כליא-ברק (Lightning rod) הוא מתקן פשוט המגן על הבית מפגיעת ברק. כליא-הברק הוא בעצם מוט ברזל שמושך אליו את הברק המאיים לפגוע בבית ומנתב את המטען החשמלי שלו אל הקרקע, מבלי שיגרום נזק.

ממציא הכליא-ברק הוא בנג'מין פרנקלין, מדען ודמות ציבורית שרבים סבורים בטעות שהיה נשיא ארצות הברית.

פרנקלין המציא את המתקן הפשוט לאחר שגילה שברק הוא בעצם התפרקות חשמלית. הוא גם זיהה שהברק נוטה לפגוע בנקודה הגבוהה ביותר שבקרבתו. מכך הסיק פרנקלין שאם ימקם מוט ברזל מעל לבניין הוא יאפשר לברק להתפרק מהמטען החשמלי שלו, בלא שיזיק לבניין עצמו וליושביו.


הנה סרטון שמסביר על הברקים והיווצרותם ועל המצאתו של פרנקלין (מתורגם):

http://youtu.be/HkSWuoF9_NM



המחקרים של פרנקלין ותרומתו להיסטוריה של מחקר וגילוי החשמל:

https://youtu.be/dqm8PTEIcBA


וכך נראה כליא ברק בסרט הבדיוני "מסע למעמקי האדמה":

http://youtu.be/_BhAyhppOvw

מייקל פאראדיי (Michael Faraday) היה חוקר יוצא דופן בהיסטוריה האנושית. הוא נחשב לאחד מאנשי המדע החשובים בהיסטוריה, אף שלא זכה ללמוד באוניברסיטה או בבית ספר תיכון ואת מרבית הידע המדעי שלו רכש בעצמו, בסקרנות, בקריאת ספרים, בהאזנה להרצאות ציבוריות ובהתלהבות אינסופית מהמדע.

כן, בניגוד לחוקרים שרוכשים השכלה ואז חוקרים, האיש לא רכש השכלה מדעית של ממש והידע שלו במתמטיקה היה מועט. למעשה, הוא היה בן עניים שנאלץ לעבוד בעבודות קשות לפרנסתו וכדי לפרנס את משפחתו.

במהלך עבודתו ככורך ספרים הוא קרא כמעט כל ספר שעבר תחת ידיו, התגבר על קשיים כלכליים ופערי המעמדות האנגליים וחתר לרכוש ידע בהאזנה להרצאות שעליהן שילם בכספו המועט.

כשביקר בהרצאות של מדען מפורסם אז בשם סר המפרי דייווי הוא כתב רשימות של כל מה ששמע ממנו, כרך אותן לספר שלם, עם כל תוכן ההרצאות ושלח למרצה המדען.

בשלב מסוים אותו דייווי, שמעט הסתייג ממנו בתחילה, נפצע בתאונת מעבדה. כתוצאה מכך, ראייתו נפגעה והוא התקשה לכתוב. הוא הזמין את פאראדי לעבוד במעבדתו, ברישום פרטי המחקרים שלו. כך זכה מייקל הצעיר בהזדמנות ושימש בתור כותב הפתקים ומסכם של כל מה שהמדען חשב, הסיק וגילה.

דיווי התרשם יותר ויותר מהבחור הצעיר והחכם. כשאחד מעובדי המעבדה פוטר, הוא הציע לפאראדיי לעבוד במעבדה בתור אסיסטנט לכימיה.

די מהר התלמיד עלה על המורה. כי במהלך העבודה החל פאראדיי ללמוד מדע בעצמו. הסקרנות האינסופית שלו והתשוקה לידע ולמדע, ביחד עם חריצות ותבונה נדירים, אפשרו למייקל פאראדיי ללמוד במהירות, כמעט בעצמו, את כל מה שצריך ואף יותר.

