Czym jest prąd – krótka historia elektryczności

Prąd to pojęcie ściśle powiązane z naszą branżą. Ciężko byłoby zostać ekspertem w dziedzinie baterii nie wiedząc na czym się one opierają. Nie tylko jednak dla nas, ale przecież dla każdego na każdym kroku prąd jest całkowicie niezbędny. Czy to ładujemy telefon, czy oglądamy telewizję czy też jedziemy do pracy tramwajem, jest wszędzie obecny. Zjawisko to, które jest dla nas naturalne jak powietrze nie jest jednak tak proste do wytłumaczenia. Niewielu tak naprawdę wie, czym jest prąd i jak działa. Część zapytanych napomknie bez większego przekonania o AC oraz DC (i nie chodzi tutaj o legendarny australijski zespół), część bezradnie wzruszy ramionami. Dlatego warto krótko i jasno odpowiedzieć na pytanie: czym jest prąd?

Historycznie

Od czasów starożytnych ludzie zdawali sobie sprawę z pewnego zjawiska, które dziś nazywamy elektrycznością. Nie potrafili jeszcze tego wytłumaczyć, ale zaobserwowali, że pocierając bursztyn, przyciąga on drobiny kurzu. Mieli świadomość, że COŚ się dzieje. Elektryczność zginęła jednak w “wiekach ciemnych” i dopiero pod koniec XVII wieku Wiliam Gilbert odkrył, że jest kilka innych materiałów mających podobne właściwości, jak starożytny bursztyn. I właśnie od niego, nazwał to zjawisko elektrycznością (z greki: elektron – bursztyn). Na fundamencie tego uczony Stephen Gray dokonał podziału materiałów na te, które prąd przewodzą (przewodniki) oraz na te, które nie posiadają takiej właściwości (izolatory). Dzięki temu odkrył, że elektryczność, czyli potocznie prąd, można przesyłać na odległość za pomocą metali bądź wilgotnych materiałów i od tego odkrycia wszystko się zaczęło. Kolejne lata to rozwój i dokładne badanie elektryczności przez takie osoby jak: Benjamin Franklin (odkrycie że ładunek elektryczny może być dodatni i ujemny), Alessandro Volta (stworzenie pierwszego kondensatora), Charles Coulomb (twierdzenie o oddziaływaniu ładunków w spoczynku), Geogr Ohm (związek pomiędzy napięciem a natężeniem), Michael Faraday (pierwszy silnik elektryczny), Gustaw Kirchhoff (prawa zachowania prądu w obwodach) czy też Andre Ampere (oddziaływanie ładunków w ruchu). Czy te nazwiska brzmią znajomo? Powinny, ponieważ z pewnością często przewijały się na fizyce.

Fizycznie

Znając rys historyczny możemy delikatnie zgłębić tajemnice prądu z fizycznego punktu widzenia. Nie jest to rzecz najprostsza, więc postaram się przedstawić ją w jak najbardziej przystępny sposób. Prąd jest to uporządkowany ruch ładunków elektrycznych. Tak brzmi definicja. Niby zrozumiała ale mówi niewiele. Spróbujmy rozgryźć ją po kawałku.

czym jest prąd,

  1. Ładunek elektryczny – czyli cząstki, które potrafią wytwarzać pole elektryczne. Jak dowiódł Benjamin Franklin, ładunek może być zarówno dodatnie jak i ujemne. Prąd płynie w kierunku wyznaczonym przez ładunki dodatnie.
  2. Ruch– jak wiadomo, a przynajmniej ci, co nie uciekali ze zbyt wielu lekcji wiedzą, że wszystkie cząsteczki we wszechświecie są w nieustannym ruchu. Nie ma znaczenia czy są naładowane czy też nie. Ruch jest ten chaotyczny i w żadnym wypadku nie tworzy prądu. Cała magia dzieje się gdy zostanie przyłożone pole elektryczne. Naładowane cząsteczki zaczynają poruszać się w sposób uporządkowany, a ich przesuwanie tworzy to do czego zmierzamy, czyli PRĄD.
  3. Pole elektryczne – to bardzo skomplikowane pojęcie, dla naszych rozważań pozostańmy przy tym, że jest to pewna właściwość przestrzeni powodująca oddziaływanie pomiędzy ładunkami.

