تاریخچه صنعت برق در دنیا
واحد تولید محتوای کهربازار 1400/04/06
چکیده مقاله:
تا جایی که به ما مربوط است، برق یک انرژی جادویی است؛ اما علم پشت این جادو قرار دارد و می‌تواند چگونگی روشن شدن محل کار، خانه و تمام محیط زندگی ما را توضیح دهد. چند دانشمند بزرگ درروند استفاده از الکتریسیته‌ای که امروز با آن آشنا هستیم نقش داشتند.
اگر به اطراف خود نگاه کنید، برق را همه‌جا می‌بینید. حتی صفحه‌نمایشی که الآن برای خواندن این مقاله از آن استفاده می‌کنید با برق روشن می‌شود. سؤال اینجاست که این انرژی از کجا می‌آید؟ تا جایی که به ما مربوط است، برق یک انرژی جادویی است؛ اما علم پشت این جادو قرار دارد و می‌تواند چگونگی روشن شدن محل کار، خانه و تمام محیط زندگی ما را توضیح دهد. چند دانشمند بزرگ درروند استفاده از الکتریسیته‌ای که امروز با آن آشنا هستیم نقش داشتند. این افراد پله‌پله شرایط استفاده از این انرژی را برای بشر مهیا کردند.
قبل از اینکه هیچ دانشمندی به فکر برق و روش‌های تولید آن باشد، یونانیان به‌طور اتفاقی متوجه امکان تولید برق از طریق مالش پر پرندگان یا پشم حیوانات به «کهربا» شدند. این اولین برخورد ثبت‌شده از انسان با الکتریسیته ساکن است. رزین (نوعی شیره) درختان که به‌صورت طبیعی از آن‌ها خرج می‌شود، با گذشت سال‌های طولانی به جسمی سخت و شبیه به سنگ تبدیل می‌شود. این ماده سخت که ظاهری زیبا نیز دارد، کهربا نام دارد که یونانیان آن را الکترون (پرتو خورشید) نامیده‌اند.
بنجامین فرانکلین و آزمایش پرواز بادبادک
بنجامین فرانکلین (Benjamin Franklin) به خاطر گره زدن یک کلید به ریسمان بادبادک در هنگام رعدو‌برق، معروف شده است. بیشتر مردم فکر می‌کنند که آزمایش معروف پرواز بادبادک بنجامین فرانکلین در سال 1752، باعث کشف برق شد. این آزمایش فقط توانست ثابت کند که الکتریسیته ساکن و رعدو‌برق درواقع خاصیتی یکسان دارند؛ اما این تمام داستان کشف الکتریسیته نیست. اما برق در یک شب و توسط یک نفر کشف نشده است.
برای مردم قدیم، برق همیشه در ارتباط با نور معنی داشت. آن‌ها به دنبال راهی بودند تا از شر چراغ‌های نفتی بدبو، خطرناک و پرهزینه خود راحت شوند و دانشمندان الکتریسیته را وسیله‌ای برای رسیدن به این هدف می‌دانستند.
اختراع منبعی مطمئن برای تولید برق؛ ساخت باتری
یکی از دلایل سرعت‌پایین یادگیری نحوه تولید و استفاده از برق، نبودن یک منبع الکتریکی قابل‌اطمینان برای استفاده در آزمایش‌ها بود. کشف بزرگ الساندرو ولتا (Alessandro Volta)، دانشمند بزرگ ایتالیایی در سال 1800، شرایط برای مطالعه و انجام آزمایش‌های مختلف را تغییر داد.
آقای ولتا کاغذی را در آب‌نمک قرار داد و آن را کاملاً خیس کرد؛ سپس در یک‌طرف کاغذ زینک و در طرف دیگر مس را قار داد و واکنش شیمیایی حاصل از آن را تماشا کرد. آقای ولتا توانست اولین سلول الکتریکی تاریخ را ایجاد کند. بااتصال چندین سلول الکتریکی به هم، این دانشمند توانست رشته جریان ایجاد کند و موفق به ساخت باتری شد.
به‌افتخار اختراع بزرگ این دانشمند، واحد سنجش باتری را با ولت (Volt) نشان می‌دهند. پس‌ازاین اختراع بزرگ، منبع برق قابل‌اطمینانی در اختیار دانشمندان قرار گرفت تا به مطالعات خود سرعت و دقت بالایی ببخشند.
