История науки и техники

                                           

Содержание

Ведение……………………………………………………………………………3

1. Развитие электротехники в ХIХ в., способы получения и передачи электричества…………………………………………………………..…..5

 

2. Электросвязь и освещение………………………………………….…….6

 

 

3. Строительные технологии…………………………………..……………13

 

4. Военное производство: взрывчатые вещества, артиллерия и стрелковое оружие…………………………………………………………………….13

 

Заключение………………………………………………………………...……..17

Список используемой литературы……………………………………………19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                             Введение

   Современная жизнь немыслима без радио и телевидения, телефонов и телеграфа, всевозможных осветительных и нагревательных приборов, машин и устройств, в основе которых лежит возможность использования электрического тока. 
   Открытие электрического тока и всех последующих открытий, связанных с ним, можно отнести к концу XIX- началу XX веков. В это время по всей Европе и в том числе России прокатилась волна открытий, связанных с электричеством. Пошла цепная реакция, когда одно открытие открывало дорогу для последующих открытий на многие десятилетия вперёд. Начинается внедрение электричества во все отрасли производства, появляются электрические двигатели, телефон, телеграф, радио, электронагревательные приборы, начинается изучение электромагнитных волн и влияние их на различные материалы, внедрение электричества в медицину. 
   Удивительный XIX век, заложивший основы научно-технической революции, так изменившей мир, начался с гальванического элемента - первой батарейки, химического источника тока (вольтова столба). Этим чрезвычайно важным изобретением итальянский учёный А.Вольта встретил новый 1800 год. Вольтов столб позволил вести систематическое изучение электрических токов и находить им практическое применение. 
   В XIX веке электротехника выделилась из физики в самостоятельную науку. Над закладкой её фундамента трудилась целая плеяда ученых и изобретателей. Датчанин Х.Эрстед, француз А.Ампер, немцы Г.Ом и Г.Герц, англичане М.Фарадей и Д.Максвел, американцы Д.Генри и Т.Эдисон – эти имена мы встречаем в учебниках физики (в честь некоторых из них названы единицы электрических величин). 
   XIX век щедро одарил человечество изобретениями и открытиями в области технических средств коммуникации. В 1832 году член-корреспондент Петербургской Академии наук Павел Львович Шиллинг в присутствии императора продемонстрировал работу изобретённого им электромагнитного телеграфа, чем положил начало проводной связи. В 1876 году Александр Белл изобрёл телефон. В 1859 году братья Луи и Огюст Люмьеры дали первый киносеанс в Париже, а Александр Степанович Попов в Петербурге публично демонстрировал передачу и приём электрических сигналов по радио. 
   Не зря XIX век назвали веком электричества. В 1867 году Зеноб Грамм (Бельгия) построил надёжный и удобный в эксплуатации электромашинный генератор, позволяющий получать дешевую электроэнергию, и химические источники отошли на второй план. А в 1878 году на улицах Парижа вспыхнул ослепительный “русский свет” – дуговые лампы конструкции Павла Николаевича Яблочкова. Закачались стрелки на приборах первых электростанций. 
   Возможности электричества поражали: передача энергии и разнообразных электрических сигналов на большие расстояния, превращение электрической энергии в механическую, тепловую, световую … 

 

1.Развитие электротехники в ХIХ в., способы получения и передачи электричества.

Характерной особенностью техники рассматриваемого периода явилось повышение роли электричества. В энергетике были сделаны крупнейшие изобретения, обеспечившие колоссальный технический прогресс XX в. Новый вид энергии - электричество - и новый тип универсального теплового двигателя - паровая турбина -вот главнейшие достижения энергетики, оказавшее революционизирующее влияние на всю технику этой эпохи.

В 70-80-е годы XIX в. были сделаны крупные научные обобщения в области изучения электричества и магнетизма. Экспериментальные данные, накопленные при исследовании электричества и магнетизма в первой половине XIX в. (опыты Фарадея и др.), дали материал для создания электромагнитной теории Максвелла, которая и стала основой развития электротехники в конце XIX - начале XX в. В это время начинается интенсивная разработка теоретических вопросов электротехники, связанных с практическим применением электроэнергии в самых различных областях капиталистического производства.

В первую очередь инженерная мысль обратилась к вопросу об источниках электроэнергии - генераторах, так как без рационального источника электрического тока, способного вырабатывать токи необходимой мощности и частоты, было невозможно осуществить внедрение электроэнергии в промышленное производство. Наиболее существенным достижением являлось изобретение инженерами Граммом, Гефнер-Альтенеком Фонтенем и др. электромагнитного генератора с самовозбуждением и кольцевым якорем.

В ходе работ над усовершенствованием электрического освещения были сделаны многие важные открытия и изобретения. Была разработана схема дробления “электрического света”, изобретен трансформатор, был впервые применен переменный ток и т.д. эти новшества способствовали практическому разрешению вопроса о централизованном производстве электроэнергии и передаче ее к отдаленным местам потребления.

