I primi inventori e innovatori dell'elettricità

La storia dell'elettricità inizia con William Gilbert (1544–1603), un medico e scienziato naturale che servì la regina Elisabetta la prima d'Inghilterra. Prima di Gilbert, tutto ciò che si sapeva dell'elettricità e del magnetismo era che una pietra miliare (magnetite) possedeva proprietà magnetiche e lo sfregamento di ambra e getto attirerebbe frammenti di vari materiali per iniziare ad attaccare.

Nel 1600, Gilbert pubblicò il suo trattato "De magnete, Magneticisique Corporibus" (Sul magnete). Stampato in latino accademico, il libro spiega anni di ricerche e esperimenti di Gilbert sull'elettricità e il magnetismo. Gilbert ha suscitato grande interesse per la nuova scienza. Fu Gilbert a coniare l'espressione "electrica" ​​nel suo famoso libro.

Ispirato ed educato da Gilbert, numerosi inventori europei, tra cui Otto von Guericke (1602-1686) di La Germania, Charles Francois Du Fay (1698–1739) di Francia e Stephen Gray (1666–1736) d'Inghilterra ampliarono il conoscenza.

Otto von Guericke fu il primo a dimostrare che poteva esistere un vuoto. La creazione di un vuoto era essenziale per tutti i tipi di ulteriori ricerche sull'elettronica. Nel 1660, von Guericke inventò la macchina che produceva elettricità statica; questo è stato il primo generatore elettrico.

Nel 1729, Stephen Gray scoprì il principio della conduzione dell'elettricità e, nel 1733, Charles Francois du Fay scoperto che l'elettricità si presenta in due forme che ha chiamato resinoso (-) e vitreo (+), ora chiamato negativo e positivo.

Il vaso Leyden era il condensatore originale, un dispositivo che immagazzina e rilascia una carica elettrica. (A quel tempo l'elettricità era considerata il fluido o la forza misteriosa.) Il vaso Leyden fu inventato nel 1745 quasi contemporaneamente in Olanda dall'accademico Pieter van Musschenbroek (1692–1761) Nel 1745 e in Germania dal sacerdote e scienziato tedesco Ewald Christian Von Kleist (1715–1759). Quando Von Kleist toccò per la prima volta il suo barattolo di Leida, ricevette un forte shock che lo fece cadere a terra.

Il vaso Leyden prende il nome dalla città natale e l'università di Musschenbroek Leyden, dallo scienziato e religioso francese Jean-Antoine Nollet (1700-1770). Il vaso era anche chiamato vaso kleistiano dopo Von Kleist, ma questo nome non si attaccava.

Padre fondatore degli Stati Uniti Ben Franklin's (1705–1790) importante scoperta fu che elettricità e fulmini erano la stessa cosa. Il parafulmine di Franklin fu la prima applicazione pratica dell'elettricità. il filosofo aturale Henry Cavendish d'Inghilterra, Coulomb di Francia e Luigi Galvani d'Italia ha dato contributi scientifici alla ricerca di usi pratici per l'elettricità.

Nel 1747, il filosofo britannico Henry Cavendish (1731–1810) iniziò a misurare la conduttività (la capacità di trasportare una corrente elettrica) di diversi materiali e pubblicò i suoi risultati. L'ingegnere militare francese Charles-Augustin de Coulomb (1736–1806) scoprì nel 1779 quella che in seguito sarebbe stata chiamata "Legge di Coulomb", che descriveva la forza elettrostatica di attrazione e repulsione. E nel 1786, il medico italiano Luigi Galvani (1737-1798) dimostrò ciò che ora intendiamo essere la base elettrica degli impulsi nervosi. Galvani notoriamente fece contrarre i muscoli della rana scuotendoli con una scintilla proveniente da una macchina elettrostatica.

Dopo il lavoro di Cavendish e Galvani, un gruppo di importanti scienziati e inventori, tra cui Alessandro Volta (1745–1827) d'Italia, fisico danese Hans Christian Ørsted (1777–1851), fisico francese Andre-Marie Ampere (1775–1836), Georg Ohm (1789–1854) di Germania, Michael Faraday (1791–1867) d'Inghilterra e Joseph Henry (1797–1878) degli Stati Uniti

Joseph Henry era un ricercatore nel campo dell'elettricità il cui lavoro ha ispirato molti inventori. La prima scoperta di Henry fu che il potere di un magnete poteva essere immensamente rafforzato avvolgendolo con un filo isolato. Fu la prima persona a fabbricare un magnete in grado di sollevare 3.500 chili di peso. Henry mostrò la differenza tra i magneti "quantitativi" composti da brevi fili di filo collegati in parallelo ed eccitati da alcune celle di grandi dimensioni e magneti di "intensità" avvolti con un unico filo lungo ed eccitati da una batteria composta da celle in serie. Questa è stata una scoperta originale, aumentando notevolmente sia l'utilità immediata del magnete che le sue possibilità per futuri esperimenti.

