ELEC-A4920 (3 op) Sähkötekniikan historia ja innovaatiot 2. luento: Lasi- ja lakkasähkö
luento päivämäärä aihe 1 8.1.2018 Johdanto. Sähkön ja magnetismin varhaishistoria 2 15.1.2018 Lasi- ja lakkasähkö 3 22.1.2018 Staattisen sähkön aikakausi 4 29.1.2018 Sähkökemian synty, sähköparisto 5 5.2.2018 Sähkön magneettivaikutus 6 12.2.2018 Sähköinen virtapiiri 7 19.2.2018 Magneetin sähkövaikutus 8 26.2.2018 Sähkömagneettiset kentät ja aallot 9 5.3.2018 Sovelluksia: tietoliikenne 10 12.3.2018 Sovelluksia: sähkövalo 11 19.3.2018 Sovelluksia: sähkövoima 12 26.3.2018 Sovelluksia: langaton tiedonsiirto
Historiatrivia 1: tulokset Osanottajia 55 henkilöä. Keskiarvo 2,9 pistettä. Kysymys Oikeita vastauksia 1. 9,1 % 2. 20,0 % 3. 23,6 % 4. 50,9 % 5. 36,4 % 6. 25,5 % 7. 12,7 % 8. 5,5 % 9. 36,4 % 10. 60,0 % LUKUMÄÄRÄ 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Pistejakauma 16 17 7 5 4 4 2 0 1 2 3 4 5 6 PISTEMÄÄRÄ
Tärkeimmät innovaatiot Kuinka monta eri mainintaa löytyi Tiedonsiirto, Radio, puhelin, tietoliikenne, lennätin: 32 Sähkövalo/Hehkulamppu: 27 Transistori, puolijohteet, mikropiirit: 21 Sähkögeneraattori: 19 Sähkömoottori: 13 Sähkö, tasavirta, vaihtovirta: 11 Sähkömagnetismi, induktio, Maxwellin yhtälöt: 9 Tietokone: 8 Sähköverkko (Tuotanto, varastointi ja siirto): 7 Paristo: 6 Muita: Sähköautot, kompassi, LED, elektrolyysi ja jääkaappi.
Tärkeimmät innovaatiot Kuinka moni piti tärkeimpänä innovaationa Tiedonsiirto, Radio, puhelin, etoliikenne, lennä n: 32 4 Sähkövalo/Hehkulamppu: 27 7 Transistori, puolijohteet, mikropiirit: 21 12 Sähkögeneraa ori: 19 15 Sähkömoo ori: 13 3 Sähkö, tasavirta, vaihtovirta: 11 3 Sähkömagnetismi, induktio, Maxwellin yhtälöt: 9 3 Tietokone: 8 3 Sähköverkko (Tuotanto, varastoin ja siirto): 7 2 Paristo: 6 2
8.1.2018 55 osallistujaa 100,0 90,0 Kysymyskohtainen menestys (prosentteja oikeita vastauksia) 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
puhua poika aivot varjo katsoa
Euroopan historian periodisointi antiikki keskiaika uusi aika -500 0 +500 +1000 +1500 +2000 Thales Aristoteles Lucretius Plinius vanhempi Petrus Peregrinus Gilbert
Ajanlaskusta Gregoriaaninen kalenteri (15.1.2018) ekr., jkr. / eaa., jaa. engl.: CE, BCE (Common/Current Era) AD (Anno Domini) Islamilainen kalenteri (27.4.1439) AH (Anno Hegirae) Hidžri, Hijri (16.7.622 jaa) Juutalainen kalenteri (28.4.5778) AM (Anno Mundi) 7:ssä vuodessa 19:n jaksossa on 13 kk (3.,6.,8.,11.,14.,19.) Persialainen kalenteri (26.10.1396) SH solar hijri
Athanasius Kircher (1602 1680) saksalainen jesuiittaoppinut (orientalisti, egyptologi, geologiaa, lääketiedettä, Master of a hundred arts, viimeisin renessanssimies ) MAGNETISMISTA: magnetismi maassa ja taivaankappaleissa vuorovedet eläinten ja kasvien veto- ja poistovoima musiikin, rakkauden magneettinen voima magnetismin sovellukset lääketieteessä, hydrauliikassa,... magneettinen kello Jumala universumin keskusmagneettina suuri vaikutus: Guericke, Leibniz,...
