Nakon otkrića prve baterije niko nije znao šta tačno teče kroz provodnik.
To je bilo ključno pitanje početkom 19. stoljeća.
Dva Italijana – Luigi Galvani i Alessandro Volta – zaslužni za prvi pouzdani izvor električne energije, zapravo nisu znali šta tačno prolazi kroz provodnik. To nije znao ni Napoleon Bonaparte kada je, fasciniran prvim električnim pokusima, izjavio: “Ovo je početak nove ere.”
Svi su vidjeli protok električne struje – ali niko nije vidio uzrok.
Tek kasnije, razvojem moderne fizike i otkrićem strukture atoma, zagonetka je razriješena. Kroz žicu nije prolazila nikakva tajanstvena sila niti nepoznati fluid – već sićušne negativno naelektrisane čestice – elektroni. Kada ih natjeramo da se usmjereno kreću kroz provodnik – nastaje električna struja.
Kad smo konačno došli do prvog izvora električne struje, kada je ova ideja postala jasnija – baterija se počela brzo razvijati. Naučnici su neumorno eksperimentirali s različitim materijalima i konstrukcijama, pokušavajući dobiti stabilniji i snažniji izvor energije. Paralelno s tim, počela su se razvijati i prva prava strujna kola.
Kada bismo žicom povezali oba pola baterije – pozitivni i negativni – elektroni bi dobili svoj “put” i počeli kretanje kroz provodnik. Zvuči jednostavno, zar ne?
Ali upravo tada – pojavili su se novi izazovi.
Baterije su se brzo trošile, bile su skupe, stvarale su otpad i proizvodile relativno slabu istosmjernu struju.
Naravno, čovječanstvo nije odustalo od baterije. Naprotiv – usavršavalo ju je decenijama. Koristila se tada, koristi se i danas. Samo što danas ima drugačiju ulogu.
Baterija je odlična za mobilne telefone, satove, laptope, lampe i bezbroj drugih uređaja koje svakodnevno koristimo. Tamo gdje trebamo prenosivu, tihu i praktičnu energiju – baterija je gotovo nezamjenjiva.
Ali za pokretanje fabrika, vozova, velikih mašina i cijelih gradova – trebalo je nešto mnogo snažnije. Bio je potreban izvor energije koji se ne troši nakon nekoliko sati rada.
Izvor koji može danima, mjesecima i godinama napajati hiljade, pa i milione uređaja.
Izvor koji se može proizvoditi u gotovo neograničenim količinama.
U tom trenutku niko nije slutio da takav izvor uopće postoji – i da je rješenje već na pomolu.
Niko nije mogao zamisliti da će nekoliko naizgled slučajnih otkrića zauvijek promijeniti tok istorije. Otkrića koja neće samo promijeniti način na koji proizvodimo električnu energiju, nego i način na koji gradimo gradove, putujemo, komuniciramo i živimo.
Otkrića koja će pokrenuti industriju, saobraćaj, komunikacije i tehnologiju.
Otkrića koja će čovječanstvo gurnuti u moderno doba.
A to su uradila dvojica ekscentričnih fizičara, jedan siromašni knjigovezov šegrt i jedan Amerikanac koji je radio u rudniku. Na kraju, svemu tome pečat su dala dva genija – koji su osmislili kako da ta otkrića stave u službu čovječanstvu.
Ovo nije samo priča o epohalnom izumu.
I ovaj dio se može napisati kao drama u nekoliko činova.
I čin –
Čas fizike koji je promijenio svijet: Ørstedov ogled
Nakon baterije došlo je prvo veliko novo otkriće – i dogodilo se sasvim slučajno.
Baš kao i Galvaniju sa žabom.
Hans Christian Ørsted držao je predavanje studentima. Na stolu je imao bateriju, provodnik – i sasvim slučajno, pored njega, mali kompas. Uključio je struju.
Jedan student je rekao:
“Profesore – igla kompasa se pomjera.”
Ørsted ga je pogledao i upitao:
“Jesi li siguran?”
Ponovili su ogled.
Magnetna igla je svaki put skakala – čim bi struja potekla.
Nešto što niko nije ni slutio
Električnu struju su tada već razumjeli. Znali su da stvara električno polje.
Ali ovo – ovo je bilo nešto sasvim drugo.
Provodnik kroz koji teče struja stvarao je i magnetsko polje. Nevidljivu silu koja je pomjerala iglu kompasa.
