Elektrisitetens historie – del 1

18.07.12 at 00:44 2 kommentarer

De siste dagene har jeg fått med meg en serie om elektrisitetens historie på History Channel, og har «liveblogget» med tanke på å bruke opplysningene i noen oppgaver senere – kanskje i forbindelse med Opplysningstiden eller store oppfinnelser. Del 2 kommer snart.

Elektrisitet er grunnlaget for den moderne verden – og den ga oss digitaliseringen som gjør at dette blogginnlegget kan skrives. Tenk en verden uten elektrisitet; mørk, kald, stille. Den ville lignet starten på 1700-tallet hvor historien om elektrisiteten begynner. 

De gamle grekerne pusset rav for å lage små støt. Det nevnes i oldtidens litteratur at rav kan tiltrekke lette gjenstander, f.eks. tørre strå og fjær, når man gnir det. Betegnelsen «elektrisk», som kom på 1600-tallet, betyr egentlig «ravaktig».

Tidlig på 1700-tallet tok Isaac Newton over som president av Royal Society etter at erkefienden Robert Hooke var død. En tidligere kontrovers med Hooke hadde gitt Newton hans første nervesambrudd. For å befeste stillingen ansatte Newton sine egne folk.

En av de som jobbet hos Royal Society var Francis Hauksbee. Han ville imponere med spektakulære eksperimenter. Han lagde en glasskule hvor han fjernet luften inne i kulen med en ny maskin, luftpumpen. En håndsveiv gjorde at kulen roterte. I rommet hvor han viste eksperimentet ble stearinlysene blåst ut, Francis la hånden mot kula. Publikum skulle få se noe fantastisk; inne i glasskulen dukket det opp et merkelig lys som danset rundt hånden hans. Ingen hadde sett noe lignende. Fantastisk. Den vakre blå gløden følger hånden, men skulle nesten tro gløden var levende. For oss i dag er det nok vanskelig å helt forstå betydningen av dette blå lyset, men husk at på denne tiden ble slike naturfenomener oppfattet som Guds verk. En vanlig oppfatning da var at Gud alltid grep inn i naturens gang. At en vanlig dødelig kunne tukle med Guds verk var nesten umulig å forstå. Hauksbee skjønte ikke rekkevidden, han forstod aldri at han skapte en revolusjon. Hauksbees maskin kunne lage strøm med en sveiv, og man kunne se den. Denne oppfinnelsen sammenfalt med opplysningstiden, og det var viktig. På denne tiden skaptes en radikal politikk, stor kunst og naturfilosofien eller vitenskapen som vi vil si i dag. 

Hauksbees maskin ble ikke varmt mottatt av vitenskapsmenn, men av tryllekunstnere og gateartister. De med interesse for elektrisitet kalte seg elektrikere. Et typisk triks for en tryllekunstner var å gni en glass-stav med et pusseskinn og løftet så fjær med stangen. Deretter ladet han seg selv med Hauksbeemaskinen og ga alle gjestene små støt. Paradenummeret bestod av at han hadde et glass cognac,  ladet seg på nytt med maskinen og antente cognacen med fingeren. Hele Europa var bitt av basillen, nysgjerrige elektrikere stilte spørsmål. Hvordan skulle man få kontroll over denne utrolige energien, og kunne det være mer enn bare underholdning? 

Et av de tidligste gjennombruddene skjedde på bakgrunn av et forferdelig uhell. Stephen Gray hadde vært en vellykket silkefarger, men en ulykke ødela karrieren. Han fikk på i Charter house i London, et hjem for foreldreløse og eldre gentlemenn. Han hadde oppdaget at silke kunne skape elektriske gnister og det fasinerte ham. På Charter House fikk han tid til å eksperimentere. Han lagde en treramme hvor to husker var festet med silketau. Han hadde også en Hauksbeemaskin som skapte statisk elektrisitet. Foran et stort publikum fikk han en foreldreløs gutt til å legge seg over huskene og plasserte litt bladgull foran ham. Deretter sveivet han på maskinen, en stang fra maskinen ladet opp gutten som ble magnetisk. Bladgullet danset opp mot fingrene på gutten og av og til ble det gnister – det var litt av et show. Elektrisitet kunne bevege seg fra maskinen til guttens kropp og ut i fingrene, men silken stoppet den fra å forsvinne andre steder. Elektrisitet kunne altså strømme gjennom enkelte ting og ikke andre – det gjorde at Grey delte opp verden i to typer materialer; isolatorer og ledere. Isolatorer som silke, hår, glass og harpiks beholdt elektrisiteten. Ledere slapp strømmen gjennom – slik som med gutten og metaller. Dette skillet er svært viktig også i dag. Bare se på elektriske master. De benytter det samme prinsippet som Gray oppdaget for 300 år siden. Ledningene er ledere, glass og porselen mellom ledning og master er isolatorer og hindrer elektrisiteten å strømme ned i bakken. Det var akkurat som silketauene.  Selve showet var fint, men virket bare så lenge han sveivet på Hauksbeemaskinen. Elektrisiteten gikk fra maskin til gutt og forsvant. Det neste steget i elektrisitetens historie var da vi lærte å lagre energi – det skjedde ikke i Storbritannia, men på det europeiske kontinentet. 

