Как электричество изменило жизнь человека - Исправление ошибок и поиск оптимальных решений проблем

В современном мире человек просто не может представить свою жизнь без электричества. Так сильно оно вошло в его работу и быт. В тёмное время суток электричество даёт освещение домов и улиц населённых пунктов. У себя дома каждый человек постоянно видит бытовые электроприборы, помогающие ему в повседневной жизни и создающие комфортное проживание. К ним можно отнести: электроплиту, холодильник, микроволновую печь, миксер, телевизор, компьютер, сотовый телефон и многое другое. Люди, проживающие выше третьего этажа многоквартирных домов, не представляют свою жизнь без лифта. Если спуститься вниз ещё можно по лестнице, то подниматься вверх с сумками на десятый этаж выдержит далеко не каждый человек. Всем известная мировая информационная сеть интернет без электричества просто существовать не будет, как наверно и любой другой современный вид связи. На электричестве полностью работает часть городского транспорта (трамвай, троллейбус, метро и т.п.). Даже в обычном автомобиле электричество играет огромную роль, без которой он с места не сдвинется. Можно приводить ещё множество примеров, но и этого уже вполне достаточно, чтобы понять – без электричества современный человек существовать просто не сможет. Удивительно, но в жизнь человека электричество вошло практически не так давно, каких-нибудь полторы сотни лет назад, хотя известно о нём было намного раньше.

История электричества

Давным-давно, в VII веке до нашей эры, греческий философ Фалес Милетский (624 – 545 гг. до н.э.) заметил, что потёртый о шерсть янтарь приобретает свойство притягивать лёгкие предметы. Что интересно, греки называли янтарь электроном, по имени звезды Электра из созвездия Тельца. С тех давних пор прошло больше двух тысячелетий и только в 1600 году английский физик Уильям Гилберт (1544 – 1603 гг.) издаёт книгу, в которой описывает свои опыты над магнитами и электрическими свойствами тел. Он заметил, что не только янтарь, но и ряд других тел после натирания обладают способностью притягивать мелкие лёгкие предметы. Отдавая честь янтарю, Уильям Гилберт назвал это явление электрическим (от латинского слова electricus – янтарный) и впервые ввёл термин «электричество». Под ним подразумевается совокупность явлений, обусловленных существованием, взаимодействием и движением электрических зарядов.

В последующие годы многие учёные занимались исследованием электричества. Они сделали большое количество открытий в этой области, благодаря которым человечество использует данный вид энергии. В память о заслугах отдельных учёных их фамилиями были названы некоторые единицы измерений. Среди них: итальянский физик, химик и физиолог Александро Вольта (1745 – 1827 гг.), французский физик, математик и естествоиспытатель Андре-Мари Ампер (1775 – 1836 гг.), немецкий физик Георг Симон Ом (1789 – 1854 гг.) и ряд других учёных. Благодаря таким людям, сейчас мы используем электричество для своего блага и удобства.

Не всем известно, что к изучению электричества имел отношение Бенджамин Франклин (1706 – 1790 гг.). Большинство людей знают его как великую историческую личность, внёсшую огромный вклад в становление США (Соединённых Штатов Америки) как независимого государства. В память о политических заслугах Бенджамина Франклина установлены памятники, а на стодолларовых купюрах с 1914 года печатают его портрет. Как говорят: «Талантливый человек талантлив во всём». Оказывается, он был не только политиком, но ещё исследователем и изобретателем. Бенджамин Франклин ввёл понятие положительного и отрицательного заряда. Вот те самые «+» (плюсы) и «-» (минусы), которые в наше время можно увидеть на любой простой батарейке. Ещё он проводил исследования грозовых явлений и обнаружил присутствие электричества в воздухе, так называемое атмосферное электричество. В 1752 году Бенджамин Франклин изобрёл молниеотвод (в быту его чаще называют громоотвод, хотя к грому это устройство отношения не имеет). Металлический штырь, соединённый толстой проволокой с заземлителем, снимал во время грозы напряжённость электрического поля. В редких случаях удара молнии пропускал её через себя в землю. Это изобретение имело большое практическое значение. Теперь высокие здания, колокольни и т.п., оборудованные такими устройствами, могли больше не бояться молнии.

Электрический ток

Электрический ток – упорядоченное движение заряженных частиц под действием электрического поля. В зависимости от среды материи (вещества) частицы могут быть разные: в металлах – электроны, в электролитах – ионы, в полупроводниках – электроны или дырки (электронно-дырочная проводимость).

Если говорить сильно упрощённо, то вся окружающая нас материя (всё, что мы видим вокруг) состоит из молекул. В свою очередь молекулы состоят из атомов. Сами атомы представляют из себя ядро (протоны и нейтроны) и вращающиеся вокруг него электроны. Для более наглядного понимания электрического тока возьмём обычную батарейку. Внутри неё протекает химическая реакция. В результате этого электроны переходят от одних атомов к другим. Поэтому получается, что атомы одного вещества (клемма «плюс») испытывают недостаток электронов, а атомы другого вещества (клемма «минус») избыток. То есть вещества клемм батарейки имеют разноимённые заряды. Если соединить их (клеммы) между собой проводником с нагрузкой, то электроны будут стремиться перейти из одного вещества в другое (от отрицательной клеммы к положительной). Это перемещение электронов и есть электрический ток. Он будет течь пока заряды веществ не уровняются.

В качестве проводника для передачи электрического тока сейчас в основном используют медные или алюминиевые провода. Возьмём, например, медную проволоку. В атоме меди вокруг ядра по четырём орбитам вращаются 29 электронов. Электроны, находящиеся на крайних орбитах, испытывают меньшую силу притяжения, чем их собратья, расположенные ближе к ядру. Поскольку атомы меди находятся очень плотно друг к другу, то дальние электроны испытывают силу притяжения не только своего, но и соседнего ядра. Они могут покинуть свой атом и перейти к другому. Такие электроны называют свободными. При подключении к проводнику внешнего электрического поля (например, батарейки) движение свободных электронов становится упорядоченным и направленным от «-» к «+» батарейки. В результате по цепи начинает течь постоянный электрический ток.

При рассмотрении принципа работы различных электронных схем принято использовать направление постоянного тока от плюса к минусу. Этот выбор изначально был сделан не очень корректно, так как в то время о движении свободных электронов ещё не знали. За направление тока условно приняли то направление, по которому могли бы двигаться в проводнике положительные заряды. В последующем этот выбор менять никто не стал.

В любом веществе атомы располагаются на расстоянии друг от друга. В меди, алюминии и других металлах эти расстояния очень малы. Электронные оболочки соседних атомов практически соприкасаются друг с другом. Это даёт возможность электронам переходить от одного атома к другому. Поэтому металлы и ряд других веществ называют «проводниками» электрического тока. Существуют вещества, где атомы располагаются на значительном расстоянии друг от друга. Их электроны не могут преодолеть силу притяжения ядра своего атома, а сила ядра соседнего атома (куда электрон может перейти) очень мала из-за относительно большого расстояния. Даже если к такому веществу подключить электрическое поле, то электрон всё равно останется у своего атома (электрический ток не потечёт). Подобные вещества называют «диэлектриками». Они не пропускают электрический ток.

Сила тока

Если взять в качестве проводника электрического тока медную проволоку и под прямым углом перерезать её, то размер среза будет представлять собой поперечное сечение данного проводника. Количество заряженных частиц (в нашем случае электронов), протекающих через поперечное сечение проводника, называется силой тока. Для её измерения существует специальный прибор – амперметр. За единицу величины силы тока принят один ампер (А). Это довольно большой ток. В различных электронных приборах и схемах протекают более маленькие токи. Для удобства работы применяются следующие величины измерения: микроампер (мкА, 0,000001 А), миллиампер (мА, 0,001А), ампер (А, 1А). На схемах и в формулах электрический ток обозначается буквой «I» (и).

Напряжение

Разность потенциалов двух точек внутри электрического поля называется напряжением. Чем больше будет величина различия, тем сильнее электроны будут стремиться перейти к веществу с противоположным зарядом. Если сказать проще, то напряжение – это сила, которая перемещает электроны от одного атома к другому. Напряжение измеряется вольтметром. За единицу измерения напряжения принят один «вольт» (В). Для удобства работы применяются следующие величины измерения: микровольт (мкВ, 0,000001 В), милливольт (мВ, 0,001 В), вольт (В, 1В), киловольт (кВ, 1000 В), мегавольт (МВ, 1000000 В). На схемах и в формулах напряжение обозначается буквой «U» (у).

Сопротивление

Свойство материала проводника препятствовать прохождению электрического тока, называется электрическим сопротивлением. При движении по проводнику свободные электроны взаимодействуют на своём пути с атомами и другими электронами. Это приводит к потере ими части своей энергии. Можно сказать, что электрон испытывает сопротивление своему движению. Различные материалы имеют различное атомное строение. Соответственно, они оказывают различное сопротивление электрическому току. Сопротивление измеряется омметром. За единицу измерения сопротивления принят один «ом» (Ом). Это очень маленькое сопротивление. Для удобства работы применяются следующие величины измерения: ом (Ом, 1Ом), килоом (кОм, 1000 Ом), мегаом (Мом, 1000000 Ом). На схемах и в формулах сопротивление обозначается буквой «R» (эр).

Сила тока, напряжение и сопротивление – взаимосвязанные величины, которые влияют друг на друга. Такую зависимость хорошо показывает закон Ома для участка цепи. Он гласит: ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению. Его можно записать в виде формулы I = U/R.