Trzeba zaznaczyć, że to bardzo pobieżne przedstawienie procesu jakim jest powstawianie prądu, liczę jednak, że zainspiruje ono do dalszych poszukiwań w celu rozszerzenia wiedzy.

Praktycznie

Niedługo po teoretycznych i laboratoryjnych odkryciach związanych z elektrycznością, zaczęła być ona stosowana w praktyce. Jednym z pierwszych przełomowych wynalazków był telegraf stworzony przez Samuela Morse’a, który w kolosalny sposób ułatwił komunikację. Następnie powstały takie urządzenia jak telefon, radio, żarówka. Jednak aby te sprzęty działały i były użyteczne dla społeczeństwa, konieczne było doprowadzenie prądu pod strzechy. Tutaj zaczyna się burzliwa rywalizacja Thomasa Edisona i Nikoli Tesli.

Tesla i Edison, czym jest prąd,

Najpierw Edison w 1882 r. uruchomił pierwszą sieć elektryczną, która dostarczała prąd do kilkudziesięciu mieszkańców Manhattanu. Był to prąd stały (DC). W 1894 r. zatrudnił pracownika, geniusza, który miał odmienną wizję od swojego chlebodawcy. Nikola Tesla, bo o nim mowa, zaproponował stosowanie prądu przemiennego (AC), który poprawiał wydajność transformatorów. Nie spodobało się to Edisonowi i od tego momentu stali się śmiertelnymi wrogami. Z pewnością jeden życzył drugiemu bolesnej śmierci poprzez porażenie swoim rodzajem prądu, jednak obaj przeżyli, a Tesla w 1897 r. rozpoczął dystrybucję prądu przemiennego. Ostatecznie po latach walk i wzajemnych oszczerstw, batalię wygrał Tesla ze swoim prądem przemiennym, który wszedł do szerokiego zastosowania. Właśnie taki prąd płynie aktualnie w naszych gniazdkach i pozwala na zasilanie komputerów, telefonów i serwerów, dzięki czemu możecie czytać ten tekst. Warto jednak zaznaczyć, że sukces Tesli był tylko ideologiczny, gdyż został zmuszony do sprzedaży swojego patentu, na którym komercyjny sukces odniosła firma Edisona. Cóż, ta batalia tak naprawdę nigdy się nie skończyła i obaj są zarówno przegrani, jak i wygrani.

Podsumowanie

Szybka podróż poprzez historię elektryczności dobiega końca. Pokazuje ona jak idea, poparta pracą i talentem wielu ludzi, może przemienić się w coś, bez czego nie moglibyśmy obecnie funkcjonować. Osobiście uważam, że czeka nas jeszcze wiele takich idei i odkryć o których nawet nie zdajemy sobie obecnie sprawy, a za kilkadziesiąt lat nie będziemy wyobrażać sobie bez nich życia. Dla zainteresowanych tematem mogę polecić książkę „Ostatnie dni mroku” Grahama Moore’a. Traktuje ona dokładniej o historii prądu, a także szerzej opisuje genezę i przebieg walki Edisona oraz Tesli. Bardzo ciekawa lektura z którą warto się zapoznać! Do tego tematu luźno nawiązuje także film “Prestiż” w reżyserii Christophera Nolana, który również Wam polecam.

Film Prestiż, Tesla i Edison, czym jest prąd,

Jeśli macie jakieś pytania czy uwagi, śmiało dawajcie znać w komentarzach!

Autor: Jarosław Prorok

Przeczytaj również: