Величайшей экономической революцией — даже более значительной, чем изобретение паровой машины, — стало производство и универсальное использование электричества. И в этой области, как и в химии, практическим изобретениям предшествовали теория и исследования. Первые опыты над электрическими явлениями, предпринятые Гальвани, Вольтой, Ампером, Ломоносовым и др. в конце 18 в., долгое время не имели практического значения. Однако их работы, особенно конструкция ячейки, генерирующей электрический ток, заложили научные основы новой отрасли знаний и дали теоретическую базу последующим изобретателям.

Особенно продвинулись вперед в этой науке исследования Майкла Фарадея, открывшего явление электромагнитной индукции и на этой основе сконструировавшего в 1831 г. генератор (преобразующий механическое движение ротора в магнитном поле в постоянный ток) и электродвигатель. (обратная операция). С тех пор стало возможным механически генерировать электрический ток малой мощности. В 1875 — 1880 годах Томаш Эдисон коренным образом усовершенствовал конструкцию генератора, придав ему вид генераторов, используемых по сей день. В то же время Эдинсон разработал способы проведения электричества по разветвленной сети, благодаря которым стало возможным размещать больше установок на одной электрической цепи, питаемой от одного и того же источника электроэнергии. В то же время Вернер Сименс разработал новые типы электродвигателей,

Изобретения Эдисона в США и Сименса в Германии дали толчок бурному развитию электротехнической промышленности и строительства электростанций. Первые тепловые электростанции были построены в Северной Америке и Европе в 1880 — 1890 годах. Они производили только низковольтный постоянный ток. При этом они имели малую мощность (несколько киловатт) и узкий локальный радиус действия (до 1 км). Их строили на отдельных заводах, шахтах или в отдельных городских районах. В 1882 году в Нью-Йорке была построена первая электростанция, обеспечивающая продажу электроэнергии любому получателю. Так было до изобретений хорватского физика Николы Теслы, который в 1887 году разработал методы преобразования многофазного токапеременная,и англичанин Себастьян Ферранти, который в 1889 г.р.построенгенераторыток высокого напряжения позволял передавать электроэнергию на большие расстояния. Отныне можно было строить электростанции в наиболее удобных с точки зрения источника местахэнергия(уголь или капля воды) и электрический ток для передачи по линиямвысокийнизкого напряжения к удаленным точкам потребления. Первыйэле-выше была построена дальнобойная электростанцияНиагарский водопадв 1896 — 1898 гг.

Электричество не является внутренним источником энергии,но только ееособая форма, средство передачи энергии на расстояниепроизводитьпервоначально в форме тепла или движения. Паровые машины ивыхлоппроизвел революцию в производстве энергии; электрического тока создавали почти неограниченные возможности его удобной передачи ииспользовать-Ваня.

Известно, что механическая энергия передается на расстояние не более нескольких десятков метров. Для этого использовались различные механические передачи: зубчатые колеса, цепи, приводные ремни, вызывающие в пути из-затараэра больших потерь мощности (до 30°/год). Только примерно в 1880 году шарикоподшипники начали использовать для уменьшения трения.ввращательное движение.спасти-самый простой способ передачиэнергия былагидравлические или пневматические прессы, но и они могут работать только на короткие расстояния и с относительно небольшой мощностью. Таким образом, генерируемая энергия должна была использоваться на месте. В этих условиях необходимо было сосредоточить все виды машин в непосредственной близости от источника питания. В промышленности XIX века это приводило к скученности заводского оборудования в помещениях, теснота которых представляла угрозу для здоровья и жизни человека. Это также способствовало чрезмерной концентрации промышленности и плотности населения у самих источников энергии.—в угольных месторождениях.

Электричество, с другой стороны, позволяет передавать энергию далекорасстояния наминимальныйпотери.Это также позволяет накапливатьэнергия,собирать его запасы и использовать ихвв любой момент. Наконец, он позволяет легко распределять энергию, регулировать ее поток и придавать ей различные формы полезной мощности. Благодаря этому она смогла найтиДауниверсальное практическое использование—в двигателях,инсталляциидля отопления или охлаждения, для освещения и, наконец, для выбросовилиприем радиоволн.

Первое практическое применение электричества былопереводы-Информацияототправка и прерываниеэлектричество — телеграфсоставлено СамуэлемМорс Вт1838 г.Первоначальносигналыэлектричество подведено только кнесколько километров,сейчасв 1851 г.р.расположенныйлевыйтелеграфный кабель под Ла-Маншем, а в 1866 году под Атлантическим океаном. Во времена постаразработкаВ железнодорожной отрасли телеграфная связь решила насущную проблему связи между железнодорожной службой по поводу движения поездов. Затем, ускорив передачу всех новостей, она способствовала развитию прессы и ее важности. Он приближает отдаленные рынки друг к другу, предоставляя быструю коммерческую информацию.

В 1876 году Александр Белл (США) использовал электричество для передачи речи, создав телефон с радиусом действия около 3 км. После усовершенствования микрофона Эдисоном этот диапазон увеличился до нескольких десятков километров. До конца 19 века самая длинная телефонная линия была между Нью-Йорком и Чикаго (1400 км).

