Coś, co dziś traktujemy jako podstawowe źródło zasilania większości naszych urządzeń, przez wieki stanowiło obiekt zaledwie ciekawości tudzież zabawy naukowców oraz osób, które nie wiedziały, co zrobić z nadmiarem wolnego czasu – arystokracji. Jeszcze 100 lat temu dostęp do prądu mieli nieliczni. Jak to się stało, że obecnie niemal każdy na świecie może korzystać z dobrodziejstw elektryfikacji?

Prehistoria prądu

Na zjawisko elektryczności jako pierwsi zwrócili uwagę starożytni filozofowie. Niemal sześć stuleci przed narodzeniem Chrystusa Tales z Miletu wziął do ręki bursztyn, który w Azji Mniejszej uchodził za cenny klejnot. Czy to przez przypadek, czy też kierowany żądzą ciekawości potarł bursztyn o sukno, a ten począł przyciągać do siebie drobne przedmioty. Tales zaczął więc eksperymentować z jantarem, badając siły pojawiające się po jego potarciu. Podsuwał to kawałki trawy, to nasiona roślin czy kłaczki wełny, które za każdym razem były przyciągane do naelektryzowanego klejnotu. Na tej podstawie doszedł do wniosku, że bursztyn ma duszę, a więc żyje. Ta pierwsza naiwna igraszka z elektrycznością nie tylko zainspirowała innych do badania tego zjawiska, ale też dała podstawy do jego nazwania – słowo „elektryczność” pochodzi od greckiej nazwy bursztynu: elektron.

Zabawka w rękach bogaczy

Pokłosiem dalszych eksperymentów z elektrycznością stało się uczynienie z tego zjawiska zabawy dla znudzonych bogaczy. Wymyślono wiele form takiej uciechy: elektryczny uścisk dłoni, elektryczny pocałunek, elektryczny łańcuszek. Za każdym razem zasada była jedna: przez pocieranie różnych przedmiotów, najczęściej szklanych kul, wytwarzano ładunek elektrostatyczny, który następnie przekazywano innym osobom; momentem kulminacyjnym były pojawienie się iskry i towarzyszący temu trzask, a włosy „stawały dęba”.

Dla uczestników takich seansów efekt był zadziwiający i fascynujący, wręcz niezrozumiały. Tymczasem jeden z tego typu kuglarskich eksperymentów przyczynił się do lepszego poznania zjawiska elektryczności. Przeprowadził go uczony i duchowny Jean-Antoine Nollet, który w 1746 r. na dworze Ludwika XV w Galerii Zwierciadlanej pałacu w Wersalu ustawił sznur gwardzistów królewskich trzymających się za ręce. Ostatni z żołnierzy dotykał kraty ogrodzenia, która służyła za uziemienie. Gdy Nollet przyłożył do pierwszego z gwardzistów elektrodę butelki lejdejskiej, wszyscy w tym samym czasie odczuli wyładowanie elektryczne, którego efekt uwidocznił się w równoczesnym podskoku – ku uciesze króla i dworzan.

Nollet powtórzył eksperyment, tym razem z „użyciem” 700 mnichów, którzy dodatkowo trzymali w rękach metalowe druty. Dowiódł w ten sposób możliwości przewodzenia prądu na odległość, co legło u podstaw stosowanego współcześnie systemu przesyłu prądu, a innych badaczy zainspirowało do pracy nad wykorzystaniem elektryczności do przesyłania informacji, co z kolei doprowadziło do powstania telegrafu. Francuski duchowny jako pierwszy z salonowych zabaw z elektrycznością uczynił eksperymenty prowadzące do zgłębienia natury tego zjawiska.

Ujarzmić piorun

Kolejny kamień milowy w badaniach nad elektrycznością położył Benjamin Franklin. Amerykański mąż stanu i badacz odkrył, że ładunki elektryczne mogą być dodatnie lub ujemne, poznał także prawa ich przyciągania i odpychania. Ale i tak wszyscy kojarzymy go z eksperymentem z latawcem i piorunem. Wspomniane doświadczenie dało konkretny owoc badań nad elektrycznością – przyczyniło się do zaopatrzenia domów w piorunochrony. Droga do praktycznego wykorzystania prądu była jednak daleka. Problem stanowił sposób jego wytwarzania i gromadzenia. Rozwiązanie przyszło z nieoczekiwanej strony...

Baterie z żab

Zaczęło się od niewinnych eksperymentów z żabami na Uniwersytecie Bolońskim. Tamtejszy profesor Luigi Galvani (warto odnotować, że był również tercjarzem franciszkańskim), który badał anatomię nóg żaby, począł przykładać do wypreparowanych kończyn płaza miedziane haczyki; po dotknięciu takim instrumentem nogi martwej żaby się poruszały. Jak to było możliwe? Galvani wytworzył napięcie elektryczne powodujące skurcze mięśni płaza, ponieważ użył dwóch różnych metali (anody i katody – były nimi miedziany haczyk oraz metalowa siatka, na której leżała żaba), a także elektrolitu, którym w tym przypadku były płyny w ciele żaby. W ten sposób nieświadomie zbudował ogniwo elektryczne. Na takiej samej zasadzie działają współczesne baterie i akumulatory. Włoski anatom nie dostrzegł potencjału w swoim odkryciu, a na jego podstawie doszedł do błędnego przekonania, że wykrył elektryczność zwierzęcą. Eksperyment Galvaniego zaintrygował natomiast innego Włocha – Alessandra Voltę, który zrozumiał, że żaba nie jest potrzebna do wytworzenia prądu; zastąpił ją wodnym roztworem kwasu siarkowego, w którym zanurzone zostały płytki miedziane i cynowe. Tak powstało ogniwo galwaniczne (nazwa upamiętnia bolońskiego anatoma). Volta zaproponował również łączenie ogniw; stworzył tzw. stos elektryczny, co zupełnie zrewolucjonizowało sposób korzystania z elektryczności. Stos Volty był praktycznym źródłem energii elektrycznej. Nie tylko dostarczał dość wysokie napięcie, ale czynił to w sposób ciągły. Wcześniej uzyskiwano ładunki metodą pocierania, co było uciążliwe i wykluczało praktyczne zastosowanie prądu.

Praktyczny wymiar elektryczności

Wynalazek Volty umożliwił dalsze badania nad elektrycznością, co uczyniło XIX wiek złotym okresem w poznawaniu prądu. Po odkryciach Georga Ohma, Michaela Faradaya i Hansa Christiana Orsteda coraz więcej osób zaczęło sobie zdawać sprawę z tego, że elektryczność może być praktycznie użyteczna.

Dalsze prace przeszły z laboratoriów do warsztatów inżynierów. Powstawały kolejne urządzenia napędzane energią elektryczną, a początek dał im pierwszy silnik elektryczny skonstruowany w 1821 r. przez Faradaya. Aby jednak ta konstrukcja przypominała znane nam silniki, musiało minąć 60 lat, gdy Thomas Edison na dobre zabrał się za zaprzęgnięcie elektryczności do działania na rzecz ludzkości.

Wynalazki Edisona, a następnie Nikoli Tesli, który zaproponował wytwarzanie prądu zmiennego, doprowadziły ludzkość do obecnego poziomu elektryfikacji. Badania Tesli wychodziły znacznie dalej niż wyobraźnia niejednego naukowca, pracował bowiem nad technologią pozwalającą na darmowe pozyskiwanie energii i jej bezprzewodowe przesyłanie, co byłoby rozwiązaniem współczesnych wyzwań związanych z produkcją prądu i zeroemisyjnością. Wielu uważa, że serbskiemu geniuszowi ta sztuka się udała. Czy na pewno? Nie wiemy, bo amerykański rząd skonfiskował jego notatki. Ale to opowieść na inną okazję.