02_04.pdf

DAWNYCH WSPOMNIEŃ CZAR

Historia elektroniki jest równie

fascynująca jak jej współczesne

osiągnięcia. Kontynuujemy opowieść o

ludziach i wydarzeniach, od których to

wszystko się zaczęło.

Historia

elektroniki

część 2

Faraday i Henry

Człowiekiem, który w ogromnym

stopniu przyczynił się do rozwoju nauki

o elektryczności był angielski fizyk i che−

mik, Michael Faraday. Był on synem ko−

wala i samoukiem, ale dzięki swoim wy−

jątkowym zdolnościom został jednym z

najwybitniejszych uczonych XIX wieku.

Największe znaczenie zarówno prak−

tyczne, jak i teoretyczne, miały jego pra−

ce w dziedzinie elektryczności. Będąc

przekonanym, że poruszaniu się ładun−

ków elektrycznych musi towarzyszyć

zjawisko analogiczne do indukcji elek−

trostatycznej, prowadził badania przez

dziesięć lat, uwieńczone odkryciem w

1831 indukcji elektromagnetycznej, co

zapoczątkowało powstanie elektrody−

namiki. Odkrycia tego dokonał również,

niezależnie od Faradaya, amerykański

fizyk Joseph Henry, którego nazwisko

posłużyło do nadania nazwy jednostce

indukcyjności.

Faraday prowadził także doświad−

czenia nad elektrolizą i wprowadził uży−

wane od tego czasu nazwy anody, kato−

dy i jonu. Sformułowane przez niego

ilościowe prawa rządzące tym proce−

sem stworzyły podwaliny elektrochemii.

Faraday zajmował się także rolą die−

lektryków, diamagnetyzmem i odkrył pa−

ramagnetyzm, oraz wprowadził do fizyki

pojęcie pola i linii sił pola, a także wyjaś−

nił, że ładunki oddziaływują na siebie za

pośrednictwem pól. Jego odkrycie zja−

wiska skręcania płaszczyzny polaryzacji

światła w polu magnetycznym, skierowa−

nym do niego równolegle, stało się dla Ja−

mesa Clarka Maxwella jedną z głównych

przesłanek do sformułowania elektro−

magnetycznej teorii światła.

Ci pierwsi pionierzy położyli podwaliny

pod współczesną elektronikę. Ich odkry−

cia z pewnością były donioślejsze od wie−

lu współczesnych wynalazków. Nie zo−

stali oni zapomniani. W roku 1863 British

Association nazwało jednostkę siły elek−

tromotorycznej woltem, jednostkę opor−

ności omem, a jednostkę natężenia prądu

amperem. Jednostki te zostały później

zatwierdzone w skali międzynarodowej

na konferencji w Chicago w roku 1893,

kiedy wolt, amper, om, wat, kulomb, fa−

rad, henr i dżul zostały uznane za znor−

malizowane jednostki elektryczne, upa−

miętniające tych, którzy w tak wielkim

stopniu przyczynili się do rozwoju współ−

czesnej nauki.

wzrostu zainteresowania zastosowania−

mi nowej nauki.

Jedno z pierwszych zastosowań

elektryczność znalazła w łączności.

Połączenie kilkoma drutami swego ro−

dzaju nadajnika z odbiornikiem i włą−

czanie i wyłączanie prądu mogło słu−

żyć do przesyłania wiadomości. Uży−

cie elektrycznych sposobów łączności

otwierało szerokie możliwości, komu−

nikacja na początku XIX wieku była

powolna i uciążliwa. Do przesyłania

sygnałów wyznaczoną drogą używano

systemu wież semaforowych. Wzdłuż

południowego wybrzeża Anglii został

nawet przygotowany system ognisk

ostrzegawczych na wypadek inwazji

wojsk napoleońskich. Ale najpewniej−

szym sposobem przekazywania wia−

domości było wysłanie listu za pośred−

nictwem konnego posłańca lub gołę−

bia pocztowego. Był to jednak sposób

powolny, zwłaszcza na większe odleg−

łości.

Po odkryciu elektryczności rodziło się

dużo różnorodnych systemów. Wielu pio−

nierów usiłowało zrealizować bardzo nie−

raz pomysłowe rozwiązania, chociaż ich

możliwości i wiedza były ograniczone.