پایه و اساس ساخت ژنراتور و موتور الکتریکی
مایک فارادی (Michael Faraday) یک دانشمند انگلیسی است که متوجه شد عبور یک آهنربا از سیم‌پیچ مسی، باعث تولید جریان الکتریکی می‌شود. این کشف فارادی، یکی از شگفت‌انگیزترین و کاربردی‌ترین اکتشافات تاریخ در این زمینه است. تمام نیروگاه‌های بزرگ امروزی که برق موردنیاز ما را تولید می‌کنند، از ترکیب سیم مسی و آهنربا استفاده می‌کنند.
هم ژنراتور الکتریکی و هم موتور الکتریکی، بر اساس همین کشف مایکل فارادی ساخته‌شده‌اند. موتور الکتریکی وظیفه تولید انرژی حرکتی از انرژی الکتریکی را دارد؛ در عوض ژنراتورها از انرژی حرکتی، برق تولید می‌کنند. آزمایش سیم‌پیچ مسی و آهنربا، پایه و اساس ساخت این دو دستگاه است.
توماس ادیسون و نقش پررنگ او در تاریخچه صنعت برق
توماس ادیسون مدت‌ها در تلاش برای ساخت یک لامپ کاربردی بود که راحت نسوزد و دوام بالایی داشته باشد. مشکل اصلی پیدا کردن ماده‌ای بادوام برای رشته نازک داخل لامپ (Filament) بود. درنهایت ادیسون از یک‌رشته نخ پنبه‌ای ساده که در کربن خیس شده بود استفاده کرد. در سال 1879 این آزمایش با موفقیت انجام شد؛ رشته نازک نسوخت و از خود نور خوب و پایداری تولید کرد.
قدم و چالش بعدی، طراحی و توسعه یک سیستم برق بود؛ سیستمی که منابع انرژی را به‌طور کاربردی در اختیار مردم قرار دهد و باعث روشن شد محل کار و زندگی مردم با لامپ شود. ادیسون دنبال راهی بود که برق را به‌صورت کاربردی و ارزان در اختیار مردم قرار دهد. او توانست اولین نیروگاه برق را طراحی کرده و بسازد؛ این نیروگاه توانایی تولید الکتریسیته و انتقال آن به خانه‌های مردم را داشت.
اولین ژنراتور برق در 4 سپتامبر سال 1882 در خیابان پرل (Pearl Street) توسط آقای ادیسون راه‌اندازی شد. جالب است بدانید که برق در آن زمان هزینه زیادی برای مردم داشت. با توجه به دلار امروز، هر کیلووات ساعت برق برای مشتریان 5 دلار هزینه داشته؛ درحالی‌که امروزه این هزینه در آمریکا برای منازل 12 سنت و برای صنایع 7 سنت به ازای هر کیلووات ساعت است.
روی کار آمدن جریان متناوب (AC) توسط نیکلا تسلا
سیستم توماس ادیسون بر پایه جریان برق مستقیم (DC) بود و می‌توانست الکتریسیته را تا حدود 1 مایل انتقال دهد. نیکولا تسلا (Nikola Tesla) میدان مغناطیسی چرخان و جریان متناوب را کشف کرد که امروزه از آن به‌طور گسترده استفاده می‌شود. تسلا به کمک جورج وستینگهاوس توانست این سیستم را به ثبت برساند.
این سیستم توان کشور برای رساندن برق به فاصله‌های بسیار دورتر را افزایش دهد و تبدیل به رقیب اصلی سیستم برق DC توماس ادیسون شد. درنهایت جریان متناوب در برابر جریان مستقیم پیروز شد و امروزه شاهد استفاده از این سیستم در اکثر نیروگاه‌ها و سیستم‌های برق‌رسانی هستیم. جریان متناوب توان حمل الکتریسیته تا بیش از 200مایل را دارد.
واکنش مردم نسبت به برق چه بود؟
الکتریسیته مسیر آسان و ساده‌ای را طی نکرد. بسیاری از مردم از این اختراعات خوشحال بودند و بعضی از آن‌ها از برق و اختراعات وابسته به آن میترسیدند. مردم از منابع الکتریسیته میترسیدند و فرزندان خود را از آن‌ها دور می‌کردند. بسیاری از منتقدان آن دوره، برق را پایان یک زندگی ساده و کم‌فشار می‌دانستند. شاید این افراد و منتقدان درست می‌گفتند، اما نمی‌توان عصر طلایی برق را سرزنش کرد!
سفر پرفرازونشیب برق از کهربا در دستان یونانیان باستان آغاز شد و تا امروز کماکان ادامه دارد.