Прямая пропорция показывает, что если увеличить в несколько раз напряжение, то ток увеличится во столько же раз. Обратная пропорция показывает, что если увеличить в несколько раз сопротивление, то ток уменьшится во столько же раз.

Мощность

Мощность электрического тока — количество работы, совершаемое током за одну секунду времени. Тем больше будет совершаться работы, чем больше разность потенциалов и чем большее количество электричества ежесекундно проходит через поперечное сечение проводника. За единицу измерения мощности принят один «ватт» (Вт). Такое название единица получила в честь шотландского инженера и изобретателя Джеймса Уатта (1736 — 1819 гг.). На схемах и в формулах мощность обозначается буквой «P» (п). Определение мощности можно записать в виде формулы P = I x U. Если известна мощность электроприбора (обычно указывается на специальной бирочке, прикреплённой к корпусу), то всегда можно узнать протекаемый по цепи ток, к которой будет подключено это устройство. Он рассчитывается по формуле I = P/U.

Электричество вокруг нас

Скорость электрического тока

Скорость движения свободных электронов в проводнике довольно маленькая. Однако, если взять электрическую лампочку, удалённую от источника на несколько километров, и соединить её такими же длинными проводниками с ним (источником), то электрический ток возникнет практически мгновенно после создания цепи. То есть, лампочка загорится сразу же при подключении к источнику питания. Дело в том, что через лампочку начинают идти электроны не от источника питания, а те свободные электроны, которые находятся в самом проводнике. На место ушедшего электрона приходит электрон от соседнего атома проводника, на его место от следующего атома. Получается своеобразная цепочка из электронов. А электроны из источника питания постепенно приходят на их место. В качестве пояснения можно привести пример с поливочным шлангом на даче. Если его наполнить водой и один конец подключить к водопроводу, то при открытии крана вода на другом конце начнёт сразу же вытекать из шланга. Молекулы воды, которыми в первый момент осуществляется полив, будут не из водопровода, а из шланга. Потом на их место придут молекулы воды из водопровода.

Переменный ток

В начале электрической эры все потребители пользовались постоянным электрическим током. Большой вклад в развитие и распространение сетей с постоянным током внёс американский изобретатель и предприниматель Томас Алва Эдисон (1847 – 1931 гг.). Человек удивительной работоспособности. Только в США он получил 1093 патента. Если брать другие страны мира, то это ещё около трёх тысяч запатентованных изобретения. Томас Эдисон стоял у истоков широкомасштабного применения электричества. Его вариант электрической лампы накаливания с прочной нитью в колбе с вакуумом имел большой коммерческий успех. Не без влияния Томаса Эдисона на промышленных предприятиях стали заменять паровые машины на электродвигатели постоянного тока (на переменном токе электродвигателей ещё не было). Одним словом, в конце XIX века электричество начало семимильными шагами входить в жизнь людей.

К сожалению, у электрического тока в то время был обнаружен один существенный недостаток. Его очень сложно передавать на большие расстояния. Как мы знаем любой проводник оказывает сопротивление прохождению электрического тока. На маленьких расстояниях это практически незаметно, а на больших сопротивление прибавляется и потери становятся сильно ощутимы. Единственным приемлемым выходом из этой ситуации является передача электроэнергии на повышенном напряжении (десятки и сотни тысяч вольт). Чтобы на передающей стороне повысить, а на принимающей стороне опять понизить напряжение нужны специальные трансформаторы. С постоянным током трансформаторы не работают. Соответствующее решение предложил Никола Тесла (1856 – 1943 гг.). Именно он разработал системы передачи электроэнергии посредством многофазного переменного тока, в которую входили генераторы, повышающие и понижающие трансформаторы, а также в качестве потребителей были представлены электрические машины (в том числе, изобретённый им асинхронный электродвигатель переменного тока).

Опора высоковольтной линии электропередачи

Переменный ток – электрический ток, который с течением времени изменяется по величине и направлению. Например, в обычной домашней розетке плюс с минусом на правой и левой клеммах меняются местами 50 раз в течение одной секунды. Человеческий глаз не может различать такую частоту. Поэтому, при включении дома обычной лампы накаливания мы видим ровное (без морганий) освещение. Количество изменений за 1 сек. называется частотой переменного тока и обозначается буквой F (эф). За единицу измерения частоты принят один «герц» (Гц). Такое название единица получила в честь немецкого физика Генриха Рудольфа Герца (1857 – 1894 гг.). В России, как и во многих странах мира, стандарт частоты переменного тока равен 50 Гц.

Переменный электрический ток вырабатывается на электростанциях (гидроэлектростанции, теплоэлектростанции и атомные электростанции). Принцип везде одинаков – механическое движение турбины передаётся ротору генератора, вращение которого приводит к возникновению напряжения в обмотках статора. На гидроэлектростанциях (ГЭС) турбину вращает поток воды. На теплоэлектростанциях (ТЭЦ) энергия сжигаемого топлива (бензин, керосин, дизельное топливо, газ и т.п.) нагревает в котлах воду до состояния пара, который вращает паровую турбину. На атомных электростанциях (АЭС) энергия ядерной реакции нагревает теплоноситель первого контура. Затем этим теплом до состояния пара нагревается вода второго контура, которая опять же вращает паровую турбину.

Электробезопасность

Нет такого человека, который в настоящее время не использовал бы различные электроприборы. При всей пользе электрического тока существует опасность его воздействия на организм людей. Ещё в XVIII веке итальянский врач, физиолог и физик Луиджи Гальвани (1737 – 1798 гг.) открыл феномен сокращения мышц мёртвой лягушки от воздействия электрического тока. Он предположил, что любой живой организм для управления мышцами сам вырабатывает «животное электричество». Заслуги учёного не остались без внимания. Его называют отцом современной электрофизиологии. В последующем учёные доказали, что мозг является генератором электрической активности (были открыты биотоки мозга). Если сказать проще, то мозг использует свои импульсы для управления мышцами, передавая их по нервам.

Естественно, что любой внешний электрический ток, протекая через организм человека, нарушает работу биотоков мозга. Ток как бы блокирует импульсы мозга и не даёт сокращаться мышцам. Это очень чревато для живого организма. Например, из-за остановки мышц лёгких человек прекращает дышать (наступает асфиксия), а при несокращающихся мышцах сердца останавливается кровообращение. Иногда бывает, что человек попадает под действие электрического тока и сам освободиться от него не может. Взялся рукой за оголённый электрический провод, а бросить не получается. То есть, посылаемый мозгом к мышце руки соответствующий импульс, не может превысить действие внешнего источника электрического тока.

Для защиты людей на производстве есть целый раздел техники безопасности – электробезопасность. Специальные люди должны проводить соответствующие инструктажи, где подробно указаны меры электробезопасности на конкретном рабочем месте. В домашних условиях такого нет, но все бытовые электроприборы выпускаются с соответствующим классом защиты от поражения электрическим током. Бояться не нужно, просто необходимо пользоваться исправными бытовыми электроприборами и применять их только по назначению. При соблюдении мер безопасности электричество всегда будет хорошим помощником в вашей жизни.

Источник

Project Outline

How did scientists respond to the discovery of electricity?

What was the initial public response to the discovery and development of Electricity.?

How did it change social attitudes and perceptions?

What major changes did it bring about in the life of the society?

Research Information

Introduction

In 1879, Thomas Edison invented the incandescent light bulb a major step in the human use of storable energy leading eventually to large-scale electrification. Electricity is similar to a liquid fuel in that it can be transported easily from one place to another. One of Edison’s goals was to make electricity affordable for all homes. Edison began with the distribution of electricity through a direct current (DC).

In the late 19th and early 20th centuries the steam turbine, using coal as a fuel, was developed as a cheap power source that generated electricity. In 1882, the first functional steam turbine was designed by Charles Parsons, an English engineer. He used the high pressure of steam to hit the blades of a rotor. The principle of the turbine was a major step toward today’s production of electricity.

Full Article is at:

http://telstar.ote.cmu.edu/environ/m3/s3/01history.shtml

Scientific Contribution to the Mankind

Electric power arrived barely a hundred years ago, but it has radically transformed and expanded our energy use. To a large extent, electricity defines modern technological civilization.

The scientists’ achievements during the past years have contributed tremendously to man’s progress towards civilization. In the field of electricity, Michael Faraday gave the world the first dynamo which generates electricity. Thomas Alva Edison, the inventor who gave light to the world. All these inventions of scientists and the benefits they have brought to mankind cannot be denied. They have improved the lives of all the people around the world and have given them a life of comfort.

Science has made great strides in this century and needless to say it is greatly due to electricity. Transport, communication, medical science and so many other branches of inventions and discoveries are made possible due to the availability of electric power.

Full article is at:

http://dir.salon.com/story/tech/feature/2004/09/10/bush/index_np.html

Larger Social and Political Context

The major way in which the discovery of electricity and the subsequent technological applications impacted the western world was by highlighting a new relationship between science and technology—a relationship in which the state played a major role. Traditionally, craftsmen and tradesmen were the source of technological advancement, altering the methods or tools used for their particular craft.

The theory followed the application. D.S.L Cardwell reinforces this point when he writes:

“If we agree that thermodynamics was a gift from the power technologies to science and philosophy, the contemporaneous development of electromagnetic field theory was to prove no less important a gift, but in the opposite direction.”

In terms of distribution, T.K. Derry writes, “the 1880’s saw the beginning of general recognition of the economic advantages of central power-stations generating electricity at highvoltages and serving large areas: acceptance of this principle brought with it new problems of distribution, both practical and economic.”.

Full article is at:

http://www.iog.ca/publications/transformative_tech.pdf

People Response for Discovery of Electricity

In 1740, electricity was a novel and fashionable subject. Most people thought that electricity was as mysterious as heaven. When Franklin gave the idea of lightning being a source of electricity, people were exited, and he was supported all around the world.

If Ben hadn’t discovered lightning was electricity, we would not have anything that could run on it. Although many people have researched electricity and found how it worked, fewer research and experiments would have happened. Electricity has gone far from Benjamin Franklin’s basic idea. We now have computers, lamps, speakers, T.V., and many more things that run on electricity.

Full article is at:

http://www.kyrene.k12.az.us/schools/brisas/sunda/inventor/franklin/index.html

Many people think Benjamin Franklin discovered electricity with his famous Kite flying experiments in 1752.Electricity was not “discovered “ all at once. People wanted a cheap and safe way to light their homes, and scientist thought electricity could do it.

Electricity didn’t have easy beginning. While many people were thrilled with all the new inventions,some people were afraid of electricity and wary of bringing it into their homes.They were afraid to let their children near this strange new power source.

Many social critics of the day saw electricity as an end to the simpler, less hectic way of life. Poets commented that electric lights were less romantic than gaslights.Perhaps they were right, but the new electric age could not be dimmed.

Full article is at:

http://www.need.org/needpdf/infobook_activities/SecInfo/Elec2S.pdf

The construction of a dam can have a serious environmental impact on the surrounding areas. The amount and the quality of water downstream can be affected, which affects plant life both aquatic, and land-based. Because a river valley is being flooded, the local habitat of many species are destroyed, while people living nearby may have to relocate their homes.

Wind towers can be beneficial for people living permanently, or temporarily, in remote areas. It may be difficult to transport electricity through wires from a power plant to a far-away location and thus, wind towers can be set up at the remote setting.

Full article is at:

http://en.wikipedia.org/wiki/Energy_development

Impact of Electricity on Society

Electric power developed slowly, however. Humphrey Davy built a battery-powered arc lamp in 1808 and Michael Faraday an induction dynamo in 1831, but it was another half-century before Thomas Edison’s primitive cotton-thread filament burned long enough to prove that a workable electric light could be made.

Edison opened the first electricity generating plant (in London) less than 3 years later, in January 1882, and followed with the first American plant (in New York) in September. Within a month, electric current from New York’s Pearl Street station was feeding 1,300 lightbulbs, and within a year, 11,000—each a hundred times brighter than a candle. Edison’s reported goal was to «make electric light so cheap that only the rich will be able to burn candles.»

High costs and the Great Depression, which dried up most investment capital, delayed electric service to rural Americans until President Franklin Roosevelt signed into law the Rural Electrification Administration (REA) in 1935.

The primary regulation of the generation, distribution, and transmission of electric power occurs at the state level through various state public utility commissions. Because the production of electric energy is connected with a public interest, states have a vested interest in overseeing it and working to guarantee that electricity will be produced in a safe, efficient, and expedient manner.

Electric Utility Retail Sales by Sector

From 1949 to 2000, while the population of the United States expanded 89 percent, the amount of electricity use grew 1,315 percent. Per-capita average consumption of electricity in 2000 was more than seven times as high as in 1949. Electricity’s broad usage in the economy can be seen in the sector totals, which were led in 2000 by the residential sector, followed closely by the industrial sector, and then the commercial sector.

Just as electricity’s applications and sources change over time, so is the structure of the electric power sector itself evolving. The sector is now moving away from the traditional, highly regulated organizations known for decades as electric utilities and toward an environment marked by lighter regulation and greater competition from and among nonutility power producers.

In addition to the conversion losses, line losses occur during the transmission and distribution of electricity as it is transferred via connecting wires from the generating plant to substations (transmission), where its voltage is lowered, and from the substations to end users (distribution), such as homes, hospitals, stores, schools, and businesses. The generating plant itself uses some of the electricity. In the end, for every three units of energy that are converted to create electricity, only about one unit actually reaches the end user.

Electric Power Sector Net Summer Capability

Source:

http://www.keystonecurriculum.org/html/acting_out_energy.html

Electricity, especially at high voltages or high currents, is a dangerous commodity. Faulty wiring, power lines that are close to trees and buildings, and inadequate warning signs and fences around transformer stations and over buried electrical cables can subject an individual to electric shock or even electrocution. Because of the ultrahazardous nature of providing electric power, states have many statutes and regulations in place to protect the public from electric shock.