På andre siden av kanalen var det også elektrikere, og Leiden i Holland var et av sentrene. Kanskje den viktigste oppfinnelse på 1700-tallet var Leidnerflasken. Pieter van Musschenbroek  var født inn i akademia. Gjennombruddet hans skjedde  ikke som resultat av grundig forskning, men uhell. Han forsøkte å finne ut hvordan han kunne lagre elektrisitet. Tankerekken hans var omtrent som; hvis elektrisitet strømmer på samme måte som vann kan det kanskje også lagres på samme måte som vann. Han forsøkte å lage et apparat, tenkte bokstavelig og brukte en glassbeholder og helte litt vann i den. I beholderen la han enden av en ledning som var koblet til en Hauksbeemaskin. Han satt glassbeholderen på en isolator for å holde på ladningen og forsøkte å «helle» elektrisitet fra maskinen via ledningen og ned i vannet. Men – ladningen holdt seg ikke i glasset. En dag glemte han å sette glasset på isolatoren og holdt det i hånden mens han sveivet på maskinen. Han tok på glasset med en hånd og tok på lokket av glasset med den andre. Det resulterte i et kraftig støt, han gikk nesten i bakken. Det viste seg at flasken lagret energi i dagevis. Glassflasken ble kalt en Leidnerflaske etter stedet. Oppdagelsen spredte seg over hele verden. Det var kanskje de første, hurtigreisende globale nyheter. Det var et globalt, elektrisk fenomen – men ingen forstod hvordan Leidnerflasken fungerte. Elektrisk væske og flasken gir et kraftigere støt hvis man lar energi lekke. Hvorfor blir det ikke kraftigere hvis all energi holdes fanget? Det var spørsmålet de stod overfor. Elektrisitet var utvilsomt et fantastisk under – den kunne gi støt og gnister, den kunne lagres og flyttes rundt. Men hva og hvorfor den var som den var – det var et mysterium.  

Snart kom et nytt gjennombrudd fra uventet hold. Det ble politisk og filosofisk i krig med London, og kom fra en amerikaner – en simpel kolonist. Han het Benjamin Franklin – en mann som støttet den amerikanske frigjøringen. Han uttalte at dette fenomenet er tilgjengelig for alle, eliten forstår seg ikke på det – kanskje vi kan. Eliten kan ikke kontrollere dette – kanskje vi kan. Dette fenomenet er kilde til overtro. Vi rasjonelle, egalitære og demokratisk intellektuelle kan løse dette uten å være magiens slaver. 

Franklin ville bruke fornuften for å finne en rasjonell løsning på noe mange mente var magi – lynet. Noe av det han ofte blir forbundet med er at han fløy en drage under tordenvær for å vise at lyn er elektrisitet. Han tenkte det, men utførte det sannsynligvis aldri. Det som er mer sannsynlig er at en annen av hans ideer faktisk ble utført i praksis, men ikke av ham – og det skjedde utenfor Paris. Compte de Buffon og Dalibard satte en metallstang på 12 meter i et trestativ og førte enden av stangen ned i en vinflaske. Franklin mente at stangen ville fange lynet, lede det nedover og lagre det i flasken. Da kunne man finne ut hva lyn egentlig var. Så ventet de på tordenvær. Lynet slod ned i metallstangen med et høyt smell, en assistent løp bort til flasken og en gnist brant hånden når han tok på flasken samtidig som man kunne lukte svovel. Gnisten avslørte hva lyn var – det var samme elektrisitet som ble laget av mennesker. Hendelsen var enormt viktig – samtidig ble det oppfattet som kjetteri; Guds vrede ble temmet av mennesker. 

