Điện là thứ không thể thiếu trong cuộc sống con người hiện nay, tuy vậy không phải ai cũng hiểu rõ về điện và lịch sử phát triển của điện. Sau đây hãy cùng THPT Thành Phố Sóc Trăng tìm hiểu xem Ai là người đầu tiên phát minh ra dòng điện? nhé!
Ai là người đầu tiên phát minh ra dòng điện?
Một thời gian dài trước khi có kiến thức về điện, con người đã nhận thức được về những cú điện giật từ những con cá điện. Các văn liệu của người Ai Cập cổ đại có niên đại từ 2750 TCN đã đề cập đến các loài cá này với tên gọi “thiên lôi của sông Nin”, và miêu tả chúng như là “kẻ bảo vệ” tất cả các loài cá khác. Cá điện được nhắc lại một ngàn năm sau bởi các nhà tự nhiên học và các thầy thuốc Hy Lạp cổ đại, La Mã và Ả Rập. Nhiều nhà văn cổ đại như Pliny the Elder và Scribonius Largus, đã chứng thực tác dụng làm tê liệt của điện giật phát ra từ cá da trơn phát điện và cá đuối điện, và biết rằng các cú giật này có thể truyền qua những vật dẫn điện. Các bệnh nhân bị bệnh gút hoặc đau đầu được chỉ định chạm vào cá điện để mong rằng các cú giật có thể chữa trị các bệnh cho họ. Có lẽ cách tiếp cận gần nhầt và sớm nhất về phát hiện ra sét và điện từ bất kỳ nguồn khác được cho là đóng góp của người Ả Rập, vì trước thế kỷ 15 họ đã có đề cập từ sét trong tiếng Ả Rập (raad) để chỉ các tia chớp.
Các nền văn minh cổ đại quanh Địa Trung Hải đã biết một số vật, như miếng hổ phách, khi chà xát với lông mèo có thể hút được những vật nhẹ như da động vật. Thales của Miletos đã thực hiện những khảo cứu về hiện tượng tĩnh điện vào khoảng năm 600 TCN, mà ông cho rằng gây ma sát lên thanh hổ phách làm sinh ra nam châm, ngược lại với một số khoáng vật như magnetit mà không cần chà xát. Thales đã không đúng khi cho rằng lực hút là do hiệu ứng tương tự như nam châm, nhưng sau này khoa học đã chứng minh giữa từ học và điện học có mối liên hệ với nhau. Theo một lý thuyết gây tranh cãi, người Parthia đã có những hiểu biết về kỹ thuật mạ điện, dựa trên một khám phá vào năm 1936 về khối pin Baghdad có đặc tính giống như pin Galvani, mặc dù người ta không chắc liệu khối pin này có bản chất liên quan đến điện hay không.
Sự hiểu biết về điện vẫn chỉ là sự tò mò trí tuệ trong hàng nghìn năm cho đến tận giai đoạn 1600, khi nhà khoa học người Anh William Gilbert nghiên cứu chi tiết về điện học và từ học, với việc phân biệt hiệu ứng từ đá nam châm lodestone với hiệu ứng tĩnh điện từ hổ phách bị chà xát. Ông đưa ra thuật ngữ LaTinh mới electricus (“của hổ phách” hay “giống với hổ phách”, xuất phát từ ήλεκτρον [elektron], tiếng Hy Lạp có nghĩa là “hổ phách”) cho những vật có tính chất hút những vật nhỏ sau khi bị chà xát. Từ này là nguồn gốc của tiếng Anh cho từ “electric” và “electricity”, mà xuất hiện đầu tiên trong bản in Pseudodoxia Epidemica của Thomas Browne năm 1646.
Các nhà khoa học Otto von Guericke, Robert Boyle, Stephen Gray và C. F. du Fay tiếp tục có những nghiên cứu sâu hơn về điện. Trong thế kỷ 18, Benjamin Franklin đã bán tài sản của mình để ông có thể thực hiện nhiều cuộc nghiên cứu về điện. Tháng 6 năm 1752, ông thực hiện một thí nghiệm nổi tiếng khi gắn một chìa khóa kim loại vào cuối dây bị ướt của một cái diều và thả nó vào trong một cơn bão. Mục đích của ông trong thí nghiệm này nhằm tìm ra sự liên hệ giữa hiện tượng sét và điện. Ông cũng giải thích một nghịch lý kỳ lạ vào thời đó của chai Leyden khi cho rằng nó là thiết bị lưu trữ lượng lớn các điện tích.
Năm 1791, Luigi Galvani công bố khám phá ra hiện tượng điện từ sinh học (bioelectromagnetics), chứng minh dòng điện là môi trường giúp cho các tế bào thần kinh truyền tín hiệu đến các cơ. Đến năm 1800, Alessandro Volta phát minh ra pin Volta, làm từ các tấm kẽm và đồng xếp đan xen nhau, mang lại cho các nhà khoa học một nguồn điện duy trì lâu hơn so với các nguồn tĩnh điện trước đó. Sự nhận ra của thuyết điện từ học, trong đó thống nhất giữa các hiện tượng điện và từ, là nhờ các đóng góp của Hans Christian Ørsted và André-Marie Ampère trong giai đoạn 1819-1820; Michael Faraday phát minh ra động cơ điện vào năm 1821, và Georg Ohm đã thực hiện phân tích bằng toán học về mạch điện vào năm 1827. Điện học và từ học (và cả ánh sáng) cuối cùng được James Clerk Maxwell thống nhất lại với nhau bằng lý thuyết ông miêu tả trong tác phẩm “On Physical Lines of Force” năm 1861 và 1862.
Trong khi đầu thế kỷ 19 chứng kiến tiến trình phát triển nhanh chóng của khoa học về điện, thì cuối thế kỷ 19 đã mở ra sự thúc đẩy mạnh mẽ của kỹ thuật điện. Gắn với tên tuổi của các nhà nghiên cứu như Alexander Graham Bell, Ottó Bláthy, Thomas Edison, Galileo Ferraris, Oliver Heaviside, Ányos Jedlik, William Thomson, Sir Charles Parsons, Ernst Werner von Siemens, Joseph Swan, Nikola Tesla và George Westinghouse, điện đã chuyển từ lý thuyết khoa học sang công cụ cơ bản cho nền văn minh hiện đại, mang đến Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ hai.
Năm 1887, Heinrich Hertz phát hiện ra rằng khi chiếu tia cực tím vào tấm điện cực sẽ dễ dàng tạo ra sự phóng tia điện (electric spark) từ nó. Năm 1905 Albert Einstein công bố một bài báo nhằm giải thích các kết quả thực nghiệm từ hiệu ứng quang điện do Hertz khám phá khi cho rằng năng lượng ánh sáng bị lượng tử hóa thành các gói rời rạc, và những gói này truyền năng lượng cho electron bật ra. Bài báo này là một trong những đột phát khai sinh ra lý thuyết cách mạng cơ học lượng tử. Einstein được trao Giải Nobel Vật lý năm 1921 cho “sự khám phá của ông về hiệu ứng quang điện cũng như những nghiên cứu nền tảng cho vật lý học”. Hiệu ứng quang điện là cơ sở cho sự hoạt động của pin Mặt Trời, các CCD trong máy ánh kỹ thuật số và nhiều ứng dụng khác.
Thiết bị sử dụng vật liệu trạng thái rắn đầu tiên là thiết bị dò sợi râu mèo (“cat’s whisker” detector), dùng để thu tín hiệu vô tuyến trong thập niên 1930. Sợi râu tiếp xúc nhẹ với một tinh thể rắn (như tinh thể germanium) nhằm phát hiện ra tín hiệu radio thông qua hiệu ứng mối nối tiếp xúc. Trong linh kiện chất rắn, dòng điện bị hạn chế bởi các linh kiện bán dẫn và tổ hợp linh kiện nhằm bật tắt hay khuếch đại chúng. Dòng điện có thể biểu hiện dưới hai dạng: các electron mang điện âm, và các ion dương bị thiếu electron gọi là các lỗ trống electron. Các điện tích và lỗ trống này được giải thích theo ngôn ngữ của cơ học lượng tử, và chúng là cơ sở cho sự hoạt động của các chất bán dẫn.
Thiết bị bán dẫn đi vào ứng dụng thực tế khi transistorr được phát minh ra vào năm 1947. Nói chung mạch điện tử gồm các thiết bị bán dẫn như transistorr, chip vi xử lý, và RAM. Một loại RAM đặc biệt là bộ nhớ flash được sử dụng trong các ổ USB flash và gần đây là ổ lưu trữ trạng thái rắn nhằm thay thế các đĩa từ quay trong các ổ đĩa cứng. Nghiên cứu thiết bị bán dẫn và thể rắn phát triển mạnh mẽ trong thập niên 1950 và 1960, khi công nghệ đèn điện tử chân không chuyển sang các điốt bán dẫn, transistorr, mạch tích hợp (IC) và LED.
Máy phát điện đầu tiên
Từ những năm đầu tiên của thế kỷ 19, khi mà nhu cầu sử dụng điện của con người tăng lên, cũng là lúc có rất nhiều những loại máy móc và các thiết bị sử dụng trong công nghiệp được sáng chế và sản xuất. Không chỉ với những nhà máy công nghiệp hay những tầng lớp thượng lưu, những người dân cũng có nhu cầu và mong muốn được sử dụng điện để cải thiện cuộc sống của mình.
Chiếc máy phát điện đầu tiên được phát minh bởi nhà bác học Michael Faraday (1791-1832), là người đầu tiên phát minh ra việc biến từ thành điện, nguồn năng lượng hữu ích được sử dụng phổ biến nhất hiện nay. Ông cũng đã mở ra một trang mới trong việc cung cấp ánh sáng cho thế hệ loại người sau này bằng cách tìm ra được sự khác nhau về điện thế giữa hai đầu của một vật dẫn điện. Ông đã giành nhiều năm trong cuộc đời mình để tìm hiểu và nghiên cứu về khoa học và trở thành Giáo sư Hóa học, đưa ra rất nhiều lý thuyết, hiện tượng điện phân và đặt nhiều cơ sở lý luận về ngành công nghiệp điện – hóa. Chiếc máy phát điện từ đầu tiên được ông phát minh có tên là “Đĩa Faraday” để rồi dựa vào những nguyên lý mà Faraday đã phát minh ra, Hippolyte Pixii – một nhà chế tạo thiết bị đo lường – chính thức làm ra chiếc máy phát điện có thể được dùng để cung cấp điện cho công nghiệp có tên là Dynamo.
Máy phát điện thời kỳ đó thường có kiểu dáng và tính năng đơn giản và thô sơ, đủ để phục vụ cho nhu cầu của người dân vào thời điểm đó. Tuy nhiên sau này khi những nhu cầu sử dụng điện tăng cao, có hàng nghìn chiếc máy phát điện đã được sản xuất từ rất nhiều hãng khác nhau trên toàn thế giới để phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau của người dân từ sử dụng công suất thấp cho đến cao, từ sử dụng cho nhu cầu tư nhân đến các khu công nghiệp lớn, vô cùng đa dạng về chủng loại.
Nhà máy điện đầu tiên
Năm 1880 Edison đăng ký bằng sáng chế về phân phối điện, sự kiện đó đóng vai trò chính trong việc tích lũy để phát minh ra đèn điện. Tháng 12 năm 1880, Edison thành lập Công ty Chiếu sáng mang tên ông đặt tại số 257, đường Pearl thành phố New York và đến năm 1882 đã thành công khi đưa trạm phát điện đầu tiên đi vào hoạt động.
Trạm phát điện đầu tiên “Jumbo số 1” là một máy phát điện chạy bằng hơi nước trực tiếp nặng 27 tấn, riêng phần lõi (armature) nặng đến 6 tấn và được sử dụng để làm mát không khí. Trạm phát điện này có thể làm sáng 700 ngọn đèn gồm 16 nến. Trong vòng 14 tháng, nhà máy điện đầu tiên của Edison đã phục vụ cho 508 thuê bao và hỗ trợ 12.732 bóng đèn.
Động cơ điện đầu tiên
- Năm 1740: Động cơ điện được phát minh thông qua công trình của nhà khoa học và nhà sư Andrew Gordon người Benedictine Scotland. Sau đó, các nhà khoa học khác như Michael Faraday và Joseph Henry tiếp tục phát triển chuyển động, thử nghiệm với trường điện từ và khám phá ra được cách chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học.
- Năm 1834: Động cơ điện chạy bằng pin đầu tiên được sản xuất bởi Thomas Davenport ở Vermont đã đánh một dấu mốc vô cùng quan trọng. Phát minh này của ông được sử dụng đủ để cung cấp năng lượng cho một máy in quy mô nhỏ hoạt động.
- Năm 1886: DC William Sturgeon đã phát minh ra động cơ điện một chiều đầu tiên để vận hành máy móc. Nhưng phải đến thời điểm này, động cơ điện một chiều thực tế đầu tiên có thể chạy với tốc độ không đổi trong điều kiện trọng lượng thay đổi mới được sản xuất. Frank Julian Sprague là người phát minh ra nó và chính động cơ này đã cung cấp chất xúc tác cho việc áp dụng rộng rãi động cơ điện trong các ứng dụng công nghiệp.
- Cuối những năm 1880: động cơ điện chính thức được sử dụng cho mục đích thương mại, trong toàn ngành công nghiệp, trong các nhà máy và gia đình.
- Năm 1887: Nikola Tesla đã phát minh ra động cơ cảm ứng AC xoay chiều mà ông đã được cấp bằng sáng chế thành công một năm sau đó. Tuy nhiên, nó không phù hợp với các phương tiện giao thông đường bộ. Phải tới năm 1892, động cơ cảm ứng thực tế đầu tiên được thiết kế, tiếp theo là rôto cuộn dây thanh quay, giúp cho thiết bị phù hợp để sử dụng trong các ứng dụng ô tô.
- Năm 1891: General Electric bắt đầu phát triển động cơ cảm ứng ba pha. Để sử dụng thiết kế rôto cuộn dây thanh, GE và Westinghouse đã ký một thỏa thuận cấp phép chéo vào năm 1896.
- Trong những năm 2000: động cơ điện AC và DC hiện được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp trên toàn cầu và là một phần không thể thiếu trong nhiều ứng dụng. Từ xe lăn, thang máy chạy bằng năng lượng đến tự động hóa công nghiệp, vận tải và các tấm pin mặt trời, động cơ Parvalux đã dẫn đầu lĩnh vực thiết kế và sản xuất các giải pháp truyền động hiệu quả cho một loạt các ứng dụng đầy thách thức. Thế giới chắc chắn sẽ là một nơi rất khác nếu không có động cơ điện
Video về Ai là người đầu tiên phát minh ra dòng điện?
Kết luận
Mong rằng bài viết đã giúp bạn hiểu rõ hơn về lịch sử phát triển của điện. Truy cập vào https://c3lehongphonghp.edu.vn để xem thêm nhiều bài viết thú vị nhé!
Đăng bởi: Trường THPT Ngô Thì Nhậm
Chuyên mục: Tổng hợp
