Владимир Кучин - Популярная история — от электричества до телевидения
«ЛЕКЛАНШЕ ЭЛЕМЕНТ, гальванич. элемент, в к-ром положительный электрод изготавливается из двуокиси марганца с добавкой графита и сажи, отрицательный — из цинка. Л. э. был предложен в 1865 франц. химиком Ж. Лекланше (G. Leclanche) и первоначально состоял из цинкового стаканчика, заполненного водным раствором хлористого аммония или др. хлористых солей (электролит), с помещённым в него конструкциях „сухих“ Л. э. электролит стали загущать крахмалистыми веществами. Начальное напряжение такого Л. э. — 1,4–1,6 в, конечное — 0,7–0,9 в, удельная энергия (w) 30–50 вт-ч/кг. В 30–40-х гг. 20 в. были разработаны Л. э. галетной конструкции с w 40–60 вт-ч/кг. В 60-х гг. появились Л. э. со щелочным электролитом — раствором едкого кали (1,4–1,6 в; 0,9–1,0 в; w 60–90 вт-ч/кг), которые стали постепенно вытеснять Л. э. с солевым электролитом. Л. э. — наиболее дешёвые и удобные химические источники тока: они хорошо сохраняются, транспортабельны, не требуют специального ухода, всегда готовы к действию. Широко применяются для питания переносной радиоаппаратуры, карманных фонарей, электрочасов, электроигрушек и т. п.»
1866 г. машина Вильде с электромагнитом
В 1866 году инженер из Манчестера Вильде представил электрическую машину постоянного тока, которая имела существенное отличие от всех прототипов — в ней в качестве устройства возбуждения применялся электромагнит, который в свою очередь возбуждался небольшим магнитом. Т. о. Вильде совместил две машины — малую и основную — большую. Замена магнита на электромагнит вошла во все конструкции последующих динамо-машин. Конструкция Вильде, возможно, натолкнула Сименса на полный отказ от магнитов — и это он изложил в своем сообщении на следующий год.
1867 г. теория «динамо» Сименса, сообщение о «динамо» Уитстона
В 1867 году, 17 января, в Берлинской академии Эрнст Вернер фон Сименс впервые изложил теорию динамо-машины. Его идея состояла в использовании тока самоиндукции внутри машины для ее возбуждения и тем самым полном отказе от магнитов. Тонкости автор объяснять не будет, что бы не пугать читателя — но идея была великолепна. Сименс отрицал влияние на его гениальную догадку машины Вильде, и опирался на обратимость пары «генератор-двигатель», которая, якобы, уже была ему известна.
Всего 14 дней спустя 31 января 1867 года сходные идеи высказал англичанин Уитстон, но он опоздал, впрочем, вскоре опоздал и Сименс — первое настоящее «динамо» построил бельгиец Грамм (см. 1871 год).
1870 г. «световод» Тиндаля
В 1870 году британский физик Джон Тиндаль первым объяснил и продемонстрировал принцип направления света через прозрачный проводник — тем самым он выступил предтечей для волоконно-оптических линийсвязи, широко используемых в 21 веке.
1871 г. Морзе, Бэббидж, машина Грамма
Летом 1871 года в Нью-Йорке в Центральном парке ветерану Сэмюэлу Морзе при жизни был установлен памятник. Морзе чествовали в Музыкальной Академии — были представители всех штатов, делегаты из Англии и других стран Европы. Когда Морзе вышел на сцену — все встали и долго рукоплескали великому американцу. Умер Сэмюэл Морзе в возрасте 81 год 22 апреля 1872 года в Нью-Йорке. [45].
Рис. 26. Модернизированный пишущий телеграф Морзе, по [23]
Осенью 1871 года, 19 октября, в Лондоне умер Чарльз Бэббидж — английский математик, специалист по почтовой связи, изобретатель первого механического вычислителя. В 1812 году — Чарльзу был 21 год — он стал реализовывать идею строительства механического вычислителя для математических таблиц. В 30 лет он получил правительственные субсидии для строительства 20-разрядной машины. В середине 40-х годов Бэббидж стал развивать план строительства аналитической машины — предшественника современного компьютера. Его машина включала все необходимые элементы ЭВМ, которые появились в 50-х годах 20-го века — ввод данных с перфокарт и исполнение инструкций по перфокартам, ячейки памяти, последовательный контроль операций. Машина Бэббиджа не была построена — идея не была подтверждена технологией. Математик Чарльз Бэббидж опередил в своих поисках насущные потребности телефонной связи, радио и телевидения на 70–80 лет — все современные телекоммуникационные системы работают на основе вычислительной техники. Другие направления работы Бэббиджа оказались более продуктивны — он изобрел один из типов спидометра и принял деятельное участие в создании новой системы почтовой связи в Англии.
