Przełom nastąpił w momencie, gdy wynaleziono maszyny zmieniające pracę mechaniczną w energię elektryczną. W jednym z wcześniejszych artykułów wspominałem już o fundamentalnym odkryciu wybitnego angielskiego fizyka Michaela Faradaya, który w 1831 r. pokazał możliwość wytwarzania prądu elektrycznego za pomocą zmiennego pola magnetycznego. Zjawisko to, nazwane indukcją elektromagnetyczną, jest podstawą funkcjonowania wszystkich prądnic. Pierwszą taką prądnicę zbudował sam Faraday w tym samym 1831 r., co dowodzi, że od razu zorientował się, jaki potencjał innowacyjności tkwi w jego odkryciu. Owa pierwsza prądnica jest znana pod nazwą dysku Faradaya – obracany za pomocą korby dawał prąd elektryczny. Był to pierwszy prąd, którego źródłem była energia mechaniczna. W tym przypadku była to energia mięśni Faradaya, ale obecnie korzysta się w tym miejscu z energii pary wodnej w elektrowniach cieplnych, energii płynącej wody w hydroelektrowniach, energii wiatru w wiatrakach czy energii jądrowej w elektrowniach atomowych. Źródło energii jest nieważne – istotne jest to, że jeśli coś (lub ktoś) kręci prądnicą, to energia mechaniczna wytwarza prąd. Co więcej, w odróżnieniu od stosu Volty i wszystkich innych baterii – energii tej można mieć dowolnie dużo, zależy to tylko od mocy napędzającego prądnicę silnika i oczywiście od budowy samej prądnicy.
Pierwsze prądnice
Dysk Faradaya był efektowny, ale niepraktyczny. Uzyskiwane napięcie było niewielkie, a prądu też było niewiele. Lepsze wyniki można było uzyskać, stosując – zamiast jednolitego dysku – odpowiednio uformowane cewki. Francuz Hippolyte Pixii wpadł na genialny pomysł: pod parą cewek umieścił wirujący magnes podkowiasty. Obracający się magnes (napędzany korbą) raz zbliżał do rdzenia cewki jeden biegun, potem drugi i w ten sposób indukował prąd elektryczny.
Prądnica Pixiiego zbudowana w 1832 r. miała jedną osobliwą cechę: produkowała prąd zmienny, to znaczy płynący raz w jedną, a raz w drugą stronę. Dzisiaj byłaby to zaleta, bo po odkryciu Nikoli Tesli (o którym napiszę w jednym z późniejszych felietonów, bo miało ono miejsce dopiero w 1886 r.) prawie wszędzie używany jest właśnie prąd zmienny. Taki właśnie mamy w naszych domach, fabrykach i na ulicach. Taki produkują wszystkie elektrownie, dlatego na prądnice prądu zmiennego jest dzisiaj największe zapotrzebowanie. Ale gdy Pixii taką prądnicę zbudował, wszyscy byli przyzwyczajeni do prądu pobieranego z baterii, czyli prądu stałego, który płynie zawsze w jednym kierunku, umownie od bieguna „+” do bieguna „–”. Prądnica Pixiiego z prądem płynącym raz w jedną, a raz w drugą stronę (i tak co chwilę) nie mieściła się w tych standardach i była przyjmowana nieufnie. I wtedy po raz kolejny „mężem opatrznościowym” okazał się André-Marie Ampere. Wybawiał on pionierów elektryczności wielokrotnie z różnych opresji i także tym razem znalazł właściwe rozwiązanie problemu, sugerując zastosowane komutatora – pierścienia z metalowymi sektorami obracanego wraz z magnesem. Dzięki jego użyciu cewki wytwarzające prąd automatycznie były przyłączane do zewnętrznego obwodu raz w jedną, a raz w drugą stronę – co powodowało, że w tym zewnętrznym obwodzie płynął prąd tylko w jednym kierunku. Wprawdzie pulsujący, ale jednokierunkowy. W ten sposób powstała pierwsza prądnica prądu stałego – urządzenie, które miało opanować całą elektrotechnikę na kilkadziesiąt lat i które jest stosowane (oczywiście z dużymi zmianami konstrukcyjnymi) w wielu zastosowaniach do dzisiaj.
Od laboratoryjnego modelu do użytecznej maszyny
Prądnica Pixiiego, nawet z uzupełnieniami Ampere’a, była – podobnie jak dysk Faradaya – jedynie urządzeniem laboratoryjnym, pokazującym, że produkcja energii elektrycznej jest możliwa, ale niedostarczającym tej energii w takiej ilości, by mogło to zaspokoić jakieś praktyczne potrzeby. Pierwszym człowiekiem, który zbudował prądnicę mogącą dostarczyć dużo prądu dla konkretnych zastosowań, był John Stephen Woolrich, który zaprojektował i sierpniu 1842 r. opatentował (patent nr 9431) prądnicę, która miała być wykorzystana w galwanotechnice zamiast dotychczasowego zasilania bateryjnego. Celem procesów, dla których prądu miała dostarczać prądnica Woolricha, było elektrolityczne powlekanie powierzchni różnych wyrobów metalowych powłokami ochronnymi. Warto zwrócić uwagę, że po blisko pół wieku obcowania ludzi z elektrycznością (licząc od upowszechnienia stosu Volty) praktycy śladem uczonych głównie myśleli o elektrochemii, natomiast powstające w międzyczasie pierwsze silniki elektryczne traktowano bardziej jako ciekawostki.
W 1844 r. prądnica według patentu Woolricha została zbudowana przez firmę Magneto Works of Thomas Prime and Son, w Birmingham i zastosowana w galwanizerni, gdzie zyskała dobrą opinię. Niestety, do masowej produkcji prądnic Woolricha nigdy nie doszło, to nie był więc jeszcze ten decydujący moment.
