Gebaseerd op Michael Faraday's principe van elektromagnetisme werd in 1832 de eerste dynamo gebouwd door Hippolyte Pixii, een Franse instrumentmaker. Pixii gebruikte een hoefijzermagneet, die met een kruk handmatig werd rondgedraaid. De draaiende permanente magneet was zo geplaatst dat de noord- en de zuidpool afwisselend langs een ijzeren kern bewogen die was omwikkeld met draad. Pixii vond uit dat de draaiende magneet stroompulsen in de spoelen opwekte elke keer dat een pool de spoel passeerde. De noord- en de zuidpool van de magneet induceerden stromen in tegengestelde richting, zodat een wisselstroom ontstond. Door een commutator toe te voegen wist Pixii de wisselstroom om te zetten in een gelijkstroom.
Jedliks dynamo
In 1827 begon de Hongaar Ányos Jedlik te experimenteren met draaiende elektromagnetisch apparaten, die hij elektromagnetische zelfrotors noemde. In zijn prototype van de eenpolige elektrische starter waren zowel het vaste als het draaiende gedeelte elektromagnetisch. In essentie kwam dit erop neer twee tegenover elkaar geplaatste elektromagneten te gebruiken in plaats van permanente magneten. Omdat elektromagneten veel sterkere magneetvelden kunnen leveren, kon de dynamo van Jedlik hogere spanningen opwekken en dus grotere vermogens leveren.
In 1859 ontdekte hij het principe van de elektrodynamische zelfbekrachtiging bij dynamo's. In zijn journalen beschreef hij, dat de kleine hoeveelheid remanent magnetisme dat achterblijft in een elektromagneet, voldoende sterk bleek te zijn om zijn dynamo te starten. In 1861 bouwde hij de "eenpolige dynamo", die van deze zelfbekrachtiging gebruikmaakte. Hierdoor formuleerde hij het concept van de moderne dynamo, zeker zes jaar voordat Werner von Siemens en Charles Wheatstone dat zouden doen.
Dubbel T-anker
Een andere belangrijke stap voorwaarts was de invoering van het dubbel T-anker van Werner von Siemens rond het jaar 1857. Dit anker bestaat uit een cilindervormige ijzerkern met twee groeven waarin de ankerwikkeling is aangebracht. Door de kleine luchtspleet tussen het anker en de magneet is de magnetische flux vrij groot, zodat Siemens' dynamo veel meer stroom kon leveren.
In 1867 (her)ontdekte Siemens het principe van zelfopwekking, waardoor hij nog sterkere dynamo's voor zijn telegrafiesystemen kon bouwen.
Gramme ringdynamo
Beide van de hierboven genoemde ontwerpen hadden eenzelfde probleem: ze induceerden "piek"-vormige stromen. Antonio Pacinotti, een Italiaanse wetenschapper, loste dit op door de draaiende tweepolige rotor te vervangen door een meerpolige rotor die rond een ijzeren ring was gewikkeld. Dit zorgde ervoor dat er altijd een gedeelte van de rotorspoel in het magnetische veld bevond en de dynamo daardoor een gelijkmatigere stroom leverde.
Zénobe Gramme herontwikkelde en verbeterde dit concept een paar jaar later toen hij in 1869 de eerste commerciële dynamo maakte. Dit ontwerp, dat nu bekend is als de Gramme-dynamo, was een continue-stroom dynamo, die in staat was veel hogere spanningen te genereren dan de toen bekende dynamo's. Later ontdekte hij dat het apparaat omkeerbaar was en ook als gelijkstroommotor kon functioneren.
Verdere verbeteringen werden doorgevoerd op de ring van Gramme, maar het concept van de dynamo bleef gelijk: namelijk een ronddraaiende, gewikkelde rotor met commutator in een elektromagnetisch bekrachtigingsveld.
Schematische voorstelling van een stroomkring: gesloten en geopend
Een stroomkring is een gesloten elektrisch circuit. Met gesloten wordt bedoeld dat er een weg is waarlangs de elektrische stroom in staat is om vanuit één pool van de bron terug te keren naar de andere.
Voorbeeld: door een lichtschakelaar te sluiten ontstaat een stroomkring vanuit het lichtnet via de bedrading, de lichtschakelaar en de lamp. Er kan een stroom gaan lopen.
Enkele oude culturen rond de Middellandse Zee hadden al enige kennis van statische elektriciteit. Ze wreven met barnsteenstaven over een vacht en trokken met de staven lichte voorwerpen, zoals een veer aan. Rond 600 v.Chr. maakte Thales van Milete enkele opmerkingen over statische elektriciteit. Hij was ervan overtuigd dat barnsteen, in tegenstelling tot andere mineralen (zoals magnetiet), magnetisch werd door wrijving.
In 1600 publiceerde de Engelse arts William Gilbert een uitgebreide studie over elektriciteit en magnetisme. Hij onderscheidde het natuurlijk magnetisch effect van dat van statische elektriciteit opgewekt door over barnsteen te wrijven. Otto von Guericke, Robert Boyle, Stephen Gray en Charles du Fay werkten en onderzochten elektriciteit verder. In de 18e eeuw deed Benjamin Franklin uitgebreid onderzoek naar elektriciteit. In 1752 voerde hij zijn bekende experiment met de vlieger uit, waarmee hij bewees dat bliksem een vorm van elektriciteit is.
In 1791 publiceerde Luigi Galvani zijn ontdekking van dierlijke elektriciteit, waaruit bleek dat zenuwcellen elektriciteit gebruiken om signalen door te geven aan onze spieren. Alessandro Volta's batterij, de Zuil van Volta, gaf de wetenschappers een meer betrouwbare energiebron in vergelijking met de elektriseermachines die ze eerder gebruikten. In 1820 ontdekte Hans Christian Ørsted het verband tussen elektriciteit en magnetisme. Hij demonstreerde hoe een geleider waardoor een elektrische stroom loopt, in staat is een kompasnaald te beïnvloeden. André-Marie Ampère hoorde van Ørsteds ontdekking en herhaalde het experiment onder gecontroleerde omstandigheden. Nog geen week later had hij de wet gevonden die bepaalt hoe, en in welke richting de naald wordt beïnvloed.
Aan het einde van de 19e eeuw zou de grootste vooruitgang geboekt worden. Dankzij Thomas Edison, Nikola Tesla, Werner von Siemens, Alexander Graham Bell en Lord Kelvin werd elektriciteit essentieel in de moderne samenleving. Mede dankzij hun bijdragen ontstond er eind 19e eeuw een tweede industriële revolutie. In de 20e eeuw slaagde men erin de dragers van elektrische lading, het elektron en het proton, te identificeren als bestanddelen van het atoom.
Elektrische stroom
De kleinst mogelijke elektrische lading wordt gevormd door twee zogenaamde elementaire deeltjes, het proton (dat positief genoemd wordt) en het elektron (dat negatief genoemd wordt). Andere geladen deeltjes zijn bijvoorbeeld ionen.
In het algemeen brengt lading op een voorwerp dit voorwerp op een zekere elektrische potentiaal. Statische elektriciteit bestaat uit ladingen die zich niet verplaatsen.
Als twee voorwerpen een verschillende potentiaal hebben (er is een elektrisch potentiaalverschil), en ze worden door een geleider verbonden, loopt er een elektrische stroom van het voorwerp met de hogere potentiaal naar dat met de lagere potentiaal. Dit kan echter in werkelijkheid ook betekenen dat negatieve lading zich in de tegengestelde richting beweegt.
Stroom kan gelijkstroom (DC) zijn, maar ook wisselstroom (AC). In beide gevallen gaat het om de richting waarin de elektriciteit stroomt. Gelijkstroom wordt onder andere gebruikt in auto's en schepen, terwijl thuis wisselstroom uit het elektriciteitsnet komt.
Met behulp van elektrische stroom kunnen elektriciteitsleveranciers huishoudens van elektrische energie voorzien. Wat geleverd wordt, is niet elektrische lading (want ieder voorwerp heeft al lading), maar het potentiaalverschil (elektrische spanning) dat in stand gehouden wordt tussen twee polen van een stopcontact, zodat op elk gewenst moment een stroom van elektrische lading door een apparaat kan lopen. In de volksmond is dit vaak afgekort tot "stroom", en dit spraakgebruik is zelfs door elektriciteitsleveranciers overgenomen. Zo wordt gesproken van "groene stroom". Het woord stroom wordt daardoor bij gebruikers wel opgevat in de zin van "elektriciteit".
Er is ook een potentiaalverschil tussen de pool van een stopcontact waarop de zogenaamde fase staat en de aarde.
Naast stopcontacten kunnen batterijen of accu's een bron van elektrische energie zijn. In dit geval is er een potentiaalverschil tussen de polen en aansluitingen van de batterij, door een scheve verdeling van elektrische lading binnen de batterij.
In de atmosfeer kan een potentiaalverschil ontstaan tussen het aardoppervlak en een wolkenmassa. Wanneer de spanning zo groot wordt dat lucht wordt geïoniseerd, ontstaat er een ontlading in de vorm van bliksem.
De Eveready van de Britse uitvinder David Misell anno 1899
Zaklantaarn
Multi-Light
Een moderne zaklantaarn
Een zaklantaarn of zaklamp is een draagbare lichtbron die op batterijen werkt.
Meestal is de zaklantaarn staafvormig, met aan één kant een lamp met reflector en met een aan- en uitschakelaar. Door de reflector achter de lamp ontstaat een lichtbundel. Er zijn ook modellen die met een band om het hoofd gedragen kunnen worden en vooral handig zijn als beide handen nodig zijn. Deze worden hoofdlamp genoemd.
De energiebron bestaat meestal uit losse batterijen. Soms wordt een vaste accu gebruikt of is er een soort dynamo aanwezig, zoals bij de knijpkat.
Bij zaklantaarns die een accu hebben, moet de accu opgeladen worden. Het opladen gebeurt meestal met een adapter, maar er zijn ook zaklantaarns die ingebouwde zonnecellen hebben.
Lamp
Gloeilamp
De lamp kan een gewone kleine gloeilamp zijn, maar bij duurdere zaklantaarns worden speciale gloeilampen gebruikt die een hoger rendement hebben en helderder licht geven. Deze speciale gloeilampen zijn vaak gevuld met een halogeen, waardoor de levensduur van de gloeidraad wordt verlengd.
Led
Tegenwoordig worden in zaklampen steeds vaker witte leds gebruikt. Vroeger was het lastig en duur om een led te maken die voldoende wit licht gaf. Tegenwoordig worden leds echter steeds meer gebruikt omdat ze langer meegaan en een hoger rendement hebben dan gloeilampen. De gewenste lichtopbrengst kan verkregen worden door meerdere leds te combineren, met speciale ultrafelle leds, zoals de Luxeon-led en de X-cree kan de lichtopbrengst met een enkele led behaald worden, met als bijkomend voordeel dat het licht beter gebundeld kan worden.
Gasontladingslamp
Specialistische zaklampen gebruiken soms ook HID-gasontladingslampen, zoals ook in koplampen van auto's gebruikt worden. Naast de hoge prijs en het hoge stroomverbruik is ook een nadeel dat deze lampen een tiental seconden nodig hebben om hun volle sterkte te bereiken.
