ZNAČAJNE PRIRODNE POJAVE KOJE SU DOVELE DO POJAVE ELEKTRIČNE STRUJE
ISTORIJA ELEKTROTERAPIJE
Što se tiče prve grupe naša tema o kojoj ćemo da pričamo danas je istorija elektroterapije i fiziološka osnova elektroterapije. Ono čega ćemo da se dotaknemo na početku jeste sama pojava elektriciteta i magnetizma kao i o osnovnim razlikama koje su uočene izmedju njih, a sve to započinjemo od praistorije i antičkog perioda.
Nakon toga kolege će nam pričati o značajnim naučnicima kao i o njihovim teorijama i eksperimentima, pričaćemo o samom razvoju elektronike, a zatim i o razvoju aparata za elektroterapiju gde ćemo da se upoznamo sa mnogim proizvođačima o njihovim osnovnim tehničkim karakteristikama kao i o dodatnoj opremi koja postoji u elektroterapiji.
Pojava elektriciteta
Kada govorimo pre svega o pojavi elektriciteta, prvo definišemo da je elektricitet skup fizičkih pojava povezanih sa prisustvom i kretanjem materije koja ima svojstvo naelektrisanja, odnosno viška električki nabijenih čestica. Sami električni fenomeni su izučavani od antičkih vremena, bez većeg teoretskog razumevanja do 18. veka ali čak i tada, je bilo veoma malo praktičnih primena elektriciteta, i tek u 19. veku je struja primenjena u industriji i svakodnevnom životu.
Nemoguće je tačno utvrditi kada počinje razvoj fizike kao nauke, ali neosporna je činjenica da su se još za vreme anticke Grčke uočavale brojne prirodne pojave vezane za ono što naučnici nekoliko vekova kasnije definišu kao elektricitet. To je, pre svega, nešto što je i nama poznato kao što su munja, praznjenje oko šiljastih predmeta, ribe koje proizvode elektricne šokove, privlačenje slame i drugih lakih predmeta natrljanjih ćilibarom, nazvanim ćilibarskim efektom. Stari Grci su objašnjenje ovih pojava vezivali za bogove u koje su verovali.
PRIRODNE POJAVE I NJIHOVI NAUČNICI
Tales (640 – 562)
Kada govorimo o pomenutim pojavama i naučnicima koji su se bavili njima možemo pomenuti pripadnike jonske škole (Tales, Anaksimandrit…) koji su smatrali da postoji neka pramaterija (voda, vatra, vazduh, zemlja) iz koje nastaju sve ove prirodne pojave.
Prvo možemo govoriti o Talesu (640 – 562) koji je prvi uočio da protrljani ili zagrejani ćilibar privlači lake predmete, međutim vremenom se ustanovilo da se mogu naelektrisati i drugi materijali (razne vrste smole, tvrda guma, staklo, porcelan i drugi).
Prema Talesovim ogledima, ćilibar je dosta rano postao poznat po svojim električnim osobinama. Takođe poznat je i pod nazivom „kamen kradljivac” ili „kradljivac slame”.
Međutim, treba se reći da je u antičkom periodu bavljenje elektricitetom kao i magnetizmom, bila tek uzgredna pojava, jer je naukom tada dominirala mehanika. Pošto se u početku govorilo samo o privlačenju, bilo da je ćilibar protrljan ili zagrejan, zapaženo je da je privlačenje uvek ka ćilibaru, dok je recipročnost uočena tek mnogo kasnije.
William Gilbert (1544 – 1603) knjiga – De Magnete
Međutim, prvih deset vekova nove ere ništa posebno se nije dešavalo u otkrivanju pojava iz elektriciteta, tako i magnetizma. Arapski mislioci ovog perioda nisu dali nikakav doprinos razvoju pojave iz elektriciteta, već su samo prihvatili postojeća antička shvatanja. Pravi početak teorije elektricita i magnetizma predstavija knjiga Vilijama Gilberta (William Gilbert, 1544 – 1603) O magnetu (De Magnete), koja je objavljena 1600. godine. U ovom radu Gilbert je citirao sve poznate informacije o svojstvima prirodnih magnetskih materijala, a opisao je i vlastite eksperimente s magnetskom kuglom u kojima je reproducirao model zemaljskog magnetizma. Proučavao je naelektrisavanje trenjem i na osnovu tih istraživanja podelio sve materijale u dve grupe:
- “elektrici” – mogu da se naelektrišu
- “neelektrici” – ne mogu da se naelektrišu
Osnovnu novinu predstavljalo je otkriće da Zemlja predstavlja jedan veliki magnet. Ostalo što je mogao da saopšti o magnetizmu bilo je praktično samo ponavljanje onoga što je pre njega Marikur već učinio. Marikur je prvi put povezao učinak odbijanja i privlačenja magnetskih polova s interakcijom suprotnih (južni i severni) odnosno istoimenih stupova i on se s pravom smatra začetnikom evropske eksperimentalne znanstvene škole. Međutim mnogo veći doprinos ovog dela je u oblasti elektriciteta.
Takođe, Gilbert je tela koja trljanjem stiču sposobnost da privlače lake predmete nazvao električnim telima i navodi brojna tela koja imaju to svojstvo (smola, sumpor, staklo, vuna, drago kamenje…), ali takođe, on nalazi da ima niz supstanci koje trljanjem ne postaju električne, kao sto su metali, kosti, drvo, itd. koje on naziva neelektricnim telima. Za ispitivanje privlačenja Gilbert konstruiše prvi elektroskop koji mu je omogućio da uoči osnovne razlike izmedju magnetizma i elektriciteta.
Na taj način naglašava da se električna svojstva izazivaju trljanjem tela i da električno dejstvo moze biti samo privlačno, dok su magnetna svojstva imanentna telu i magnetno svojstvo može biti i privlačno i odbojno, a tela ne mogu izgubiti svoje magnetne osobine. Međutim, treba reći da su ova Gilbertova shvatanja elektriciteta i magnetizma nailazila na veliki otpor, kao i kritike savremenika, jer je u to vreme uticaj aristotelovaca bio ogroman. Najveca zasluga Gilberta smatra se uvođenje eksperimentalne metode čime započinje nova epoha u samoj fizici, u kojoj će ona ubrzo postati tačna nauka.
Stephen Gray (1670 – 1736)
Moderna istraživanja elektriciteta nastavili su Oto fon Gerike, Robert Bojl, Stiven Grej i C. F. du Fej.
Pored Gilberta koji je proučavao naelektrisavanje trenjem, onaj koji je prvi primetio da se tela mogu naelektrisati ne samo trenjem, već i dodirom sa drugim naelektrisanim telima bio je Grej (Stephen Gray, 1670 – 1736). Tako on 1729. godine otkriva pojavu kretanja elektriciteta – elektricitet može da se prenosi iz jednog tela u drugo. Naime, do tada se znalo samo za statički elektricitet. Grej eksperimentiše sa staklenom cevi koja je bila začepljena sa oba kraja čepovima od plute. Kada je naelektrisao ovu cev primetio je da zapušači od plute odbijaju, iz čega je zaključio da je pluta naelektrisana i bez trenja, usled dodira sa naelektrisanom staklenom cevi. Kada je potom Grej začepio staklenu cev drvenim štapom duzine staklene cevi, zapazio je da se naelektrisao ceo stap.
Na osnovu ovih eksperimenata i on je došao do zaključka da se dodirom sa jednim naelektrisanim telom mogu naelektrisati i druga tela, pa i ona za koja je Gilbert smatrao da se uopste ne mogu naelektrisati, kao npr. metali kod kojih se elektricitet brzo rasprostire po celoj njihovoj površini kad su u dodiru sa nekim naelektrisanim telom.
Kao i Grej, tako je i Dife zakljucio da se osim trenjem, tela mogu naelektrisati i dodirom sa dugim naelektrisanim telima. Pa su tako ova dva čoveka odigrala važnu ulogu u razvoju pojava iz elektriciteta, a sama potvrda je i to što su oni zaslužni za otkriće, odnosno podelu materijala na provodnike (metal, voda, vlažna tela…) i neprovodnike – izolatore (staklo, vosak…). Oni su svojim istraživanjem ustanovili da neki materijali prenose, a neki ne prenose električnu osobinu i samim tim nalaze da se materijali mogu prema tome podeliti u dve grupe:
- jedne koji odvode elektricitet, kao što su neki metali
- druge koji ne odvode elektricitet, kao što su svila, kosa, smola i staklo.
Međutim, nakon njihovog otkrića i podele materijala na izolatore i provodnike, 1733. godine objavljeno je Gilbertovo četvrto saopštenje, pod naslovom „O privlačenju i odbijanju elektricnih tela”. U tom saopštenju se po prvi put kvalitativno formulišu zakonitosti međusobnog ponašanja naelektrisanih tela.
