Obwohl es möglich ist, die Geschichte der Nutzung der elektrischen Energie nachzuvollziehen und die Verantwortlichen für verschiedene Durchbrüche auf dem Weg zu identifizieren, ist es schwierig, den Namen der Person zu benennen, die die Elektrizität zuerst entdeckte. Sehr früh in der Menschheitsgeschichte hätten die Menschen Blitze gesehen, eine offensichtliche natürliche Manifestation, aber sie hätten sie nicht erklären können. Die bekannte Geschichte der Elektrizität geht auf mindestens 620-550 v. Chr. zurück, als im antiken Griechenland festgestellt wurde, dass das Reiben von Fell auf Bernstein eine Anziehung zwischen den beiden auslöste. Diese Entdeckung wird dem Philosophen Thales von Milet zugeschrieben. Es sollte viele Jahrhunderte dauern, bis jemand dieses Phänomen mit Blitzen in Verbindung bringen konnte, und noch ein Jahrhundert, bis elektrische Ströme praktisch genutzt wurden.
Frühe Experimente
Bis zum 17. Jahrhundert wurden viele elektrizitätsbezogene Entdeckungen gemacht, wie die Erfindung eines frühen elektrostatischen Generators, die Unterscheidung zwischen positiven und negativen Ladungen und die Klassifizierung von Materialien als Leiter oder Isolator. Im Jahr 1600 stellte der englische Arzt William Gilbert erstmals den Zusammenhang zwischen der Anziehung entgegengesetzt geladener Objekte und dem Magnetismus her. Er prägte den Begriff elektrisch, aus dem Griechischen elektron – was Bernstein bedeutet – um die Kraft zu identifizieren, die bestimmte Substanzen ausüben, wenn sie aneinander gerieben werden.
Benjamin Franklin
Benjamin Franklin ist vielleicht der Name, der am meisten mit Elektrizität in Verbindung gebracht wird. 1750 versuchte er zu beweisen, dass Blitze durch Elektrizität verursacht wurden, indem er ein Experiment beschrieb, bei dem ein elektrischer Leiter verwendet wurde, um Strom aus einer Gewitterwolke zu gewinnen. Es scheint, dass, bevor er dies durchführen konnte, ein französischer Experimentator namens Thomas-Francois Dalibard, der Fraklins Schriften zu diesem Thema gelesen hatte, im Mai mit einem 40 Meter langen Metallmast erfolgreich eine elektrische Entladung aus einer Gewitterwolke erzielte 12.2. Franklin wird zugeschrieben, im Juni desselben Jahres ein ähnliches Experiment durchgeführt zu haben, bei dem er einen Drachen mit einem daran befestigten Metallschlüssel in eine geeignete Wolke fliegen ließ. Die genauen historischen Details sind unklar, aber möglicherweise hat er dann den Schlüssel geborgen und Strom daraus abgeleitet.
Es ist zwar nicht genau klar, wann, wie oder ob Franklin sein Blitzexperiment tatsächlich durchgeführt hat, aber die Idee dahinter wird ihm zu Recht zugeschrieben. Nachdem der Zusammenhang zwischen Beleuchtung und Elektrizität bestätigt war, erfand er den Blitzableiter, einen Metallmast, der bei Gewitter den Strom sicher von einem Gebäude ableitet. Franklin beobachtete und dokumentierte andere elektrische Phänomene, aber es blieb anderen überlassen, die wahre Natur der Elektrizität zu bestimmen und ihre Kraft zu nutzen.
Galvani, Volta und die Erfindung der Batterie
Die italienischen Wissenschaftler Luigi Galvani und Alessandro Volta waren beide an der Entwicklung der ersten Batterie im späten 18. und frühen 19. Jahrhundert beteiligt. Im Jahr 1780 entdeckte Galvani, was er „tierische Elektrizität“ nannte, als er herausfand, dass sich ein Froschbein zusammenziehen würde, wenn es mit zwei verschiedenen Metallen verbunden war. Volta zeigte später, dass der „tierische“ Teil unnötig war und dass Paare verschiedener Metalle wie Zink und Kupfer einen Strom erzeugen konnten, wenn sie in einen Elektrolyten wie Salzwasser getaucht wurden. Dieses Gerät wird als galvanische Zelle bezeichnet.
Volta fuhr fort, eine „voltaische Säule“ zu erstellen, die aus abwechselnden Schichten von Kupfer und Zink besteht, die durch in Salzwasser getränktes Papier getrennt sind. Dieser erzeugt einen größeren Strom und wird als erste Batterie gutgeschrieben. Diese Geräte funktionieren, weil Zink eine größere Tendenz hat, Elektronen zu verlieren als Kupfer, so dass, wenn sie durch einen Elektrolyten verbunden sind, Elektronen von einem zum anderen fließen und eine galvanische Zelle bilden. Eine Reihe von galvanischen Zellen, die wie in einer voltaischen Säule miteinander verbunden sind, bildet eine Batterie.
Es wurde die Theorie aufgestellt, dass ein im Irak entdecktes Artefakt, das vermutlich zwischen 224 und 640 n. Chr. datiert wurde, eine Art Batterie gewesen sein könnte. Es bestand aus einem kleinen Terrakotta-Topf, der ein Kupferrohr enthielt, das einen Eisenstab umgab. Wenn es mit einem Elektrolyten wie Traubensaft gefüllt ist, kann es einen elektrischen Strom erzeugen. Die meisten Wissenschaftler glauben jedoch, dass die Töpfe zum Aufbewahren von Schriftrollen verwendet wurden und dass ihre Fähigkeit, einen Strom zu erzeugen, rein zufällig ist.
Michael Faraday
1831 entdeckte der englische Wissenschaftler Michael Faraday, dass durch ein bewegtes Magnetfeld in einem Kupferdraht ein elektrischer Strom induziert werden kann. Dies führte zu zwei entscheidenden Erfindungen: dem Dynamo und dem Elektromotor. Ein Dynamo erzeugt einen elektrischen Strom durch die relative Bewegung von Spulen aus Kupferdraht und Magneten und ist heute die wichtigste Methode zur Erzeugung von Elektrizität für den häuslichen und industriellen Gebrauch. Der Elektromotor nutzt das gleiche Prinzip: Ein in einem Magnetfeld fließender Strom erzeugt Bewegung.
Thomas Edison und Nicola Tesla
Nach der Erfindung der Glühbirne durch den britischen Physiker Joseph Swan im Jahr 1860 hatte der amerikanische Erfinder Thomas Edison Ende des 1800. Edison plante, den Gleichstrom (DC) zu verwenden, der von den damals verfügbaren Generatoren erzeugt wurde. Dies hätte allerdings das Aufstellen von Generatoren in kurzen Abständen erfordert, da durch den Widerstand der Kabel viel Leistung verloren ging.
Nicola Tesla, ein in Serbien geborener Ingenieur und Erfinder, der eine Zeitlang mit Edison zusammenarbeitete, entwickelte eine neue Art von Generator, der einen Strom erzeugte, der viele Male pro Sekunde die Richtung wechselte, bekannt als Wechselstrom (AC). Dies hatte den Vorteil, dass Spannung und Strom über einen Transformator variiert werden konnten. Der Leistungsverlust könnte minimiert werden, indem der Strom bei niedrigem Strom und hoher Spannung übertragen, dann die Spannung reduziert und der Strom für den Hausgebrauch erhöht wird. Trotz des heftigen Widerstands von Edison wurde AC angenommen, und diese Art von Strom wird heute in Haushalten verwendet.