В 1871 году в Париже бельгиец Зеноб Грамм опередил немецкого предпринимателя Сименса и первым представил практический генератор постоянного тока, — «динамо». Грамм работал в компании Альянс столяром, познакомился с производством «машин Альянс» и оказался очень талантливым изобретателем. Приоритет в реальном создании кольцевого якоря возможно имеет итальянец Пачинотти (см. 1860 год), но бельгиец запатентовал свою независимо созданную конструкцию и стал производить свои машины.
«ГРАММ (Gramme) Зеноб Теофиль (4.4. 1826, Жеэ-Боденье, Бельгия, — 20.1. 1901, Буа-Коломб, Франция), бельгийский электротехник. Работал во Франции. В 1869 запатентовал схему кольцевого якоря, обеспечивающего получение электродвижущей силы и тока постоянного направления. В 1870 организовал „Общество производства магнито-электрич. машин Грамма“, выпускавшее электрич. машины различных типов с кольцевым якорем. В 1871 представил Академии наук в Париже первую динамомашину.» [14].
Рис. 27. Модернизированная «динамо» конструкции Грамма, по [23] /
1872 г. открытие Фонтена — Грамма — передача энергии на расстояние
Открытию электрической обратимости «динамо» и первой передаче энергии, произведенной паровой машиной, на большое расстояние, которое выполнили Фонтен и Грамм, помог невероятный случай. Дело было на Венской выставке 1872 года. Из двух машин Грамма одна работала от паровой машины, а другая ждала своей очереди на включение. Рабочий хотел подать ток с работающей машины на гирлянду осветительных ламп, но перепутал провода, и подключил выход одного «динамо» к входу другого «динамо» — и второе динамо пришло в движение! Это увидел работавший у Грамма техник Фонтен, он немедленно повторил опыт — ситуация повторилась. Экспериментаторы увеличили длину проводов от одного «динамо» до другого до 1000 метров и подключили ко второму «динамо» центробежный насос. Паровая машина вращала первую машину, ток от нее шел по проводам длиной в 1000 метров и поступал на вторую машину — она работала как мотор (!!!) и вращала центробежный насос. Бельгийцы Фонтен и Грамм с помощью австрийского невнимательного электрика совершили промышленный переворот — установили обратимость «динамо» как генератора и мотора научились передавать энергию с паровой машины по проводам на большое расстояние. По [10].
1873 г. «Трактат об электричестве и магнетизме» Максвелла
В 1873 году профессор ДжеймсМаксвелл в Оксфорде в издательстве Кларендон Пресс опубликовал свой фундаментальный труд «Трактат об электричестве и магнетизме», который служит по сей день основой всей электродинамики и теории поля.
«Когда в 1873 году появился «Трактат об электричестве и магнетизме», студенты сначала образовали давку в книжной лавке, а потом — увы! — их ожидало разочарование. Книга Максвелла оказалась еще более сложной, чем его лекции. В ней было более тысячи страниц, из которых лишь десяток (!) непосредственно относился к его системе уравнений. Однако сами уравнения разбросаны по всей книге, и их довольно много — двенадцать! Последующее изучение Герцем и Хевисайдом уравнений Максвелла показало, что некоторые из них могут быть выведены друг из друга, некоторые — вообще лишние и не отражают фундаментальных законов природы. Кроме того, изложение и обозначения Максвелла оставляли большой простор для пожеланий их улучшения. Как пишут исследователи, «сумбурность изложения. приходится признать типичной чертой его литературного творчества». И еще: «Трактат Максвелла загроможден следами его блестящих линий нападения, его укрепленных лагерей, его битв». [41].
5-й комментарий — уравнения Максвелла — что это?
Труд изданный профессором Джеймсом Максвеллом в 1873 году не содержал в цельном и привычном виде «уравнений Максвелла», которыми так любят преподаватели мучить студентов радиотехнических специальностей. Экзаменационный вопрос «Напишите уравнения Максвелла!» не имеет точного ответа. Студент должен смело ответить «А что это?» и будет удален из аудитории. Скажем же спасибо за дешифровку и редактуру гениального трактата Максвелла его гениальным ученикам, в первую очередь английскому гению Хевисайду и немецкому гению Герцу и еще многим-многим физикам, которые привели все в порядок, убрали лишнее, удалили из труда Максвелла «эфир» (не придется ли его возвращать?), удалили механические представления о вихрях поля (в труде Максвелла вихри нарисованы как шестеренки) и в таком виде эти уравнения студенты должны выучить, чтобы удовлетворить желание строгого преподавателя поставить вам на экзамене оценку выше «троечки».
