Могли ли средневековые люди сделать электродвигатель?

Предполагалось, что средневековые люди, имея легкодоступный источник электричества, разработают электродвигатели и безлошадные повозки. Я думал, что это будет слишком сложно сделать до 19 века. Бенджамин Франклин открыл примитивный электродвигатель в 18 веке, но только в 1832 году его можно было использовать для движущихся машин.

Энергия, которой обладали бы средневековые люди, — это батареи с, практически говоря, неограниченной мощностью. Они могут устанавливать напряжение и силу тока на что угодно, вплоть до гигаваттной мощности. Вокруг довольно много таких батарей, оставленных инопланетянами, поэтому мне стало интересно, что они могут выработать с такой большой электрической мощностью.

Мое первое предположение — «электрический стул», но я немного пессимист, когда дело доходит до человеческой изобретательности.
Наверняка они рекламировали бы его с "Deus lo volt"
Приветствуем нового участника! Просто предупреждение: даже если вам это нравится, не ставьте зеленую галочку, пока не пройдет как минимум два дня. Дайте людям возможность найти, прочитать и ответить на ваш вопрос. «Принятие» ответа действительно мешает другим людям помочь вам.

Ответы (6)

Вроде, как бы, что-то вроде.

Сделать вещь , которая вращается при приложении силы, легко, если у вас есть сила.
Сделать практичный электродвигатель — совсем другое дело.

Предположим, вы чудесным образом получили источник питания постоянного тока. (Кажется, предоставлено инопланетянами)
Вам все еще нужны практические знания об электричестве и магнетизме. Но, опять же, имея достаточный источник питания и минимальные навыки работы с медью, вы можете добиться этого методом проб и ошибок.

Затем вам нужно построить двигатель. Для этого требуется сталь (не железо).
Требуются вращающиеся опоры с низким коэффициентом трения. Подшипники. Хотя вам может сойти с рук хорошо смазанный гладкий вал.
И вам нужны способности и навыки, чтобы сделать много, много, много метров последовательного тонкого медного провода, который также последовательно изолирован. Кусковая проводка или изоляция приводит к внутреннему нагреву, что приводит к перегоранию двигателя.
Вам также нужны мелочи, такие как работающие выключатели, надежные методы сращивания проводов ( не просто скручивание двух проводов вместе, вам нужна пайка).

При разработке своих двигателей вы, скорее всего, также изобретете переносной неводяной огнетушитель как абсолютно необходимый инструмент.

Вкратце: да, при наличии бесплатного источника энергии вы можете создавать двигатели. Их использование может оказаться непрактичным без мощной поддерживающей технологии изготовления инструментов, металлургии и ряда других наук.

"переносной неводяной огнетушитель" Ведро грязи :-) ? Это было проще, чем я ожидал, но все же слишком сложно, чтобы это было действительно возможно. Может их могли разработать к 17 веку, а не к 19?
@ ArchduchessFerdinand Самая сложная часть двигателей - это источник питания. Затем эффективность (получение из них полезной мощности). Они защищают ваши новые мощные двигатели от взрыва, если вы смотрите на них смешно. Эта последняя часть не была решена до 1950-х годов. (во многом благодаря изобретению практических способов нанесения поливинилхлоридной изоляции на провода)
Для чего нужна сталь? Насколько я могу судить, чтобы сделать простой двигатель постоянного тока (со щетками), все, что вам нужно, это немного металла для вала (бронза отлично подойдет), немного железа для арматуры и много изолированного провода. Нет стали.
@AlexP вам понадобится железо, потому что оно ферромагнитно. Без железа сконструировать электродвигатель значительно сложнее.
@ Александр: я спрашиваю, почему в ответе говорится, что им нужна сталь . Железо и сталь и различные материалы. А дело в том, что в средние века железо было дешевым, а сталь - редкой и дорогой.
Железо @AlexP будет работать. хотя очень плохо. Вам действительно нужна мягкая кремнистая сталь для сердечника, иначе ваши потери на гистерезис слишком велики для любого практичного двигателя. Он перегреется, потеряет свои магнитные свойства и KaBoom.
Кованое железо @PcMan будет работать достаточно хорошо, с низким гистерезисом и потерями на вихревые токи.
Вы не видели старые электродвигатели примерно 1900 года, не так ли? лол, так как вы не знаете о подшипниках скольжения, которые использовались задолго до этого. Так как до появления первых часов люди хорошо разбирались в механике, то сегодня смотришь на них и как ваууууууууууууууууууууууууууууууууууууууууууууууууууууууууууууууууууууууынаы чего им катастрофически не хватало, так это знаний об электричестве и научного подхода, но не навыков или материалов для их изготовления. Как, по-вашему, делались кольчуги, золотые цепи и тому подобное. очень грустно видеть такой ответ, лол )))
Вы все, кажется, слишком озабочены эффективностью. Эта чудо-батарея может дать вам гигаватт непрерывно, без каких-либо дополнительных затрат на использование всего этого, кроме как на более низкое значение. Ваши подшипники должны быть достаточно хорошими, чтобы крутящий момент двигателя мог преодолеть, а срок службы был приемлемым. Вы можете позволить себе тратить много энергии на вихревые токи, и у вас все еще остается достаточно энергии, чтобы управлять своим автомобилем или чем-то еще, для чего вы используете двигатель. Тепло будет ограничивающим фактором, но это просто означает, что изоляционный лак или тому подобное не закоротит от водяного охлаждения.
@MatthewNajmon Электродвигатель — это устройство, которое преобразует большое количество электроэнергии в большой механический крутящий момент, а также некоторое количество отходящего тепла. Причина, по которой люди зацикливаются на эффективности, заключается в том, что она определяет, какой процент электроэнергии в конечном итоге пытается расплавить ваш двигатель, а не вращать его. И НЕТ, водяное охлаждение примитивных электродвигателей - БОЛЬШОЕ нет-нет.
@PcMan Нет, электродвигатель - это все, что создает крутящий момент при воздействии электрического потенциала. «Большая сумма» не является обязательным требованием. Что касается водяного охлаждения, то средневековые люди придумали, как делать вещи, которые были намного опаснее, чем вода в двигателе, и как только вы поймете, что важно изолировать воду от деталей. электричество течет сквозь него, на самом деле не так уж сложно выполнить это требование, даже с примитивными материалами и инструментами.
Что касается связи между эффективностью и теплом, да, тепло как ограничивающий фактор по-прежнему проявляется в значительной степени как требование к эффективности, а также как требование к охлаждению, но это гораздо более слабое ограничение, чем большинство участников этого разговора рассматривают его. например, настаивая на таких вещах, как использование правильного сплава для уменьшения гистерезиса сердечника. Как вы думаете, сколько дополнительного тепла может добавить сердечник из кованого железа по сравнению с многослойным стальным?
@PcMan «Они удерживают ваши новые мощные двигатели от взрыва, если вы смотрите на них смешно. Этот последний вопрос не был решен до 1950-х годов». Странно, лично у меня есть двигатель старше этого (не знаю точной даты изготовления, но по лучшим оценкам он где-то в 1920-х или 1930-х годах), который не очень энергоэффективен по современным стандартам и имеет гораздо меньшую удельную мощность и удельную мощность. крутящий момент, чем могут обеспечить современные конструкции, но он наименее склонен к «взрыву, если смотреть на него смешно» из всех двигателей, с которыми я когда-либо работал (вещь почти неразрушимая).
В конце 1800-х годов были электрические такси, и какое-то время они даже явно были конкурентоспособными, судя по тому, что лондонская компания по производству электрических такси расширилась после первого года своего существования. Аккумуляторная технология в конечном итоге оказалась не подходящей для этой задачи, но двигатели без проблем избежали взрыва, несмотря на то, что, несомненно, МНОГО людей «забавно смотрели на них» весь день в течение нескольких лет.

Из https://www.fleet.org.au/blog/spinning-wire/ :

прядильная проволока

Когда провод касается верхней части батареи и магнита, он образует цепь, которая позволяет электронам течь — это ток. Также существует магнитное поле из-за магнита в нижней части батареи. Когда электроны движутся в присутствии магнитного поля, создается сила, перпендикулярная как направлению потока электронов (тока), так и магнитному полю. Эта сила, называемая силой Лоренца, действует на проволоку и заставляет ее двигаться, что заставляет проволоку вращаться.

Это было бы легко обнаружить, если бы инопланетяне также оставили сильные магниты. В сильном магнитном поле все, с чем течет ток, будет двигаться. Это не обязательно должен быть провод и не нужна изоляция.

Из https://garethladley.tumblr.com/post/166922851287/homopolar-motor :униполярный двигатель

Без магнитов конструкция опирается на катушку:

https://www.wired.com/2016/01/how-to-build-a-super-simple-electric-motor-out-of-stuff-you-already-have/ двигатель с катушкой

С батареей АА это было бы трудно обнаружить. Он иссякнет и не сможет выдать много энергии. Но с бесконечной инопланетной батареей?

  • Вместо тонких проводов можно закоротить чем угодно. Могут протекать огромные токи, усиливающие небольшие силы, возникающие из-за неполных катушек (просто изогнутый проводник).
  • Аккумулятор приглашает на эксперименты. Он может плавить металлы, не выделяя тепла. Он может убивать людей. Он может создавать искры.

Я думаю, они могут это сделать!

Я в основном просто хотел поделиться этими классными гифками. :)

Создать примитивный электродвигатель не так уж и сложно — для этого потребуется медная проволока, магнитный материал и какой-нибудь изоляционный материал, например ткань. Несмотря на то, что это было бы почти непозволительно дорого, это можно было бы сделать намного раньше, чем в 19 веке, хотя из-за отсутствия магнитов высокой плотности это, вероятно, было бы не очень эффективно. Вот как вы бы его построили:

  1. Нарисуйте медную проволоку. Чем меньше разброс диаметра по длине, тем лучше.
  2. Оберните медный провод клеем и тканью, чтобы изолировать его, а затем сформируйте из него необходимые катушки для двигателя.
  3. Если вы хотите построить двигатель постоянного тока, вам также понадобятся графитовые щетки.
  4. Вращайте свой магнит в катушке, и у вас есть генератор, пропускайте энергию через катушку, и у вас есть двигатель.

Одним из основных препятствий будет отсутствие постоянных магнитов. Неодим был обнаружен только в 1880 году, а современные магниты из редкоземельных металлов были изобретены в 1900-х годах. Им придется широко использовать электромагниты и громоздкие магниты, если они не смогут найти/синтезировать магнитный материал.

Самой большой проблемой является технология аккумуляторов, в частности плотность энергии. Только совсем недавно (около 2010 г.) батареи стали достаточно хороши для высокопроизводительных приложений, таких как дроны, и только сейчас (2020 г.) батареи стали достаточно хороши, чтобы серьезно конкурировать с двигателями внутреннего сгорания. Если у вас есть аккумуляторная технология, полученная от инопланетян, весьма вероятно, что электродвигатели будут обнаружены гораздо раньше.

Многие из ранних экспериментов с электричеством боролись с тем фактом, что для создания магнитных/электрических полей, которые можно измерить примитивными технологиями, в первую очередь нужно много электричества. Например, в одном из первых электромагнитных экспериментов проводилась подача энергии по кабелю, а затем наблюдалось, как она влияет на ближайшие стрелки компаса. Предположительно, люди наткнулись бы на это гораздо раньше, если бы им дали бесконечную электрическую энергию.

Спасибо за ответ!
Постоянные магниты не нужны — электромагниты прекрасно работают. Мы используем постоянные магниты для повышения эффективности, а не потому, что без них невозможно построить двигатели.
Кроме того, обратите внимание, что для динамо-машин (по сути, двигателей в обратном направлении для выработки электроэнергии на плотинах) используются небольшие постоянные магниты для «запуска» потока тока, который затем питает электромагнит — это связано с тем, что существует максимальный предел напряженности поля. доступны для постоянных магнитов (и практические соображения по их производству), но использование электромагнита может преодолеть это.

Это осуществимо, учитывая знание того, что делать. Изготовление, изоляция и намотка провода были бы очень дорогими и трудоемкими, а для формирования валов, подшипников и т. д. потребуются очень специализированные и очень дорогие мастера... таких вещей, как стандартизированные механические детали, не существовало до промышленной революции. , но самый экзотический материал, который вам понадобится, это магнитомягкое железо (хорошо подойдет кованое железо), все остальное может быть из латуни, бронзы, меди и т. д. Вам даже не понадобятся сильные постоянные магниты (вам просто нужно больше этих дорогие и сложные в изготовлении катушки).

Однако генератор так же легко построить, и на самом деле одно и то же устройство может работать в обоих случаях. Бенджамин Франклин был вполне способен построить генератор, который мог бы производить полезное количество электричества, и двигатели для его использования... он просто не знал, как это сделать. Разработка эффективного и полезного электродвигателя или генератора довольно нетривиальна и требует достижений в научной теории и математике.

Эти волшебные батареи, безусловно, помогли бы в разработке электромагнитных машин, но разработка практических электродвигателей все равно заняла бы много времени, а без промышленной революции такие машины были бы невероятно дорогими. Их также было бы трудно ремонтировать из-за отсутствия стандартизированных деталей ... вам понадобится мастер, способный изготовить новые детали с нуля.

Спасибо за ответ! Да, кажется, что это было бы не так уж полезно, но может немного ускорить процесс.

Вызов кадра

Такой вопрос довольно распространен. На мой взгляд, это не имеет большого смысла. Любое общество, начиная с древних греков (если не раньше), могло изобрести все, что мы имеем сегодня. Все, что для этого требуется, — это достаточно стабильная цивилизация, которая сама по себе поддерживается технологическим прогрессом.

В то время люди были разумны и могли понимать все виды концепций. Если бы у них был этот волшебный источник энергии, они могли бы использовать его для создания простых машин, которые можно было бы использовать для создания более сложных машин, которые можно было бы использовать для создания еще более сложных машин...

Все, что вы делаете, это переводите часы вперед, когда изучаете такого рода вопросы. Средневековые люди были бы более продвинутыми, чем они были на самом деле. Но так, что? Если бы средневековые люди жили в многоквартирных домах и имели айфоны, они не были бы средневековыми в том смысле, который мы понимаем. С тем же успехом вы могли бы построить историю в современном мире.

Я надеюсь, что это не слишком много разглагольствования. Мое намерение состоит в том, чтобы избежать слишком большого повторения того, что я считаю обычным, но непродуктивным направлением исследования.

Могли ли люди средневековья построить ракету?

Можно ли поставить электрический забор в средневековье?

Как воюют средневековые люди, если они могут разрядить мощное электричество?

и т. д.

... к этому я добавлю, что, согласно ответам на предыдущий вопрос, еще одним побочным эффектом наличия «свободной энергии» является то, что они, вероятно, обнаружат улучшенную плавку металлов и (широко распространенное использование) паровую энергию намного раньше, что происходит чтобы дать им преимущество в других промышленных процессах, необходимых для получения электродвигателей.

чего им не хватало, так это знания и драйва, цели, а в нашей реальной истории тех сладких сладких бесконечных источников электричества, даров богов.

с точки зрения мастерства, материалов и других потребностей, они были достаточно хорошо оснащены для выполнения задачи (IDK, подумайте о часах, я уверен, что 99 процентов не знают, как они были сделаны, если не видели видео Click Spring), они просто не знал бы, как все это собрать. действительно, технологий, методов и материалов раннего бронзового века было бы достаточно, чтобы построить практичный электродвигатель.

но также не стоит забывать и те известные примеры, что - ракеты были известны еще в древнем китае и некоторые конспирологи/историки/разрушители мифов даже пробовали некоторые из них как оружие, которое может или не может быть использовано корейцами(?) в то время, с малой- конец частичный успех.

Паровой двигатель, как игрушка, был известен со времен Римской империи/Греции, но потребовалось полтысячелетия или больше и другая цивилизация, чтобы заставить его работать.

Есть поговорка, что необходимость — мать изобретений, и это не обязательно означает, что вы изобретаете, когда наступают трудные времена, а скорее объединяют то, что вы уже знаете, в решение, которое затем используется, и вы можете изобретать несколько других вещей, кроме как. Есть множество примеров раннего зарождения идей или прототипов, которые не взлетели до более позднего времени, или умерли преждевременно, или с трудом распространялись.

Подшипники, провода, магниты, литье, изоляция — все это не было проблемой в средние века. Черт возьми, у них даже были конвейерные подходы к производству задолго до того, как Форд сделал это, опять же, по крайней мере, во времена Римской империи, массовое литье (в некотором смысле массовое производство) было известно еще до них.

чего им не хватало, так это системы систематического знания, решения проблем и распространения знаний в массовом порядке, что сегодня мы называем наукой или научными методами.

Итак, могли ли они — да, безусловно; были бы они - вряд ли, если бы не handwavium, одних аккумуляторов далеко не хватает.

Но научно-промышленная революция могла произойти на несколько сотен лет раньше.

Имея мощный источник электричества, вам даже не нужно использовать его в ваших типичных электродвигателях, чтобы сделать двигатель - начните прямо с ионных двигателей, лол.

Проект выходного дня: Ионный космический двигатель

Ионный двигатель — самолет без движущихся частей

или какая-нибудь установка для сжигания воды в турбине - электролизуйте воду и смешайте ее с небольшим потоком воды в трубе и искрами внутри, и пусть ваша надежная труба для выплевывания воды попадет в установку типа водяного колеса. поскольку эти эффекты довольно легко наблюдать, и механически склонный ум может прийти с определенной настройкой.

электричество очень мощное и гибкое - то, как мы его используем, не единственное, мы стараемся использовать его эффективно, так как оно не бесплатное, но если у человека его в избытке и он не знает лучших способов - есть много способов способы его использования.

PS

насчет замены лошадей, кстати, вы знаете, чего не хватает замене? Автопилот, а мы так и не решили эту проблему, лол. Да, конечно, мы получили много привилегий от этой перестановки, слишком много, чтобы сосчитать, но автопилот был потерян надолго, до последних лет.

поэтому, даже если у вас есть моторы, вы должны ставить на тарелку больше преимуществ, чтобы убедить других, что это хорошая замена. дороги плохие, так что можешь забыть о скорости, лол. Нет света на дорогах, забудьте о езде в режиме 24.7 и т. д. Железные дороги хороши тем, что решают некоторые из них, но хороши только там, где они есть.