Eksperimentet viste at tordenvær skaper elektrisitet, og at den kan fanges. Det var en naturkraft som kan utnyttes. Franklin vendte tankene mot et annet spørsmål; Leidnerflasken. Han innså noe som ingen andre hadde gjort. Han sammenlignet det med penger i en bank, og hvor saldo kan være enten positiv eller negativ. Leidnerflasken var som et slags økonomisk problem for ham. Han mente at en naturlig mengde elektrisitet omgir hvert legeme, men naturen er innrettet slik at den alltid vil skape balanse. Elektrisitet er en positiv ladning som utjevner en negativ ladning. Denne enkle ideen var løsningen på Leidnerproblemet. Når flasken lades strømmer en negativ ladning inn og står flasken på en isolator blir ladningen liten. Hvis noen holder flasken mens den lades blir en positiv ladning suget ut av kroppen (hånden) – den forsøker å utligne den negative ladningen i glassflasken. Ladningene holdes adskilt av glasset og ladningen bygger seg opp på begge sider. Hvis man tar på lokket og lukker kretsen kan den negative ladningen strømme gjennom og skape støt og en liten gnist. Leidnerflaskens moderne motstykke er en kondensator. Vi finner den overalt, den utligner spenningstopper og beskytter følsomme deler som f.eks. i et kretskort.  

Kommersielle krefter som ga opplysningstiden næring skulle snart gi oss en helt ny type elektrisitet. Cavendish – familien var utrolig rik. Henry Cavendish vendte ryggen til familiens rikdom og status for å bo i London og vie seg til sitt vit arbeid. Han hørte om at det var fanget  elektrisk skate og ble nysgjerrig. Det måtte være elektrisitet, men hvordan? Hvordan kan dyr skape elektrisitet? Hans løsning var å lage en kunstig fisk. To leidnerflasker ble brukt for å forme skaten. Han begravde dem i sand, og da de berørte sanden ga de fra seg kraftig støt. Modellen overbeviste ham om at skaten var elektrisk. Både de ekte og kunstige skatene ga fra seg kraftige støt, men de ekte slo aldri gnister. Han ble forvirret, kunne det være samme type elektrisitet når de ikke oppførte seg likt? Om høsten i 1773 jobbet han videre med gåten, og våren etter slo tanken ned i ham. Han mente det var et enkelt skille mellom mengde elektrisitet og intensitet. Det ble et vendepunkt og var nyskapende vitenskapelige ideer; mengde elektrisitet ->  intensitet -> spenning. Fisken ga støt på 240 volt, det samme som i en stikk-kontakt og det var ti ganger mindre enn Leidnerflasken. 

Men det som førte inn i vår moderne tid var erkjennelsen av at elektrisitet er ikke bare kortvarige støt, den kan være kontinuerlig. 

Det neste store framskrittet var et resultat av en personlig rivalisering mellom to italienske forskere. Galvani holdt til på Universitetet i Bologna, et av Europas eldste og tidligere styrt av paven i Roma. Universitetet var mektig, men konservativt. Det var basert på kristendom; Gud styrte jorden fra himmelen og hvordan Gud gjorde det var skjult for oss dødelige. Vi skulle ikke forstå, men tjene Gud. I Pavia holdt Volta til, og han kunne ikke vært mer ulik Galvani. Han hadde gamle aner, var ung, arrogant og elsket kontroverser. Ideene var ikke hemmet av religiøse dogmer, han trodde på rasjonalitet og han ville på den internasjonale scenen. Han mente at vitenskapelige bevis skulle kue uvitenheten, at overtro var fienden og fornuften var framtiden. Begge var fasinert av elektrisitet, men de hadde helt ulikt verdenssyn som formet tankene. 

I 1759 gjorde man et forsøk med en lam mann og elektrisitet. Rapportene kan fortelle at hodet roterte og bicepsen beveget seg.  Det samme var tilfelle med alle muskler som fikk tilført elektrisitet. Galvani mente at disse eksperimentene viste at kroppen ble drevet av animalsk elektrisitet gjennom at en væske fra hjernen flommet ut i musklene og satt dem i bevegelse.  Han brukte en frosk som ble flådd og tømt for innvoller, bare bakbeina ble beholdt sammen med viktige nerver. En Hauksbeemaskin ble brukt for å generere statisk elektrisitet som strømmet via en stang og ut gjennom en kobberledning som var koblet til frosken. Det viste seg at froskebeinet rykket til når det ble kontakt. Galvani tolket dette som at det fantes et merkelig, spesielt fenomen i dyrets muskler – animalsk elektrisitet – og den fantes bare i levende vesener. 

Volta mente at denne teorien smakte av overtro og magi, det var ikke rom for slikt i rasjonell, opplyst vitenskap. Han hadde et helt annet syn, han mente det røpte noe helt nytt. Froskebeina rykket ikke til på grunn av animalsk elektrisitet, det var fordi det var tilført kunstig elektrisitet. I Bologna reagerte Galvani med vrede på Voltas ideer, han mente Volta krysset en grense mellom eksperimenter og Guds vilje. Det var kjetteri. Å hevde at elektrisitet som var kunstig laget var nøyaktig det samme som Gud hadde gitt levende vesener – det utslettet en grense mellom Guds rike og vår materielle verden. Ansporet av religiøs indignasjon utførte Galvani nye eksperimenter som skulle vise at Volta tok feil. 

Galvani forsøkte å isolere den animalske elektrisiteten og mente at han hadde bevis for at elektrisiteten stammet fra selve frosken, at froskemuskler var som Leidnerflasker. I 1786 publiserte han verket «De animali electricitate» og så sikker var han på sine teorier at han sendte en bok til Volta. 

Volta utstod ikke Galvanis ideer, elektrisiteten måtte kommer fra noe annet. Men hva? I 1790 begynte Volta jakten på denne nye elektrisitetskilden. Han fokuserte på metaller og var nysgjerrig på en pussig fenomen – hvordan kombinasjon av metaller smaker. Han la to ulike mynter mot tungen og en sølvskje over – det kilte i tungen, omtrent som støtet fra en Leidnerflaske. Volta konkluderte med at han kunne smake elektrisiteten og at den var et resultat av kontakt mellom ulike metaller. Det var en teori som motsa Galvanis; metallene skapte elektrisitet. Men elektrisiteten myntene skapte var veldig svak. Kunne han gjøre den sterkere? Han leste om arbeidet til Cavendish – spesielt arbeidet med de elektriske skatene. Han tok en nærmere tid på skatene og mønsteret den hadde på ryggen, var dette jevne mønsteret nøkkelen til det elektriske støtet? Hva om hvert kammer var som mynt og skje, en kombinasjon som produserte hver sin lille ladning? Volta bestemte seg for å slå tilbake og bygde sin egen elektriske skate. Han kopierte mønsteret, men brukte metall ved å bruke en kobberplate som han la et papir over. Papiret var dyppet i fortynnet syre, så en ny metallplate over og gjentok dette flere ganger. Det ble en søyle av metallskiver, og den ble kalt Voltasøylen. Søylens egenskaper vakte oppsikt, han testet den på seg selv ved å koble en metalltråd i hver ende, og deretter ha begge ledningene på tungen. Effekten var den samme som med myntene, men kontinuerlig og sterkere. Volta hadde skapt det første batteriet. Kontaktspenning fungerte. Volta så dette som siste og endelige seier i konflikten med Galvani. Elektrisitet flommet ut som vann i en bekk, kontinuerlig, fra søylen – derav uttrykket elektrisk strøm.

200 år etter Volta forstår vi endelig hva elektrisitet er. Metallatomer, som alle andre, har elektrisk ladde elektroner som omgir atomkjernen. Men metallatomer kan flytte fra et atom til et annet. Hvis alle går i samme retning samtidig skaper de en elektrisk ladning. Denne strømmen kaller vi elektrisk strøm. Få uker etter at Volta fortalte om søylen sin oppdaget forskerne noe utrolig. Søylens effekt på vann var utrolig – den rev fra hverandre vannets bindinger; delte vannet i oksygen og hydrogen. Dette innledet en ny æra, nå ble elektrisitet et praktisk verktøy; med konstant elektrisk strøm kunne man isolere kjemiske stoffer. Det dannet grunnlag for kjemi, fysikk og moderne industri. Voltasøylen endret alt. En grunnleggende elektrisk enhet er oppkalt etter ham; volt. Hans vitenskapelige motpart lyktes ikke like godt, Galvani døde i 1798 – deprimert og lutfattig. Men selv om oppfinnelsen av batteriet var viktig var heller ikke dette vendepunktet i elektrisitetens historie – vendepunktet kom senere.

Punktum for en epoke og begynnelsen på en annen; Humphry Davy, ung selvsikker og fasinert av elektrisitetens muligheter. 1808 bygde han verdens største batteri, over 800 sammenkoblede voltasøyler. Det må ha sydet av svoveldamp, batteriet fylte en hel kjeller. Davy koblet batteriet til to kullstifter som han første sammen, elektrisitet fra batteriet hoppet over gapet og skapte en konstant og blendende gnist. Ut av mørket kom lyset. Davys lysbue symboliserer slutten på en epoke og begynnelsen på vår, den elektriske tidsalder. 

Men historien har også en uhyggelig epilog; Aldini, Galvanis nevø,  kom til London med et grufullt eksperiment. En morder ble hengt, tatt ned og Aldini gjorde noe makabert. Ved hjelp av en voltasøyle førte han elektrisk strøm inn i mannens lik, og det så ut som den døde fikk liv. Det så ut som at elektrisitet kunne gjenopplive døde. Det gjorde et sterkt inntrykk på Mary Shelley, som senere skrev Frankenstein.

 Dette var slutten på miraklenes tid og begynnelsen på rasjonalitetens, vitenskapens tidsalder. 

For litt mer enn 200 år siden oppdaget man at elektrisitet kunne være mye mer enn bare statisk ladning, man kunne få den til å flomme i konstant strøm. Men snart kom en grunnleggende oppdagelse – elektrisitet har en forbindelse med magnetisme. Å mestre samband mellom magnetisme og elektrisitet skulle forandre verden. I dag generer vi tilsynelatende ubegrensede mengder av kraft. Hvordan klarte man å løse elektrisiteten sin gåte for så å bruke den i løpet av et århundre full av oppfinnelser?

Entry filed under: Privat. Tags: , .

Skal man måle læringseffekt av teknologibruk i undervisningen? Elektrisitetens historie – del 2

2 kommentarer Add your own

Legg igjen en kommentar

Fyll inn i feltene under, eller klikk på et ikon for å logge inn:

WordPress.com-logo

Du kommenterer med bruk av din WordPress.com konto. Logg ut / Endre )

Twitter picture

Du kommenterer med bruk av din Twitter konto. Logg ut / Endre )

Facebookbilde

Du kommenterer med bruk av din Facebook konto. Logg ut / Endre )

Google+ photo

Du kommenterer med bruk av din Google+ konto. Logg ut / Endre )

Kobler til %s

Trackback this post  |  Subscribe to the comments via RSS Feed


Note to myself

Finn presentasjonene jeg bruker på slideshare

Sjekk ut ressursene jeg har laget på IKTplan.no

KONTAKTOPPLYSNINGER

Antall besøkende

  • 495,471 besøk

Siste innlegg

Skriv inn epostadresse for å få nye blogginnlegg rett i innboksen din

Bli med 311 andre følgere

Velkommen til Eva2.0

Takk for at du besøker siden, jeg setter pris på alle gjester. Hvis det er innlegg du liker godt (eller misliker) håper jeg du legger igjen en kommentar. Har du spørsmål kan du sende meg en epost, epost-adressen finner du på siden om denne bloggen. Blogginnlegg som jeg skriver på disse sidene gjenspeiler helt og holdent min private mening og mine private oppfatninger - og er ikke uttrykk for holdninger i forhold til prosjekter jeg arbeider med.

Jeg har gitt ut en bok sammen med Frode Kyrkjebø "IKT i Skulen - kva, kven, korleis og kvifor". Se fanen IKT-ferdigheter på toppen for mer informasjon.

I tillegg har jeg fått tittelen Årets Skoleblogg - denne setter jeg umåtelig stor pris på. Takker alle som bidrar med gode råd og tips til mine blogginnlegg :-)

TANKEKART DIGITALE FERDIGHETER PÅ HVILKE TRINN

Jeg er EvaBra på twitter :-)
Se også min reiseblogg.

Her finner du et tankekart med tips til hvor du kan søke hva

Skriv epostadresse under for å motta meldinger om nye blogginnlegg via epost (på den andre siden anbefaler jeg egentlig at du heller abonnerer via RSS-feed..se fanen IKT-ferdigheter på toppen og bla deg ned til Organisere ved hjelp av RSS)

Bli med 311 andre følgere

Creative Commons License
Dette verk av Eva Bratvold er lisensieret under enCreative CommonsNavngivelse-Ikkekommersiell-Del på samme vilkår 3.0 Norge lisens.

“If you want to build a ship, don’t drum up the men to gather wood, divide the work, and give orders. Instead, teach them to yearn for the vast and endless sea.” — Antoine de Saint-Exupéry


%d bloggers like this: