Vynalezl elektromagnet

V letošním roce si připomínáme 230 let od narození pozoruhodného člověka – vědce samouka, vynikajícího fyzika a vynálezce Angličana Williama Sturgeona, na kterého sice svět trochu pozapomněl, ale bez jehož vynálezu elektromagnetu bychom si dnešní moderní společnost vůbec nedokázali představit.

Ještě v 18. století byla elektřina považována za fascinující jev, který se využíval především pro zábavu publika. Ale již v prvních dvou desetiletích století devatenáctého, díky novému zdroji trvalého elektrického proudu – galvanickému článku, se vytvořily předpoklady pro její praktické využití.

Zahrála náhoda

Na jaře roku 1820 dánský profesor fyziky a chemie na kodaňské univerzitě Hans Christian Oersted během přípravy na svou přednášku nechtěně upustil kus drátu uzavřeného proudového okruhu na kompas. Ke svému překvapení zjistil, že se magnetická střelka vychýlila a v pohybu neustala, dokud se drát neodstranil. Překvapený vědec svůj slavný pokus se stejným výsledkem několikrát zopakoval. To ho přivedlo k myšlence, že elektřina s magnetismem musí souviset. A objev elektromagnetismu byl na světě.

Když krátce po Oerstedově objevu André-Marie Ampère a Francois Dominique Arago zjistili, že elektrický proud procházející závity cívky indukuje v do ní vložené železné tyči magnetismus, nelze to ještě pokládat za vynález elektromagnetu (těmito jevy se také například zabýval Humphry Davy). Z hlediska konečného efektu lze proto prvenství nejspíše přisoudit amatérskému badateli a všestrannému technikovi Williamu Sturgeonovi. V době, kdy se začal o výsledky všech těchto pokusů zajímat, nebyl v oblasti experimentování s elektřinou již žádným nováčkem.

Sturgeon navázal na pokusy s elektromagnetickou indukcí

Sturgeon využil výsledky současných velkých badatelů a roku 1824 navrhl konstrukci prvního skutečného elektromagnetu. Se svým asistentem Francisem Watkinsem sestavili pokusný model elektromagnetu se železným jádrem. Použili k tomu tyč z měkké oceli o délce jedné stopy (cca 30 cm) a o průměru půl palce (cca 1,3 mm). Sturgeon ji ohnul do tvaru koňské podkovy, natřel izolačním lakem a ovinul 16 závity měděného vodiče tak, aby se navzájem nedotýkaly. Poté ji připojil k různým článkům.

Když měděnými vodiči začal protékat elektrický proud, kus železa ve tvaru podkovy se zmagnetizoval a začal se chovat stejně jako stálý magnet. Jakmile proud vypnul, železo se odmagnetizovalo. Sturgeon tak dokázal, že elektřina dokáže zmagnetizovat železo, které samo o sobě magnetické není. Na svém pokusném zařízení si povšiml i další věci: proud z jednoho galvanického článku s deskami o ploše asi 800 centimetrů čtverečních umožní zavěšenému elektromagnetu o hmotnosti 200 gramů unést po zmagnetizování čtyřkilové železné závaží – tedy 20násobně těžší.

Byla tak objevena síla, která umožnila pohnout i s těžkými předměty. Tento pozoruhodný účinek vzbudil zájem nejen ve vědeckých kruzích (svůj elektromagnet podkovového a tyčového provedení Sturgeon předvedl na zasedání Královské společnosti v Londýně v roce 1825), ale učinil rozhodující krok k praktickému využití tohoto fyzikálního jevu.

Praktické využití

Od daného okamžiku se elektrická energie začala využívat v praxi. Proslulost Sturgeonovi také zajistilo úspěšné řešení depolarizace zinkových elektrod v galvanických článcích (jejich amalgamováním dosáhl delší trvanlivosti). V roce 1836 sestrojil první měřicí přístroj s otočnou cívkou, jehož citlivostí a přesností se později zabývali známější vědci W. Thomson, d'Arsonval a Weston.

Elektromagnet se stal nezbytnou součástí mnoha elektrických přístrojů a zařízení a nalezl mnohostranné využití. Na jeho principu pracují měřicí přístroje, elektromotory, elektrický telegraf, zvedací a upínací zařízení, stykače, spojky a relé, ovladače ventilů, klapek a šoupátek, holicí strojek a jiné domácí elektrické spotřebiče, ale také dnes již oficiální fyzioterapeutická léčebná metoda magnetoterapie aj.

Sturgeonův model byl vystaven v Londýně a jeho vynálezce obdržel stříbrnou medaili Královské společnosti.

William Sturgeon

Narodil se v roce 1783 ve Whittingtonu (severoanglické hrabství Lancashire) v rodině obuvníka; jeho otec je v dobových listinách uváděn jako „líný pytlák, který zanedbával rodinu". Po několika letech základního vzdělání byl jako desetiletý dán do učení k jinému mistru obuvnickému. Tento pro něho nešťastný počátek života jej přivedl k tomu, že ještě jako mladík utekl k armádě a v letech 1802 až 1820 sloužil v královském dělostřelectvu. Tam se také sám naučil matematiku, fyziku a řečtinu. Od roku 1824 začal vyučovat přírodní vědy a filozofii na vojenské akademii East India Millitary College v Addiscombe (poskytovala všeobecné a technické vzdělání pro mladé důstojníky určené ke službě v Indii; předchůdkyně Královské vojenské akademie v Sandhurstu). Vymýšlel nové vědecké přístroje a pomůcky. Své studenty, mezi nimiž byl velmi oblíben, učil myšlenkově nově přírodním zákonům a technickým pravidlům s využitím nejrůznějších novátorských postupů a metod. V roce 1838 byl jmenován superintendantem muzea v Manchestru. Celá jeho životní dráha byla zaplněna studiem, experimentálními pokusy, konstrukčními pracemi, přednáškami, demonstracemi a publikováním (např. spis „Experimental researches in electro-magnetisn, galvanism etc.", 1830). Vědeckým vzorem mu byl americký lékař, fyzik (zajímající se rovněž o jev elektromagnetismu), vynálezce, patentový advokát a profesor chemie Ch. G. Page (1812-1868). Sturgeon, znám na kontinentě a v Americe více než doma, zemřel po dlouhé nemoci a postižen depresemi v Prestwichu v roce 1850.