SÄHKÖHISTORIAA
Kiinnostuneille suositellaan kirjaa: Ismo Lindell: Sähkötekniikan historia, Tammerpaino, 1994
Sanan sähkö esitti ensimmäisenä lääketieteen tohtori Samuel Roos v. 1845 kirjassaan "Mintähden ja sentähden".  Sana tulee sähkökipinän ominaisuudesta "sähähtää säkenöimällä".   

Meripihkan kreikankielinen nimi on elektron, jonka mukaan koko sähkötekniikka on saanut nimensä.  

 
Sähkön tutkimuksen alkuvaiheita
 Sähkö kiinnosti jo antiikin filosofeja. Kreikkalainen Thales (624 - 547 eKr) kiinnostui kehrääjien värttinöihin tarttuvista villakuiduista, jotka eivät irronneet helposti. Hän havaitsi, että värttinässä olevilla meripihkakoristeilla oli outo puoleensa vetävä voima. Aristoteles ( 384 - 322 eKr) kertoi kirjassaan Thaleksen meripihkakokeista.  

Kreikkalainen filosofi Theophrastus ( 372 - 287 eKr) löysi toisen aineen, jolla sama ominaisuus kuin meripihkalla. Aine oli jalokivi nimeltä turmaliini, jolla oli tärkeä merkitys 1700-luvulla  sähkön  ja  magnetismin yhdistämisessä.  

Gaius Plinius Secundus eli Plinius vanhempi ( 23 - 79 ) kirjoitti kirjassaan, että hieromalla meripihkaa sormilla se vetää puoleensa olkia, kuivia lehtiä ja lehmuksen kuorta. Samoin tapahtui turmaliinia lämmitettäessä auringossa tai hangattaessa sormilla. Myös rubiinilla on sama puoleensa vetämisen kyky.  
 
Muita sähköisiä ilmiöitä varhaisilta ajoilta
Sähkökalat olivat tunnettuja jo vanhoille egyptiläisille ja Platon ( 427 - 347 eKr) mainitsee sähkörauskun tainnuttavasta vaikutuksesta. Kalaan keihäällä kosketettaessa lihakset halvautuivat ja jalat lakkasivat liikkumasta.  

Scribonius Largus, joka oli Rooman valtakunnan ensimmäisiä lääkäreitä, kirjoitti kirjassaan v. 46, että sähkörauskun avulla voidaan parantaa päänsärkyä ja kihtiä. Kun kihtikipu alkaa, on seisottava elävän sähkörauskun päällä kostealla rannalla, jota meri huuhtelee, niin kauan, että jalat ovat tunnottomat polviin saakka ja näin kihtikipu paranee. Largusta voidaan pitää sähköterapian keksijänä.  

Pyhän Elmon tuli oli terävissä metallikärjissä esiintyvä staattisen sähkön purkaus, jonka saattoi nähdä esim. laivojen mastoissa pimeällä varsinkin ukonilmalla. Kolumbuksen merimatkoilta on tästä kirjallista tietoa.  

Ukkosenjohdattimina käytettiin egyptiläisissä temppeleissä korkeita metallilla päällystettyjä puumastoja. Hindukulttuurista Intiassa on löydetty raudasta tehtyjä korkeita mastoja.  

 
Sähkön kehityksen kannalta merkittäviä henkilöitä
William Gilbert  ( 1544 - 1603)
Hän oli Elisabeth I:n hovilääkäri ja oli ensimmäinen, joka teki systemaattisia kokeita sähköllä. Hän teki vertailevia tutkimuksia sähkövoiman ja magneettivoiman välillä. Hän löysi lisää meripihkan kaltaisia aineita kuten lasi, timantti, safiiri. Hän keksi,että ne vetivät puoleensa korsia, metalleja, puuta, lehtiä ja jopa vettä. 

Hän yritti keksiä selityksiä  vetovoimalle ja oivalsi, että kosteus ja sähköinen vetovoima olivat tekemisissä toistensa kanssa. Gilbertin suurin merkitys lienee siinä, että hän loi kokeillaan ja päätelmillään uutta mielenkiintoa hankaussähkön tutkimiselle.  


Otto von Guericke (1602 - 1686 )
Hän  oli saksalainen luonnonfilosofi ja valtiomies, jota voidaan pitää seuraavana sähköntutkimusta merkittävästi edistävänä henkilönä. Guericke kehitti ensimmäisen sähkögeneraattorin. Hän keksi myös sähkön johtumisen, mihin myöhemmin perustuivat sähköjohdot ja kaapelit.  
 
Tässä vaiheessa kiinnostuttiin tutkimaan enemmän itse sähköä. Laadittiin uusia teorioita sähkön olemuksesta. Ne sisälsivät näkymättömiä ilmavirtoja, kuviteltuja nestepyörteitä tai pieniä hiukkasia, joita sinkoili sähköisistä aineista ympäristöön.  
Francis Hauksbee ( 1666 - 1713 )
Hän toimi Isaac Newtonin johtamassa Royal Society-seurassa tehtävänään kehittää ja suorittaa yleisöä kiinnostavia kokeita. Sähköllä kokeileminen sai varsinaisesti  alkunsa häneltä. Hän käytti ensimmäisenä sähkön synnyttämiseen pitkää lasiputkea, jota silkillä hankaamalla saatiin helposti tarvittava sähkö. Hän havaitsi, että sähkö kerääntyy aina kappaleen ulkopinnalle ja että täysi ja ontto puukuutio käyttäytyivät sähkökokeissa samalla tavalla, joten kappaleen sisäosat eivät vaikuttaneet sähköisyyteen.  
Stephen Gray ( 1670 - 1736 )
Hän  seurasi mielenkiinnolla Hauksbeen demonstraatioesityksiä ja niiden innoittamana alkoi itsekin tehdä kokeita sähköllä. Gray havaitsi, että  sähköä siirtyi lasiputkesta sen päässä oleviin korkkeihin ja että sitä voitiin edelleen siirtää lankoja pitkin niiden toisessa päässä oleviin esineisiin.   

Gray kokeili innokkaasti sähkön siirtämistä erilaisilla materiaaleilla ja pyrki siirtämään sähköä mahdollisimman kauas. Hän käytti johtimena pellavanarua ja hankaukseen metrin pituista ja tuuman paksuista lasiputkea. Hän pystyi siirtämään sähköä 300 metrin päähän. Hän havaitsi myös, että sähkö siirtyi narua pitkin, vaikkei narun päätä koskettanutkaan sähköistetyllä lasiputkella, riitti, kun putkea piti lähellä narua. Hän keksi sähkön influenssivaikutuksen. Lisäksi hänen toimestaan aineet voitiin jakaa johteisiin ja eristeisiin.  

Hän suoritti näyttävän pikkupoikakokeen, jossa silkkiköysien varaan ripustettua poikaa kosketettiin hangatulla lasisauvalla, jolloin pojan tukka nousi pystyyn ja sormenpäistä tuli kipinöitä.  


Charles Dufay ( 1698 - 1739 )
Hän oli Ranskan kuninkaan Ludvig XV:n upseeri ja Versaillesin puutarhojen yli-intendentti. Hän innostui Grayn  kokeista ja alkoi suorittaa niitä systemaattisesti. Hän esitti rohkean väitteen v. 1734 kahden sähkön olemassaolosta: lasisähkö ja lakkasähkö. Lisäksi hän keksi, että erilaiset sähköt vetivät puoleensa ja samanlaiset sähköt erilleen. 

Vuonna 1733 Dufay tutki sähkön siirtoa yhdessä maanmiehensä Jean Antoine Nollét'n (1700-1770) kanssa. Heidän johtimensa oli noin 400 metriä pitkä. He havaitsivat myös, että sähköä pystyi siirtämään ilman johtoa jopa 30 cm matkan, jolloin "sähkövoima kulkee vapaasti ilmassa ilman mitään ainetta".  


Ewald Georg von Kleist (1700-1748)
Sähkön synnyttäminen ei ollut siis enää ongelma 1740-luvulla, mutta sen varastointi oli varsin hankalaa. Sähkön varastointilaitteen eli kondensaattorin keksi ensimmäisenä saksalainen von Kleist. Hän varastoi sähköä elohopeaa täynnä olevaan lasipulloon pitkän naulan avulla. Maailmalle keksintö levisi Leydenin yliopistossa Hollannissa v. 1746 tehdyn kokeen kautta ja siitä tiedotettiin välittömästi Pariisiin, maailman tieteen keskukseen. Leydenin pullon keksiminen teki sähkön hyötykäytön mahdolliseksi. 

Leydenin pullon antama sähköisku tuntui lamauttavana ihmisruumiissa. Tästä heräsi ajatus, että voitaisiinko sillä myös elvyttää halvautuneita jäseniä ja näin sähköiskua alettiin kokeilla terapiana. Sveitsiläistä professori Jean Jallabertia (1712-1768)  voidaan pitää ensimmäisenä, joka sovelsi sähkön tutkimusta käytäntöön, kun hän keksi lihasten sähköstimuloinnin, jolla on nykyään oma paikkansa fysikaalisten hoitojen joukossa.  

 
Sähköstatiikka  
Sähköstatiikka on sähkövarauksien erottamista aineesta ja niillä suoritettavia kokeita. Leydenin pullon  keksimisen jälkeen sähköstatiikan lait formuloitiin matemaattiseen muotoon  1700-luvun lopussa.   
William Watson (1715 - 1787)
Hän tutki, miten saada sähköisku siirtymään ihmisestä toiseen. Hän keksi, että ympäri kiertävä sähkönkulkutie on edellytyksenä sähköiskulle ja näin syntyi virtapiiri. Leydenin pulloja keksittiin kytkeä rinnan, jolloin saatiin suurempi sähköisku. Tällöin huomattiin samalla, että maa on johde.  
Benjamin Franklin (1706- 1790)
Hänen mielenkiintonsa kohdistui alusta alkaen terävien johdekappaleiden kykyyn vetää lähellä olevasta varatusta kappaleesta sähköä itseensä. Tylpällä johteella ei tällaista ominaisuutta ollut. Hän keksi idean purkaa salaman sähkö terävällä metallikärjellä.   

Franklin selitti sähkön lajit siten, että toinen on sähköä ja toinen on sen puutetta. Hän valitsi etumerkit sähkölle siten, että plus vastaa lasisähköä ja miinus lakkasähköä. Tämä oli valitettavaa, sillä myöhemmin löydetyn sähkön perusalkion, elektronin, varaus tuli sen kautta negatiiviseksi. Tästä epäloogisuudesta jokainen sähkönopiskelija on saanut kärsiä.   

Franklinin leijakokeessa hamppunaru toimi johtimena ilman kosteuden vuoksi. Hänen onnistui ukkossäällä saada hamppunarun päässä olevasta avaimesta sähkökipinöitä ja näin voitiin osoittaa, että ilmakehässä on sähköä ja että salama on vain voimakas sähkön purkaus, joten sähkö on luonnossa esiintyvä ilmiö eikä vain kokeilijoiden keksimä.  

 
 
Sähkökemia 
Sähkökemia käsittelee kemiallisten ja sähköisten ilmiöiden keskinäistä suhdetta. Tämän alueen tutkimus sai alkunsa 1700-luvun loppupuolella ja sillä on ollut käänteentekevä merkitys sähkön käytön kannalta. Aiemmin oli tyydyttävä kertailmiöihin, mutta sähköpari mahdollisti pitempiaikaisen sähkövirran saannin. 
Luigi Galvani 1737-1789
Italialainen Galvani oli ammatiltaan lääkäri, joka kiinnostui sähkön vaikutuksesta lihaksiin ja hermoihin. Tunnettuja ovat hänen tekemänsä sammakonreisikokeet, joissa hän havaitsi sammakon raajan osana metallilanka-piiriä synnyttävän sähkövirtaa. Galvani uskoi löytäneensä uuden sähkölajin, eläinsähkön. Tätä käsitystä alettiin kutsua myöhemmin galvanismiksi.

 
Alessandro Volta 1745-1827
Hän oli italialainen fysiikan opettaja ja innokas kokeilija. Luettuaan Galvanin suorittamista eläinsähkökokeista hän suoritti kyseisiä kokeita ilman eläinkudosta ja kumosi näin Galvanin eläinsähköteorian. Volta keksi sähköparin, pariston, joka herätti jatkuvan sähkön lähteenä suurta huomiota. Voltan ansiosta sähkövirran käsite alkoi kehittyä, vaikka sen merkitys oli vielä hyvin epämääräinen. 

Humphry Davy 1778-1829 
Englantilaisen Sir Davyn onnistui ensimmäisenä hajottaa sähkövirran avulla kemiallinen yhdiste alkuaineikseen. Lisäksi hän totesi, että sähkövirta on suoraan verrannollinen johtimen poikkipinta-alaan ja kääntäen verrannollinen sen pituuteen.
 
Magnetismi
Kiinalaisen legendan mukaan jo noin v. 2600 eKr Kiinassa osattiin käyttää kompassia. Varmaa tietoa näistä vanhoista kompasseista ei ole, mutta huomattavasti nuorempia kompasseja, ns. magneettisia lusikoita on tallessa museoissakin. Tiedetään, että kiinalaiset käyttivät näitä kompasseja jo ainakin ajanlaskumme alussa.  

Kompassin muoto kehittyi kätevämmäksi, kun 500-luvulla opittiin teräsneulan magnetointi magneettikiven avulla ja tätä taitoa sovellettiin valmistettaessa erilaisia neulakompasseja. Merikompassit tulivat Kiinassa käyttöön myöhemmin n. 900-1000 jKr. 

Antiikin kreikkalaiset ja roomalaiset tunsivat magneettiset malmikivet, mutta kompassi oli heille tuntematon aina 1200-luvulle saakka, jolloin he tutustuivat kompassiin arabialaisten merenkulkijoiden ja kauppiaiden välityksellä. Tämän aikakauden merkittävin magneettien tutkija oli Petrus Peregrinus. 

Seuraava merkittävä magnetismin tutkija oli William Gilbert, jonka mielestä sähköinen vetovoima tarkoittaa yksipuolista vetovoimaa, mutta magneettinen vetovoima on aina kahden kappaleen pyrkimistä yhteen. Tärkein Gilbertin johtopäätös oli, että maapallo on itsessään magneetti.