Instrument napravljen da osjeća samo Zemljin magnetizam – reagovao je na običnu struju.
Struja i magnetizam. Dvije pojave za koje se do tada vjerovalo da nemaju nikakve veze – odjednom su postale nerazdvojne.
Ideja koja je pokrenula Faradaya i Henryja
Baš kao što je Galvani dao ideju Volti – Ørsted je ovim otkrićem otvorio put Faradayju i Henryju.
Između I i II čina
Vijest se proširila Evropom brže nego bilo koja naučna objava do tada.
I negdje daleko od velikih univerzitetskih dvorana, u potpuno različitim svjetovima, dva čovjeka su je pročitala – i osjetila isto pitanje.
U Londonu: Michael Faraday – sin kovača, bivši šegrt knjigovezca, samouki čovjek koji je do znanja dolazio jedino tako što je uvezivao tuđe knjige.
U Americi: Joseph Henry – koji je kao dječak radio u rudniku soli da bi pomogao porodici da preživi zimu.
Ni jedan ni drugi nisu bili akademici. Nisu imali titule ni laboratorije.
Imali su samo jedno pitanje koje ih nije napuštalo: Ako struja stvara magnetsko polje…može li magnetsko polje stvoriti struju?
Pitanje je postavljeno. Vrijeme je počelo da teče.
Tek deset godina kasnije – odgovor će promijeniti razumijevanje električne energije.
Ali prije toga – idemo na II čin.
ČIN II – Ampère i rađanje elektromotora
Dok je Faraday deset godina lovio struju iz magneta, Ampère je postavio potpuno drugačije pitanje:
Što se dogodi s provodnikom kroz koji teče struja – kada ga postavite u magnetsko polje?
Sudar nevidljivih sila
Uzeo je snažan potkovičasti magnet i postavio provodnik sa strujom između njegovih polova.
Provodnik se pokrenuo – kao da ga je netko gurnuo.
Ovisno o smjeru struje, magnet je provodnik ili privlačio ili odbijao.
Ampère je to vidio. I nije stao.
Okvir koji je počeo rotirati
Savio je žicu u pravokutnu petlju i smjestio je između polova magneta.
Ono što se zatim dogodilo – promijenilo je povijest.
Struja je kroz jednu stranu petlje tekla u jednom smjeru, kroz drugu u suprotnom. Magnet je jednu stranu gurao gore, drugu dolje. A budući da se smjer struje mijenjao u brzim intervalima – petlja je počela rotirati.
Neprekidno. Bez prestanka. Okretala se sve dok je tekla struja.
Električna energija pretvorila se u mehaničku.
Ampère možda tada nije ni slutio da je upravo otkrio princip rada elektromotora.
Princip jednostavan. Posljedice – nepojmljive.
Na papiru izgleda gotovo banalno: dva magnetska polja koja se međusobno odbijaju i petlja koja se vrti.
No zamislite svijet bez tog okretanja.
Bez elektromotora ne bi bilo električnih vlakova – i danas bismo putovali parnim lokomotivama. Umjesto tramvaja, ulicama bi prolazile kočije. Ne bi bilo pokretnih traka, liftova, ventilatora, perilica rublja ni miksera.
Od male igračke na baterije do modernih zrakoplova – sve počiva na istom principu koji je Ampère otkrio pomoću jednog komada žice i starog potkovičastog magneta.
Jednostavna ideja. Sudar dva nevidljiva polja. I svijet koji se – doslovno – počeo okretati.
ČIN III – Pitanje koje je promijenilo svijet
Faradayevo pitanje je bilo jednostavno, a sudbonosno:
Ako struja može stvoriti magnetizam – može li magnetizam stvoriti struju?
Deset godina neizvjesnosti
Deset godina Faraday je pokušavao – ali nije uspio dobiti odgovor na ovo logično pitanje.
Postavljao je magnet pored provodnika.
Ništa se nije dešavalo.
Probao je sa jačim magnetom.
Opet se nije desilo ništa.
Ni to nije natjeralo elektrone da se pokrenu u provodniku.
Napravio je veći kalem sa dosta navoja žice.
Stavio magnet pored.
Ponovo isto – nijedan elektron se nije pokrenuo.
Godinu za godinom, ogled za ogledom – ništa.
A onda je, gotovo slučajno, uradio jednu jedinu stvar.
