
Никола Тесла
11. В начале ХХ века голландец Хейке Оннес сумел получить жидкий гелий. Для этого понадобилось охладить газ до -267°С. Когда затея удалась, Оннес не бросил эксперименты. Он охладил до такой же температуры ртуть и обнаружил, что электрическое сопротивление затвердевшей металлической жидкости упало до нуля. Так была открыта сверхпроводимость.
Хейке Оннес — лауреат Нобелевской премии
12. Мощность среднего удара молнии составляет 50 млн. киловатт. Казалось бы, прорва энергии. Почему же до сих пор не делают попыток каким-либо образом использовать её? Ответ прост — разряд молнии очень короткий. И если перевести эти миллионы в киловатт-часы, которые выражают расход энергии, окажется, что выделяется всего 1 400 киловатт-часов.
13. Первая в мире коммерческая электростанция дала ток в 1882 году. 4 сентября генераторы, спроектированные и изготовленные компанией Томаса Эдисона, дали ток в несколько сотен домов в Нью-Йорке. Россия отстала совсем ненадолго — в 1886 году начала работать электростанция, расположенная прямо в Зимнем дворце. Её мощность постоянно увеличивалась, и через 7 лет от неё питались уже 30 000 ламп.
Внутри первой электростанции
14. Слава Эдисона, как гения электричества, сильно преувеличена. Безусловно, он был гениальным менеджером и крупнейшим специалистом в области исследовательских и опытных разработок. Чего стоит только его план по изобретениям, который реально выполнялся! Однако стремление постоянно что-то изобретать к указанному сроку имело и негативные стороны. Одна только «война токов» между Эдисоном и компанией «Вестингауз» с Никола Теслой стоила потребителям электроэнергии (а кто же ещё оплачивал чёрный пиар и прочие сопутствующие расходы?) сотни миллионов тех ещё, обеспеченных золотом, долларов. Зато попутно американцы получили электрический стул — Эдисон продавил казнь преступников переменным током, дабы показать его опасность.
15. В большинстве стран мира номинальное напряжение электрических сетей составляет 220 — 240 вольт. В США и ряде других стран потребителям подаётся напряжение в 120 вольт. В Японии напряжение сети составляет 100 вольт. Переход с одного напряжения на другое — дело очень дорогостоящее. До Великой Отечественной Войны в СССР было напряжение 127 вольт, потом начался постепенные переход на 220 вольт — при нём потери в сетях уменьшаются в 4 раза. Однако некоторых потребителей переводили на новое напряжение ещё в конце 1980-х годов.
16. Япония пошла своим путём и в определении частоты тока в электрической сети. С разницей в год для разных частей страны закупили у иностранных поставщиков оборудование для частоты 50 и 60 герц. Это было ещё в конце XIX века, и до сих пор в стране существуют два стандарта частоты. Впрочем, глядя на Японию, трудно сказать, что эта нестыковка в частотах как-то повлияла на развитие страны.
17. Разнобой напряжений в разных странах привёл к тому, что в мире существует минимум 13 различных типов штепселей и розеток. В конечном итоге всю эту какофонию оплачивает потребитель, покупающий переходники, подводящий к домам разные сети и, самое главное, оплачивающий потери в проводах и трансформаторах. В Интернете можно встретить много жалоб россиян, переехавших в Соединённые Штаты, на то, что в многоквартирных доходных домах в квартирах нет стиральных машин — они, как максимум, стоят в общей прачечной где-нибудь в подвале. Именно потому, что стиральным машинам нужна отдельная линия, разводить которую по квартирам дорого.
Это ещё не все типы розеток
18. Казалось бы, навсегда почившая в бозе идея о вечном двигателе ожила в идее гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС). Изначально здравый посыл — сглаживать суточные колебания в потреблении электроэнергии — был доведён до абсурда. ГАЭС стали проектировать и пытаться строить даже там, где суточных колебаний нет или они минимальны. Соответственно, ушлые товарищи начали заваливать политиков фееричными идеями. В Германии, например, который год рассматривается проект создания подводной ГАЭС в море. По замыслу создателей, нужно погрузить под воду огромный полый бетонный шар. Он будет самотёком заполняться водой. Когда же понадобится дополнительная электроэнергия, вода из шара будет подаваться на турбины. Как подаваться? Электрическими насосами, как же ещё.
19. Ещё пара спорных, мягко говоря, решений из области нетрадиционной энергетики. В США придумали кроссовки, вырабатывающие 3 ватта электроэнергии в час (при ходьбе, разумеется). А в Австралии работает тепловая электростанция, сжигающая ореховую скорлупу. Полторы тонны скорлупы превращаются в полтора мегаватта электроэнергии за один час.
20. Зелёная энергетика практически довела единую австралийскую энергосистему до состояния «пошла вразнос». Дефицит электроэнергии, возникший после замены мощностей ТЭС на солнечные и ветровые станции, привёл к её удорожанию. Удорожание привело к тому, что австралийцы стали устанавливать на домах солнечные панели, а рядом с домами — ветрогенераторы. Это ещё сильнее разбалансирует систему. Операторам приходится вводить новые мощности, что требует новых денег, то есть нового повышения цен. Правительство же дотирует каждый киловатт электричества, полученный «на заднем дворе», одновременно облагая непосильными поборами и требованиями традиционные электростанции.
Австралийский пейзаж
21. Все уже давно знают, что электроэнергия, получаемая от тепловых станций, «грязная» — выделяется СО2 , парниковый эффект, глобальное потепление и т. д. При этом экологи умалчивают о том, что тот же СО2 вырабатывается и при производстве солнечной, геотермальной, и даже ветровой энергии (для её получения нужны весьма неэкологичные вещества). Самые чистые виды энергии — атомная и водная.
22. В одном из городов Калифорнии в пожарной части непрерывно горит лампа накаливания, которую включили в 1901 году. Лампа мощностью всего в 4 ватта была создана Адольфом Шайе, пытавшемся конкурировать с Эдисоном. Угольная нить накаливания в несколько раз толще нитей накаливания современных ламп, но долговечность лампы Шайе определяется не этим фактором. Современные нити (точнее, спирали) накаливания при перегреве перегорают. Угольные нити в такой же ситуации просто выдают больше света.
Лампа-рекордсменка
23. Электрокардиограмма называется электрической совсем не потому, что её получают с помощью электрической сети. Все мышцы человеческого тела, в том числе и сердца, сокращаясь, вырабатывают электрические импульсы. Приборы их фиксируют, а врач, глядя на кардиограмму, ставит диагноз.
24. Молниеотвод, как всем известно, изобрёл Бенджамин Франклин в 1752 году. Вот только в городе Невьянск (сейчас Свердловская область) в 1725 году было закончено строительство башни высотой более 57 метров. Невьянская башня уже тогда была увенчана молниеотводом.
Невьянская башня
25. Больше миллиарда людей на Земле живут, не имея доступа к бытовой электроэнергии.