Magneettiset materiaalit para/dia/ferro... -magneettisuus voimakkaat magneettikivet arvokkaita magneetin voiman parantaminen (Gowin Knight, 1750-luku, 28-kertainen nostokyky!) 1900-luku: alnico, Sm+Co, NdFeB,...
magnesium, mangaani? Magnesium (Mg) järjestysluku 12 Manganese (Mn) järjestysluku 25
Magnesia Magnesium MgO = magnesia
mangaani, manganese Pyrolusiitti (MnO 2 ) epämagneettinen magnes
Asimov, s. 228
Deklinaatio (eranto)
Maan magnetismin tutkimus Edmund Halley: deklinaatiokartta 1700 Karl Friedrich Gauss, Alexander von Humboldt Magneettiset observatoriot 1820-luvulla Johan Jacob Nervander (1805 1848) Kaisaniemeen observatorio 1838 Nurmijärvi, Sodankylä
Deklinaatio ollut länteen. Tätänykyä itään!
53000 nt
Deklinaatio (epookki 2005:0)
http://www.ngdc.noaa.gov/geomag/wmm/dodwmm.shtml
(2015)
(2015)
Nyt sähköasiaan... 2. luento: Lasi- ja lakkasähkö
William Gilbert (1544-1603)
Tractatus sive Physiologia Nova de Magnete, magneticisque Corporibus, et de magno Magnete Tellure; sex libris comprehensus; plurimis & argumentis & experimentis demonstrata Book I: Ancient and modern writings on the Loadstone Book II: On Magnetick Motions Book III: On Direction (kääntyminen Maan napoja kohti) Book IIII: On Variation (deklinaatio) Book V: On Declination (inklinaatio) Book VI: On the Globe of the earth, the great magnet (maan pyörimisliike johtuu magneettivoimasta) Sähkövoimasta vain yksi luku osassa II
http://www.gutenberg.org/files/33810/33810-h/33810-h.htm The Project Gutenberg EBook of On the magnet, magnetick bodies also, and on the great magnet the earth, by William Gilbert of Colchester This ebook is for the use of anyone anywhere at no cost and with almost no restrictions whatsoever. You may copy it, give it away or re-use it under the terms of the Project Gutenberg License included with this ebook or online at www.gutenberg.org
De Magnete 1. kirja: 17 lukua 2. kirja: 39 lukua 3. kirja: 17 lukua 4. kirja: 21 lukua 5. kirja: 12 lukua 6. kirja: 9 lukua sähköstä vain 2. kirjan 2. luvussa!
Chap. 1. On Magnetick Motions. Chap. 2. On the Magnetick Coition, and first on the attraction of Amber, or more truly, on the attaching of bodies to Amber. Chap. 3. Opinions of others on Magnetick Coition, which they call Attraction. Chap. 4. On Magnetick Force & Form, what it is; and on the cause of the Coition. Chap. 5. How the Power dwells in the Loadstone.
Versorium But in order that you may be able clearly to test how such attraction occurs, and what those materials are which thus entice other bodies (for even if bodies incline towards some of these, yet on account of weakness they seem not to be raised by them, but are more easily turned), make yourself a versorium of any metal you like, three or four digits in length, resting rather lightly on its point of support after the manner of a magnetick needle, to one end of which bring up a piece of amber or a smooth and polished gem which has been gently rubbed; for the versorium turns forthwith.
The electric effluvia differ much from air, and as air is the earth's effluvium, so electric bodies have their own distinctive effluvia; and each peculiar effluvium has its own individual power of leading to union, its own movement to its origin, to its fount, and to the body emitting the effluvium.
Gilbert sähköiset (elektriset) aineet (lasi, timantti, rikki, hartsi,...) epäsähköiset aineet (metallit, luu, smaragdi,...) ero sähkön ja magnetismin välillä magneettisuus luonnostaan aineessa, sähkö saatava hankaamalla esiin magneettisuus paljon vahvempi sähkövoima vain vetää erilliset voimat
Otto von Guericke (1602-1686) Magdeburgin pormestari Ensimmäinen sähkögeneraattori!
1631 Magdeburger Hochzeit magdeburgisieren!
Horror vacui tyhjökammo Aristoteles Gasparo Berti Evangelista Torricelli 1644 Guericken tyhjiöpumppu ~ 1650
Guericke 1654
luku sähkökokeista rikkipallo maapallon mallina (kosmologia: maa, kuu) sähkökipinöitä
Otto von Guericke: Neue Magdeburger Versuche über den leeren Raum
Francis Hauksbee (1666 1713) Royal Societyn demonstraattori - lasipallo - ontto pallo toimii - lasiputki
Isaac Newton puheenjohtajaksi 1703
elohopeaa valohehku (Pyhän Elmon tuli) - loistelampun edeltäjä
Stephen Gray (1666 1736) - sähkön johtuminen Lasiputki: korkit päihin -voima korkeissa! -puutikku, metallilanka, naru -helmikuu 1729
- sähkön siirtoa 270 metriä! (silkkinarut kannattimina!) -idea: johtavat/eristävät aineet (vrt. Gilbert: elektriset/epäelektriset aineet) Copley-mitali 1731, 1732
Jean Antoine Nollet: Leçons de Physique Expérimentale, Vol. 6 (Paris: Guérin, 1764).
Venus electrificata Georg Mathias Bose (1754) L électricité, son origine et ses progrès, poème en deux livres.
Dufay (1698 1739) (Charles François de Cisternay du Fay) kaikki aineet voidaan sähköistää (koskettamalla sähkökappaleella) sähköisen ja ei-sähköisen aineen välillä vetovoima kahden sähköisen aineen välillä poistovoima ACR Attraction Communication Répulsion
Dufay (1698 1739) (Charles François de Cisternay du Fay) MUTTA: lasiputkella sähköistetty lehtikulta & hartsitanko? vetovoima! kahden sähkön teoria 1734
Kaksi sähköä (Dufay 1734) lasisähkö ja lakkasähkö Sarja: (+) lasi, villa, silkki, paperi, meripihka, lakka, metallit, rikki (-)
Triboelectric nanogenerator
Blue energy
Leidenin pullo (Kleistsche Flasche) Ewald Jürgen von Kleist (Pommeri 1745) Pieter van Musschenbroek (Leiden 1746)
Musschenbroekin kirje Réaumur lle (20. tammikuuta 1746) Une expérience nouvelle, mais terrible, que je vous conseille de ne point tenter vous-même "Tout à coup ma main droite fut frappée avec tant de violence que j eus tout le corps ébranlé comme d un coup de foudre ( ) ; en un mot je croyais que c en était fait de moi" http://www.ampere.cnrs.fr/parcourspedagogique/zoom/18e/bouteilleleyde/
...myös hyvä sähkön varasto
Philosophical Transactions of the Royal Society, 1746
http://rstl.royalsocietypublishing.org/content/by/year
Kapasitanssi d C = e e r 0 A d A C = 4p ae 0 e 0» 8,854 10-12 F/m (pikofaradeja)
Superkondensaattorit 10-2 10 +3 faradia
grafeeni-ultrakondensaattori (nopea)
William Watson (1715 1787) sähköpiirin käsite
Mitä kautta sähkö kulkee sähköpiirissä?
Matti Supponen:
Sähkön hyötykäyttö Jean Jallabert (1712 1768)
Guillaume-Benjamin-Amand Duchenne de Boulogne (1806 1875) sähköterapia