Prymitywne według dzisiejszych standar−

dów pomysły były wtedy osiągnięciami

technologicznymi.

Jeden z pierwszych, datujących się na

połowę XVIII w, polegał na przesyłaniu ła−

dunków elektrostatycznych na odległość.

Ładunek z generatora elektrostatycznego

miał być przekazywany po jednym z kilku

Pierwsze zastosowania

Michael Faraday

Przez wiele lat nie umiano wykorzys−

tać nowo wynalezionej elektryczności.

Dopiero odkryty przez Oersteda elektro−

magnetyzm okazał przydatność w prakty−

ce. Dotychczas nie było wiele sposobów

wykrywania prądu. Do detekcji elektrycz−

ności statycznej używano butelek lejdejs−

kich, znane też były niektóre efekty elek−

trochemiczne przepływu prądu elektrycz−

nego. Detekcja elektryczności była

znacznie łatwiejsza za pomocą elektro−

magnetyzmu, co przyczyniło się do

ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 2/96

DAWNYCH WSPOMNIEŃ CZAR

drutów, na którego końcu przyciągałby

lekką literkę. Przesyłanie ładunku kolejno

różnymi drutami miało umożliwić przesła−

nie wiadomości.

Wynalezienie ogniwa przyniosło sze−

reg propozycji wykorzystywania efektów

elektrochemicznych do detekcji przepły−

wu prądu, a zatem do odczytania przesła−

nej wiadomości. Wszystkie te pomysły nie

nadawały się jednak do stworzenia stałe−

go i praktycznego systemu łączności.

Innym problemem były techniczne

trudności wyprodukowania drutu, na sku−

tek czego był on bardzo drogi. Tym sa−

mym wszelkie systemy wielodrutowe by−

ły zupełnie nieekonomiczne. Wyproduko−

wane druty wymagały izolacji i połączenia

razem w kabel. Dało się to wykonać za

pomocą smoły, ale metody produkcji były

prymitywne, a więc bardzo czasochłonne.

zbyt drogi i skomplikowany, aby mógł się

przyjąć.

Obserwując pokaz Cooke zapalił się

do tego i zaczął obmyślać swój własny

system. Zastosował w nim pięć drutów i

przewód powrotny do sterowania pięcio−

ma igłami magnetycznymi, sterowanymi

prądami płynącymi przez druty. W ten

sposób igły mogły wskazywać odpowied−

nie litery. Cooke’owi brakowało wiedzy w

tej dziedzinie, zwrócił się więc do Wheat−

stone’a, który już eksperymentował z sys−

temami telegraficznymi, a który dziś jest

przede wszystkim znany z wynalazku

mostka do pomiarów oporności. Wspól−

nie urzeczywistnili pomysł, który działał

na sporą odległość.

10 czerwca 1837 twórcom przyznano

patent, a 26 lipca podjęli oni próbę tele−

grafowania na odległość 3,6km wzdłuż li−

nii kolejowej London and North West Rail−

way pomiędzy stacjami Euston a Cam−

den. Eksperyment zakończył się wielkim

sukcesem technicznym, ale nie wywarł

wrażenia na dyrekcji kolei i urządzenia

zostały zdemontowane.

Po dwóch latach Cooke i Wheatstone

odnieśli następny sukces. Kolej Great

Western Railway Company zgodziła się

zainstalować linię długości 21km pomię−

dzy Paddington a Drayton. Trzy lata póź−

niej linia została przedłużona do Slough.

Oprócz podstawowego zadania utrzymy−

wania łączności pomiędzy stacjami, na

stacji Paddington zorganizowano pokaz.

Za pokaźną sumę jednego szylinga pub−

liczność mogła zobaczyć nowy wynala−

zek.

Great Western Railway była zadowolo−

na z działania nowego systemu, okazał

się on jednak zbyt kosztowny w rozbudo−

wie.

Cooke i Wheatstone zmodyfikowali

swój system dla obniżenia kosztów.

Przez użycie specjalnych kodów zdołali

zredukować ilość drutów do jednego, plus

powrotny, który dało się zastąpić ziemią.

