Sveriges historiska utveckling ur ett industritekniskt perspektiv

Så vad är elektricitet – egentligen

När det gäller att förstå vad elektricitet är kvarstår även idag en del frågetecken. Det kan man se om man gör en sökning på nätet. Man är inte överens om mycket. Det som man är överens om är att elektronerna har den avgörande betydelsen för att det ska bli ström.

För likströmmen som skapas av batterier står det klart att lättrörliga elektroner som går från en metall till en annan skapar en skillnad i spänning som i sin tur ger en elektrisk ström. Spänningen som mäts i volt kan sägas, med användandet av analogin vatten, vara måttet på hur brant ett vattenfall är och strömstyrkan som mäts i ampere hur brett flödet är. Det är dock inte frågan om att elektronerna rinner som vatten genom tråden. Det är snarare så att elektronernas måttliga och långsamma förflyttningar skapar en elektrisk energi som flyttar sig blixtsnabbt. En analogi för det är en rad av hårda bollar som ligger dikt an mot varandra och om man slår till på den längs bort kommer omedelbart den längst fram att flytta på sig medan alla andra i stort sett står still. Det finns en känd modell med fem kulor som kallas Newtons vagga, och vad man bevisar med den är att rörelseenergin överförs utan förluster (bortsett från luftmotstånd och friktion) från ena sidan till den andra av kulraden.

Vanliga hushållsbatterier som AA, AAA och så vidare har alla samma spänning, 1,5 volt, men ju större batteriet är desto mer strömstyrka finns det och eftersom strömstyrka x spänning=effekt mätt i watt blir det också självklart att ju mer ampere det finns desto mer watt kan man få med det batteriet.

En likströmsmotor utnyttjar sambandet mellan magnetism och ström genom att strömmen skapar magnetism och denna får alltid två motsatta laddningar som kallas nord och syd. En anordning kallad kommutator i motorn ser till att strömmen alltid får en riktning så att magnetfälten attraherar eller repellerar varandra och genom detta skapar en cirkulär rörelse. Principen är densamma för växelström, men uppbyggnaden skiljer.

Växelströmmen är betydligt mer svår att förstå sig på. Här handlar det om att man ändrar riktningen på strömmen 50 gånger per minut, eller hertz som är enheten. Det betyder att elektronerna egentligen inte flyttar sig alls. De hoppar bara fram och tillbaka, men även denna igångsättning av elektroner skapar en elektrisk energi som flyttar sig blixtsnabbt genom tråden, och dessutom är elmotorerna anpassade för detta. Växelströmmen är den dominerande formen för elström och den alstras i generatorer som drivs via ångmaskiner i olje-, värme- och kärnkraftverk. För vatten- och vindkraft gäller att de driver generatorer direkt, medan solceller alstrar likström och av den anledningen har verksamheter som har solceller på taken börjat efterfråga maskiner, till exempel datorer, som drivs av likström.

Det mest väsentliga att känna till om elektricitet torde vara att förstå sambandet mellan volt, ampere och watt. Det är ju allmänt känt att om man kopplar in för många elektriska ting på en säkring (propp) kommer den att utlösas. Det beror på att det alltid finns en maximal gräns för hur många watt som kan tillåtas vid en given ampere. Antag att säkringen är på 10 ampere, spänningen är i Sverige alltid på 230–240 volt. Multiplicerar man volttalet med amperetalet får man ungefär det totala antalet watt som kan kopplas in, alltså 2 300–2 400. Har man en elvärmare som drar 2 000 watt och kopplar in en dammsugare på 1 000 watt kommer säkringen att utlösas. Detta skydd är till för att inte ledningarna ska bli överhettade och fatta eld.

Nu kunde man ju tänkas tro att den ström som kommer in är begränsad vad avser strömstyrkan, amperen, men så är det inte. Istället har man alltså en säkring som stoppar för höga amperetal, strömstyrkor.

*Telegrafi

*Telegrafi genom ledningar

Kommunikation under tidigt 1800-tal var inte lätt. Det som stods till buds var först hästar och sedan ångdrivna tåg. Det fanns förvisso optisk telegrafering som användes inom militären, men den bedömdes som opraktisk för längre avstånd.

I början av 1800-talet experimenterade man med elektrostatiska telegrafer med det vi kallar statisk elektricitet idag. Det dröjde dock till 1833, då Gauss och Weber tillsammans presenterade en elektromagnetisk telegraf, innan telegrafen blev någorlunda funktionell, men inte kommersiell. Den använde möjligheten att alstra induktionsström genom att föra en ledare över magneter. Principen för detta hade, som nämnts ovan, upptäckts 1820 av den danske forskaren Hans Christian Ørsted. Han var den förste att observera att elektrisk ström skapade ett magnetfält som påverkade kompasser. Så småningom insåg man också att magnetism kunde skapa ström genom arbeten av Michael Faraday. Detta ledde först fram till en telegraf som fungerade med hjälp en magnetisk nål, nåltelegrafen, och senare till den elektriska telegrafen, se nedan.

Den ström som skapades av telegrafen var egentligen samma ström som en generator alstrade, men med andra frekvenser och längd. Strömmen kunde mätas av en galvanometer och riktningen av strömmen kunde också ändras och avläsas. Man insåg att det därför skulle var en stor fördel om de signaler man skickade var binära. Frågan är om inte just denna användning av binära tal omsatt i praktisk användning var den första betydelsefulla i världshistorien. Den ledde senare fram till att amerikanen Samuel Morse 1840 definierade ett binärt alfabet som använde långa eller korta signaler och 1845 antogs Morses system i USA. Nåltelegraferna fanns kvar en tid i Europa, men var inte lämpliga för morsealfabetet och försvann därför gradvis. I och med Morse kan man säga att telegrafitiden var inne och 100 år senare skulle vi bygga datorer med binärt språk, men mer om det senare.

Morse var också den som byggde den första verkligt praktiska telegrafen som ska ha varit klar 1837. Det blev den modell som alla så småningom använde, så även om han mest är känd för sitt morsealfabet var han också troligen den viktigaste personen när det gällde att bygga en bra telegraf.

1844 blev den första telegraflinjen enligt Morses design färdig mellan Washington och Baltimore och den blev sedan mönster för all telegrafering i framtiden. Därmed hade det första effektiva sättet att kommunicera introducerats på bred front och på ett sätt kan man nog säga att kommunikationsåldern hade inletts.

1847 uppfann Werner Siemens en telegraf som kunde skriva ut bokstäver i klartext. Samma år bildade han och Johann Georg Halske företaget Siemens.

Det gick alltså bara att sända korta eller långa signaler genom telegrafi, men man lyckades faktiskt skicka bilder redan 1862 i Frankrike och en sådan apparatur införskaffades även till Sverige 1929 och återfanns 1937 i Telegrafverkets museum och den finns säkert kvar där än idag. Av olika skäl, troligen mest kostnaden och att Posten blivit effektivare och snabbare med att leverera sin post, uteblev succén och redan efter ett par år försvann bildtelegrafen från marknaden.

I Sverige öppnades den första telegrafförbindelsen mellan Stockholm och Uppsala 1853. I samband med den bildades Telegrafverket som blev ett statligt verk under civildepartementet.

Nästa år drogs även en linje till Göteborg. Utbyggnaden kopplades av praktiska skäl ihop med järnvägsbyggandet. Man drog helt enkelt telegrafkablarna längs järnvägarna. Man drog även kablar över Atlanten med start 1857 och efter flera misslyckanden och enorma kostnader blev en fungerande kabel äntligen klar 1866.

Utvecklingen av antalet skickade telegram var inte våldsamt snabb. Efter drygt 20 år 1875 sändes det totalt 300 000 telegram i Sverige och efter 30 år, 1885, drygt en miljon. Det kan låta mycket, men eftersom det fanns ca 4,3 miljoner innevånare och av dem tre miljoner över 18 år, så skickades det inte ens ett telegram per person och år. (Strax före första världskrigets slut var det uppe i drygt åtta miljoner telegram.)

*Trådlös telegrafi, *radiotelegrafi

Bakgrunden till trådlös telegrafi baseras på att man förstod vad radiovågor var för något och hur man kunde skapa dem. Bakgrunden var förståelse om hur elektricitet och magnetism fungerade tillsammans som utarbetades av först Faraday och sedan av Maxwell som beskrivs i avsnittet elektricitet. Med Maxwells lagar som grund gjorde Heinrich Hertz praktiska tester och bevisade att det fanns elektromagnetiska vågor som färdas med ljusets hastighet. Han byggde en anordning för att alstra just sådana vågor och den kom att kallas gnistsändare. Det var en sådan som italienaren Guglielmo Marconi använde när han arbetade med att skicka meddelanden trådlöst. Hertz lyckades framställa radiovågor 1886, men inte ens 1890 hade han insett vitsen med radiovågor eftersom han sa:

” I do not think that the wireless waves I have discovered will have any practical application.”

Det var nog historiens värsta felanalys.

Gnistsändaren skapade en hög spänning genom ström från batterier och när den urladdades över ett gnistgap uppstod inte bara gnistan utan en elektromagnetisk våg som sedan via en antennliknande anordning fortplantade sig i rymden och kunde tas emot av en annan antenn. Dessa vågor kom att kallas radiovågor. Detta var det första steget till att faktiskt skapa radio, men för tillfället var det bara något man kunde spekulera över. Däremot visste man att gnistsändaren kunde användas för att skicka morsealfabet. Det skulle senare visa sig att tekniken inte var tillräckligt bra för att fungera för tal, musik med mera.

Den som i stället för Hertz drev utvecklingen vidare blev Marconi, och 1895 hade han gjort en fungerande sändare samt mottagare och 1898 visade den sig fungera över Engelska kanalen och 1900 klarade man av att sända över Atlanten till USA.

Sättet att skicka morse var att använda en telegrafnyckel för att skicka och sluta skicka vågorna. Det är säkert många som sett gamla filmer när ”gnisten”, radiotelegrafisten på fartyg, skickade sina meddelanden via sin telegrafnyckel.

Det har länge ansetts att det var Guglielmo Marconi som skapade den första fungerande radiotelegrafin (och därmed radion) och det är sant, men numera anses det vara baserat på Nikola Teslas arbeten. Marconi arbetade nämligen hos honom under ett antal år och ska då ha tillgodogjort sig Teslas arbeten. Det finns också ett domstolsbeslut i USA från 1943 som ger Tesla äran av att ha uppfunnit principerna för radio.

De första proven med trådlös telegrafi i Sverige gjordes vid Flottan 1899. Kustradiostationer uppfördes sedan och det öppnades för allmän korrespondens med fartyg 1910. Telegrafverket öppnade sin första kustradiostation 1911 i Göteborg, följd av flera stationer utmed svenska kusten. Även flera fasta radioförbindelser med utlandet öppnades.

Läs mer under kommande sekel på denna länk.

*Kvinnor anställda i statliga verk som *Telegrafverket

1860 ansökte en kvinna som hette Elfrida Andrée om att få anställning på Telegrafverket. Det kanske inte låter så märkvärdigt, men det var det. Det fanns nämligen många inskränkningar i kvinnors rätt att förvärvsarbeta. En av dem var att kvinnor inte fick arbeta i statlig tjänst. I ovan nämnda fall beslöt riksdagen fyra år senare att efter särskild prövning tillåta anställning av kvinnliga släktingar till tjänstemän i Telegrafverket. Elfrida Andrée blev därmed den första kvinnan i statlig tjänst. Sedan gick det fort och efter några årtionden var kvinnorna i majoritet bland de anställda, men enbart på lägre tjänster förstås. Först 1923 fick kvinnan rätt att inneha de flesta statliga och kommunala ämbeten.

*Cyklar

Man anser att det var en fransman vid namn Karl von Drais som 1817 uppfann föregångaren till cykeln. Den var byggd med två hjul som en cykel, men var avsedd för att sparkas fram och han kallade den springmaskin. Hans namn Drais blev sedan använt som alternativ till springmaskin och kom senare att beteckna den variant som används på räls, dressinen, som han också uppfann. Nu var dessvärre vägarna mer eller mindre omöjliga att åka på eftersom det var djupa spår efter vagnarna och efter ett beteende som vi känner igen även idag så började ”cyklisterna” att åka på trottoarerna vilket fick till följd att springmaskinen förbjöds i flera decennier framåt och egentligen aldrig vann framgång.

Sedan dröjde det till 1854 då en tysk vid namn Philipp Moritz Fischer satte pedaler vid framhjulsnavet på en springmaskin och det var nog då som namnet velociped uppstod. Det är grekiska och betyder ordagrant snabbfoting.

Nästa steg blev att tillverka velocipederna av järn och 1865 ska det första försöket med hårdgummidäck ha gjorts, och redan 1869 använde cykeltillverkaren Tribout kullager. Just en sådan cykel kördes av engelsmannen James Moore då han vann den första tävlingen som gick på vanliga vägar mellan Paris och Rouen just 1869.

Eftersom det tidigt kom att fokuseras på hastighet och ingen hade kommit på att använda drev med kedja fanns det egentligen bara ett sätt att höja farten och det var att utöka längden som cykeln rullade per pedaltag. Det i sin tur betydde större hjul och eftersom pedalerna satt på framhjulet kom den mycket instabila höghjulsvelocipeden ut på marknaden. Den skulle sedan dominera ända till 1890 för att sedan ersättas av en cykel med två lika stora hjul.

Järnvägarna hade redan en stor betydelse för de långväga kommunikationerna, men för de kortare fanns fortfarande bara häst som alternativ till att gå. Cykeln fanns förvisso 1870 och den första cykelfabriken hade startats i England, men det var inte förrän i slutet av 1800-talet som cykeln hade nått en ändamålsenlig utformning med pedaler, kedja, kullager och gummidäck, även om 1885 anses vara det datum då den moderna cykeln hade börjat tillverkas eftersom det var då som man uppfann kedjedrivningen. Kedjan var förresten en variant som Polhem använt vid sina arbeten och den kallades länkkedja. Det var engelsmannen Thomas Humber som fick patent på det som då kallades säkerhetsbicykel 1884. Bicykeln var återigen en cykel med lika stora hjul. Nu gick det plötsligt att cykla säkert och med hjälp av kedjan och drevet mycket snabbare än med höghjulingarna. Den enda nackdelen var att det blev obekvämare med små hjul, men det skulle snart lösas när gummidäck (som också beskrivs under rubriken Gummi, Kautschuk) med luft uppfanns av en brittisk veterinär som hette John Boyd Dunlop 1888.

Först på 1900-talet blev cykeln vanlig och det var också då som man kom på hur man skulle tillverka gummidäck där luften inte läckte ut. Däcken var ju, som nämnts tidigare, tillverkade av rent latex (naturgummi), som i en luftballong, och många har nog noterat att en luftballong inte är uppblåst så länge eftersom luften läcker ut genom rent latex.

Under 1870-talet kallades den alltså velociped, under 1880-talet blev det bicykel och först under 1890-talets senare hälft blev cykel vanligast.

Läs mer under kommande sekel på denna länk.

*Varvsnäringen och *rederier

Varvsnäringen började också växa och Sverige skulle snart bli en stor skeppsbyggarnation med Eriksberg och Götaverken i framkant. Dessutom startade flera rederier med stöd av den nya aktiebolagslagen. Bland dem fanns Svenska Lloyd i Göteborg 1869, och Sveabolagen 1871 samt Johnssonlinjen i Stockholm.

Under 1800-talet fanns det en stor varvsverksamhet för träbåtar. I stort sett varje hamn hade ett varv. Detta skulle ändras när man gick över till järn och ångbåtar. Varven blev större och bland de mest kända kan man räkna Kockums, Finnboda varv, Götaverken, Kalmar varv och Eriksberg.

I vilken omfattning det byggdes fartyg under 1800-talet är svårt att hitta statistik om, men det finns en del att hämta vad avser den svenska handelsflottan. Alltså de fartyg som seglade under svensk flagga. Nedan visas en tabell på nyförvärv.

Tab. 53. Handelsflottans nyförvärv, åren 1841–1915.  

År	Svenskbyggda	Byggda i utlandet	Totalt
1841	62	1	63
1850	103	17	120
1860	111	18	129
1870	104	25	129
1880	63	40	103
1890	34	45	77
1899	51	130	181

Av ovanstående siffror kan man möjligen dra slutsatsen att så länge man byggde i trä så byggdes det mesta i Sverige, medan när man övergick till ångbåtar av järn så blev fler byggda utomlands. Det framgår inte om ”byggda i utlandet” betyder köpta från utlandet, eller om det handlar om beställda vid varv utomlands. Troligen handlade det om skepp inköpta från England eftersom England inte bara var den största skeppsbyggarnationen utan också först med att använda järn. Det finns uppgifter om att det första skeppet som byggdes sjösattes 1787, men fortsatt byggdes bara enstaka skepp. 1822 skulle det ta fart eftersom man då byggde det första ångfartyget av järn, Aaron Manby. 1843 byggdes det första skruvångskeppet av järn, skruv betydde propeller då, Great Britain, som också var världens största fartyg. I Sverige, som framgår under avsnittet Ångbåtar, byggdes det första järnångfartyget någon gång under 1840–43.

Ett stort steg framåt var när man började använda stål som är starkare och lättare än järn, runt 1860.

I en annan tabell kan man för år 1899 finna följande:

1899 byggdes det i Sverige 35 ångfartyg och 34 segelfartyg, alltså totalt 69 stycken. Från utlandet förvärvades 53 ångbåtar och 117 segelfartyg, totalt 170 fartyg. Dessa siffror är högre än de i tabellen ovan, men det kan bero på att i tabellen ges snittvärden per fem år.

Det är intressant att notera den stora skillnaden mellan olika år för tillverkat i Sverige och utomlands. Det tyder på stor osäkerhet för varvens ekonomi. Notera också att antalet segelfartyg fortfarande var högre än ångskeppen och det skulle dröja långt in på 1900-talet innan segelskeppen blev färre. Tonnagemässigt var däremot ångbåtarna större vid 1800-talets slut.

När det gäller omfattningen av sjöfarten kan man konstatera att den till stor del innefattade insjö- och kusttrafik i Sverige. En mindre del avsåg Östersjön, Nordsjön och trafik till Medelhavet. I Jämförelse med Norge och Danmark var omfattningen liten. Det skulle ändras under 1900-talet.

Läs mer om varvsnäringen under kommande sekel.

*Fraktfartyg

Totalt räknar man med att det fanns 733 ångfartyg 1895 och 2 030 segelfartyg. Vi seklets slut var sifforna 911 respektive 2 076. Ångbåtarna hade alltså kommit en bra bit på väg och skulle dessutom snart få konkurrens av båtar drivna av dieselmotorer.

Läs mer om dieseldrivna fartyg under kommande sekel.

*Räknemaskiner

Här bör Willgodt Odhners räknesnurra nämnas. Han var svensk, men arbetade för Ludvig Nobel i Ryssland där han utvecklade en räknemaskin som blev klar och fick patent 1878. 1894 byggdes en fabrik och fram till 1917 tillverkades 30 000 maskiner med rysk text. Odhner själv dog 1905, men hans barn förde arvet vidare och efter ryska revolutionen överfördes verksamheten till Göteborg och framgångarna kom snabbt. Odhners räknesnurra skulle faktiskt bli den framgångsrikaste av alla och den blev också mycket kopierad och som sådan dominerade den världsmarknaden fram till 1970 då de digitala räknemaskinerna kom. Den fungerade så att alla matematiska uträkningar utfördes genom att veva fram additioner eller subtraktioner med en vev.

Läs mer under kommande sekel på denna länk.

*Skiftnycklar, *rörtänger, *klövernötningsmaskiner

Rörtången uppfanns av Johan Petter Johansson 1888, men i motsats till vad många, framförallt svenskar, tror, så är skiftnyckeln inte uppfunnen av Johansson utan av en engelsk ingenjör som hette Richard Clyburn och det gjordes 1842. Däremot är det sant att svensken Johan Petter Johansson fick patent på en modell 1892 som faktiskt är i princip den modell som vi använder än idag. Dessutom var det den idag mycket kände ingenjören S A Andrée som godkände patentet. Fem år senare hade han med sig en skiftnyckel i mässing för att inte störa kompassen på resan till Nordpolen.

Johansson var verksam vid Munktells mekaniska verkstad, men han lämnade den redan 1886 för att öppna eget, Enköpings mekaniska verkstad. Han lyckades få patent på 118 olika produkter och är därmed en av de stora inom patentvärlden i Sverige. Han började i rätt tid för det var inte förrän 1884 som Patentverket uppstod och det blev bättre ordning på patenten i Sverige.

Han tillverkade ett tröskverk som kunde drivas av ånga som hade det något ovanliga namnet klövernötningsmaskin eftersom den användes för att nöta ner klöver. De idag mest kända uppfinningarna är nog sockertången, Triplexlampan som var ledad och utdragbar, designad för industrianvändning och som numera produceras igen, samt fläktar av olika typer.

Försäljningsframgångarna var omedelbara när företaget B A Hjorth & Co. 1892 började sälja produkterna runt hela världen. Det var också då som namnet på produkterna från Enköpings mekaniska verkstad döptes om till Bahco efter B A Hjorth § Co. Dessutom började de sälja primusköket. 1899 byggdes den första fabriken och efter första världskriget tog tillverkningen av motordrivna fordon fart på allvar och med den försäljningen av skiftnycklar. AB Enköpings verkstäder blev den största tillverkaren utanför USA. Bahco hade ett enastående sortiment och gav ut en katalog med hela 800 sidor.

1954 bytte även företaget namn till Bahco. Idag återfinns Bahco Verktyg i SNA Europe.

*Tändstickor, *svavelstickor

Det finns dokument som påvisar att kineserna hade något som liknade tändstickor redan på 900-talet e. Kr. men det visste man inget om i Europa. Det var först Henning Brandts upptäckt av fosfor som Robert Boyles sedan utnyttjade för att ta fram en tändsticka som den första ”användbara” tändstickan tillverkades. Det blev dock inte mer än en parentes i historien. Den var för dyr och komplicerad och dessutom farlig.

Länge var framställning av fosfor så dyr att det inte var ett ekonomiskt alternativ för att framställa tändstickor. År 1769 fann dock svensken Carl Wilhelm Scheele ett enklare och billigare sätt för framställning av fosfor från ben vilket under 1800-talet blev grunden till massproduktion av tändstickor.

Under 1800-talet uppfanns en rad olika varianter på tändstickor som i princip alla hade det gemensamt att de var dyra att framställa och farliga, både att tillverka och att använda.

Den troligen första egentliga tändstickan uppfanns av Jean Chancel 1812 och kallades doppeldonet och användes ända fram till mitten av 1800-talet. Det var en trästicka som doppades i svavel och överdrogs med klorsyrat kalium och rörsocker. För att få den att tända doppade man den i svavelsyra vilken skapade en kemisk reaktion som gav eld. Det var ganska långt ifrån säkerhetständstickan det.

Runt 1826 uppfanns så en friktionssticka med svavel som tändmedel. Den som vi kallar svavelstickan i Sverige och som kanske är mest känd från H. C. Andersens berättelse ”Flickan med svavelstickorna”. Den blev inte heller framgångsrik, mest på grund av lukten och brandfarligheten. Själva metoden skulle däremot vinna framgång. Friktionständstickor skulle bli framtiden.

Den första friktionsvarianten utan svavel som utvecklades 1830 var fosfortändstickan som var billigare, men den använde giftig vit fosfor och var brandfarlig eftersom den kunde tändas mot vilken skrovlig yta som helst, även en annan tändsticka.

När så Gustaf Erik Pasch tog patent på säkerhetständstickan 1844 var det också startskottet till en svensk världsindustri. Säkerhetständstickan utnyttjade redan kända fakta att röd fosfor var mycket säkrare än vit fosfor och dessutom ofarlig för människor. Pasch egentliga upptäckt var att lägga fosfor på den yta som vi stryker tändstickan emot istället för på själva stickan.

Detta ledde till att Johan Edvard Lundström 1845 startade en fabrik i Jönköping med namnet Jönköpings och Vulcans Tändsticksfabriks AB. Från början var tillverkningen hantverksmässig, men genom att Alexander Lagerman utvecklade en rad nya maskiner kunde man automatisera stora delar av tillverkningen. Redan 1877 fanns en maskin som kunde fylla 20 000 askar med tändstickor per dag och 1892 fanns ett helautomatiserat tillverkningssystem som från råvaran aspträ kunde tillverka färdiga tändsticksaskar i den enorma hastigheten av 40 000 stycken under en arbetsdag på tio timmar. All annan industri förutom textilindustrin bleknar i jämförelse vad gäller produktivitet. Från 1870–1900 ökade tillverkningsvärdet trefalt och flera fabriker etablerades. Lagerman måste alltså ha varit ett geni när det gäller att skapa effektiv fabrikstillverkning.

Läs mer under kommande sekel på denna länk.