Trenutak koji je srušio granicu
Počeo je pomicati magnet kroz kalem.
I kazaljka galvanometra se pomjerila.
Struja se pojavila u provodniku – ne zbog toga što je magnet stajao pored, već zato što se pomjerao. Faraday je shvatio da problem nikada nije bio u jačini magneta. Bio je u kretanju.
Mirni magnet ne čini ništa.
Magnet u pokretu – mijenja sve.
Jer se kretanjem mijenjalo magnetsko polje pored provodnika.
Kada je uvlačio magnet u kalem – struja je tekla u jednom smjeru.
Kada ga je izvlačio – tekla je u suprotnom.
Kazaljka se pomjerala lijevo-desno.
I upravo tako – ne samo da su se elektroni pokrenuli – nego se rodila naizmjenična struja.
Baterija je gurala elektrone uvijek u istom smjeru. Faradayev pokretni magnet ih je tjerao naprijed-nazad – i time otvorio vrata nečemu mnogo moćnijem.
Naizmjeničnoj struji. Bilo je to epohalno otkriće. Otkriće koje će preokrenuti svijet.
I nije bio sam.
Dva čovjeka. Isti trenutak. Dva kontinenta.
Dok je Faraday radio u Londonu, Joseph Henry u Americi je – potpuno neovisno – došao do identičnog zaključka.
Jedno od najvećih otkrića u povijesti znanosti otkriveno je dvaput, istovremeno.
Princip koji pokreće civilizaciju
Faradayev ogled bio je jednostavan:
Pomičeš magnet pored provodnika – i struja poteče sama.
Nije potrebna hemija.
Nije potrebna kiselina ni metal.
Potrebno je samo kretanje magneta pored obične žice – da bi kroz nju protekla električna struja. I odmah se nametnulo pitanje: što sve može pokretati magnet?
Voda. Para. Vjetar. Pedale bicikla.
Čovjek koji vozi bicikl okreće pedale, magnet se vrti unutar zavojnice – i žarulja na upravljaču počinje svijetliti.
Isti princip, samo u većem obliku, pokreće elektrane koje danas napajaju gradove.
Više od 90% sve električne energije na svijetu nastaje upravo na principu koji su otkrili Faraday i Henry.
Najava za Rat struja
Ali priča se ovdje ne završava. Naprotiv – ona tek ulazi u svoje najdramatičnije poglavlje.
Prvi elektromotori i generatori konstruisani su vrlo jednostavno, koristeći osnovni princip sile između struje i magneta. Elektromotori su pretvarali električnu energiju u kretanje kalema u magnetskom polju.
Generator je, sa druge strane, zapravo inverzna funkcija elektromotora – umjesto da struja stvara kretanje, kretanje kalema u magnetskom polju počelo je da proizvodi električnu struju.
Napokon, kada je čovječanstvo shvatilo koliko je struja vrijedna – počelo je nadmetanje.
Pravi rat. Rat koji su vodili geniji, tajni agenti i korporacije sa milionskim ulozima.
Zvao se Rat struja.
I upravo tada na scenu stupaju dva imena koja historija zauvijek pamti: Edison i Tesla.
Već postoji članak o ratu struja i možete ga naći na ovom linku:
https://aziza-physics.com/susret-dvojice-genija-koji-su-covjecanstvo-uveli-u-moderno-doba/
Imena koja žive i danas
Imena svih spomenutih naučnika žive i danas, jer Edison i Tesla nisu jedini koji su zauvijek upisani u istoriju električne energije.
To su: Galvani, Volta, Ørsted, Ampère, Faraday, Henry i Tesla.
Po njima danas nosimo nazive mjernih jedinica:
| Jedinica | Za šta | Nazvana po |
| Volt (V) | napon | Volti |
| Amper (A) | jačina struje | Ampèru |
| Farad (F) | električni kapacitet | Faradeju |
| Henri (H) | induktivnost | Henriju |
| Tesla (T) | magnetska indukcija | Tesli |
Teslino ime danas ponosno nose i automobili koji jure putevima bez ijedne kapi goriva.
Oni nisu gradili imperije od kamena ni zlata.
Oni su ukrotili jednu od osnovnih, fundamentalnih prirodnih sila – vezu između električne i magnetske sile, odnosno elektromagnetsku silu.
Učinili su da te nevidljive sile danas pokreću čitav svijet.
AzizA
