Baterie a elektromagnetismus

Podívejte se na následující pokus. Máte dva kousky kovu - měď a zinek, které napojíte na vodivé dráty. A pak oba kovy ponoříte do elektrolytu, v našem případě do octa. Můžete pozorovat, že na zinku se tvoří bublinky, ale na mědi ne. V tomto ohledu se kovy zdají být rozdílné. Ale když pak ty dva vodivé dráty, které drží oba kovy, spojíte, něco se změní. Malé bublinky se začnou tvořit i kolem měděného konce. Vypadá to, jako by se skrz vodivý drát něco vytahovalo ze zinkového kousku, a umožňovalo tak reakci i na straně s mědí. Jde tu o tok elektrického náboje, kdy jsou elektrony vytahovány ze zinku a vodivou drahou spojovacího drátu posílány do mědi. Představte si tento tok jako důsledek nerovnováhy náboje nebo "elektrického tlaku" - mezi těmi dvěma kovy - oproti momentálnímu výboji, který můžete pozorovat u experimentů se statickou elektřinou. Koncem 18.století tento jev zkoumal Alessandro Volta. A co je nejdůležitější, zjistil, že napojením těchto článků na sebe může tento tok náboje zesílit. Do roku 1800 to ještě zjednodušil - odstranil skleněnou nádobu, která poskytovala více elektrolytu, než bylo ve skutečnosti potřeba. Jak píše: "Připravím si několik desítek malých kulatých plíšků mědi (například mince), stejný počet plátků zinku a kulaté kousky porézní látky, která dokáže udržet vodu. Skládám k sobě vždy jeden plátek mědi a jeden zinku, vždy ve stejném pořadí a mezi každou takovou dvojici vložím navlhčený kotuček. Tak pokračuji, dokud nemám váleček, co nejvyšší, ale zároveň ne tak vysoký, aby spadl." Tento předmět je znám jako "galvanický článek" - historicky první baterie, která dodává kontinuální tok elektrického náboje - neboli "proud". Více článků mělo za výsledek "elektrický tlak" na obou koncích. A "elektrický tlak" byl prvotní název toho, čemu dnes říkáme "voltáž" - po Voltovi. Pokud bychom ty dva vodiče galvanického článku přímo propojili, mohli bychom sledovat sérii výbojů. Možnost užití elektrického proudu jako způsobu komunikace nebyla na první pohled zřejmá, tedy kromě jeho schopnosti vytvářet slabé jiskry a bubliny. Jedna myšlenka byla využít bubliny k signalizaci písmen. Tuto metodu využil "bublinkový telegraf", bylo na něj ale potřeba 26 samostatných obvodů, jeden pro každé písmeno. Jeho podstatou bylo, že baterie poskytující proud se mohla nacházet v určité vzdálenosti, tedy mimo sklenice obsahující vodiče, které vytvářely bublinky. Inovativní, ale trochu těžkopádný systém, který se nikdy neujal. Ale brzy se všechno změnilo, a to po slavném pokusu v roce 1819. Bylo zjištěno, že když jednoduše vedeme drát v blízkosti kompasu a připojíme ho k baterii, tak jakmile drát přijde do styku s baterií, střelka se roztočí - bez jakéhokoli fyzického kontaktu. Jediným vysvětlením bylo, že drát, v němž je proud, vytvoří dočasné magnetické "pole". Následovala řada pokusů, které měly zjistit směr tohoto pole. Nejdřív to vypadalo, že se vede podél drátu s proudem nebo možná z drátu jakoby vyzařuje - jako teplo. Konečný závěr ale byl, že se musí pohybovat kolem drátu, v kruzích kolmých na drát. Takže kdybychom z drátu udělali očko, vzniklo by magnetické pole, které probíhá prostředkem oka a zvnějšku jeho obvodu. Z této myšlenky vznikl "galvanometr", který má detekovat a měřit elektrický proud. Byla to jen cívka z drátu s kompasem umístěným uprostřed. Když se do cívky pustil elektrický proud, magnetické pole zatlačilo na prostředek cívky a kolem jejího obvodu. Takže střelka byla vždycky kolmá ke směru síly, která byla po stranách střelky stejnoměrná. A čím silnější byl proud, tím víc se střelka vychýlila. V roce 1824 ukázal William Sturgeon způsob, jak sílu tohoto pole ještě zvýšit. Jednoduše cívku navinul kolem kusu železa, jako je například hřebík, čímž se magnetická síla zvětšila, protože železo bylo lepší médium na podporu formace magnetických polí. Říkáme tomu "permeabilita". A když drát ovineme vícekrát, síla pole může být zesílena i tisíckrát. Takovému zařízení se říká "elektromagnet". Rázem tedy bylo možné vytvořit magnetická pole, která dokáží rozpohybovat střelku přesně a silně, s pomocí elektrického proudu působícího na dálku, a to za užití velkého drátového oka a silné baterie. Naše chápání koncepce informace bylo tehdy ještě v plenkách. Lidé přemýšleli o informacích obsažených ve vzkazu jako o množině písmen ve vzkazu. Takže cíl byl dost intuitivní. Kdo přijde s nejrychlejším způsobem přenosu písmen? Ten, kdo by přišel na nejrychlejší systém, by tak uživateli systému - odesílateli - snížil náklady na každý vzkaz. A na prvního takového člověka čekal zlatý důl.