Hvad har elektricitet gjort for verdenen?

Problemstillinger:

1.       Hvilken teknologi/viden lå der bag opfindelsen elektricitet?

2.       Hvordan virker elektriciteten?

3.       Hvem opfandt elektriciteten - forskellige opfindere?

4.       Hvilken nytte gjorde elektriciteten den gang og i dag?

5.       Hvad har elektriciteten gjort for samfundet?

Vi vil gerne redegøre for hvad elektricitet er. Vi vil også finde ud af hvem der opfandt den. Derudover vil vi finde ud af hvad der lå til grund for denne opfindelse.

Derefter vil vi undersøge elektriciteten betydning for samfundet i oplysningstiden og i dag.

1. Historisk baggrund  

Man har kendt til elektricitet i mere end 2500 år. I Grækenland på den tid havde man fundet ud af at man vha. rav og et stykke stof kunne danne statisk elektricitet ved at gnide disse mod hinanden. Heraf opstod navnet elektricitet, da rav på græsk hedder 'elektron'. Denne statiske elektricitet var ikke mulig at bruge til noget. Luigi Galvani opdager den dyriske elektricitet[1], der danner grundlag for Alessandro Voltas opfindelse af det galvaniske batteri, Voltasøjlen[2] (til højre), grundlagt på teorien om den dyriske elektricitet eller den galvaniske effekt efter Galvani. Denne relativt svage strøm er den eneste form for stabilt produceret elektricitet før 1856.

I 1820 opdagede H. C. Ørsted sammenhængen mellem elektricitet og magnetisme.

På denne baggrund byggede englænderen Michael Faraday verdens første generator i 1821. Denne blev videreudviklet af Søren Hjorth, der tog patent på idéen til elektromotoren. Det lykkedes ham ikke at få denne til at fungere optimalt. Da patentet udløb blev det i stedet tyskeren Werner Siemens, der i 1856 konstruerede den første effektive og stabile dynamo.

2.    Induktion:

Lenz' regler lægger grundlag for princippet for induktionsstrøm, der benyttes i en dynamo:

Når antallet af magnetiske feltlinier i en spole vokser, frembringes i spolen en induktionsstrøm, der søger at modvirke de nytilkommende feltlinier ved at udsende feltlinier i modsat retning.

 Når antallet af magnetiske feltlinier i en spole aftager, frembringes i spolen en induktionsstrøm, der søger at erstatte de forsvindende feltlinier ved at udsende feltlinier i samme retning.

Og på dansk:

En spole (til venstre) har et passivt magnetfelt. Når en magnet så bliver placeret i spolen, ændres spolens magnetfelt. Dette vil spolen ikke fatte en skid af, og vil prøve at fjerne magneten ved at danne en såkaldt "induktionsstrøm", der danner et modsatrettet magnetfelt, der (hvis magneten er lille nok) vil fjerne magneten. Efter en kort tid vil spolen acceptere ændringen i magnetfeltet, og induktionsstrømmen ophører.

Hvis man derefter fjerner magneten fra spolen, vil spolen igen ikke fatte en skid, og vil endnu engang danne en induktionsstrøm, der denne gang forsøger at tiltrække magneten. Dermed dannes der en strøm den anden vej i spolens vindinger. Ved at fortsætte dette, har man dannet grundlaget for vekselstrøm.

Dette paradigme er hvad man benytter til produktion af strøm denne dag i dag.

3. Strøm:

Der er i alt otte energiformer. Strøm er den energiform man kalder elektrisk energi. Vi kender denne energi som en form af strøm gennem ledninger. Her er det frie elektroner fra metallet i ledningerne, der bevæger sig med en utrolig hastighed på 1000 km/s.

Pæren:

I 1879 kunne Thomas Edison præsentere den første holdbare glødepære. Denne udskiftede buelampen, der kun kunne holde et par timer. Glødelampen (til højre) kunne vha. yderlige forbedringer[3] holde op til 1000 timer.

Glødepæren:

Når frie elektroner bevæger sig igennem glødepærens wolframtråd møder de så meget modstand at der opstår varme, så tråden opvarmes til den begynder at gløde. Derved opstår der lys i en glødepære.

Lysstofrøret:

Her er det i stedet elektroder i hver ende af lysstofrøret, der sender elektroner igennem en gas, f.eks. Argon og kviksølvdampe. Disse elektroner ioniserer gassen, som herved udsender en ultraviolet stråling.  Den ultraviolette stråling forårsager en reaktion i atomernes elektronskyer, som får elektroner til at skifte skal. Ved hver elektron, der hopper en skal ind, udsendes der en foton. Dette skyldes at elektronen skal bruge mindre energi på at opholde sig i denne skal tættere på kernen. Denne foton er energi i form af stråling. (Se forklarende billede til venstre).

      4. Nyttevirkning

Dengang:

Dengang var det forholdsvis nyt. Glødelampen blev hurtigt populær og blev brugt meget, da den øgede arbejdsindsatsen. Man kunne nu arbejde efter mørkets frembrud. Elværker blev oprettet allerede i 1891 og op gennem 1900-tallet kom der flere privat- og andelsejede elværker.

NU!:

I dag kunne vi ikke undvære elektricitet og vi søger hele tiden nye måder at producere elektricitet på. Hvis ikke der var strøm til ville vi ikke kunne fungere som et højteknologisk samfund. Vi har længe været afhængige af fossile brændstoffer til at lave strøm, men da disse ressourcer er begrænsede og skader klimaet.

5.    Hvad har elektriciteten gjort for samfundet

Den har givet velstand. Har gjort mange nyttige og uundværlige opfindelser mulige.