Ulepszony system zyskał szerszą apro−

batę, został zainstalowany wzdłuż kilku li−

nii, nie uzyskał jednak spodziewanego

powodzenia.

Samuel Morse

Pierwsze telegrafy

dociekaniom. Jednak z upływem czasu jego

techniczne zainteresowania zaczęły przewa−

żać. Opatentował maszynę do cięcia marmu−

ru, wprowadził w USA dagerotypię, zajął się

też telegrafem. Jego ideę szeregowego prze−

syłania danych, w postaci zakodowanych

kropkami i kreskami liter i cyfr, pomógł mu zre−

alizować w praktyce zdolny mechanik Alfred

Vail. Alfabet Morse’a, nieco zmodyfikowany

później, jest używany do dziś. Pierwszy tele−

gram w USA, złożony z pięciu słów, został na−

dany 4 września 1837. Ale minęło kilka lat, za−

nim zabiegi wynalazców o zainteresowanie

telegrafem potencjalnych użytkowników w

USA i w Anglii zostały uwieńczone pomyśl−

nym oddaniem do użytku pierwszej linii tele−

graficznej, o długości 65km pomiędzy Wa−

szyngtonem i Baltimore. Odbyło się to 24 ma−

ja 1844.

Sukces ten zapoczątkował szybki roz−

wój linii telegraficznych, początkowo

głównie kolejowych. Już po czterech la−

tach działało łącznie ponad 8500km linii i

system Morse’a stał się standardem. W

krótkim czasie po przyjęciu się telegrafu

Morse’a w USA zaczęto instalować go

również w Europie, a nawet i w innych

częściach świata.

Sukces systemu zapoczątkował wojnę

prawną pomiędzy pierwotnymi współpra−

cownikami, zakończoną dopiero po wielu

latach przyznaniem praw patentowych

Morse’owi.

Alfabet Morse’a był praktyczny w

użyciu, jednak okazało się, że niektó−

re niekonsekwencje i ograniczenia wy−

magają korekty. To też został on zmo−

dyfikowany przez ujednolicenie dług−

ości kropek, kresek i pauz, oraz doda−

nie potrzebnych w innych niż angiels−

ki językach znaków diakrytycznych.

Ostateczna wersja telegraficznego al−

fabetu Morse’a została wprowadzony

do użytku w 1851 roku i służy do dziś.

Od czasu odkrycia elektromagnetyz−

mu dokonywano wielu prób utworzenia

dogodnego elektrycznego systemu łącz−

ności. Pierwszy telegraf elektromagne−

tyczny opracowali w roku 1833 dwaj Nie−

mcy, fizyk Wilhelm Eduard Weber, profe−

sor uniwersytetów w Halle, Getyndze i

Lipsku wraz ze słynnym matematykiem

Carlem Friedrichem Gaussem, profeso−

rem uniwersytetu w Getyndze.

Pierwszy patent na telegraf był rezulta−

tem współpracy inżyniera sir Williama

Fothergilla Cooke’a i profesora King’s

Colledge w Londynie, sir Charlesa Whe−

atstone’a. Cooke widział pokaz jednego z

pierwszych działających systemów elek−

tromagnetycznych, opracowany przez C.

A. Steinheil’a. Był to bardzo pomysłowy

system, wyposażony nawet w alarm ost−

rzegający o nadchodzącej wiadomości.

Odbiornik był również wyposażony w

elektromagnesy i atrament do zapisywa−

nia wiadomości na papierze. System ten

jednak zbytnio wyprzedzał epokę. Był

Morse

Największe powodzenie uzyskał system

telegraficzny wynaleziony przez Amerykani−

na, Samuela Finleya Breese’a Morse’a. Był to

człowiek o wielkiej skali zainteresowań. Po

ukończeniu uniwersytetu Yale pracował jakiś

czas jako urzędnik, a później postanowił zo−

stać malarzem i wyjechał na studia malarskie

do Anglii. Zawsze interesowała go fizyka, a

zwłaszcza nowa dziedzina elektryczności i

magnetyzmu. Po powrocie do USA z wielkim

trudem zdobywał powodzenie jako artysta i

nie mógł poświęcać wiele czasu naukowym

Charles Wheatstone

C.D. w EdW 3/96

ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 2/96

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: