InfoNu.nl > Wetenschap > Natuurkunde > De Generator en zijn ontwikkelaars

De Generator en zijn ontwikkelaars

Er gaat geen dag meer voorbij zonder dat wij energie uit een stopcontact trekken. Dat deze energie uit een generator komt is bij de meeste ook wel bekent, maar hoe zat dat vroeger? En hoe zijn we er in een aantal eeuwen in geslaagd om zo'n groot elektriciteitsnet aan te leggen? En welke uitvinders en natuurkundigen hebben eigenlijk bijgedragen aan de ontwikkeling van de generator?

André-Marie Ampère (1775-1836)

Is een Frans wis en natuurkundige. Hij staat bekend als de ontdekker van het elektromagnetisme. Hij combineerde hiervoor de elektriciteit aan het magnetisme en werd hierdoor een grondlegger van de elektrodynamica. Daarnaast heeft hij nog significant werk geleverd in de scheikunde en wiskunde. Ook is hij de geestelijk vader van de commutator. De eenheid van stroomsterkte is naar hem vernoemd, de Ampère (A).

Carl Friedrich Gaus (1777-1855)

Was een Duits wis en natuurkundige. Hij staat vooral bekend om zijn wiskundige vermogen en heeft als bijnaam: De prins van de wiskunde. Hij stelde de "magnetische wet van Gauss" op, die zegt dat de magnetische flux in een gesloten voorwerp nul is. Ook stelde hij de "wet van Gauss" op die de relatie beschrijft tussen magnetische flux door een gesloten oppervlakte en de elektrische lading daarbinnen. Buiten deze wetten om heeft hij veel werkt verzet met kansberekening en complexe getallen en leverde hij het bewijs voor de hoofdstelling van de algebra. Een oude, tegenwoordig ongebruikte eenheid voor magnetische fluxdichtheid is naar hem vernoemd; de Gauss (10^-4 T).

Michael Faraday (1791-1867)

Is een Britse natuur en scheikundige die aantoonde dat je met een bewegende magneet een elektrische stroom kan laten lopen. Dit formuleerde hij onder andere de naar hem vernoemde "Inductiewet van Faraday" en bedacht een experiment dat bewees dat lading aan de buitenste rand van een voorwerp zit. De binnen kant heeft geen lading en dat principe wordt tegenwoordig "De kooi van Faraday" genoemd. Faraday kan ook worden gezien als de uitvinder van de transformator. Hij wordt door velen gezien als de grootste experimenteel fysicus die ooit geleefd heeft. Hierboven staat een van de uitvindingen van Faraday, de Faraday schijfgenerator. A is de magneet en als je schijf D laat draaien gaat er een stroom lopen. Naast deze ontdekkingen heeft Faraday veel invloed gehad in de scheikunde waar hij de basis legde voor de elektrochemie. De eenheid voor elektrische capaciteit is naar hem vernoemd, de Farad (F).

Heinrich Lenz (1804-1865)

Is een Duitse natuurkundige die vooral bekend staat om de naar hem vernoemde wet; "De wet van Lenz". Deze wet luid: De geïnduceerde stroom werkt zijn eigen ontstaan tegen. Dit principe wordt onder andere gebruikt coaxkabels, die dankzij dit principe minder gevoelig zijn voor stoorsignalen. Dankzij deze wet zijn wij ook in staat een magneet boven een supergeleider te laten zweven. Deze toepassing van de wet van Lenz wordt het Meissnereffect genoemd. Lenz deed verder nog onderzoek naar het klimaat en hij vond onafhankelijk van Joule, de wet van energiebehoud.

Hippolyte Pixii (1808-1835)

Was een Franse instrumentmaker. Hij maakte de eerste wisselstoom generator, gebaseerd op de wetten van Faraday. Zijn generator was een met de hand aangedraaide magneet die met de noord en zuid pool omstebeurt langs een ijzeren plaat bewogen. Hij zag dat daarbij de stroomrichting elke keer omdraait. Het resultaat was een pulserende wisselstroomgenerator. Hierboven staat het ontwerp van Pixii. Op aanwijzingen van Andre Ampère bouwde hij er een collector in zodat het een gelijkstroomgenerator werd. In die tijd was dat belangrijker dan wisselstroom. Hippolyte bekende nooit dat hij iets van magnetische inductie begreep, maar zijn ontwerp was toch revolutionair.

