Τετάρτη 24 Οκτωβρίου 2012

Werner von Siemens

 
Γεννήθηκε στο Lenthe ο 1816, κοντά στο Αννόβερο της Γερμανίας, ως μεγαλύτερος γιος μιας οικογένειας με δέκα παιδιά. Σπούδασε στο Βερολίνο σε στρατιωτική σχολή μηχανικών του πυροβολικού. Οι πρώτες επιτυχείς εφευρέσεις του Ζήμενς έγιναν κατά την υπηρεσία του στον πρωσικό στρατό ως αξιωματικός του πυροβολικού. Ο πρόωρος θάνατος του πατέρα του, ανάγκασε το Ζήμενς να φροντίζει την υπόλοιπη οικογένεια και γι' αυτό χρειαζόταν πρόσθετα έσοδα, τα οποία προέκυπταν από την εμπορική αξιοποίηση μικροεφευρέσεων στον τομέα των ηλεκτροτεχνικών εφαρμογών. Περί το 1842 εφάρμοσε βιομηχανικά μία μέθοδο για γαλβανική επαργύρωση και επιχρύσωση. Για την αξιοποίηση ενός τύπου ηλεκτρικού τηλεγράφου, ίδρυσε με συνεταίρο το μηχανικό  J.G. Halske την Εταιρία Τηλεγράφων Siemens & Halske, η οποία απετέλεσε τον πυρήνα της σημερινής πολυεθνικής Siemens AG. Το 1849 αποχώρησε ο Ζήμενς από το στρατό και ασχολήθηκε αποκλειστικά με την εταιρία του. Με την ανακάλυψη από τον Ζήμενς της δυναμοηλεκτρικής αρχής και την κατασκευή του δυναμό (1866) εγκαινιάστηκε ουσιαστικά η ενεργειακή Ηλεκτροτεχνία. Το 1879 παρουσίασε η εταιρία το πρώτο ηλεκτρικό τραίνο και κατασκεύασε το 1881 στο Βερολίνο το πρώτο ηλεκτρικό τραμ, το οποίο αντικατέστησε το αλογο-τραμ εκείνης της επεοχής. Κατασκεύασε επίσης εκτεταμένα δίκτυα τηλεγράφων, ιδιαίτερα εκείνο της Ρωσίας. 
Ο Ζήμενς συνεδίαζε επιστημονική ευφυΐα με εφευρετικότητα και εμπορικό πνεύμα και απετέλεσε ένα από τους πρωτοπόρους της γερμανικής και γενικότερα της ευρωπαϊκής βιομηχανίας. 'Αλλοι τομείς δραστηριότητας του Ζήμενς ήταν ο κοινωνικοπολιτικός, όπου συνέβαλε στη δημιουργία κοινωνικών υπηρεσιών για τους εργαζόμενους αλλά και στη δημιουργία μιας υπηρεσίας για την κατοχύρωση των ευρεσιτεχνιών. Πέθανε στο Βερολίνο σε ηλικία 76 ετών.

Τρίτη 23 Οκτωβρίου 2012

Η γεννήτρια συνεχούς ρεύματος




Η γεννήτρια συνεχούς ρεύματος

ΘΕΩΡΙΕΣ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΥ - ο χώρος εργασιών


Το 1866 ο Werner von Siemens (1816 - 1892) έκανε δοκιμές με τον κινητήρα δυναμό, ο οποίος είχε ως πηγή τροφοδοσίας τις γνωστές μπαταρίες. Μία από τις παρατηρήσεις του αφορούσε το απορροφόμενο από τον κινητήρα ρεύμα, το οποίο μειωνόταν με αυξανόμενο αριθμό στροφών, λόγω της αντιλεκτρεγερτικής δύναμης του δρομέα. Αυτό το φαινόμενο οδήγησε τον Ζήμενς στην ιδέα να αντιστρέψει τη φορά περιστροφής του δρομέα με εξωτερική κίνηση, αρχικά χειροκίνητα με μανιβέλα.
Αποτέλεσμα ήταν να προκύψει η λειτουργία της ηλεκτρικής γεννήτριας που οφείλεται στον παραμένοντα μαγνητισμό του σιδήρου. Αυτό το ασθενές υπόλοιπο μαγνητισμού επάγει με την περιστροφή του δρομέα ένα ασθενές ρεύμα, το οποίο ενισχύει το μαγνητισμό και ο οποίος, με τη σειρά του, ενισχύει και πάλι το ρεύμα κ.ο.κ. Αυτή η αλληλοκλιμάκωση διαρκεί μέχρι του σημείου τομής της χαρακτηριστικής καμπύλης της γεννήτριας και της ευθείας του συνδεόμενου φορτίου. Η μηχανή αυτή ονομάστηκε γεννήτρια σε σύνδεση σειράς, επειδή τα πηνία του δρομέα και του ροοστάτη ήταν επάλληλα ή σε σειρά συνδεδεμένα. Η παρουσίαση αυτής της νέας κατασκευής έγινε στην Ακαδημία Επιστημών στο Βερολίνο τον Ιανουάριο του 1867.
Ο Γουΐτστόουν παρουσίασε το ίδιο έτος μία άλλη μηχανή, φαινομενικά διαφορετική, η οποία στηριζόταν σε μια επινόηση του μηχανικού H. Wilde. Από την ανάλυση του τρόπου λειτουργίας της διαπιστώθηκε ότι επρόκειτο για την ίδια περίπου γεννήτρια με αυτή του Ζήμενς, μόνο που τα δύο πηνία ήταν παράλληλα συνδεδεμένα και είχε κάποια διαφορετικά χαρακτηριστικά τυλιγμάτων. Μία διένεξη μεταξύ των δύο εφευρετών που ανέκυψε για την «πρωτιά» έπαιξε μόνο δευτερεύοντα ρόλο, αφού επισκιάστηκε από το πολύ σημαντικότερο γεγονός ότι επιτέλους ήταν πια δυνατή η απελευθέρωση από τις ηλεκτροχημικές πηγές. Με κινητήρια μια ατμομηχανή ήταν πλέον δυνατόν να εγκαθίστανται ηλεκτρογεννήτριες για την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας.Η γεννήτρια του Ζήμενς δημιουργούσε το συνεχές ρεύμα σε παλμική μορφή και ο συλλέκτης παρουσίαζε σπινθηρισμούς. Το έτος 1869 κατασκεύασε ο μηχανικός Zenobe Theophile Gramme (Γκραμ, 1826-1901) μία γεννήτρια με δακτυλιοειδή δρομέα, με τον οποίο μειώνονταν τα προαναφερόμενα προβλήματα, αλλά προκαλούσε νεότερα, τα οποία λύθηκαν το 1872 με παρέμβαση του Friedrich von Hefner-Alteneck (Χέφνερ, 1845-1904). Tα επόμενα 20 χρόνια κατασκευάζονταν οι γεννήτριες Σ.Ρ. με αυτά τα κατασκευαστικά στοιχεία.
Μια ενδιαφέρουσα κατασκευή της δεκαετίας του 1880 ήταν ένα «ηλεκτροπαραγωγό ζεύγος», το οποίο μεταφερόταν με άλογα στον τόπο φωτισμού και μια ατμομηχανή κινούσε την ηλεκτρική γεννήτρια. Η παρεχόμενη στη λάμπα ισχύς ήταν 4kW. Αυτά τα ζεύγη λειτουργούσαν μέχρι και τη δεύτερη δεκαετία του 20ου αιώνα, αρχικά σε πόλεις και, όταν τοποθετήθηκαν εκεί δίκτυα ηλεκτρικού, σε χωριά και αγροτικές περιοχές.
http://sfrang.com/historia/graphics/60/60-01a.jpg

http://sfrang.com/historia/graphics/60/60-01b.jpg

Σάββατο 13 Οκτωβρίου 2012

Light bulb art shows wasted electricity

jordan_running_det.jpg O Chris Jordan ήθελε να τονίσει πόση ηλεκτρική ενέργεια σπαταλάται στις ΗΠΑ, έτσι έκανε ένα κολάζ φωτογραφιών με 320.000 λαμπτήρες.

Δευτέρα 1 Οκτωβρίου 2012

Το ηλεκτρικό ρεύμα

Τι είναι το ηλεκτρικό ρεύμα;
Ηλεκτρικό ρεύμα ονομάζεται η προσανατολισμένη κίνηση ηλεκτρισμένων σωματιδίων. Ειδικότερα, στους μεταλλικούς αγωγούς το ηλεκτρικό ρεύμα είναι προσανατολισμένη κίνηση αρνητικά φορτισμένων σωματιδίων.

Τι ονομάζουμε ηλεκτρικό κύκλωμα;
Ηλεκτρικό κύκλωμα ονομάζεται κάθε διάταξη που αποτελείται από αγώιμους “δρόμους” μέσα από τους οποίους μπορεί να διέλθει ηλεκτρικό ρεύμα.

Πως η μπαταρία προκαλεί ηλεκτρικό ρεύμα σε ένα μεταλλικό σύρμα;
Σε κάθε μπαταρία, υπάρχουν δύο αντίθετα φορτισμένες περιοχές τις οποες ονομάζουμε ηλεκτρικούς πόλους ή αλλιώς ηλεκτρόδια. Μεταξύ των πόλων της μπαταρίας υπάρχει ηλεκτρικό πεδίο, για αυτό αν συνδέσουμε τους πόλους με μεταλλικό σύρμα, ασκείται ηλεκτρική δύναμη στα ηλεκτρισμένα σωματίδια του σύρματος. Τα αρνητικά σωματίδια κινούνται από τον αρνητικό προς τον θετικό πόλο της μπαταρίας και στο σύρμα εμφανίζεται ηλεκτρικό ρεύμα.

Πως διαπιστώνουμε την ύπαρξη ηλεκτρικού ρεύματος σε ένα σύρμα;
Όταν το σύρμα διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα, τα αρνητικά σωματίδια κατά την κίνησή τους συγκρούονται με τα θετικά. Μετά από κάθε σύγκρουση, τα θετικά σωματίδια κινούνται εντονότερα και η θερμοκρασία του αυξάνεται. Αν το σύρμα είναι πολύ λεπτό, όπως στις λάμπες πυρακτώσεως, τότε το σύρμα φωτοβολεί. Χρησιμοποιώντας μία λάμπα πυρακτώσεως, μπορούμε να διαπιστώ-
σουμε την ύπαρξη ηλεκτρικού ρεύματος.

Πότε ένα κύκλωμα χαρακτηρίζεται κλειστό και πότε ανοικτό;
Κλειστό κύκλωμα είναι το κύκλωμα στο οποίο τα αρνητικά σωματίδια μπορούν να ακολουθήσουν μία κλειστή διαδρομή. Αν στο κλειστό κύκλωμα υπάρχει μπαταρία, αυτό διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα. Ανοιχτό ονομάζεται το κύκλωμα στο οποίο τα αρνητικά σωματίδια δεν μπορούν να ακολουθήσουν μία κλειστή διαρομή. Στα ανοιχτά κυκλώματα δεν υπάρχει ηλεκτρικό ρεύμα. Ένα κλειστό κύκλωα μετατρέπεται σε ανοιχτό και αντίστροφα, με τη χρήση του διακόπτη.

Τι είναι η ηλεκτρική αγωγιμότητα;
Η ηλεκτρική αγωγιμότητα μας δείχνει πόσο εύκολα μπορούν να κινηθούν τα ηλεκτρισμένα σωματίδια σε ένα υλικό.
Για παράδειγμα:
Στα χάλκινα σύρματα, τα αρνητικά σωματίδια κινούνται ευκολότερα από ότι στα σιδερένια. Αυτο συμβαίνει γιατί ο χαλκός έχει μεγαλύτερη ηλεκτρική αγωγιμόητα από το σίδηρο.

Ποια υλικά ονομάζονται αγωγοί, μονωτές, ημιαγωγοί;
Αγωγοί είναι τα υλικά με μεγάλη ηλεκτρική αγωγιμότητα. Στους αγωούς τα ηλεκτρισμένα σωματίδια κινούνται με μεγάλη ευκολία. Οι πιο συνηθιμένοι αγωγοί είναι τα μέταλλα, π.χ. άργυρος, χαλκός, σίδηρος.
Μονωτές είναι τα υλικά με πάρα πολύ μικρή ηλεκτρική αγωγιμότητα. Στους μονωτές τα ηλεκτρισμένα σωματίδια κινούνται με πολύ μεγάλη δυσκολία. Οριμένοι μονωτές είναι το ξύλο, το γυαλί, το λάστιχο.
Ημιαγωγοί είναι τα υλικά των οποίων η ηλεκτρική αγωγιμότητα δεν είναι τόσο μικρή όσο των μονωτών, ούτε τόσο μεγάλη όσο των αγωγών. Ορισμένοι ημιαγωγοί είναι το γερμάνιο και το πυρίτιο.
Πως περιγράφεται η λειτουργία ενός κλειστού κυκλώματος με την έννοια της ενέργειας;
Στα ηλεκτρισμένα σωματίδια που κινούνται κατά μήκος ενός κλειστού κυκλώματος ασκείται ηλεκτρική δύναμη, άρα έχουν και δυναμική ενέργεια. Η δυναμική ενέργεια των ηλεκτρισμένων σωματιδίων ονομάζεται ηλεκτρική. Όταν τα αρνητικά ηλεκτρισμένα σωματίδια κινούνται, η ηλεκτρική ενέργεια μεταρέπεται σε ισοδύναμη κινητική. Από αυτό συμπεραίνουμε ότι η κινητική ενέρεια των φορτισμένων σωματιδίων σε ένα κλειστό κύκλωμα είναι ίση με την
ηλεκτρική ενέργεια.

Ποιες συσκευές ονομάζονται ηλεκτρικές πηγές;
Ηλεκτρική πηγή ονομάζεται κάθε συσκευή στην οποία μία μορφή ενέργειας μετατρέπεται σε ηλεκτρική.

Να αναφέρετε ορισμένες ηλεκτρικές πηγές, καθώς και τις μετατροπές ενέργειας που συμβαίνουν σε αυτές.
Ορισμένες ηλεκτρικές πηγές είναι:
• Μπαταρία: Η χημική ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική.
• Ηλεκτροστατική γεννήτρια: Η κινητική ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική.
• Φωτοστοιχείο: Η ενέργεια του φωτός μετατρέπεται σε ηλεκτρική.
• Θερμοστοιχείο: Η θερμική ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική.
Ποιες συσκευές ονομάζονται καταναλωτές ηλεκτρικής ενέργειας;
Καταναλωτές ονομάζονται οι ηλεκτρικές συσκευές στις οποίες η ηλεκτρι-
κή ενέργεια μετατρέπεται σε άλλου είδους ενέργεια.

Να αναφέρετε ορισμένους καταναλωτές, καθώς και τις μετατροπές ενέργειας που πραγματοποιούνται σε αυτούς.
Ορισμένοι καταναλωτές ηλεκτρικής ενέργειας είναι:
• Ηλεκτρικός κινητήρας: Η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε κινητική.
• Ηλεκτρόλυση: Η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε χημική.
• Σύρμα: Η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε θερμική.
Ποια είναι η πραγματική και ποια η συμβατική φορά του ηλεκτρικού ρεύματος σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα;
Η πραγματική φορά του ηλεκτρικού ρεύματος είναι η φορά κίνησης των
αρνητικών σωματιδίων, δηλαδή, από τον αρνητικό προς το θετικό πόλο της
πηγής. Συμβατική φορά είναι η φορά κίνησης των θετικών σωματιδίων, δηλα-
δή από το θετικό προς τον αρνητικό πόλο της πηγής