 
Sähkön ja magnetismin yhteisiä piirteitä
 
Charles Coulomb 1736-1806
Hän oli ranskalainen insinööri ja tiedemies, joka suoritti sähkö- ja magneettivoimien mittauksia. Hän tutki magnetismin syytä ja selitti magnetoituvan kappaleen koostuvan pienistä molekyylimagneeteista. Lisäksi hän tutki sähkövarauksia. Hän erehtyi luulemaan, että sähkö- ja magneettivoimalla ei ole mitään yhteyttä.

Hans Christian Örsted 1777-1851 
Hän oli tanskalainen 12-lapsisen perheen vanhin. Hän osoitti sähkövirran aiheuttavan sen läheisyydessä olevan magneettisen neulan kääntymisen kohtisuoraan virtajohdinta vastaan eli sähkövirran ja magneettisen voiman välisen yhteyden kiistattomasti. 
André-Marie Ampère 1775-1836
Ranskalaista Ampèrea voidaan pitää sähkömagnetismin isänä. Hän esitti nykyaikaisen sähkömagnetismin matemaattisen perusteorian: kaksi yhdensuuntaista virtajohdinta vaikuttavat aina toisiinsa magneettisella voimalla, joka on verrannollinen virranvoimakkuuksien tuloon ja kääntäen verrannollinen niiden väliseen etäisyyteen. Hän määritteli myös ensimmäisenä jännitteen ja virran käsitteet, vaikka niiden kokeellisessa todentamisessa ilmeni vaikeuksia. 

Georg Ohm 1789-1854
Saksalainen fyysikko Georg Ohm osoitti virran, jännitteen, johtimen poikkipinta-alan, sen pituuden ja johtavuuden välisen riippuvuuden sekä Ohmin lain, joka edusti valtavaa edistystä sähkötieteen alalla. Nyt vasta käsitteet sähkövirta ja resistanssi kehittyivät lopulliseen muotoonsa.
 
 
Voimakentät, kenttäteoria ja sähkömagneettiset aallot
 
Michael Faraday 1791-1867
Hän oli englantilainen ja toinen suuri nimi sähkömagnetismin historiassa Ampèren rinnalla. Hän osoitti, että kyseessä on aina sama sähkö, syntyipä se hankauksesta, kemiallisesta paristosta tai sähkökalasta ja kokeillaan hän osoitti, että näillä sähköillä on täysin samanlaiset kemialliset ja magneettiset ominaisuudet.  

Faradayn ansiota on alkeellisen dynamon eli sähkömagneettisen generaattorin periaatteen lisäksi myös induktio-ilmiön löytyminen ja induktiolain kehittyminen, jonka mukaan magneettikentän muuttuminen aiheutti sähkökentän. Hän otti ensimmäisenä käyttöön sähkö- ja magneettikentän käsitteet. Lisäksi hän esitti näkemyksensä valon ja sähkömagnetismin yhteydestä. 


James Maxwell 1831-1879 
Hän oli skotlantilainen ja kerrotaan, että hänen aivonsa työskentelivät nopeammin kuin puhe ja sen vuoksi hänen luentojaan oli vaikea ymmärtää. Hän kehitti täydellisen sähkömagneettisen kenttäteorian. Sen sisältämät neljä Maxwellin yhtälöä muodostavat pohjan sähkö- ja magnetismi-ilmiöiden yhteiselle käsittelylle. Hän keksi myös, että valo on sähkömagneettista säteilyä. 
Heinrich Hertz 1857-1894
Hän oli juutalaista syntyperää, mutta Saksassa syntynyt. Hän tutki sähkömagneettisia aaltoja ja onnistui kokeillaan osoittamaan Maxwellin teorian paikkansapitävyyden. Hän osoitti sähkömagneettisen aallon olevan sähkö- ja magneettikentän yhdistelmä aivan Maxwellin teorian mukaisesti. 
 
 
Muita historian henkilöitä
 
James Prescott Joule 1818-1889
Hän oli englantilainen fyysikko, jonka tutkimukset suuntautuivat sähkö- ja magnetismioppiin koskien sähkövirran lämpövaikutuksia. Hän kehitti lämpöteholle lauseen P=UI. Joulen ilmiö on sähköisten lämpövaikutusten perustana.

  
James Watt 1736-1819 
Hän oli skotlantilainen instrumenttiseppä, joka korjatessaan fysiikan havaintovälineenä käytettyä höyrykonetta teki oman keksintönsä. Wattin kehittämä höyrykone kulutti 2/3 vähemmän polttoainetta ja toimi nopeammin kuin aikaisemmat höyrykoneet. Se oli aikansa suuri keksintö ja Watt sai nimensä historiaan.