Full article is at:

http://www.answers.com/topic/electricity?cat=technology

Scientist Response for Discovery of Electricity

«I have accomplished all I promised.» (Thomas Edison, to New York Sun reporter, 1882)

Metallic glass makes possible the construction of highly efficient electrical transformers, Dr.Nelson said. Alternating-current transformers containing ordinary metal waste a lot of energy through heat because of the hysteresis effect. Metallic glass would also silence the humming you hear in AC transformers, which is also caused by magnetic hysteresis.

http://query.nytimes.com/gst/fullpage.html?res=940CEED91338F933A05754C0A963948260&sec=health&spon=&pagewanted=all

During a lightning storm a small spark struck his finger showing that lightning is electricity. This experiment was proved false on an episode of mythbusters on the episode entitled «Franklin’s Kite» where it was shown that the electricity carried down the string would have been enough to kill him. It sparked the interest of later scientists whose work provided the basis for modern electrical technology.

The late 19th and early 20th century produced such giants of electrical engineering as Nikola Tesla, Antonio Meucci, Thomas Edison, George Westinghouse, Werner von Siemens, Charles Steinmetz, Alexander Graham Bell and William Thomson, 1st Baron Kelvin.

Source:

http://www.answers.com/topic/electricity?cat=technology

In 1904 Lorentz published the correct transformations and derived a number of results from them, such as the variation of mass with velocity, and the inability of electrical experiments to detect motion of the reference frame.

“History of the theories of ether and electricity“ from 1953, E. T. Whittaker claimed that relativity is the creation of Lorentz and Poincaré and attributed to Einstein’s papers only little importance.

Source:

http://en.wikipedia.org/wiki/Relativity_priority_dispute

Edison had also never wanted to hear about Tesla’s AC polyphase designs, believing that DC electricity was the future. Tesla focused intently on his AC polyphase system.

Tesla was critical of Einstein’s relativity work, calling it:”a magnificent mathematical garb which fascinates, dazzles and makes people blind to the underlying errors. The theory is like a beggar clothed in purple whom ignorant people take for a king…, its exponents are brilliant men but they are metaphysicists rather than scientists.

Also in the late 1880s, Tesla and Edison became adversaries in part due to Edison’s promotion of direct current (DC) for electric power distribution over the more efficient alternating current advocated by Tesla and Westinghouse. Until Tesla invented the induction motor, AC’s advantages for long distance high voltage transmission were counterbalanced by the inability to operate motors on AC. As a result of the «War of Currents,» Edison and Westinghouse went nearly bankrupt, so in 1897, Tesla released Westinghouse from contract, providing Westinghouse a break from Tesla’s patent royalties. Also in 1897, Tesla researched radiation which led to setting up the basic formulation of cosmic rays.

Full article is at:

http://en.wikipedia.org/wiki/Nikola_Tesla

Thomas Edison developed improvements leading to modern electric lighting; George Westinghouse, a competitor of Edison, developed innovations that made electricity safer and more efficient to use.

Full article is at:

http://www.mindspring.com/~sartor/gradyhs/history/notes14.html

Impact of Electricity on Scientist

«Fooling around with alternating current in just a waste of time. Nobody will use it, ever.» -Thomas Edison, 1889

In 1832, after the publication of Faraday’s experiments, Hippolyte Pixii, an electrical instrument maker in Paris, constructed a device in which a rotating permanent magnet induced an alternating current in the field coils of a stationary horseshoe electromagnet. This was the first practical device for producing an electric current by mechanical means. Pixii called it a «magnetoelectric» machine.

Arc lights had been experimentally demonstrated using a set of carbons and primary batteries,The production of oxygen and hydrogen was expensive, so in 1850 Professor M. Nollet of Brussels began making a high–current magnet electric machine for decomposing water into hydrogen and oxygen. The gases were to be sold for lime lights. In 1853, interrupted by Nollet’s death, F. H. Holmes of England picked up the work. Producing a device admirably suited for the production of light between two carbon points.

Full article is at:

http://www.hbci.com/~wenonah/history/edpart2.htm

A British clergyman and chemist known primarily for his work with gases, independently discovered the inverse-square law at about the same time. Another Englishman, Henry Cavendish (1731-1810), also made important contributions to electrostatics, though he’s better known for isolating the element hydrogen and measuring the strength of gravity with great precision.

The next breakthrough came, as sometimes happens in science, by sheer accident. In 1786, the Italian physiologist Luigi Galvani (1737-98) touched the leg of a dissected frog with an electrical charge and observed a violent contraction. He thought the effect originated in the animal’s organic tissue, but it was actually the salt within the tissue, in concert with Galvani’s metal electrodes, that was responsible. His discovery led to the invention of the electrochemical battery.

Another Italian, the physicist Alessandro Volta (1745-1827), took the next step. In 1800, he produced the «voltaic pile» — a stack of alternating layers of silver, zinc, and cardboard which, when placed in an electrical circuit, produced a continuous stream of electricity. The quantitative study of electric current had begun.

Full article:

http://scienceweek.com/2005/sa050114-6.htm

«The Sorcerer of Menlo Park appears not to be acquainted with the subtleties of the electrical sciences. Mr. Edison takes us backwards. One must have lost all recollection of American hoaxes to accept such claims.» -Professor Du Moncel

An assorted collection of amateurs, philosophers and other scientists to carry on the exploration of electricity.Otto von Guericke, burgomaster of Magdeburg, Germany, opened a new chapter in experimental science when he built the first electrical machine in 1660.

Gray was thus led to make the fundamental distinction between insulators and conductors: silk filaments did not permit the electricity to leak away, while equally fine copper wires did. He may have been the first to use wires as conductors.

In Paris, Charles Du Fay repeated and continued Gray’s work. He showed that all bodies could be electrified; in the case of conductors, it was necessary that they be insulated. The most important of Du Fay’s contributions was his classification of electricity into two kinds: vitreous and resinous. These electricities, Du Fay said, repel similar charges and attract opposite kinds.

Ever since Oersted’s announcement, a prime goal of investigators was the reciprocal condition—the generation of electricity by a magnetic source. In England, Michael Faraday, Davy’s assistant, sought the elusive goal. For ten years he worked, with no success. Then, the breakthrough: The opening and closing of a battery circuit connected to a coil caused a deflection in a galvanometer.

In 1893, Westinghouse demonstrated a «universal system» of generation and distribution at a Chicago exposition. The universal system meant that power or energy could be used in a variety of ways at many different voltages. Westinghouse, using Tesla’s invention of the transformer and the electric motor, as well as steam turbines, transformed Niagara Falls into one of the first hydroelectric plants in the world.

Full article is at:

http://www.hbci.com/~wenonah/history/edpart1.htm

Hans Christian Oersted discovered that the connection between electricity and magnetism. An electric current could produce magnetic effects. In another ten years the converse was shown, and magnets were being used to generate electric currents. With the development of powerful currents produced by magnetic generators, the stage was set for the use of electric power for light, for communication, and for production of motion.

Development of Electricity

Thomas Edison (1847-1931) is best known for his inventions —particularly the incandescent lamp but his contributions toward the development of the US electric power grid are often underappreciated. Edison and his team designed the entire electrical system down to the wall outlet and in 1881 established the first power company. Edison’s system was in the Wall Street section of New York City. Even today, vestiges of it supply DC power to about 2000 customers.

The current US electricity grid remains a mystery to most people. Its ubiquity and high reliability over the past 50 or more years has rendered it nearly invisible, more a backdrop for the workings of modern society than its central nervous system —at least until the lights go out. The blackout of 14 August 2003 brought the operation of the grid momentarily into prominence and raised questions about how it works and why it fails. How could a small local problem bring the lives of 50 million people to a standstill in a matter of minutes?

AC circuits predominate in the US transmission system because they are compatible with transformers devices that can step up voltage before electricity is transported or step it down before electricity is distributed to consumers. Transmission voltages in the US are typically 115, 138, 230, 345, or 500 kV, although there are a few extra-high voltage lines at 765 kV. The 230-kV system represents the backbone of the US electricity grid.

Full article:

http://scienceweek.com/2005/sa050114-6.htm

Energy Consumption

Sectoral energy source have changed dramatically over time. In the residential and commercial sectors . Electricity, only an incidental source in 1949, expanded in almost every year since then, as did the energy losses associated with producing and distributing the electricity.

The expansion of electricity use reflects the increased electrification of U.S. households, which typically rely on a wide variety of electrical appliances and systems. In 1997, 99 percent of U.S. households had a color television and 47 percent had central air conditioning. Eighty-five percent of all households had one refrigerator; the remaining 15 percent had two or more. In 1978 only 8 percent of U.S. households had a microwave oven, but by 1997 microwaves could be found in 83 percent.

Energy Consumption due to generating and distribution of Electricity

The Energy Information Administration (EIA) first collected household survey data on personal computers in 1990, when 16 percent of households owned one or more. By 1997 that share had more than doubled to 35 percent. U.S. home heating also underwent a big change. Over a third of all U.S. housing units were warmed by coal in 1950, but by 1999 that share was only 0.2 percent. Electricity gained as home-heating sources: electricity’s share shot up from only 0.6 percent in 1950 to 30 percent in 1999. In recent times, electricity and natural gas have been the most common sources of energy used by commercial buildings as well. Electricity and its associated losses grew steadily.

Article is at:

http://www.mnforsustain.org/energy_in_the_united_states_1635-2000.htm

Change in Perceptions and Attitudes of Electricity

Perceptions

The most trenchant critics has been economist, Professor Robin Court. He has argued that among other things overestimates of electricity demand have resulted because of the natural empire-building instincts of engineers who have sought increased responsibility and prestige from the building of further power stations.

Estimates of demand made in the early 1970’s were consistently greater than the actual electricity consumption later in the decade, leading to a over- expenditure on power stations construction and extensive over capacity in the electricity supply system.

Article is at:

http://www.techhistory.co.nz/ThinkBig/Attitudes.htm

Fascination with the effects of electricity and spark discharges on biological systems started with the work of L. Galvani in 1780 with frog legs and the discovery of «animal electricity.» And an everlasting impression was left in the public’s imagination by Mary W. Shelley’s Frankenstein (1818), in which Eramus Darwin gained a place for his advocacy of therapies based on electric discharges.

Article is at:

http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/300/5620/745

Attitudes

These overestimates of demand, which so concerned Professor Court, would provide the justification for bringing Maui gas ashore. Availability of this gas, no longer needed to generate electricity, would make possible the state sponsored gas-based enterprises which formed the nucleus of «Think Big» in the 1980s.

Article is at:

http://www.techhistory.co.nz/ThinkBig/Attitudes.htm

«Edison’s claims are «so manifestly absurd as to indicate a positive want of knowledge of the electric circuit and the principles governing the construction and operation of electrical machines.»-Edwin Weston, specialist in arc lighting.

Luckily, the disinterest and derision of Edison’s scientific peers did not prevent sharp speculators, like J. P. Morgan and William Vanderbilt from investing funds and helping Edison’s inventions become universally adopted.

Article is at:

http://www.trufax.org/general/beliefsystems.html

Change in the life of people Due to Discovery and Development of Electricity

«Electricity is a modern necessity of life.»

(Franklin Roosevelt, at Rural Electrification Administration celebration, 1938)

In succeeding years, the construction of an interconnected system of large, central generating stations, high-voltage AC transmission lines, and lower voltage AC and DC distribution lines in cities and towns across the country resulted in the creation of a national grid. This was an integrated energy system that could make electricity and deliver it hundreds of miles to wherever it was wanted.

The electric lamp gave people complete control over lighting inside their homes and work places at the click of a switch. By the eve of World War II this was largely true, with the help of the Rural Electrification Administration (REA), even in rural areas.

The consequence was to interrupt the normal, biological rhythms of life and to alter our schedules for work and leisure. Industrial plants could operate in shifts around-the-clock, for example, and the concept of «the city that never sleeps» became a reality.

Use of the new technology effected building architecture as daylight became only a supplemental source of light. Electricity for lights, elevators, and pumps allowed architects to design «skyscrapers» of unprecedented height. The «windowless building» was also an architectural design option by the 1930s.

The economic effect of electric lighting went far beyond increasing the workday. Profits generated by the electric lamp, in effect, paid for a network of generators and wires. This infrastructure then became available for a whole new class of inventions: appliances and equipment that by the 1930s had transformed the home and the workplace.

Full article is at:

http://americanhistory.si.edu/lighting/19thcent/consq19.htm

Appliances Introduced for the Life of People

Manufacturers developed a wide range of electric appliances for the home. Electric irons and washing machines made laundry day less labor intensive, while electric vacuums made cleaning carpets and furniture easier. Time spent doing domestic tasks didn’t seem to decline, however, as standards of cleanliness rose and fewer families employed domestic servants.

Electric refrigerators presaged an end to ice boxes and home ice deliveries. Bread toasters, tea kettles, waffle irons, and marshmallow toasters (above) were only a few of the electric appliances introduced to kitchens. Many of these smaller devices sported elaborate and artistic designs, and were meant to be used at the dinning room table.

Marshmallow toaster

Electric climate control began with fans and radiant heaters that used special light bulbs. Personal care items like electric hair dryers, heating pads, and shaving mugs appeared. Electricity for telephones and radios brought users instantaneous personal communications and news and entertainment.

Small electric motors freed factories from the need to arrange equipment based on power shafts and belts. Electrified tools boosted industrial productivity, and many were eventually made available to domestic «do-it-yourselfers.»

Electric power for transportation made subways practical and streetcars more efficient. These in turn provided central stations with daytime consumers of electricity.

Modern life has become so attached to electricity that life would seem drudgery without it. What is a world without this great wonder of the 20th century? The coming of electricity has removed darkness and gloom enwrapping the world and the world has been transformed into a well-illuminated paradise. In cold we are heated by the electric heaters, in summer we are provided with air conditioners and electric fans to cool us. We have thousands of things using electricity. All these things are available today and life has been made easier due to the discovery of electricity.

Full article is at: