ENERGI

Elektrisitet: Uforståelig – men helt uunnværlig

At elektrisitet har eksistert, har mennesker hatt en anelse om i uminnelige tider. Et godt eksempel er elektrisk ål og annen fisk. Her ser vi på hvordan kunnskapen utviklet seg fra nærmest overtro til starten på elektrifiseringen av samfunnet.

En av heltene fra den amerikanske revolusjonen, Benjamin Franklin, var også en pioner på forståelse av elektrisitet. Men hans idé om å fly en drage i metalltråd under tordenvær for å lede strøm til en leidnerflaske, ble det aldri noe av.
En av heltene fra den amerikanske revolusjonen, Benjamin Franklin, var også en pioner på forståelse av elektrisitet. Men hans idé om å fly en drage i metalltråd under tordenvær for å lede strøm til en leidnerflaske, ble det aldri noe av. Illustrasjon: Metropolitan Museum of Art
26. feb. 2023 - 05:00

Fra det greske ordet for rav, elektron, har vi fått vår betegnelse for elektrisitet. De oppdaget at når de gned rav mot pels, kunne de for eksempel løfte fjær eller utløse ubehagelige støt.

Den greske matematikeren Thales gjorde masse observasjoner rundt statisk elektrisitet 600 år før vår tidsregning. Hans slutning var at friksjonen når man gned rav, gjorde det magnetisk. Men annerledes enn magnetitt, som var magnetisk uten å gnis. Det skulle gå 2500 år før vi oppdaget forbindelsen mellom magnetisme og elektrisitet.

Hvor tidlig vi lærte å utnytte elektrisitet, er vanskelig å si. Det ble funnet en krukke i Bagdad i 1936 som minner om et batteri med katode og anode. Teorien er at den kan ha blitt brukt til galvanisering.

Elektrikerne

På starten av 1700-tallet var det mye aktivitet rundt det nye fenomenet elektrisitet, og de som interesserte seg for dette kalte seg elektrikere. De jobbet med å lage mest mulig spektakulære demonstrasjoner av et fenomen de bare ante konturene av.

Den mystiske krukken som ble funnet i Bagdad, inneholdt det man tror er anoden og katoden i et batteri. Hva det i så fall ble brukt til, er en gåte.
Den mystiske krukken som ble funnet i Bagdad, inneholdt det man tror er anoden og katoden i et batteri. Hva det i så fall ble brukt til, er en gåte.

En milepel i historien om elektrisitet er da selveste Newton ble sjef i det engelske vitenskapsakademiet, Royal Society. Hans lab-assistent Francis Hauksbee hadde som oppgave å komme opp med spektakulære vitenskapelige instrumenter.

Det var allment kjent at det å gni glasstaver mot ull kunne utløse gnister, men Hauksbee gikk lengre. I 1705 laget han en glasskule som han tømte for luft med en nyoppfunnet vakuumpumpe og monterte slik at den roterte raskt. Så ble lyset slukket og han holdt hånden over kulen. Da kunne publikum se et flagrende blått lys inne i kula. Ingen skjønte hva som skjedde, men i praksis var dette en veldig tidlig variant av et lysstoffrør. I mange år var Hauksbee-maskiner måten å generere sterk statisk elektrisitet på.

Kondensatoren

Etter hvert skjønte de som drev med elektrisitet, at de jobbet med et fenomen som var flyttbart. Det flyttet seg i det de kalte ledere som metaller, menneskekroppen og andre materialer, men ble stoppet av det som fikk navnet isolatorer. Alt handlet om statisk elektrisitet, men de kunne flytte ladningen. Det de ikke kunne, var å lagre strømmen. Helt til en nederlandsk fysiker, Pieter van Musschenbroek, konstruerte den såkalt Leidenflasken i 1745. Den fikk navnet etter byen Leiden, hvor han jobbet, og var en slags kondensator. Den fikk raskt en utbredelse over hele verden, men ingen skjønte hvordan den virket.

Det nye offshore-servicefartøyet skal være fjernstyrt og ubemannet fra første dag på jobb.
Les også

Ny hverdag i subsea: Disse ubemannede fartøyene kan sende 50 personer på land

Flyttbart

Den amerikanske revolusjonshelten Benjamin Franklin var også vitenskapsmann og en av pionerene innen elektrisitet. Har foreslo et forsøk med en drage i en metalltråd under tordenvær for å lede strøm, som han mistenkte lyn for å være, men det ble aldri utført. Det ble derimot en lang metallstang som en slags lynavleder med en Leidnerflaske ved foten. Den ble ladet opp etter et nedslag, og han formulerte at den positive ladningen fløt mot negative områder. Slik definerer vi fortsatt strøm, men i virkeligheten er det negative elektroner som flyter mot positive områder.

Det elektriske potensialet

Den svært sky, men geniale engelske vitenskapsmannen Henry Cavendish oppdaget hydrogenet og mye annet, og han forsket mye på elektrisitet. Det han er mest kjent for som «elektriker», er at han i 1771 brukte elektriske rokker til å utarbeide kunnskapen om elektrisk potensial, som han kalte «graden av elektrifisering». Han observerte at det ikke kom gnister fra en rokke, men det gjorde det fra en Leidnerflaske. Likevel var sjokket mye kraftigere fra rokken. Det han skjønte, var at på tross av mye større spenning, var strømstyrken mye mindre fra en Leidnerflaske.

Dyreelektrisitet

Da Alessandro Volta bygget det første – riktignok ikke ladbare – batteriet i 1799, utløste han en revolusjon innen bruken av elektrisitet. <i>Foto:  Guido B/Wikimedia Commons CC BY-SA 3.0</i>
Da Alessandro Volta bygget det første – riktignok ikke ladbare – batteriet i 1799, utløste han en revolusjon innen bruken av elektrisitet. Foto:  Guido B/Wikimedia Commons CC BY-SA 3.0

I Italia er den intellektuelle kampen mellom Luigi Galvani og Alessandro Volta i siste halvdel av 1700-tallet legendarisk. Galvani var lege, fysiker og biolog og ble kjent for at han fikk bena på en død frosk til å bevege seg når han ga den et støt. Det gjorde at han lanserte teorien om «dyreelektrisitet» som en egen form for elektrisk energi. Det fikk etter hvert Volta til å ta avstand fra teorien. Han mente at det bare var én type elektrisitet. Selv ble han berømt da han klarte å bygge verdens første batteri, voltasøylen, ved å stable disker av kobber og sink separert med et tøystykke dyppet i saltvann eller svovelsyre som fungerte som elektrolytt.

Ikke bare fungerte dette, men batteriet ga også fra seg strøm over lang tid. Det var helt nytt, og har også gjort at Volt er en av grunnbetegnelsene i elektrisitet.

Frankenstein

Ideen om dyreelektrisitet døde ikke helt med Volta. Galvanis nevø utførte et grotesk eksperiment på en nylig halshugget forbryter i London i 1803. Via to elektroder fikk han liket til å sette seg opp ved at musklene trakk seg sammen. Noen mente at det ville være mulig å gjenopplive døde med elektrisitet, og det var bakgrunnen for at Mary Shelly skrev romanen Frankenstein i 1818.

Luigi Galvani oppdaget at musklene i døde dyr reagerte på elektrisitet, og han trodde feilaktig at det var en spesiell form for elektrisitet. Nevøen gjorde ganske groteske forsøk med en henrettet mann og fikk kroppen til å sette seg opp <i>Illustrasjon:  Wellcome Collection, CC BY-SA</i>
Luigi Galvani oppdaget at musklene i døde dyr reagerte på elektrisitet, og han trodde feilaktig at det var en spesiell form for elektrisitet. Nevøen gjorde ganske groteske forsøk med en henrettet mann og fikk kroppen til å sette seg opp Illustrasjon:  Wellcome Collection, CC BY-SA

Kjempebatteriet

I begeistringen over Voltas nye batteri bygde sir Humphry Davy ved Royal Institution i London i 1809 et gigantisk batteri i kjelleren på bygningen. Til sammen 800 voltasøyler sto oppstilt over et areal på 8 x 18 meter. Det hadde neppe vært lov i dag. Han brukte dem i en spektakulær demonstrasjon av elektrisk lys ved å holde to tilkoblede kullstaver inntil hverandre, slik at det oppsto en lysbue. Det var første gang så kraftig elektrisk lys ble demonstrert.

Flere av de tidligere «elektrikerne», som Cavendish, Humphry og andre, brukte kunnskapen sin til å oppdage nye grunnstoffer gjennom elektrolyse, som la grunnlag for kjemien.

Elektromotoren

Michael Faraday var sønn av en smed og utdannet bokbinder, men med en enorm interesse for vitenskap var han en svært viktig person innen utviklingen av elektrisitet. Han ble oppdaget av sir Humphry Davy, som ansatte Faraday som sin vitenskapelige assistent i 1812.

Faraday hadde bare litt utdannelse og kunne lese og skrive, men matematikkunnskapene var fraværende. På tross av en bragd som å bygge den første elektriske motoren, var hans beskrivelser helt uten likninger og annen matematikk. Oppfinnelsen hans ble inspirert av danske Hans Christian Ørsted, som hadde oppdaget magnetfeltet rundt en strømførende elektrisk leder, og av franske André-Marie Ampère, som viste at magnetfeltet la seg som en sylinder rundt lederen.

I 1820 viste han for første gang hvordan elektrisk strøm kunne konverteres til mekanisk energi, og han sto bak en rekke oppdagelser i årene som fulgte.

Alle disse tre har fått navnet sitt foreviget som elektromagnetiske enheter. Farad er enheten for elektrisk kapasitans, Ørsted er enheten for magnetisk feltstyrke (det er også tesla), og Ampere er enheten for strømstyrke.

Elektromagneten

Faradays oppdagelser ledet til utviklingen av elektromagneten, som igjen ledet til utviklingen av telegrafen i 1837. Da den ble kombinert med Samuel F.B. Morses morse-kode, ble det den første veldig utbredte anvendelsen av elektrisiteten. Bare 18 år etter ble Televerket opprettet i Norge. Det vil si at Telenor har en historie som er 168 år. Bare ett år mindre enn historien til Teknisk Ukeblad.

Artikkelen ble først publisert i TU-magasinet, nr. 1/2023

Hitachi har samarbeidet med Sintefd om å utvikle elektriske gravemaskiner.
Les også

– Anleggsbransjen når neppe klimamålene innen 2030

Del
Kommentarer:
Du kan kommentere under fullt navn eller med kallenavn. Bruk BankID for automatisk oppretting av brukerkonto.