הוא היה עקבי ועקשן. שוב ושוב הוא ערך ניסויים במעבדה, בחן ולמד איפה טעה, שיפר וחזר על הניסוי המתוקן, עד שקיבל את התוצאה שצפה. אם עלה בראשו רעיון חדש, שנתמך ביסודות תיאורטיים משמעותיים, הוא לא ויתר על בדיקתו, בניסויים חוזרים ומכל כיוון אפשרי, עד שקיבל את התוצאה המצופה ולמד את סיבת הכישלונות הקודמים.

פאראדיי היה חכם ועניו. לעתים רחוקות הוא גילה שהשערותיו המוקדמות היו שגויות והוא הקפיד לתעד אותן ולהבינן היטב, בחתירה המתמדת שלו - להבין ולהצליח.

כך הוא גילה את תכונותיו של השדה המגנטי ובנה את הדינמו - המנוע החשמלי הראשון אי-פעם. בתגית "מנוע הומופולרי" תוכלו לראות כיצד הבין את הכוחות האלקטרומגנטיים כבר ב-1831 והביא את האנושות לעידן המנוע החשמלי.

תגליותיו של פאראדיי הפכו את החשמל, שאנו מרבים להשתמש בו כל כך הרבה, למקור אנרגיה עיקרי וזמין לכולם. החשמל הוא אחד הגורמים החשובים למהפכה התעשייתית של אירופה.

פאראדיי, שהיה בעצם כימאי, נודע מאז כאחד מגדולי הפיזיקאים וכראשון שהבין את האנרגיה החשמלית.

בתחומים של המגנטיות והחשמל פאראדיי נחשב לחוקר החשוב ביותר בהיסטוריה. הניסויים הרבים שעשה בחייו תרמו רבות לתחומי האלקטרומגנטיות והאלקטרוכימיה. הם גם אפשרו לו לנסח את חוק פאראדיי ולהמציא את מבער הבונזן. הוא גם מי שניסח את שיטת האלקטרוליזה להפרדת כימיקלים על ידי זרם חשמלי ועוד.

הענווה של פאראדיי הייתה גם היא נדירה. תגליותיו והמצאותיו הקנו לו פרסום רב, אך הוא סירב לכיבודים. הוא דחה את תואר האבירות ותואר סר שהוצעו לו מבית המלוכה, בטענה שהוא מעדיף להיקרא עד יומו האחרון "רק מר פאראדיי".

גם להצעה שקיבל פעמיים, להיות לנשיא החברה המלכותית, תפקיד ותואר מהחשובים בקהילה המדעית של האימפריה הבריטית, ענה בשלילה שוב ושוב מי שגבר בחייו על הקשיים הכלכליים, פערי המעמדות והחוסר בהשכלה והיה לאחד מגדולי המדענים בהיסטוריה.


הנה קיצור תולדות חייו של מייקל פאראדיי, ממציא החשמל:

http://youtu.be/dNXdF12U4wo


טבעת ההשראה החשמלית שמייקל פאראדיי יצר (מתורגם):

https://youtu.be/5HlQnEPalS4


סרט מומלץ בשני חלקים, שבו מוצגת דרכו של פאראדיי אל המחקר המדעי, גילוי האלקטרומגנטיות ובניית המנוע החשמלי הראשון בהיסטוריה.

חלק א':

http://youtu.be/TEVEBzNSwTU


חלק ב':

http://youtu.be/yVDHKKTC4tA


וסיפורו של מייקל פאראדיי והמצאת החשמל לילדים (עברית):

https://youtu.be/OmfypSQlx-A?t=1m20s&longyes?long=yes

מחולל ואן דה גראף (Van de Graaf generator), או מחולל ואן דר גראף כמו שמכנים אותו רבים, הוא מכשיר מרתק בעולם הפיזיקה. הוא מדגים באופן מוחשי את העקרונות של חשמל סטטי וממחיש את היכולת להפוך אנרגיה מכנית לחשמלית, תוך שילוב פשטות מכנית עם תוצאות חשמליות מרשימות.

מכשיר זה, שפותח ב-1931 על ידי הפיזיקאי האמריקאי רוברט ואן-דר-גרף (Robert Jemison Van de Graaff), הוא משאבת מטענים המפרידה בין מטענים חיוביים לשליליים.

בליבו של המחולל, הגנרטור, נמצאת חגורת גומי או פלסטיק, המסתובבת במהירות בין שתי גלגלות. תנועה זו, פשוטה ככל שתהיה, היא המפתח ליצירת מתחים גבוהים מאוד. כאשר החגורה נעה, היא אוספת מטענים חשמליים מזעריים ממברשות מתכת הממוקמות בתחתית המכשיר. מטענים אלה מועברים לחלקו העליון של המכשיר, שם הם נאספים על ידי כיפות מתכת גדולות.

התהליך הזה, המתרחש באופן מתמיד, גורם להצטברות של מטענים חיוביים בכיפה העליונה ומטענים שליליים בכיפה התחתונה. ההפרדה הזו של מטענים יוצרת הפרש פוטנציאלים עצום בין שתי הכיפות, שיכול להגיע למאות אלפי וולטים. התוצאה המרשימה ביותר של תהליך זה היא היווצרות של ניצוצות חשמליים מרהיבים בין הכיפות.

מחולל הוואן דר גרף משמש לא פעם להדגמת כוח החשמל הסטטי, בעיקר דרך תופעת השיער המזדקר. כשאדם נוגע במכשיר, מטענים חשמליים מתפזרים על גופו ושערו. כל שערה שנטענת באותו מטען, גורמת לדחייה הדדית ולהזדקרות דרמטית. עוצמת התופעה תלויה בכמות המטען, אורך השיער ותנאי הסביבה.

למרות המראה המרשים ואולי אף מפחיד לרגע, התופעה בטוחה בדרך כלל. היא מזכירה תופעות יומיומיות כמו "פצפוצים" בהורדת סוודר או שיער "מעופף" בסירוק. תופעה זו, המהווה כלי חינוכי מצוין להמחשת עקרונות החשמל, מדגימה כיצד כוחות פיזיקליים משפיעים על חיינו היומיומיים.

למרות שכיום מחולל ואן דר גרף משמש בעיקר להדגמות בשיעורי פיזיקה, בעבר היה לו תפקיד חשוב במחקר מדעי ואפילו ברפואה. יתרונו הגדול טמון ביכולתו לייצר מתחים גבוהים מאוד באמצעות מנגנון פשוט יחסית. עם זאת, המכשיר סובל מיעילות נמוכה ומקושי בשליטה מדויקת על המתח המיוצר.

חינוכית, מחולל ואן דר גרף הוא דוגמה מצוינת לאופן שבו עקרונות פיזיקליים בסיסיים יכולים להוביל לתוצאות מרשימות. הוא ממחיש את הקשר בין תנועה מכנית לבין אנרגיה חשמלית, ומדגים את העוצמה הטמונה בהפרדת מטענים חשמליים. גם בעידן הטכנולוגי המתקדם שלנו, מכשיר פשוט זה עדיין מצליח להפליא ולהלהיב תלמידים וחובבי מדע כאחד.


כך פועל ואן דר גראף גנרטור:

https://youtu.be/y20lKZB5BR0


הדגמה של מחולל ואן דר גראף (עברית):

http://youtu.be/Ii1UifBoTb0?t=15s


השיער המזדקר:

https://youtu.be/3Ptu07enIsY


בחיוך אבל מיסטר בין חייב להיות בלתי:

https://youtu.be/dJ-Bp852A-w

ניקולה טסלה (Nikola Tesla) היה אחד מגדולי הממציאים ומי שרבים רואים כגדול הממציאים בכל הזמנים. הוא האמין שמכונות הן הרחבה של בני האדם ולא משהו נפרד או הפוך מהם.

טסלה היה אשף החשמל, מי שבחייו נשבע להאיר את העולם. הוא גילה המון עקרונות מדעיים וטכנולוגיים חדשים ומהפכניים, כולל מערכת זרם החילופין הבטוחה וטובה יותר לייצור והעברת חשמל, הרדיו האלחוטי ודגמים של טורפדו וסירות שנשלטו מרחוק בעזרת רדיו.

טסלה היה מי שהאיר את העולם והביא את נורת החשמל של אדיסון לכל מקום. הוא זה שהקדים את מרקוני באלחוט וערך ניסויים ברנטגן, ברדאר ואפילו בפיצוח הגרעין. הוא ניבא רובוטים כבר בתחילת המאה ה-20 ומה לא.

הגאון הקרואטי היה איש של קצוות וניגודים. בעל זיכרון צילומי שזוכר במבט ספרים שלמים שסקר לרגע, אך מוצף פחדים ושגעונות כפייתיים.

בגיל צעיר הוא למד להפוך את ההפרעות הנפשיות והחזיונות שלו ללימוד והמצאה. יכולתו לחזות בדמיונו מכונות ומכשירים שעובדים, ממש כאילו היו מולו, הייתה מתת-אל והוא השתמש בה כדי להמציא ולייצר את חזיונותיו.

אחרי שעבר לאמריקה, כדי ליישם את רעיונותיו, הוא עבד אצל אדיסון, אלוף ממציאי אמריקה, אך לפי דבריו של טסלה רימה אותו.

טסלה בשלב הזה כבר המציא את זרם החילופין והעמידו את מול טכנולוגיית הזרם הישיר של אדיסון, מי שנחשב לגדול הממציאים בעולם.

זה היה מאבק איתנים, בין שני גאונים עם טכנולוגיות מתחרות. כשאדיסון טוען שזרם החילופין מסוכן לבני-אדם, לא חשש טסלה להפגין בפני עיתונאים כיצד הזרם עובר דרך גופו שלו והוא בריא ושלם.

במונחים של אותם ימים ניצח הפרעוש את האריה. כי טסלה גבר על אדיסון בפרישת רשת החשמל שלו, זו שהתבססה על מתח חילופין, ובכך יישם רעיון שהגה כבר בילדותו - הוא יצר חשמל מכוח המים של מפלי הניאגרה.

טסלה האמין ש"המכונה הטובה ביותר היא זו שיש בה כמה שפחות חלקים". טכנולוגיית ייצור החשמל שלו היא דוגמה נהדרת לכך והייתה זו שניצחה את הטכנולוגיה המתחרה, שפיתח מי שנחשב אז לגדול הממציאים בהיסטוריה.

עוד המציא טסלה את שפופרות טסלה מלאות הגז, ששימשו לתאורה. הוא איפשר בטכנולוגיה שפיתח את המצאת הטלוויזיה, על ידי פיתוח של סליל טסלה ליצירת מתחים חשמליים גבוהים.

הוא גם החל בהקמת מפעל "אלחוט עולמי", מעין מערכת שידור חדשנית שתשדר לכל העולם.

אבל מפולת הבורסה האמריקנית והמשבר הכלכלי שכונה "השפל הגדול" הפילו גם אותו ואת החברה שבנה. כעבור עשור אחד מת טסלה, כשהוא נשכח ומתוסכל.

מאז מותו ובמשך עשורים רבים, שמו הנשכח של טסלה היה כלא היה. רק לקראת סוף המאה ה-20 החל העולם שוב להכיר בגדולתו של הגאון שהיה. לפתע חזרו להזכיר את שמו בנשימה אחת עם גדולי המדענים והממציאים: איינשטיין, אדיסון, בל ומרקוני.

כיום, רבים מציינים בדיעבד שטסלה היה החכם, המבריק ובוודאי הרב-תחומי מבין גאוני המאה ה-19 וה-20.


הנה סיפורו של הגאון ואולי הממציא הגדול בכל הזמנים:

https://youtu.be/X92nDeBvRnA


עוד על ניקולה טסלה (עברית):

http://youtu.be/8PAtnmSnCRw


סקירה מפורטת על ניקולה טסלה:

https://youtu.be/mvyJrY1ZmLY


הממציא הדגול:

https://youtu.be/UIORO842NWk


תולדות חייו של טסלה באנימציה:

http://youtu.be/iEJNJ0rFSe8


מעט מהישגיו של ניקולה טסלה:

http://youtu.be/YK5zZWnOTLA


קטע מסרט שנעשה עליו:

http://youtu.be/W6BtcLe-UP4


הרצאת טד קצרה על "גדול החנונים מאז ומעולם - ניקולה טסלה" (מתורגם):

http://youtu.be/V-WkUKP1l3c?long=yes


ותכנית חינוכית על הישגיו של ניקולה טסלה (עברית):

https://youtu.be/mCQZO7J8FaI?long=yes

היה זה הפיזיקאי האיטלקי אלסנדרו וולטה (Alessandro Volta) שיצר את הסוללה החשמלית הראשונה והוליד את עולם הסוללות, המשמשות אותנו עד היום הזה ושקשה לדמיין את את החיים המודרניים בלעדיהן.

וולטה, מדען איטלקי שנולד ב-18 בפברואר 1745 ונפטר ב-1827, אכן ידוע כממציא הסוללה החשמלית, שנקראה לימים על שמו "סוללת וולטה". ההמצאה הזו שלו הייתה פריצת דרך משמעותית בתחום החשמל ואפשרה לראשונה ייצור של זרם חשמלי יציב וקבוע.

הוא שימש כפרופסור לפיזיקה באוניברסיטת פאביה, בה ערך מחקרים רבים בתחום החשמל. בשלב מסוים וולטה מזהה שניתן לייצר באופן יזום זרם חשמלי. בעולם שבו אין חשמל, אלא בטבע (ראו בתגית "חשמל, טבע"), זו פריצת דרך אדירה.

לשם כך הוא השתמש בתאים חשמליים שהוא מרכיב מדיסקיות של מתכות שונות, כגון נחושת ואבץ. בין המתכות הוא מפריד, על ידי בד טבול בחומצה או מלח.

כך הוא יוצר בשנת 1800 את "סוללת וולטה" שמאפשרת למדענים לבצע ניסויים חשמליים באופן מבוקר ויציב. הסוללה הזו היוותה את הבסיס לפיתוחים נוספים בתחום החשמל.

גילוי הדרך ליצירת הסוללה החשמלית הראשונה איפשר לוולטה להפריך את התיאוריה שרווחה עד אז, לפיה החשמל נוצר על ידי יצורים חיים בלבד. בדרכו להמצאת הסוללה החשמלית הוא חלק על דעתו ומחקריו בנושא של גאון איטלקי אחר בשם גאלוואני.

וולטה הוכיח שגלווני טעה וניצח.

הגאון שהמציא את סוללת החשמל וחולל מהפכה במחקר החשמל, זכה בפרסים והוקרות רבות על תרומתו המדעית. לצד מדליית קופלי מהחברה המלכותית של לונדון הוענקו לו אותות כבוד ממדינות שונות. אבל המצאת הסוללה החשמלית הייתה כל כך חשובה, עד שקראו על שמו את יחידת המתח החשמלי, ה"וולט".

בוולטים מודדים מאז מתח חשמלי, כמו 110 וולט ברשת החשמל של אמריקה, או 220 וולט ברשתות החשמל באירופה. וכמובן שסוללות יש ב-6 וולט, 12 וולט, סוללות אצבע של 1.5 וולט וכדומה.

בכך נחשב וולטה לאחד מגדולי המדענים של תקופתו ותרומתו לתחום החשמל הייתה מכרעת ופורצת דרך. עבודתו המדעית גם סייעה ליצירת תחום האלקטרוכימיה והאלקטרומגנטיות.

אבל לפני הכל, הסוללה שוולטה המציא הניחה את הבסיס לסוללות המודרניות ולמכשירים הניידים באשר הם. נסו לדמיין את חיינו בלעדי הסמארטפון, שעון היד המודרני, הפנסים והרדיו טרנזיסטור ותבינו כמה השפיע האיש על העידן המודרני.


הכירו את אלסנדרו וולטה:

https://youtu.be/wwfY2iL5Aro


קיצור עלילות חייו של גיבור הסוללה החשמלית:

https://youtu.be/zgB-Qa0izf0


וסרט תיעודי על תולדות חייו של וולטה:

https://youtu.be/B-iI4K6uh5I?long=yes

כששואלים מי המציא את הנורה, צריך קודם כל לשאול את איזו נורה. במהלך המאות האחרונות פותחו נורות שונות וכל אחת מהן הומצאה על ידי ממציאים וחברות אחרות.

אז בואו נדבר על נורת החשמל המקורית, או נורת הלהט, שהיא הנורה הראשונה בהיסטוריה.

נורת הלהט הומצאה בידי תומאס אלווה אדיסון. הוא עבד על המנורה שתחליף את עששית הנפט במשך שנים ולא הצליח. הרי כבר בשנת 1800 הצליחו לפתח נורת חשמל, אבל האור שהן הפיצו היה דל יחסית והנורות "נגמרו" בתוך זמן קצר, בשל התלהטות פיסות הפחם שהובילה להתפוררות מהירה.

אדיסון רצה נורה איכותית, שתאיר ממש ושתדלוק זמן רב ולא תתכלה. את המשימה לייצר נורה חשמלית שלא תישרף במהירות הוא נטל על עצמו אחרי שהמון אחרים נכשלו. הוא ניסה עוד ועוד חומרים כחומרי בעירה שיפיקו אור למשך זמן רב, אך לא צלח.

אבל מי שהסיסמה שלו הייתה "לא נכשלתי, רק מצאתי עשרת אלפי דרכים שלא עובדות", המשיך לחפש. פריצת דרך חשובה חלה כשתומס אדיסון גילה שבסביבה נטולת חמצן מחזיק תיל פחם מעמד עד 40 שעות שימוש.

אבל התפנית האמיתית הגיעה כשאדיסון גילה שסיבי במבוק מצופים בפחם הם חומר-בעירה מעולה בנורה החשמלית. כשחיבר את סיבי הבמבוק המצופים לסביבה נטולת חמצן הוא הצליח לפתח נורות שהחזיקו מעמד כ-1,500 שעות שימוש, לפני שנשרפו כליל.

כך פותחו נורות הלהט של אדיסון. כשיצאו לשוק הן היו הצלחה מסחרית מדהימה. פרט משעשע - לכל עמודי התאורה ברחובות הוסיפו אז הודעות עם הכיתוב "לא להדליק עם גפרור!".

אדיסון לא הבין מיד עד כמה המצאת הנורה החשמלית עתידה לשנות את החברה המודרנית ועד כמה היא תפתח את הכלכלה והתעשייה בעולם, כמו גם של המדע והחברה. אבל זה לא הפריע לו לפתח די מהר מפעלים לייצור חשמל ומגוון המצאות שמתבססות ומייעלות את השימוש בנורה החשמלית.

בדיעבד זו תתגלה כהמצאה החשובה ביותר של העת המודרנית והיא תהיה הבסיס לתעשיות שלמות שיבואו בשנים שלאחר מכן.

אגב, אחת הנורות שיצר אדיסון בשנת 1880, לאחר ניסיונות רבים שנכשלו, עדיין דולקת במוזיאון הסמיתסוניאן בוושינגטון. כמובן שזו הייתה נורה שחוט הלהט שלה הוא מבמבוק מצופה פחם. איך לא?


הנה סרטון על המצאת נורת הליבון (מתורגם):

http://youtu.be/9MPCKWREnIo


שיר קצר שמדגים היטב את גודל ההצלחה אל מול כל מי שנכשלו לפניו:

https://youtu.be/b1lKwZTtzIY


כך הומצאה נורת החשמל:

https://youtu.be/XWWgDn0C6DA


ההיסטוריה יודעת לספר סודות לא ידועים, על ממציאים אחרים שקדמו לאדיסון:

http://youtu.be/-Q4rQDN6Z4s


וסקירה של התפתחות הנורות החשמליות מאז אדיסון ועד היום:

http://youtu.be/afp8IRUUJUo