Difeov rad – dve vrste elektriciteta (staklasto, smolasto)
Pored Gilbertovog saopštenja, izlazi takođe i Difeov rad, gde dobra strana Difeovog rada je u tome što je na osnovu rezultata ogleda nastojao da dodje do nekih empirijskih uopštavanja, kao i to što je i sam eksperimentisao.
Kada govorimo o Difeu i njegovom radu, on je prvi došao do zaključka da kada se neko telo naelektriše, onda se njegovi delovi, ukoliko su dovoljno laki, međusobno odbijaju. Koristeći tu pojavu, putem eksperimenta u kome pričvršćava na jednu železnu šipku nekoliko konaca od svile, pamuka, vune i lana i kojoj priblizava natrljanu staklenu cev, on proverava da li ima razlike u stepenu naelektrisanja raznih tela. Na osnovu ovog ogleda, on konstatuje i postavlja pitanje koje niko do tada nije formulisao: „Naelektrisana tela su odbijena od onih tela koja su ih naelektrisala, ali da li će ih odbijati i ostala električna tela drugih vrsta?”. Kao odgovor na ovo pitanje, Dife na taj način nalazi da ako se zlatni listić naelektriše i odbije staklom, njega privlače smolaste materije i obrnuto.
Naravno, sledeći bitan korak se svodio na pitanje da li se jednom istom telu mogu preneti obe vrste elektriciteta. Svojim eksperimentima Dife je pokazao da se obe vrste elektriciteta mogu preneti na „neelektricno“ telo. Rezultat ovih njegovih eksperimenata je bio da postoje dve vrste elektriciteta, te jedan naziva elektricitet staklastim, a drugi elektricitet smolastim, kao i to da za svaku vrstu elektriciteta važi da se tela naelektrisana jednom od njih međusobno odbijaju.
Benjamin Franklin (1706 – 1790) pozitivno i negativno naelektrisanje
Nakon Difea, Frenklin uvodi pojam pozitivnog i negativnog naelektrisanja. Pri tome staklu je pripisao sposobnost da se naelektriše pozitivno. A kako je smatrao da se pri naelektrisavanju „električna materija“ ne stvara, već samo raspodeljuje, kada se jedno od tela naelektriše pozitivno, ostala tela naelektrišu se negativno. Tako je Frenklin prvi uveo pojam pozitivnog i negativnog.
Godine 1747 – 1753, B. Frenklin je izneo prvu konzistentnu teoriju električnih fenomena, konačno utvrdio električnu prirodu munje i izumio gromobran.
PRIRODNA POJAVA – ELEKTRIČNE ŠOK RIBE
Pored ovih prirodnih pojava, tačnije privlačenje slame i drugih lakih predmeta natrljanjih ćilibarom, samim munjama i o Difeovom eksperimentu o staklastim i smolastim elektricitetom kao i Frenklinovom pozitivnom i negativnom naelektrisanju možemo govoriti o električnim ribama.
Dugo pre nego što je bilo kakvo poznavanje elektriciteta uopšte postojalo, ljudi su bili svesni šoka od električne ribe. Stari Egipatski tekstovi iz 2.750 p.n.e. navode te ribe kao „Nilske gromovnike”, i opisuju ih uglavnom kao „zaštitnike” drugih riba. Stari Egipćani su neke električne ribe kao što je električna jegulja iz Nila polagali uglavnom na bolna mesta.
Električne ribe su opisane i nakon jednog milenijuma u zapisima drevnih Grka, Rimljana i arapskih prirodnjaka i lekara. Dok su nekoliko antičkih pisaca, potvrdili utrnjujuće dejstvo električnih šokova koje mogu da proizvedu električni som i električna raža, i bilo je poznato da takvi šokovi mogu da putuju duž provodećeg objekta. U to vreme pacijentima obolelim od bolesti kao što su giht ili glavobolja se savetovalo da dodirnu električnu ribu u nadi da će ih možda moćni udarac izlečiti.
Verovatno najraniji pristup otkrivanju identiteta munje i elektriciteta dolazi iz jednog izvora, koji se pripisuje Arapima, koji su imali Arapsku reč za munju ra‘ad (رعد) koja označava električnu ražu.
LITERATURA:
https://www.df.uns.ac.rs/wp-content/uploads/publikacije/dragana_dozet_-_diplomski_rad_(d-404).pdf
https://www.meteologos.rs/wp-content/uploads/2017/06/VRSTE-ELEKTRICNIH-PRAZNJENJA-U-ATMOSFERI.pdf
Tekst pripremila: Anastasija Cvetković