Проблема передачи электроэнергии на дальние расстояния разрабатывалась в основном в 80-х годах XIX в. В ходе многочисленных экспериментов русский ученый Лачинов и француз Депре, повысив напряжения тока в линии передач, наметили правильный путь к разрешению этой проблемы

В конце XIX в. проблема передачи электроэнергии на большие расстояния была в основном решена. Техническим средством, позволившим решить ее, явилось применение переменного тока, сначала однофазного, затем двухфазного и, наконец, трехфазного, передача которого оказалась наиболее выгодной и удобной. Система трехфазного тока была предложена русским инженером М.О. Доливо-Добровольским.

Решение проблемы передач электроэнергии на большие расстояния освободило промышленность от сковывавших ее местных энергетических условий. Электрическая энергия с начала XX в. прочно вошла в промышленное производство, сначала в виде группового, а затем индивидуального электропривода, который и осуществил реконструкцию всего силового хозяйства машинной индустрии начала XX в.

2. Электросвязь и освещение

Создание электрического освещения

С 70-х годов XIX в. весьма быстро развивается техника электрического освещения. После изобретения электромагнитного телеграфа создание электрического освещения было вторым шагом по пути практического применения электричества. Первые попытки применения электроэнергии для освещения относятся еще к началу XIX в.. В.В. Петров, наблюдавший в 1802 г. явления электрической дуги, впервые указал на возможность ее широкого использования для освещения. Явление светящейся электрической дуги исследовал в 1812г. английский ученый Дэви, который также высказал мысль о возможности электрического освещения. Создание источника света, действующего по принципу накаливания проводника током, т.е. лампы накаливания, явилось первым шагом по пути практического применения электричества для нужд освещения. Самая ранняя по времени лампа накаливания была создана французским ученым Деларю в 1820 г. Она представляла собой цилиндрическую трубку с двумя концевыми зажимами для подвода тока, в ней накаливалась платиновая спираль. Однако лампа Деларю не получила практического применения. Но попытки создания ламп накаливания не прекращались.

Особое место в области усовершенствования ламп накаливания занимают работы русского изобретателя А.Н.Лодыгина (1847-1923). В 1873 г. А.Н. Лодыгин применил электричество для освещения улицы в Петербурге. От всех предшествующих ламп накаливания лампы Лодыгина отличались тем, что в них в качестве тела накала применялись тонкие стерженьки из ретортного угля, помещенные в стеклянный шар или в цилиндр. В начале Лодыгин не удалял воздух из внутреннего пространства колбы, но затем, в процессе совершенствования своих ламп, он стал выкачивать воздух из них. В течение 1873-1875 гг. Лодыгиным и его помощниками было создано несколько конструкций ламп накаливания. Лампы Лодыгина были самыми ранними по времени осветительным установками, вполне пригодными для освещения улиц, помещений общественного пользования, кораблей и т.п.Выдающийся американский техник-изобретатель Т. Эдисон (1847-1931), ознакомившись с устройством ламп Лодыгина, также занялся их усовершенствованием. После нескольких лет напряженной работы в 1879 г. Эдисону удалось получить достаточно хорошую конструкцию лампы накаливания вакуумного типа с угольной нитью. В 1876 г. русский изобретатель П.Н.Яблочков (1847-1896) предложил так называемую "электрическую свечу" -дуговой источник света без применявшегося ранее регулятора. Яблочков во время одного из опытов установил, что дуговая лампа может действовать и без регулятора, если угли поставить параллельно, а не на одной прямой линии, как это ранее делалось. На этом принципе и была основана "свеча" Яблочкова, представляющая собой два угольных стержня, разделенных прослойкой какого-нибудь огнеупорного изолирующего материала, например каолина, гипса и т.п., испаряющегося под действием электрической дуги. Угли в “свече” Яблочкова присоединялись к зажимам источника тока, в результате между ними образовывалась дуга “Свеча” Яблочкова горела всего около двух часов. Но для своего времени она была самым удобным и доступным для широкого круга потребителей источником света.

Одновременно с электрическим освещением была решена проблема применения электроэнергии в силовом аппарате промышленности. В 1869 г. 3. Грамм (1826-1901), бельгиец по происхождению, работавший во Франции, получил патент на генератор нового типа, в котором изобретатель успешно применил принцип самовозбуждения вместе с весьма удачным конструктивным решением кольцевого якоря.

Электродинамика А. Ампера и проводная телеграфная связь 19-20 веков.

По бесконечным проводам, проложенным по дну океанов и морей, пересекающим величайшие пустыни, высочайшие горы и девственные леса, с одного конца земного шара на другой идут миллионы разнообразных сообщений. В настоящее время роль проводных телеграфа и телефона в связи с использованием радио несколько ослабла, но с середины 19 до середины 20 веков эти виды связи были главенствующими. Достаточно лишь вспомнить, что к началу 20 века на Земле было проложено около 8 млн. км только телеграфных проводов. Но в основе телеграфных, а затем и телефонных аппаратов лежат работы в области электромагнетизма, сделанные в начале 19 века.

