ورود الکترونیک

داستان مهیج و پایان ناپذیر تکمیل ماشین بخار که از عهد دنی پاپن تا زمان وات یعنی مدتی بیش از یک قرن به طول انجامید؛ کوشش مداوم برای ایجاد موتورهای با گاز که از دوران لیون شروع شد و با پیدایش موتور دیملر و فورست خاتمه یافت؛ لجاجت و سرسختی بی مانند دیزل برای اینکه موتور حد فاصلی ایجاد کند، همه ی اینها حوادثی هستند که نشان می دهند که در قرن نوزدهم نوعی عطش شدید و واقعی برای انرژی وجود داشته است. قرن نوزدهم می بایست انرژی تهیه کند و هر روز بیش از روز پیش در این راه پیشرفت نماید و در غیر این صورت محکوم به مرگ بود. ماشین هایی که در این قرن پی در پی یکدیگر و هر لحظه بیش از لحظه ی قبل به وجود می آمدند و هر یک از دیگری قوی تر بودند همگی جیره ی خویش را از نوع نیروی محرک مطالبه می کردند و این احتیاج به اتصال افزایش می یافت.
در سال 1790 سی میلیارد کیلووات ساعت انرژی برای بشر کافی بود تا جواب تمام احتیاجات او را بدهد؛ در سال 1860 صد و پنجاه میلیارد کیلووات ساعت می خواستند که 100 میلیارد آن را از بخار و پنجاه میلیارد دیگر را از نیروی حیوانات به دست می آوردند اما که ممکن بود چنین فکر کند که پیشرفت به همان جا خاتمه خواهد یافت؟
چگونه ممکن بود که مهندسین ناامیدانه به اطراف خود نگاه نکنند و در جستجوی یافتن منابع جدید انرژی بر نیایند؟
سیاحی را به تصور در آوریم که در صحرایی از شدت گرسنگی مشرف به موت باشد و ناگهان توده ای از جعبه های کنسرو در مقابل خویش ببیند. اما افسوس که هیچ وسیله ای برای باز کردن جعبه ها در دست ندارد... در قسمت بزرگی از قرن نوزدهم مهندسین جهان با صحنه ای که کمی شباهت با این داستان داشت مواجه بودند و در مقابل این انرژی در بسته ای که الکتریسیته نام داشت مبهوت و ناتوان بودند.
الکتریسته در این هنگام نمودی بسیار جدید محسوب می شد و حتی مدت کمی بیش نمی گذشت که علم رضا داده بود که به آن توجهی نماید.
خواص مغناطیس و عقربه های مغناطیسی، جاذبه ای که در نتیجه ی اصطکاک میله ای شیشه ای با پارچه ای پشمی در جسم اولی تولید می شود، تقسیم بندی اجسام با اجسام هادی و عایق یا هدایت کننده خوب یا بد جریان الکتریسته، ماشین های الکتریسته ی ساکن که آبه نوله Abbe Nollet به کمک آنها و با لطف بسیار مارکیزهای قرن هیجدهم را الکتریکی می کرد. بطری لید Leyde که تخلیه ی الکتریکی آن یک گروهان از قراولان فرانسوی را به هوا می پرانید، همگی یک سلسله نمودهای متفرق و مجزایی بودند که نه از ماهیت آن ها و نه از ارتباطشان با یکدیگر اطلاعی داشتند و بیشتر جزو تفریحات و اشتغالات مجالس انس و طرب محسوب می شدند تا قسمتی از دانشی دقیق و منطقی.
اولین قدمها در راه مطالعه ی علمی در مبحث الکتریسته به وسیله ی کولون Coulomb برداشته شد. در سال 1785 این شخص که مهندس قشون فرانسه بود قانون اصلی الکتریسیته ی ساکن را یافت که قوم و خویش نزدیک قانون جاذبه ی عمومی نیوتون می باشد. وفور نتایجی که از این قانون بدست می آید و فوایدی که از آن حاصل می گردد، وقتی معلوم شد که لاپلاس و پوآسون و گرین Green و گائوس توانستند به مدد آن تئوری پتانسیل Potentiel را بنا گذراند، تعریف دقیق مقدار الکتریسیته را معین کنند و تئوری میدان مغناطیسی را به وجود آورند.
قدم دوم در سال 1800 به وسیله ی فیزیک دان ایتالیایی ولتا Volta برداشته شد: اختراع پیل الکتریکی مهمترین اکتشافی بود که تا آن هنگام در این رشته انجام می گرفت. علت آن است که ماشین های الکتریسته ی ساکن تا آن وقت الکتریسته را جز به صورت تخلیه های الکتریکی کوچک و جرقه هایی که مدت آنها کوتاه بود در دسترس دانشمندان قرار نمی دادند به طوری که ماحصل این تجارب صاحب ارزشی نبود و حال آن که پیل الکتریکی منبعی از جریان منظم و اتصالی و پایدار در اختیار ایشان می گذاشت به طوری که از آن پس نه فقط تجارب جدی تر درباره ی الکتریسته امکان داشت بلکه ممکن بود در عین حال به برخی از موارد استعمال آن نیز اندیشید.
در واقع هنوز چند سالی از این اختراع نگذشته بود که وفور نتایج حاصل آشکار شد: قوانین مهم اوهم Ohm و کیر شهوف Kirchhoff و ژول Joule به وجود آمد؛ خواص تجزیه ی الکتریکی و اختراع تلگراف الکتریکی نیز از جمله ی همین نتایج است... اما قبل از همه و مهمتر از هر چیز باید از بنای معظم الکترودینامیک گفتگو کرد که اساس آن به وسیله ی مردانی از قبیل اورشتد Oersted و آمپر Ampere و فاراده گذاشته شد. جای آن است که این لیاقت را برای معاصران این سه مرد بزرگ محفوظ بداریم و از آنان قدردانی کنیم خیلی زود متوجه اهمیت اکتشافات آنان گردیدند.
بهترین دلیل ما برای این موضوع آن است که هنوز مدت کمی از انتشار این آثار نگذشته بود که مخترعان متعدد، با تعجیل بسیار درصدد بر آمدند که آنها را برای ساختن موتورهای الکتریکی به کار برند. در سال 1821 فاراده موفق گردید که دوره ی مسدود جریان الکتریسیته ای را تحت تأثیر مغناطیس به دوران در آورد؛ دو سال بعد از این تاریخ بارلو Barlow انگلیسی (1862-1776) اولین موتور الکتریکی را سوار کرد و به این منظور نوک پره های چرخ دندانه داری را که به شکل ستاره بریده شده بود از داخل جیوه رد کرد و آن را تحت اثر مغناطیسی قرار داد.
اما در سال 1831 که فاراده توانست قوانین القاء الکتریسته را به صورت دستورهای ریاضی در آورد نتایج دیگری آشکار گردید: یک سال بعد از این تاریخ موتور دیگری به ظهور رسید یعنی دستگاهی که جریان الکتریسته اخذ کند و در عوض نیروی محرک به وجود آورد، و آن موتوری بود که به وسیله ی دال نگرو Dal Negro ایتالیایی ساخته شد. آنگاه پی در پی یکدیگر موتورهای داونپورت Davenport امریکایی (1837)، هرمان موریتزژاکوبی Hermann Moritz Jacobi آلمانی (1838)، دیویدسون Davidson انگلیسی (1843)، هموطن او پیج Page (1851) و مونسل Moncel و آنتوآن بکرل Antoine Becquerel و فرومان Froment از اهالی فرانسه به وجود آمدند. اما مجموعه ی این موتورها نتوانستند چیز جالبی که در عمل مورد استفاده باشد به دست دهند زیرا اولاً همه ی آنها در بلع جریان الکتریسته حرص عجیبی داشتند و ضمن عمل آتش بازی زیبایی از جرقه های طویل راه می انداختند. از جمله، به عنوان مثال، موتور هرمان موریتز ژاکوبی (1874-1801) از دو تاج مغناطیس الکتریکی متحدالمرکز تشکیل می یافت که یکی از آن دو ثابت و دیگری متحرک بود. هنگامی که جریان الکتریسته را از داخل مغناطیس ثابت عبور می داند، مغناطیس دیگر به دوران می افتاد. ژاکوبی که در شهر پطرزبورگ کار می کرد توانست یک کشتی را با موتور خود مجهز سازد و بر روی رودخانه ی نوا Neval به حرکت در آید و چهارده نفر را نیز سوار کشتی کند؛ اما پیل عظیمی که الکتریسته ایجاد می کرد و به موتور غذا می داد آنقدر گازهای خفه کننده ایجاد کرد که مسافران و حتی تماشاچیان به زحمت از دست آن جان به در بردند و ژاکوبی با زحمت بسیار توانست با سرعت 5 کیلومتر در ساعت حرکت کند...
پیل بدون شک برای تولید جریان مولد ذی قیمتی بود، زیرا یگانه مولدی بود که می شناخته اند، اما تا بخواهید آزار دهنده و ناراحت کننده بوده است: هنگامی که ناپلئون درصدد بر آمد پیلی به مدرسه ی پولی تکنیک اهداء کند، سازندگان مجبور شدند آن را با ششصد جزء تشکیل دهند که فضایی معادل 54 متر مربع را اشغال می کرد و گازها و بخارات آن تمام فضای اطراف را مسموم می ساخت و به ازای این زحمت قدرتی ایجاد می کرد که احتمالاً بیش از 5 کیلو وات ساعت نبوده است.
مشکل اساسی پیل یکی دست و پاگیر بودن آن و دیگری قدرت ناچیزش بود و با آنکه پی در پی و بدون وقفه اصلاحاتی در آن انجام می گرفت، این دو عیب همواره باقی ماند. در سال 1802 دیوی پیل را به منظور ایجاد نور خیره کننده ی کمان الکتریکی به کار برده بود. در سال 1855 هنگامی که درصدد بر آمدند که به این وسیله میدانهای محلی را که می بایست در آینده تبدیل به نمایشگاه بین المللی پاریس شود روشن سازند، مجبور شدند که هر چراغ کمانی را با پیلی شامل صد جزء بونزن Bunsen مجهز سازند.
در سال 1859 هنگامی که گاستون پلانته Gaston Plante (1834-1889) آکومولاتور یا خازن را اختراع کرد، ترقی قابل ملاحظه ای در این راه انجام یافت. این دستگاه در حجمی که به مراتب از حجم پیل کمتر است می تواند انرژی بیشتری را ذخیره کند و به این طریق آکومولاتوری که با آن موفق به روشن کردن اتومبیل های امروزی می شویم آنقدرها کمتر از پیل بزرگ مدرسه ی پولی تکنیک قدرت ندارد. صنایع، بعد از آنکه آکومولاتور اختراع شد توانستند تا اندازه ای بعضی از موارد استعمال الکتریسیته را که در آن زمان فقط جوانه زده بودند بسط بیشتری دهند و از جمله تجزیه ی شیمیایی به وسیله ی جریان الکتریسته، که فاراده در سال 1832 قوانین آن را به دست داده بود و برای اولین بار در سال 1800 به وسیله ی دو نفر انگلیسی به نام کارلایل carlisle و نیکلسون Nicolson به مرحله ی اجرا در آمد، با روشهای صنعتی تطبیق یافت و در عمل مورد استفاده قرار گرفت.
مهمترین مورد استعمال تجزیه ی شیمیایی به وسیله ی جریان الکتریسته عبارت از روش آب دادن فلزات بود و اختراع آن در عین حال، در سال 1837، به وسیله ی موریتز هرمان ژاکوبی در سن پطرزبورگ و به وسیله ی اسپنسر Spencer در لندن انجام یافت. در ابتدای امر فقط می توانستند اجسام را آب مس بدهند و به این منظور آن را در محلولی از املاح مس که جریان الکتریسیته از آن می گذشت غوطه ور می ساختند اما کم کم استفاده از آن در مورد نیکل نیز معمول شد.
در سال 1840 در نتیجه ی مساعی یک نفر فرانسوی به نام کنت دوروئول Conte de Ruolz و دو نفر انگلیسی به نام برادران الکینگتون Elkington روش آب دادن با طلا و نقره نیز معمول شد اما جواهر فروشی به نام کریستوفل Christofle در سال 1841 حق امتیاز همه ی آنها را خریداری کرد.
اما آکومولاتور فقط بعد از سال 1880، در نتیجه ی اصلاحاتی که کامی فور Camille Faure در آن به عمل آورد حقیقتاً به صورتی در آمد که در عمل قابل استفاده بود. در مدتی متجاوز از دو سوم قرن، اهل فن الکتریسیته ی لازم را فقر به کمک پیل به دست می آوردند. تمام الکتریسته ی لازم برای به راه انداختن تلگراف مورس، دستگاه های آب دادن فلزات و «شمعهای الکتریک»، که در سال 1876 به وسیله ی مهندس روس پاول ژابلوشکوف Pavel Jablochkov (1847-1894) اختراع شد، تمام و کمال به وسیله ی پیل های دست و پاگیر، کثیف و متعفن تهیه می شد. خوب می توان فهمید که همه ی این اوضاع ناشایسته، از طرفی تعمیم و توسعه ی انرژی الکتریکی را محدود می ساخت و از طرف دیگر مخترعان را تهییج می کرد. تا با شدت و حرارت بیشتری به کار پردازند و در جستجوی آن بر آیند که روشی برای تهیه ی جریان الکتریسته به دست آورند که تمیزتر از پیل باشد، قدرت بیشتری داشته باشد و حجم کمتری را اشغال کند.
منبع: روسو، پی یر، تاریخ صنایع و اختراعات، حسن صفاری، تهران: امیر کبیر، چاپ هشتم، 1390.