Michael FaradayWilliam Sturgeon (1783–1850) e altri inventori furono subito in grado di riconoscere il valore delle scoperte di Henry. Lo storione ha detto magnanimamente: "Il professor Joseph Henry è stato abilitato a produrre una forza magnetica che si eclissa totalmente interi annali di magnetismo e nessun parallelo si trova dalla miracolosa sospensione del celebre impostore orientale nel suo ferro bara."

Quella frase comunemente usata è un riferimento a una storia oscura messa in discussione da questi scienziati europei su Muhammad (571–632 CE), il fondatore di Islam. Quella storia non riguardava affatto Maometto, in realtà, ma piuttosto una storia raccontata da Plinio il Vecchio (23–70 EV) su una bara ad Alessandria, in Egitto. Secondo Plinio, il Tempio di Serapide ad Alessandria era stato costruito con potenti pietre tombali, così potenti che si diceva che la bara di ferro della sorella minore di Cleopatra, Arsinoë IV (68–41 a.C.), fosse stata sospesa nel aria.

Joseph Henry scoprì anche i fenomeni di autoinduzione e di induzione reciproca. Nel suo esperimento, una corrente inviata attraverso un filo nella seconda storia dell'edificio indusse correnti attraverso un filo simile nella cantina due piani sottostanti.

Il telegrafo fu una prima invenzione che comunicava messaggi a distanza su un filo usando l'elettricità che fu successivamente sostituita dal telefono. La parola telegrafia deriva dalle parole greche tele che significa lontano e grafo che significa scrivere.

I primi tentativi di inviare segnali elettrici (telegrafo) erano stati fatti molte volte prima che Henry si interessasse al problema. William Sturgeon's l'invenzione dell'elettromagnete incoraggiò i ricercatori in Inghilterra a sperimentare l'elettromagnete. Gli esperimenti fallirono e produssero solo una corrente che si indebolì dopo poche centinaia di piedi.

Tuttavia, Henry infilò un miglio di filo sottile, collocò una "intensità" batteria da un lato, e fece suonare l'armatura all'altra. In questo esperimento, Joseph Henry ha scoperto la meccanica essenziale dietro telegrafo elettrico.

Questa scoperta fu fatta nel 1831, un anno intero prima che Samuel Morse (1791-1872) inventasse il telegrafo. Non vi è alcuna controversia su chi abbia inventato la prima macchina telegrafica. Quello fu il risultato di Morse, ma la scoperta che motivò e permise a Morse di inventare il telegrafo fu il risultato di Joseph Henry.

Con le stesse parole di Henry: "Questa è stata la prima scoperta del fatto che una corrente galvanica potrebbe essere trasmessa a grande distanza con una così piccola diminuzione della forza da produrre effetti meccanici e dei mezzi con cui potrebbe essere la trasmissione compiuto. Vidi che il telegrafo elettrico era ormai praticabile. Non avevo in mente nessuna forma particolare di telegrafo, ma mi riferivo solo al fatto generale che ora era dimostrato che a la corrente galvanica potrebbe essere trasmessa a grandi distanze, con potenza sufficiente per produrre effetti meccanici adeguati al desiderato oggetto."

Successivamente Henry si dedicò alla progettazione di un motore magnetico e riuscì a realizzare un motore a barra alternativo che ha installato il primo commutatore polare automatico, o commutatore, mai usato con una batteria elettrica. Non è riuscito a produrre un movimento rotatorio diretto. La sua barra oscillava come il raggio di un battello a vapore.

Thomas Davenport (1802–1851), un fabbro di Brandon, nel Vermont, costruì un'auto elettrica degna di una strada nel 1835. Dodici anni dopo, l'ingegnere elettrico statunitense Moses Farmer (1820-1893) espose una locomotiva a propulsione elettrica. Nel 1851, l'inventore del Massachusetts Charles Grafton Page (1712–1868) guidò un'auto elettrica sui binari della ferrovia di Baltimora e Ohio, da Washington a Bladensburg, al ritmo di diciannove miglia ora.

Tuttavia, il costo delle batterie era troppo grande al momento e l'uso del motore elettrico nei trasporti non era ancora pratico.

Il principio alla base della dinamo o del generatore elettrico è stato scoperto da Michael Faraday e Joseph Henry ma il processo del suo sviluppo in un generatore di corrente pratico ha richiesto molti anni. Senza una dinamo per la generazione di energia, lo sviluppo del motore elettrico era fermo, e l'elettricità non può essere ampiamente utilizzata per il trasporto, la produzione o l'illuminazione come è usata per oggi.

La luce ad arco come pratico dispositivo illuminante fu inventata nel 1878 dall'ingegnere dell'Ohio Charles Brush (1849–1929). Altri avevano attaccato il problema dell'illuminazione elettrica, ma la mancanza di carboni adatti ostacolava il loro successo. Brush ha fatto accendere diverse lampade in serie da una dinamo. Le prime luci a pennello sono state utilizzate per l'illuminazione stradale a Cleveland, Ohio.

Altri inventori hanno migliorato la luce dell'arco, ma c'erano degli svantaggi. Per l'illuminazione esterna e per le grandi sale le luci ad arco funzionavano bene, ma le luci ad arco non potevano essere utilizzate in piccoli ambienti. Inoltre, erano in serie, cioè la corrente passava attraverso ogni lampada a turno, e un incidente a uno ha gettato fuori gioco l'intera serie. L'intero problema dell'illuminazione interna doveva essere risolto da uno degli inventori più famosi d'America: Thomas Alva Edison (1847–1931).

Il primo di Edison invenzioni molteplici con l'elettricità era un registratore di voto automatico, per il quale ha ricevuto un brevetto nel 1868, ma non è stato in grado di suscitare alcun interesse per il dispositivo. Quindi ha inventato a ticker azionarioe ha avviato un servizio ticker a Boston con 30 o 40 abbonati e operava da una stanza tramite il Gold Exchange. Questa macchina Edison ha tentato di vendere a New York, ma è tornato a Boston senza esserci riuscito. Ha quindi inventato un telegrafo duplex con il quale due messaggi potevano essere inviati contemporaneamente, ma a un test, la macchina si è guastata a causa della stupidità dell'assistente.

Nel 1869, Edison era sul posto quando il telegrafo fallì presso la Gold Indicator Company, una preoccupazione che forniva i prezzi dell'oro in Borsa ai suoi abbonati. Ciò ha portato alla sua nomina a sovrintendente, ma quando un cambiamento nella proprietà dell'azienda lo ha buttato fuori dalla posizione che ha formato, con Franklin L. Papa, la partnership di Pope, Edison e Company, la prima azienda di ingegneri elettrici negli Stati Uniti.

Non molto tempo dopo Thomas Edison rilasciato l'invenzione che lo ha avviato sulla strada del successo. Questo è stato il migliorato ticker azionario, e la Gold and Stock Telegraph Company gli ha pagato $ 40.000. Thomas Edison ha immediatamente aperto un negozio a Newark. Migliorò il sistema di telegrafia automatica che era in uso in quel momento e lo introdusse in Inghilterra. Sperimentò con i cavi sottomarini e elaborò un sistema di telegrafia quadruplex con cui un filo veniva fatto per fare il lavoro di quattro.

Queste due invenzioni furono acquistate da Jay Gould, proprietario dell'Atlantic and Pacific Telegraph Company. Gould ha pagato $ 30.000 per il sistema quadruplex ma ha rifiutato di pagare per il telegrafo automatico. Gould aveva acquistato la Western Union, la sua unica competizione. "Quando Gould ottenne la Western Union", disse Edison, "non sapevo che ulteriori progressi nella telegrafia fossero possibili e sono andato su altre linee".

Edison riprese il suo lavoro per la Western Union Telegraph Company, dove inventò un trasmettitore di carbone e lo vendette alla Western Union per $ 100.000. Sulla base di ciò, Edison fondò laboratori e fabbriche a Menlo Park, nel New Jersey, nel 1876, e fu lì che inventò il fonografo, brevettato nel 1878, e iniziò una serie di esperimenti che produssero la sua lampada a incandescenza.

Thomas Edison era dedicato alla produzione di un lampada elettrica per uso interno. La sua prima ricerca fu per un filamento resistente che bruciava nel vuoto. Una serie di esperimenti con un filo di platino e vari metalli refrattari ha avuto risultati insoddisfacenti, così come molte altre sostanze, tra cui i capelli umani. Edison concluse che il carbonio era una soluzione piuttosto che un metallo - l'inventore inglese Joseph Swan (1828-1914), era giunto alla stessa conclusione nel 1850.

Nell'ottobre 1879, dopo quattordici mesi di duro lavoro e una spesa di $ 40.000, un filo di cotone carbonizzato sigillato in uno dei globi di Edison fu testato e durò quaranta ore. "Se brucerà quaranta ore adesso" disse Edison, "So di poterlo bruciare cento." E così fece. Era necessario un filamento migliore. Edison lo trovò in strisce carbonizzate di bambù.

Edison ha anche sviluppato il suo tipo di dinamo, il più grande mai inventato fino a quel momento. Insieme alle lampade a incandescenza Edison, fu una delle meraviglie dell'Esposizione elettrica di Parigi del 1881.

Seguirono presto l'installazione in Europa e in America di impianti per il servizio elettrico. La prima grande stazione centrale di Edison, che forniva energia per tremila lampade, fu eretta nel viadotto di Holborn, a Londra, nel 1882, e nel settembre di quell'anno fu collocata la Pearl Street Station di New York City, la prima stazione centrale in America operazione.

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