Открытия профессора медицины в Болонье Л.Гальвани (1737-1798) и профессора физики университета в Павии А. Вольта (1745-1827) в конце 18 века показали тесную связь электрических и химических явлений. Почти сразу химическое действие тока было использовано баварским врачом Земмерингом для создания электрохимического телеграфа. В 1809 году он демонстрировал аппарат, состоящий из двух частей, соединенных 35 проволоками, соответствующими буквам и иным знакам. Электроды батареи, поставленной на одной станции, могли соединяться с любой из них. На приемной станции концы проводов опускались в сосуд, заполненный водой, слегка подкисленной кислотой. Пропускание тока приводило к разложению воды и выделению на проводе пузырьков водорода или кислорода, что свидетельствовало о передаче той или иной буквы. После долгих злоключений Земмерингу удалось в 1812 году передавать сообщения на расстояние свыше 3 км, но его телеграф так и не получил распространения, будучи дорогим и громоздким.

Вопрос о взаимоотношении электричества и магнетизма еще долгое время оставался неясным, хотя многочисленные факты говорили об их тесной связи. Так, во время гроз перемагничивались стрелки компасов и намагничивались железные предметы. Но только в 1820 году было сделано решающее открытие в этом вопросе. Аот одна из версий этого события.

15 февраля 1820 года  профессор Копенгагенского университета  Ханс Кристиан Эрстед (1777-1851), читая лекции студентам, демонстрировал тепловое действие тока. Случайно около нагреваемой пропускаемым по ней током проволоки оказался компас, не убранный с предыдущего занятия. Один из студентов обратил внимание, что стрелка компаса поворачивается, когда по проволоке идет ток, и указал на это профессору. Так было открыто магнитное действие тока.

Справедливости ради, однако, укажем, что Эрстед был не первым, заметившим это явление. Еще в 1802 году итальянский физик Романьези описал в "мемуаре", что "гальванический ток заставляет отклоняться магнитную стрелку". Однако, открытие Романьези не было оценено по достоинству, и Эрстед натолкнулся на явление совершенно самостоятельно.

21 июля 1820 года вышла  в свет работа Эрстеда, в которой  описание самого опыта заняло  лишь несколько строк, а объяснение  было нечетким, а порою и неверным. Но он высказал мысль о существовании  вихревого магнитного поля вокруг  проводника с током. 4 сентября  о работах Эрстеда было сообщено  на заседании Парижской Академии  наук, и уже через три недели  появился новый раздел физики - электродинамика, творцом которой  стал преподаватель Политехнической  школы в Париже и член Парижской  Академии наук Ампер.

Сын лионского коммерсанта Андрэ Мари Ампер (1775-1836) с юных лет посвятил себя занятиям по математике, физике и химии. Его жажда знаний была столь велика, что четырнадцатилетним мальчиком он проштудировал все 20 томов "энциклопедии" Даламбера и Дидро и в скорости изучил латынь, греческий и итальянский языки для чтения трудов ученых в подлинниках. Сообщение об "электрическом магнетизме" настолько захватило Ампера, что он тут же поставил точнейшие опыты и на очередном заседании 25 сентября доложил разработанные им основные положения электродинамики.

Прежде всего, Ампер установил связь между направлением тока в проводнике и направлением отклонения магнитной стрелки - "правило пловца", или, по-современному, "правило левой руки". Здесь же он показал взаимодействие двух прямых параллельных проводников с током. Продолжая работать над темой, Ампер к 1826 году вывел количественный закон для силы взаимодействия электрических токов, ставший основным законом всей электродинамики. И это лишь малая толика из работ Ампера.

Многие физики высоко оценили работы Ампера, но, пожалуй, наиболее яркую и емкую характеристику его открытиям дал основоположник теории электромагнитного поля Д.Максвелл: "Исследования Ампера: принадлежат к числу самых блестящих работ, которые были проведены когда-либо в науке. Теория и опыт как будто в полной силе и законченности вылились из головы этого "Ньютона электричества". Его сочинение совершенно по форме, недосягаемо по точности выражения:".

Ампер в те же годы предложил проект стрелочного телеграфа на основе открытия Эрстеда, но его проект был совершенно непрактичным, ибо он, как и Земмеринг, предлагал использовать отдельную проволоку и иметь отдельную стрелку для каждой буквы алфавита или иного знака. Был непрактичен и телеграф Ричи, по сути, повторявший телеграф Ампера и выставленный для обозрения в Эдинбурге в те же годы. Кроме того, в это же время в Европе входил в обиход оптический телеграф француза Шаппа, сыгравший заметную роль в развитии связи в Европе в 19 веке.