Ist es sinnvoll, dass elektrische Generatoren vor Dampfmaschinen kommen?

Lassen Sie uns einen industriellen Elektromotor von Grund auf entwickeln.

Alessandro Volta entwickelte eine Batterie, deren Zutaten Kupfer, Zink, Meerwasser und Fantasie waren. Diese Zutaten sind seit der Vorgeschichte verfügbar; seine Voltasäule wurde 1800 hergestellt. Hans Christian Orsted entwickelte die Prinzipien des Elektromagnetismus im Jahr 1820, als er bemerkte, dass ein Kompass durch den aus einer Batterie gezogenen Strom abgelenkt wird. Ein Jahr später gelang es Michael Faraday , der Orsted kannte, einen Draht um einen Magneten rotieren zu lassen. Er brauchte bis 1831, um zu erklären, was magnetische Induktion ist. Mit dieser Erklärung in der Hand baute der erstaunlich benannte Hippolyte Pixii einen elektrischen Wechselstromgenerator. Bis 1844 wurde die erste industrielle Anwendung eines Wechselstrommotors in einer Fabrik in Birmingham hergestellt.

Gibt es einen Grund, warum dieser Prozess nicht ab 1600 hätte durchgeführt werden können, wenn Volta seine Entdeckung damals gemacht hätte? Vielleicht wäre es nicht so schnell gegangen, aber ist es realistisch, dass die ersten nicht wasserbetriebenen Fabriken des späten 18. Jahrhunderts von Elektromotoren angetrieben wurden. Oder anders gesagt: Könnten elektrische Generatoren schon vor Dampfmaschinen für die Fabrikarbeit zur Verfügung stehen?

Antworten (6)

Nein, es gibt noch viel mehr, ein Generator erzeugt Strom. Strom allein nützt nicht viel, man braucht elektrische Maschinen, die ihn nutzen, und eine Möglichkeit, ihn zu speichern, was eine ganz andere Sache und eine Reihe von Erfindungen ist. Elektrizität gab es lange, bevor die Menschen eine industrielle Verwendung dafür fanden.

Dampf- und Wasserkraft hingegen haben viel offensichtlichere und intuitivere mechanische Verwendungszwecke, sodass Sie vorhandene Technologie problemlos für sie umfunktionieren können. Getriebe, Gestänge und dergleichen waren bereits im Einsatz. Kondensatoren, Widerstände und der ganze Rest waren es nicht.

Ja, stimme dem zu. Vielleicht, wenn Motoren nicht das erste wären, was mit Strom betrieben wird, da sie nicht wirklich einfach sind, ohne sie von anderen Arten von Motoren abzuleiten. Was wäre, wenn jemand entdeckt, dass man mit Strom Licht und/oder Wärme machen kann und bereits die Technologie hat, einfache Batterien aus Äpfeln oder Kartoffeln herzustellen, und etwas Stärkeres machen möchte?
@RealSubtle wird wahrscheinlich wegen Hexerei verbrannt;)
+1. IIRC-Leute haben primitive Batterien gefunden, die denen ähneln, die Volta aus alten Zeiten „erfunden“ hat. Aber die Menschen hatten keine andere bekannte praktische Verwendung für sie als die Galvanisierung, die von sehr geringer praktischer Bedeutung war.
Ich habe in meinem Beitrag gezeigt, dass die Zeit von der ersten Batterieelektrizität ungefähr eine lange Zeit war, bevor die Menschen eine industrielle Verwendung dafür fanden. Alle bis zu industriellen elektrischen Prozessen waren 44 Jahre. Wie sagen Sie, dass „Elektrizität schon lange existierte, bevor die Menschen eine industrielle Nutzung dafür fanden?“ Sicher, es gab ihn, aber innerhalb von 50 Jahren, nachdem er verfügbar war, fanden die Leute eine Verwendung dafür. Sobald Sie einen funktionierenden Elektromotor haben (was 50 Jahre Arbeit bedeutet), sind die Zahnräder, Verbindungen und dergleichen zwischen einer Dampfmaschine und einem Elektromotor gleich.
Ein Generator ist kein Elektromotor.

Mit modernem Wissen können wir das Design an "Down-Tech"-Generatoren anpassen. Beispielsweise würde ein mehrpoliger Generator keine hohe Rotationsgeschwindigkeit erfordern. Aber es dauerte überraschend lange im 19. Jahrhundert, um so einfache Ideen wie Selbsterregung und die Notwendigkeit, den Innenwiderstand des Generators zu senken, zu verstehen (siehe Geschichte von Edisons langbeiniger Mary-Ann, SA #41, Seiten 276, 305 ).

Ohne Zeitreisenden muss dieses Wissen mühsam „abgebaut“ werden, um über Theorie nachzudenken und sie zu überprüfen. Dafür gäbe es wenig Anreiz - im Gegensatz zur Dampfmaschine "erzeugt" der Generator keine mechanische Energie, er ist nur für die Energieübertragung nützlich.

Während es auch in den 1600er und 1700er Jahren eine gewisse Nachfrage danach gab, war es viel kleiner. Und selbst im 19. Jahrhundert, mit all dem Fortschritt der wissenschaftlichen Methoden und der Energieversorgung, die geradezu darum bettelte, übertragen zu werden, dauerte es einige Jahrzehnte, um Elektrizität genug zu verstehen, um sie nützlich zu machen.

Ich würde sagen, dass in einer Welt mit viel atmosphärischer und tierischer Elektrizität, viel Wasserkraft und wenig fossilen Brennstoffen eine gewisse Chance besteht.

Die Bedeutung der Tatsache, dass wir nicht direkt mechanische Energie erhalten, ist schwer zu unterschätzen. Zu Beginn der industriellen Revolution dachte man in mechanischer Energie. Elektrizität war nur Stoff für Labors.

Natürlich!

Akkumulatoren

Akkumulatoren sind einfacher herzustellen. Das Batteriedesign von Volta könnte durch einen Arbeiter ergänzt werden, der Batterien im laufenden Betrieb gegen den Elektromotor tauscht, genau so, wie ein Arbeiter Kohle in den Ofen schaufeln muss, damit eine Dampfmaschine läuft.

Lichtmaschinen

Diese sind schwieriger. Vor allem, weil die Übertragung von mechanischer Energie auf elektrische Energie eine „neue“ Entdeckung ist. Beachten Sie jedoch, dass eine solche Entdeckung nicht von der Erfindung einer Dampfmaschine abhängt.

Die Antwort sind Wasserturbinen .

Mühlen, seien es Wasser- oder Windmühlen oder Pferdemühlen , gibt es schon sehr lange. Einige behaupten, dass Ägypter und Babylonier sie auch benutzt haben.

Auch Zahnräder gibt es schon seit geraumer Zeit , mit offensichtlichen Implikationen, dass man eine Wassermühle mit einem Getriebe koppeln könnte, um die Rotationsgeschwindigkeit zu erhöhen, die durch einfaches Spritzen von Wasser auf die Turbine entsteht.

Schließen Sie das schließlich an eine Lichtmaschine an und genießen Sie eine gute Wattleistung. Wissenswertes: Magnetbasierte Lichtmaschinen arbeiten sowohl als Stromerzeugungsgeräte als auch als Elektromotoren. Wenn große Mengen an Strom kein Muss sind, könnte jeder SE-Benutzer diese in seine Küchenspüle einbauen.


--- EDIT für Science-Fiction-Fans und nicht für ausdauernde Fabrikarbeit.

Könnte mit dem Wissen aus dem 17. und 18. Jahrhundert irgendeine Art von Elektromotor erfunden werden?

Galvani und der Antrieb der Frankenstein

Galvanis Experimente an toten Fröschen zeigten, dass es möglich ist, Muskeln durch elektrostatische Potentiale zu aktivieren. Frühere Studien zur Anatomie hatten deutlich gemacht, dass sich die Gliedmaßen dank der Wirkung von antagonistischen Muskelpaaren bewegen.

Der Antrieb des Frankenstein funktioniert mit Teilen großer toter Tiere. Zum Beispiel verwendet der Hai-Antrieb tote Haie, die an der Rückseite oder dem Boden eines Bootes befestigt sind. Elektroden werden in den toten Körper eingeführt, mit den Anschlüssen in den gewünschten Muskelgruppen, und mit Gummi und Wachs versiegelt. Ein einfacher handbetätigter Mechanismus, wie ein Rad mit einem rotierenden Hebel, entlädt rhythmisch einen Volta-Stapel über die Elektroden, was dazu führt, dass sich die Antagonistenmuskeln asynchron zusammenziehen und somit eine Bewegung erzeugen. Damit könnte man zum Beispiel den toten Hai dazu bringen, mit dem Schwanz zu schlagen.

Der Motor des Frankenstein hält so lange, wie der Akku hält und solange die Muskelgruppen nicht anfangen zu faulen. Indem Sie den Tieren ausreichend Konservierungsflüssigkeit in die Venen spritzen, kann die Lebensdauer Ihres Frankenstein-Motors verlängert werden.

Ich mag den ersten Teil, aber ich denke, der zweite Teil ist ein bisschen weit weg. Es gibt ein Problem mit dem Verrotten Ihrer Maschinenteile, wenn Sie tierische Teile für Arbeiten im industriellen Maßstab verwenden.
@kingledion Ich stimme dir vollkommen zu. Ich habe nur den zweiten Teil hinzugefügt, um eine Antwort zu geben, die eher dem entspricht, was im 17. Jahrhundert bekannt war. Ich werde klarstellen, dass der zweite Teil bestenfalls Science-Fiction ist :-D Übrigens, was sollen diese Elektromotoren aus dem ersten Prinzip tun? Vielleicht gibt es elektrische Problemumgehungen mit Erkenntnissen aus der Zeit.

Es gibt einen Weg, aber es wäre unpraktisch.

Stellen wir zunächst fest, dass Dampfmaschinen die Expansion von Wasserdampf nutzen, um Arbeit zu erzeugen. Um dies als Grundlage für einen Dampfgenerator zu verwenden, ohne zuerst die Dampfmaschine zu erfinden (und moderne Dampfgeneratoren sind wirklich nur Dampfmaschinen, die an Induktionsspulen angeschlossen sind), benötigen Sie einen thermoelektrischen Generator.

Das Prinzip der thermoelektrischen Erzeugung wurde zufällig 1821 von Thomas Johann Seebeck entdeckt, nach der Erfindung der Dampfmaschine, aber nicht allzu weit entfernt. Das Problem dabei ist, dass es effizienter wäre, den Generator einfach direkt zu erhitzen, als Dampf zu erhitzen und dann den Dampf zum Erhitzen des Generators zu verwenden.

Ich würde Ja sagen. Ein elektrischer Generator benötigt mechanische Bewegung, um Strom zu erzeugen. An einem Wasserrad konnte man einen elektrischen Generator anbringen. Man könnte einen Elektromotor an diesen Generator anschließen und effektiv Strom „transportieren“.

Ein Dynamo an einem Fahrrad (ich hatte 1989 einen in Westdeutschland) benötigt keinen dampfbetriebenen Generator, um das Licht am Fahrrad mit Strom zu versorgen.

Elektrolumineszenz

Wenn der Mensch die Elektrolumineszenz vor den Dampfmaschinen entdeckt hätte, dann hätte die Welt ein anderes Gesicht gehabt.

Einige natürlich vorkommende elektrolumineszierende Materialien umfassen: Natürlich blaue Diamanten sowie einige andere chemische Verbindungen (Quelle: Wikipedia )

Die Kombination mit entweder tierischer Elektrizität oder einer primitiven Batterie könnte die Herstellung der ersten künstlichen Lichtquellen ermöglichen.

Wenn wir dies dann zu einer Suche ähnlich der Suche nach dem Stein der Weisen in unserer Geschichte machen und möglicherweise in einer Gesellschaft, in der Wasser und Holz selten sind, aber solche Verbindungen leicht verfügbar sind (entweder von Meteoren oder Vulkanen), dann könnte Elektrizität die erste Technologie werden zu untersuchen und dann anstelle der Dampfmaschine zu entwickeln (die aus Nordengland kam, wo Wasser, Holz und Kohle reichlich vorhanden waren/sind).