James Maxwell (1831-1879)

Is een Schotse wis en natuurkundige die het meest bekend is geworden van zijn vergelijkingen tussen elektriciteit en magnetisme, de Maxwellvergelijkingen. Hij bracht hier de "wet van Gaus", de "magnetische wet van Gaus", de "wet van Ampère" en de "inductiewet van Faraday" samen in een systeem. Deze vergelijkingen worden gezien als een van de drie grootste samentrekkingen van natuurkundige wetten. De andere twee zijn de werken van Newton en Einstein. Naast elektromagnetisme is Maxwell ook bekend van de kinetische gastheorie en de het nemen van de eerste kleurenfoto. De tegenwoordig ongebruikte eenheid voor magnetische flux is naar hem vernoemd, de Mx (10^-8 Wb)

Joseph Henry (1797-1878)

is een Amerikaanse natuurkundige tijdens zijn leven bekend stond als een van de grootste uitvinders van zijn tijd. Hij vond onder andere het relais uit. Dankzij deze schakelaar konden stroomcircuits veilig in en uit te schakelen. Voor die tijd moest dat met de hand gebeuren, wat nogal gevaarlijk is. Hij maakte verder een van de eerste gelijkstroom motoren, hielp mee met de uitvinding van de eerste telegraaf en werkte hij aan akoestiek van gebouwen. Daarnaast ontwikkelde hij los van Faraday de inductiewet en gaf hij Alexander Bell het advies om zijn idee, wat later de telefoon werd, verder uit te werken. De eenheid voor zelfinductie is naar hem vernoemd, de Henry (H).

Ányos István Jedlik (1800-1895)

Is een Hongaarse uitvinder en natuurkundige. Hij staat bekend als de bedenker van de dynamo. Dat betekent dat hij de bedenker is van de generator zonder permanente magneten. Een deel van de elektriciteit wordt gebruikt om het benodigde veld te creëren. Het magnetisch geheugen van de elektromagneet zorgt ervoor dat de dynamo nog steeds aangezet kan worden zonder een andere elektriciteitsbron. Toch is hij niet alom bekend voor deze uitvinding omdat hij de eerste helft van zijn leven niet sprak over deze uitvinding. Naast deze uitvinding is hij de eerste Hongaar die zijn bevindingen niet in het Latijn maar in het Hongaars publiceerde. Slowakije en Hongarije claimen hem allebei als hun grootste uitvinder. Hierboven staat de door hem ontworpen dynamo.

Werner von Siemens (1816-1892)

Was een Duitse uitvinder en industrieel. Hij claimde de uitvinder van de dynamo te zijn, maar Jedlik was hem ongeveer zes jaar voor. Hij heeft wel het meeste geld verdient met de dynamo. Hij was wel de uitvinder van de telegraaf die niet in morse hoefde te seinen. Met deze uitvinding zou hij zijn eerste bedrijf financieren. Na deze uitvinding heeft hij de dubbele T-brug uitgevonden, die dynamo veel sterker maakte. Verder is hij de eerste die de term elektrotechniek gebruikte en maakte hij de eerste locomotief op elektriciteit. Daarnaast leverde hij een bijdrage door de ontwikkeling van kabelisolatie en bouwde hij de eerste trolleybus. De eenheid van elektrische geleidvermogen is naar hem vernoemd, de Siemens (S).

Galileo Ferraris (1847-1887)

Is een Italiaans ingenieur en natuurkundige. Hij ontwikkelde de inductiemotor en werkte de wisselstroommotor uit. Hij richtte de eerste elektrotechnische ingenieursschool op in Italië. Hiernaast staat Ferraris zijn eerste ontwerp van de inductiemotor. Ook is hij de geestelijk vader van het kilowattuur en maakte hij een universele meetkast waarmee je stroomsterkte, spanning en vermogen kan aflezen.

Antonio Pacinotti (1841-1912)

Is een Italiaans natuurkundige die belangrijk werk leverde voor de generator, door het uitvinden van de "ring van Pacinotti". De spoel is om een ijzeren ring gedraaid en ligt tussen twee elektromagneten in. Omdat er altijd wel een ring in de goede positie staat om stroom op te wekken levert deze generator redelijk constante stroom. Uniek was dat het geen pulserende gelijkstroom was, maar redelijk constante gelijkstroom. Zénobe Gramme gebruikte de ring voor zijn Gramme-dynamo.

Zénobe Gramme (1826-1901)

Is een Belgisch elektrisch ingenieur. Hij is de uitvinder van de Gramme-dynamo die instaat was veel hogere spanningsverschillen te creëren dan de tot dan toe gemaakte dynamo’s. Deze generator was een uitbreiding van de generator die Pacinotti had gemaakt. De Gramme-dynamo was ook instaat een nog minder pulserende stroom te creëren. Hieronder staat een voorbeeld van een Gramme-dynamo. De ring is hetzelfde als de ring die Pacinotti bedacht en komt ook uit zijn ontwerp. Per toeval ontdekte hij dat deze generator ook als een motor werkt als je er energie instopt. Hiermee wordt hij de uitvinder van de elektromotor. Gramme had toen hij zijn dynamo maakte nooit wis en natuurkundig onderwijs gekregen. Hij begon zijn carrière als timmerman en modelmaker.

Thomas Edison (1847-1931)

Was een Amerikaanse uitvinder en zakenman. Hij heeft ongeveer 1400 octrooien op zijn naam staan waarmee hij record houder is. Veel octrooien heeft hij over gekocht en verder uitgewerkt. Edison staat vooral bekent als de uitvinder van de gloeilamp, maar in feite heeft hij alleen een bestaand idee uitgewerkt en gecommercialiseerd. Edison bouwde als eerste een gelijkstroomnetwerk in New York. Dit om zijn patent, de gloeilamp, voor de consument beschikbaar te maken. Edison wilde een gelijkstroomnetwerk in heel Amerika in plaats van wisselstroom. Andere natuurkundige zoals George Westinghouse en Nikola Tesla wilde wel wisselstroom.

Om te bewijzen hoe gevaarlijk wisselstroom is, hielp Edison mee aan het bouwen van de elektrische stoel die kort daarna de eerste elektrische executie uitvoerde. Ondanks dat is het toch een wisselstroomnetwerk geworden. Tegenwoordig gaat er nog steeds wisselstroom door de stopcontacten. Naast dit heeft Edison ook gewerkt aan het optimaliseren van de telefoon, heeft hij gewerkt aan de röntgenfoto’s en werkte hij mee aan de ontwikkeling van de film.

Nikola Tesla (1856-1943)

Is een Servisch- Amerikaanse elektrotechnicus en natuurkundige. Tesla legde de basis voor een veilig en toepasbaar wisselstroomnetwerk. Dit onder andere door naar hem genoemde Tesla transformator uit te vinden, die in staat is heel grote spanningen op te wekken. Dit is nodig om energieverlies in een draad (hoogspanningkabel) zo veel mogelijk tegen te gaan. Tesla werkte eerst voor Edison, maar kreeg ruzie met hem. Daarom nam hij ontslag en ging hij voor de concurrent van Edison werken. Zijn verbeteringen aan wisselstroom zorgde er uiteindelijk voor dat Edison zijn gelijkstroom moest opgeven en overstappen naar wisselstroom. Tesla was zelf voorstander van de wisselstroom en ontwikkelde zelf bijna alle benodigdheden om wisselstroom toe te kunnen passen in het dagelijks leven.

Nadat Tesla als eerste draadloze communicatie had gedemonstreerd, beter bekent als de radio, werd hij snel de grootste elektrische ingenieur van Amerika genoemd. Dit zorgde ook voor het ontstaan van het stereotype: ‘ de gekke geleerde’. Tesla stond immers ook bekend omdat hij in bomen klom, ernstige smetvrees had en omdat hij geloofde dat hij zijn talent om problemen op te lossen weg ging toen zijn favoriete duif dood ging, de gene waarop hij verliefd was. Daar komt nog boven op dat hij probeerde het aardmagnetisch veld om te draaien en dat hij claimde met ruimtewezens te communiceren.

Tesla bouwde de eerste een tweefase waterkrachtcentrale, maakte hij de eerste tl-buis en werkte hij mee aan de analoge tv. Daarnaast is hij de uitvinder van een commercieel te gebruiken driefasen-motor, wisselstroomgenerator en wisselstroomelektromotor. Ook is hij de ontwerper van de driefasengenerator, ookal wordt hij nier door iedereen erkend voor deze uitvinding. De grafiek hier onder laat zien hoe de driefasengenerator werkt en wat hem een hoger rendement geeft dan een gewone generator. Bedenk dat nul volt niet de onderste lijn is, maar een lijn tussen de twee zwarte lijnen in. De eenheid van magnetische fluxdichtheid is naar Nikola Tesla vernoemd, de Tesla (T).

Michail Dolivo-Dobrowolski (1869-1919)

Is een Russische uitvinder en ingenieur. Onafhankelijk Tesla ontwikkelde hij een driefasengenerator. Verder introduceerde hij het begrip draaistroom en vond hij de sterschakeling en de driehoekschakeling uit. Hij ontwikkelde ook de eerste driefasen generator op waterkracht. Dankzij de door hem ontwikkelde driefasen-transformator werd hij de eerste die elektrische energie over een afstand van 176 kilometer verplaatste. Daarnaast werkte hij onder andere aan de a-synchrone draaistroommotor, ook bekent als de driefasen-inductiemotor. Hij voegde aan de driefasen-motor de kast toe, waardoor de motor meer buiten het laboratorium kon komen. Hieronder staat een grafiek over de spanning van een driefasen-generator.

Charles F. Scott (1864-1944)

Is een elektrotechnicus die de bedenker is van de naar hem vernoemde Scott-transformator. Deze transformator was instaat om driefasenstroom om te zetten in tweefasenstroom en andersom. Deze ontdekking leverde een bijdrage aan de energietransport. In die tijd gebeurde dit met veel energieverlies. Scott ook onderzoek naar hoogspanning. Hij zette draden onder stroom en bekeek de resultaten. Hij concludeerde dat de optimale spanning voor energietransport door een hoogspanningskabel 40 tot 50.000 volt bedraagt. Deze spanning wordt nog steeds gebruikt in hoogspanningskabels die in de buurt van een stad staan. Voor elektrische transport over grote afstanden ligt het aantal volt ruim 15 maal hoger.
Naast deze ontdekkingen werkte Scott samen met Tesla aan een wisselstroominductiemotor.
© 2009 - 2019 Wallum313, het auteursrecht (tenzij anders vermeld) van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming van de infoteur is vermenigvuldiging verboden.
Gerelateerde artikelen
Biografie van Nikola TeslaNikola Tesla werd geboren op 9 juli 1856 in Smiljan, Kroatië ( toen nog 'Het keizerrijk van Oostenrijk'). Zijn vader was…
Elektrische schok en statische electriciteitElektrische schok en statische electriciteitEen elektrische schok is een zenuwprikkeling die wordt ervaren wanneer elektrische spanning via het lichaam wordt ontlad…
Klussen: elektronica – gelijkspanning en wisselspanningBij elektronica gaat het erom om de elektronen stroom goed onder controle te hebben. Pas dan kan je er allerlei dingen m…
De multimeter voor beginnersIn een opwelling koop je een interessant uitziende multimeter. Een beetje knutselaar heeft er eentje, dus jij nu ook. Al…
Help, mijn auto start niet meer – elektrische problemen!Help, mijn auto start niet meer – elektrische problemen!Voor het besturen van een auto, is het noodzakelijk dat het voertuig in eerste instantie start. De motor wordt daartoe v…
Bronnen en referenties
  • Chem.ch.huji.ac.il/history

Reageer op het artikel "De Generator en zijn ontwikkelaars"

Plaats als eerste een reactie, vraag of opmerking bij dit artikel. Reacties moeten voldoen aan de huisregels van InfoNu.
Meld mij aan voor de tweewekelijkse InfoNu nieuwsbrief
Ik ga akkoord met de privacyverklaring en ben bekend met de inhoud hiervan
Infoteur: Wallum313
Gepubliceerd: 06-02-2009
Rubriek: Wetenschap
Subrubriek: Natuurkunde
Bronnen en referenties: 1
Schrijf mee!