В 1888 году немецкий физик Генрих Герц открыл электромагнитные волны, и с тех пор ученые разных стран пытались построить на этой основе «беспроводной телеграф». Первый патент на такой телеграф был получен в Англии в 1896 году Гульельмо Маркони, когда ему удалось передать радиосигналы на расстояние 5 км. Пять лет спустя Маркони уже передавал радиосигналы из Европы в Америку, а в 1908 году между двумя континентами была установлена ​​регулярная радиотелеграфная связь. Беспроволочный телеграф оказал огромные услуги прежде всего судоходству, а затем и авиации, которая не могла пользоваться кабельной связью.

Вторым этапом развития того же изобретения стала передача человеческой речи с помощью радиоволн. Это стало возможным, когда английский физик Джон Флеминг изобрел в 1904 году электронно-лучевую трубку, которая излучала радиоволны (ранее посылались только затухающие волны, непригодные для передачи модулированных звуков). В последующие годы американские ученые Реджинальд Фессенден и Ли де Форест независимо построили катодные передатчики и приемные установки (детекторы). Теперь каждый год приносил новые изобретения в этой области. В 1909 году состоялась первая публичная радиотрансляция концерта Каруса из Нью-Йоркской оперы. Первая мировая война в значительной степени способствовала развитию радиовещания, как и авиации. Военные нужды стимулировали совершенствование радиотехники. Сразу после войны радиовещание стало общедоступным; в 1920 г. в ряде стран были созданы постоянные радиостанции и стали транслироваться регулярные радиопрограммы.

Телекоммуникации, помимо практических услуг, которые они оказывают железным дорогам, судоходству и авиации, вызвали полную революцию в области информации — основного фактора, формирующего человеческое сознание. Телеграф и радио, а также ежедневная пресса, черпающая из них свои материалы, обеспечивают постоянный поток тысяч экономической, политической и культурной информации. Современный человек всесторонне информирован обо всех важнейших событиях, происходящих даже в далеких странах, и на этой основе формируются его взгляды и поведение. Это дает ему осознание изменчивости и разнообразия социальных явлений и ощущение единства мира.

Освещение было вторым применением электричества в практических целях. В 1844 году француз Ж. Б. Фуко сконструировал дуговую лампу (основанную на явлении искрения в прерывистой электрической цепи — так называемая дуга Вольта), а в 1850 — 1860 годах этот тип освещения был внедрен на маяках, в портах, на железной дороге. вокзалы, театры и т. д. В Варшаве в 1859 г. был зажжен первый электродуговой маяк, что позволило вести ночные работы по строительству первого железного моста через реку Вислу. Дуговые лампы по сравнению с газовыми светили гораздо ярче, но установка нескольких ламп к одному источнику электричества здесь была практически невозможна (при разомкнутой цепи). Каждая такая лампа в отдельности должна была иметь свой генератор: поэтому годами их использовали только как одиночные с достаточно сильным свечением.

Только изобретения Эдисона 1878-1880 годов сделали возможным широкомасштабное электрическое освещение. Эдисон не только изобрел лампочку, но и разработал способы проведения электричества по разветвленной сети. В 1880 году на вокзале в Нью-Йорке погасли лампочки, а на улицах города и в общественных зданиях стали прокладывать электрические сети. Четыре года спустя главные улицы Лондона и Берлина получили регулярное электрическое освещение. В Европе производство лампочек и электронного оборудования в больших масштабах осуществлялось в 1880 — 1885 годах компанией Сименс в Берлине. Для массового производства лампочек был необходим технический способ создания вакуума. С другой стороны, производство вспомогательных электроустановок — проводников, катушек, контактов, трансформаторов и т. п. — требовало редкого сырья, в основном меди, суппа и каучука.

Примерно в то же время, когда появилась лампочка, появились новые способы использования электричества, прежде всего в коммуникациях. В 1879 году Сименс представил на всемирной промышленной выставке в Берлине электромобиль — первый трамвай. В 1881 году электрические трамваи начали курсировать по улицам Берлина, в 1884 году — в Париже, а в последующие годы — во многих крупных городах Европы и Америки. В Польше электрические трамваи первыми появились во Львове (1894 г.), затем в Лодзи и Познани (1898 г.) и намного позже в Варшаве (1905 г.).

В то время как трамваи распространились в индустриальных странах довольно быстро, став повседневным элементом городской жизни уже перед Первой мировой войной, электрическая железная дорога, несмотря на ее значительное экономическое преимущество перед паровой, внедрялась повсеместно очень медленно. К концу 19 века в США и Европе было электрифицировано несколько коротких участков железных дорог в городах и в туннелях. В 1890 году в Лондоне открылась первая электрическая подземная железная дорога (метро), а в 1895 году — более длинная железнодорожная линия Огайо-Балтимор.

Использование электричества в металлургии имело большое практическое значение. Электролиз алюминия — единственный промышленный способ получения этого металла; производство алюминия потребляет огромное количество электроэнергии. С начала 20 века в электрических печах стали плавить высококачественные стали и сплавы. Вспомогательные электроустановки также улучшают работу мартеновских печей и облегчают управление плавкой. Электролитическую диссоциацию жидкостей использовали также для получения некоторых веществ в промышленных масштабах (в том числе хлора, магния, меди и цинка). В химии использование электричества позволило генерировать и точно контролировать низкие и высокие температуры для контролируемых химических реакций, а также создавать высокие или низкие давления (например, для сжижения газов).

Электричество играло огромную роль в добыче полезных ископаемых. Благодаря ему шахты получили безопасное освещение и сигнализацию, что обеспечило постоянную связь между всем персоналом на просторах шахты. Электрическое освещение появилось в угольных шахтах в 1885-1890 годах, а с начала 20 века началась механизация подземного транспорта, также возможная только с применением электродвигателей. Электрический ток стал новым орудием эксплуатации богатств земных недр.

Около 1900 года электродвигатели стали использоваться для приведения в движение машин на фабриках. Электропривод не только облегчал эксплуатацию машин, но и способствовал улучшению условий труда в промышленности: снижал риск несчастных случаев на производстве, устранял раздражающий шум механических передаточных устройств и позволял более удобно расположить машины на заводе. залы. В то же время развитие сети электроснабжения и магистральных линий электропередачи позволило более рационально разместить промышленность по важным экономическим критериям (распределение сырья, резервы рабочей силы). Таким образом, изменились условия развития целых географических районов. Электрификация обеспечила быструю индустриализацию некоторых регионов и целых стран без местной энергетической базы в виде древесины или угля.

Электричество также позволило использовать в больших промышленных масштабах новый — на самом деле очень старый, но прежде неэффективный — источник энергии: водопад. Поскольку гидроприводные устройства должны были располагаться прямо на реке, а сами механические шестерни и колеса не выдерживали больших усилий, гидроэнергетика имела весьма ограниченное применение. Только преобразование механической энергии движения воды в электрический ток открывало огромные возможности использования этой великой силы природы.

Первыми электростанциями были тепловые электростанции. Они использовали механическую энергию для производства электроэнергии от тепловых двигателей (от сжигания угля). Однако уже в конце 19 века было построено несколько гидроэлектростанций (среди них самая крупная и известная на Ниагаре). Путь к этому был проложен конструкцией водяных турбин вместо гребных колес. Реакционная водяная турбина Фрэнсиса (около 1850 г.), вращающаяся под действием давления закрученной в ней воды, и действующая турбина Пелтона (1880 г.), работающая под воздействием воды, применяемые на естественных или искусственных водопадах, позволяли максимально использовать сила падения воды. Эти типы турбин в сочетании с большими генераторами используются на гидроэлектростанциях. Турбогенераторы имеют самый высокий технический КПД из всех двигателей, достигающий 90%. Почти вся энергия воды преобразуется в механическое движение машины, которое, в свою очередь, превращается в электрический ток. Их мощность достигает 150 тысяч. л.с. (самые большие водяные колеса имели мощность в несколько л.с.). На современных ГЭС устанавливается несколько турбогенераторов, суммарной мощностью сотни тысяч лошадиных сил, а в электрических установках — сотни тысяч киловатт. Гидроэлектростанции требуют во много раз больших капитальных затрат (на сооружение водохранилищ, дамб, шлюзов и самих устройств и помещений, выдерживающих огромную мощность), чем тепловые электростанции, затрат на содержание, значительно дешевле в эксплуатации. л.с. (самые большие водяные колеса имели мощность в несколько л.с.). На современных ГЭС устанавливается несколько турбогенераторов, суммарной мощностью сотни тысяч лошадиных сил, а в электрических установках — сотни тысяч киловатт. Гидроэлектростанции требуют во много раз больших капитальных затрат (на сооружение водохранилищ, дамб, шлюзов и самих устройств и помещений, выдерживающих огромную мощность), чем тепловые электростанции, затрат на содержание, значительно дешевле в эксплуатации. л.с. (самые большие водяные колеса имели мощность в несколько л.с.). На современных ГЭС устанавливается несколько турбогенераторов, суммарной мощностью сотни тысяч лошадиных сил, а в электрических установках — сотни тысяч киловатт. Гидроэлектростанции требуют во много раз больших капитальных затрат (на сооружение водохранилищ, дамб, шлюзов и самих устройств и помещений, выдерживающих огромную мощность), чем тепловые электростанции, затрат на содержание, значительно дешевле в эксплуатации.

Таким образом, обильные и неисчерпаемые природные энергетические ресурсы, скрытые в водопадах рек и водопадов, стали в виде электричества наиболее удобным источником движения в промышленности и на транспорте, а благодаря их более широкому использованию для освещения, отопления, связь и т.д. — наиболее универсальный источник энергии во всех сферах жизнедеятельности, который можно использовать в местах, удаленных на сотни километров от места добычи. XIX век начался с популяризации паровой машины в важнейших отраслях народного хозяйства, а закончился более широким применением электричества. В этом смысле его также называют «эпохой пара и электричества», или, точнее, периодом, когда использование форм энергии эволюционировало от пара к электричеству.