Στόχος Ο μαθητής να μπορεί να ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΥ Στόχος Ο μαθητής να μπορεί να Αναφέρει και σχολιάζει τις σημαντικότερες ανακαλύψεις που έγιναν στον τομέα της ηλεκτρολογίας και των ηλεκτρονικών. Αναφέρει παραδείγματα χρήσης του ηλεκτρισμού στην καθημερινή ζωή, τη βιομηχανία, την ιατρική, τις τηλεπικοινωνίες κ.τ.λ.

Ο ηλεκτρισμός στη φύση Ηλεκτρικά φαινόμενα εμφανίστηκαν στο σύμπαν από τις πρώτες κιόλας στιγμές του. Πάνω από τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια πριν, όταν δεν υπήρχε ίχνος ζωής στον πλανήτη μας, εμφανίστηκαν οι πρώτες αστραπές στον ουρανό. Τα ηλεκτρικά φαινόμενα παίζουν σημαντικό ρόλο και στη λειτουργία των οργανισμών. Τα μάτια δέχονται φωτεινές ακτίνες και τις μετατρέπουν σε στοιχειώδη ηλεκτρικά σήματα, που μεταδίδονται στον εγκέφαλο από τα νεύρα. Η αντίληψη και η σκέψη, αλλά ακόμα και η ικανότητα της κίνησης, εξαρτώνται ολοκληρωτικά από τα στοιχειώδη ηλεκτρικά σήματα, που διαδίδονται αστραπιαία μέσα από το νευρικό δίκτυο του ανθρώπινου εγκεφάλου. Αλλά και στο ζωικό βασίλειο έχουμε παραδείγματα ζώων που "χρησιμοποιούν" τον ηλεκτρισμό. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι το σαλάχι ή "μουδιάστρα". Αυτή η ζωντανή μπαταρία στέλνει ηλεκτρικά κύματα που προκαλούν ηλεκτροσόκ σε όσους εχθρούς την πλησιάζουν.

Ο ηλεκτρισμός κάνει την εμφάνιση του στη φύση και με ένα εξαιρετικής βιαιότητας αλλά και ομορφιάς φαινόμενο, τους κεραυνούς. Παρατηρώντας τις αστραπές, ορισμένοι επιστήμονες (με πρωτοπόρο τον Βενιαμίν Φραγκλίνο) άρχισαν να μελετούν τον ηλεκτρισμό. Κεραυνοί Οι κεραυνοί, φαινόμενο εξαιρετικής βιαιότητας και ομορφιάς, έδωσαν στον άνθρωπο τα πρώτα ερεθίσματα για τη μελέτη του ηλεκτρισμού

Η σημασία του ηλεκτρισμού για τον άνθρωπο Όλες οι μορφές ενέργειας εκτός από τον ηλεκτρισμό χρησιμοποιήθηκαν για πολλούς αιώνες ή και χιλιάδες χρόνια, πριν ο άνθρωπος αναγνωρίσει την αξιόλογη σημασία της ηλεκτρικής ενέργειας στην καθημερινή ζωή. Τα μεγάλα οφέλη παρακινούν όμως τον άνθρωπο να υπερνικήσει τις δυσκολίες, έτσι σε χρονικό διάστημα λιγότερο από δύο αιώνες από την ανακάλυψη του ηλεκτρονικού ρεύματος (1792μχ) ο ηλεκτρισμός καθιερώθηκε ως μορφή ενέργειας. Ο άνθρωπος κατόρθωσε ακόμη να μετατρέψει κάθε μορφή ενέργειας σε ηλεκτρική, να τη διαδώσει και να αντικαταστήσει φυσικές διεργασίες με τεχνικές. Με την ηλεκτρική ενέργεια κατορθώθηκε η αντικατάσταση του φυσικού φωτισμού με τεχνητό, πράγμα το οποίο αποδέσμευσε τον άνθρωπο από τις ιδιομορφίες αυτού. Η αντικατάσταση σε μεγάλη κλίμακα του σκληρού μυϊκού έργου είναι μια άλλη κατάκτηση η οποία οφείλεται κατά μεγάλο μέρος στην ηλεκτρική ενέργεια. Έμμεσα η ηλεκτρική ενέργεια επηρέασε τις συνθήκες της ανθρώπινης ζωής με τον έλεγχο προϊόντων, μέσων και υπηρεσιών, οι οποίες ρυθμίζουν σήμερα την υγεία, την επικοινωνία, τη φυσική παραγωγή. Τέλος όλη αυτή η ανάπτυξη συντέλεσε στην πολιτιστική και πνευματική πρόοδο του ανθρώπου.

Ηλεκτρικές συσκευές Από τη στιγμή που ο ηλεκτρισμός έγινε προσιτός στη μέση οικογένεια, οι κατασκευαστές άρχισαν να ανακαλύπτουν συνέχεια καινούργιες χρήσεις του. Στην αρχή του εικοστού αιώνα σχεδιάστηκαν διάφορες συσκευές "εξοικονόμησης εργασίας", αλλά μόνο τα ηλεκτρικά φώτα και το ηλεκτρικό σίδερο έγιναν συστατικά στοιχεία του μέσου νοικοκυριού. Οι περισσότερες από τις πρώτες ηλεκτρικές συσκευές μετέτρεπαν απλώς την ηλεκτρική ενέργεια σε θερμότητα (αξεσουάρ κομμωτηρίου κ.λ.π.). Έπρεπε να διαδοθούν σε πλατιά κλίμακα οι ηλεκτροκινητήρες για να αξιοποιηθεί η ικανότητα του ηλεκτρισμού να μετασχηματίζεται σε μηχανική ενέργεια. Από εκείνη τη στιγμή, η γκάμα των ηλεκτρικών συσκευών άρχισε να διευρύνεται γρήγορα, συμπεριλαμβάνοντας μικρές θερμάστρες, πιστολάκια για τα μαλλιά και απλά μίξερ. Σήμερα, οι διάφορες ηλεκτρικές συσκευές (από την ηλεκτρική οδοντόβουρτσα μέχρι τον ψυγειοκαταψύκτη), κυριαρχούνε στη ζωή μας, κάνοντάς την σημαντικά ευκολότερη.

Ηλεκτρικές συσκευές Μερικές από τις πιο διαδεδομένες ηλεκτρικές οικιακές συσκευές, που κάνουν καθημερινά ευκολότερη τη ζωή μας.

Ο ηλεκτρισμός στην Ιατρική Η ανθρώπινη ζωή εξαρτάται από διάφορα ηλεκτρικά φαινόμενα. Κάθε ένα περίπου δευτερόλεπτο, ο καρδιακός μυς μεταφέρει στοιχειώδη ηλεκτρικά σήματα που προκαλούν και συντονίζουν ένα χτύπο της καρδιάς. Αυτά τα σήματα στέλνουν μέσα από τους ιστούς του οργανισμού, την "ηχώ" τους μέχρι το δέρμα. Εκεί μπορούν να εντοπιστούν από μεταλλικούς ανιχνευτές και να εμφανιστούν σε οθόνες σαν κυματοειδείς καμπύλες. Έτσι παίρνουμε το ηλεκτροκαρδιογράφημα (ECG). Εκτός όμως από τη λειτουργία της καρδιάς, ηλεκτρικά ερεθίσματα ρυθμίζουν τη λειτουργία των αισθητήριων οργάνων, του μυϊκού συστήματος αλλά και του εγκεφάλου. Μάλιστα με μια μέθοδο ανάλογη του ηλεκτροκαρδιογραφήματος μπορούμε να πάρουμε το ηλεκτροεγκεφαλογράφημα, το οποίο μας δίνει μια εικόνα της λειτουργίας του εγκεφάλου. Υπάρχουν πολλές άλλες εφαρμογές του ηλεκτρισμού στην Ιατρική, όπως ο τεχνητός βηματοδότης, ο οποίος καθορίζει το ρυθμό λειτουργίας της καρδιάς όταν ο φυσικός υποστεί βλάβη, τα νυστέρια με ακτίνες λέιζερ, ο αξονικός τομογράφος και πολλές άλλες, που αυξάνουν και βελτιώνονται καθημερινά.

Ηλεκτροκαρδιογράφημα Συσκευή ηλεκτροκαρδιογραφήματος.

Ο ηλεκτρισμός στις επικοινωνίες Η συμβολή του ηλεκτρισμού στην τηλεπικοινωνία, τόσο την ενσύρματη όσο και την ασύρματη ήταν καθοριστική. Μια πρώτη σημαντική εφαρμογή ήταν ο τηλέγραφος, ο οποίος ήταν ένα σύστημα αποστολής κωδικοποιημένων ηλεκτρικών παλμών από ένα μέρος σε κάποιο άλλο μέσω ενός απλού κυκλώματος με διακόπτη. Ο πατέρας του τηλέγραφου ήταν ο Σαμουήλ Μορς (Samuel Mors), ο οποίος και έδωσε το όνομα του στο αλφάβητο του γνωστού κώδικα με τις τελείες και τις παύλες, που χρησιμοποιούσε ο τηλέγραφος (Κώδικας Μορς). Αργότερα έγινε δυνατή η μετατροπή της φωνής σε ηλεκτρικά σήματα και η αποστολή της σε μακρινές αποστάσεις, μέσω του τηλεφώνου. Τέλος γύρω στο 1880 ο Χερτς (Heinrich Hertz) αξιοποιώντας τις εξισώσεις του Μάξγουελ καθιέρωσε την ασύρματη επικοινωνία μέσω των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, ανοίγοντας έτσι το δρόμο για την εποχή του ραδιοφώνου, της τηλεόρασης και των δορυφόρων.

Φορητός τηλέγραφος τύπου ABC Ο τηλέγραφος της διπλανής φωτογραφίας κατασκευάστηκε το 1858 από τον Βρετανό Σερ Τσαρλς Ουίτστοουν. Κύριο χαρακτηριστικό του ήταν η ευκολία στη χρήση του. Για να στείλει ένα μήνυμα ο χειριστής έπρεπε απλώς να γυρίσει τη λαβή και να πατήσει τα κουμπιά.

Αρχαίοι Χρόνοι Εξακόσια χρόνια π.Χ ένας Έλληνας μαθηματικός, αστρονόμος και φιλόσοφος, ο Θαλής ο Μιλήσιος, έκανε μερικά από τα πρώτα επιστημονικά πειράματα. Σ' ένα από αυτά παρατήρησε ότι αν τρίψουμε κεχριμπάρι (δηλαδή απολιθωμένο ρετσίνι δέντρων) σε μετάξι ή μαλλί, αυτό παράγει σπινθήρες και αποκτά την ιδιότητα να έλκει μικρά κομμάτια χνούδι, άχυρο κ.λ.π. Την ίδια παρατήρηση με τον Θαλή έκανε και ο Αριστοτέλης, ενώ και οι δύο απέδωσαν αυτήν την ιδιότητα που έχει το κεχριμπάρι στην υπόθεση ότι ήταν έμψυχο. Ας σημειωθεί ότι ο όρος "ηλεκτρισμός" προέρχεται από τη λέξη "ήλεκτρο" που σημαίνει κεχριμπάρι.

William Gilbert Στην Αγγλία γύρω στο 1600 μ.Χ ο Γουίλιαμ Γκίλμπερτ (William Gilbert), προσωπικός γιατρός της Βασίλισσας Ελισάβετ Α', ήταν ένας από τους πρώτους που διερεύνησαν τα ηλεκτρικά και μαγνητικά φαινόμενα, πολλά από τα οποία περιέγραψε στο βιβλίο του "De Magnete". Ο Γκίλμπερτ ήταν ο πρώτος που έκανε τη σωστή παρατήρηση ότι υπάρχουν δύο είδη ηλεκτρισμού, ενώ ακόμη εφεύρε το ηλεκτροσκόπιο και πρωτοχρησιμοποίησε τον όρο "ηλεκτρικός".

Ηλεκτροσκόπιο Το ηλεκτροσκόπιο είναι μια απλή συσκευή με την οποία ανιχνεύουμε αν ένα σώμα είναι ηλεκτρισμένο. Αποτελείται από μια φιάλη, η οποία στο εσωτερικό της έχει δύο λεπτά φύλλα χρυσού τα οποία μέσω μιας μεταλλικής ράβδου συνδέονται με έναν μεταλλικό δίσκο, ο οποίος βρίσκεται έξω από την φιάλη. Αν ακουμπήσουμε ένα ηλεκτρισμένο σώμα στο δίσκο, το ηλεκτρικό φορτίο θα περάσει, μέσω της ράβδου, από το σώμα στα δύο μεταλλικά φύλλα, τα οποία θα φορτιστούν ομώνυμα. Όμως τα ομώνυμα φορτία απωθούνται και έτσι τα δύο φύλλα απωθούνται και τελικά αποκλίνουν, δείχνοντας μας ποία σώματα είναι φορτισμένα και ποία όχι. Ηλεκτροσκόπιο Η πλαστική χτένα φορτίζεται όταν τρίβεται πάνω σε μαλλί. Μπορούμε να μετρήσουμε το φορτίο της, αν τη φέρουμε σε επαφή με ένα ηλεκτροσκόπιο φύλλων χρυσού και παρατηρήσουμε την απόκλιση των φύλλων από τη ράβδο.

Το πείραμα του Guericke Η πρώτη ηλεκτροστατική μηχανή Η κατασκευή της πρώτης ηλεκτροστατικής μηχανής έγινε το 1672 από το Γερμανό Όττο Βαν Γκέρικε (Otto Van Guericke). Αυτή δεν ήταν τίποτε άλλο παρά μια μεγάλη σφαίρα από θειάφι, το οποίο έχει τις ίδιες ηλεκτρικές ιδιότητες με το κεχριμπάρι. Τρίβοντας με το χέρι τη σφαίρα, καθώς αυτή περιστρεφόταν, αποκτούσε ηλεκτρικό φορτίο. Η πρώτη γεννήτρια στατικού ηλεκτρισμού στην ιστορία ήταν γεγονός. Το πείραμα του Guericke Το πείραμα του Γκέρικε με τη μπάλα από θειάφι.