Михаил Шателен - Русские электротехники
Одновременно с изучением законов электрического тока и его применений шло усовершенствование способов получения тока. Примитивный вольтов столб постепенно заменили более совершенные гальванические элементы и термоэлектрические батареи, а затем магнитоэлектрические и электромагнитные генераторы (динамомашины). Кроме постоянного тока, который давали гальванические элементы, появился другого вида ток — ток переменный, получавшийся от электромагнитных генераторов, а затем и ток трехфазный (Доливо-Добровольский), являющийся особой комбинацией трех переменных токов. Все эти достижения относятся ко второй половине XIX в.
Вместе с ростом знаний об электрическом токе, увеличением числа его применений и усовершенствованием машин для его получения совершенствовались способы канализации тока, методы распределения тока между разного рода приемниками и, наконец, способы передачи электрической энергии на большие расстояния. Эти научные и технические достижения обусловили то развитие электротехники, которое мы наблюдаем теперь и которое дало возможность перехода к «электрификации» целых стран.
Начало всем этим достижениям было положено физиками и электриками XIX в., главным образом, второй его половины. Среди них было много русских ученых и изобретателей, пионерская деятельность которых оставила глубокий след в истории развития электротехники и во многих случаях положила начало отдельным ее отраслям. Так было с вольтовой дугой, с тепловыми действиями тока, с его химическими действиями и т. п.
Электрическая дуга была открыта русским ученым В. В. Петровым. Первое, действительно практическое ее применение для целей освещения было сделано П. Н. Яблочковым при помощи изобретенной им «электрической свечи». Следующее практическое применение вольтовой дуги, которое вызвало целый переворот в технологических процессах машиностроения, судостроения и т. п., именно, применение дуги для сварки и резания металлов, сделано было также русскими изобретателями Н. Н. Бенардосом и Н. Г. Славяновым.
Глубокое теоретическое и экспериментальное изучение тепловых действий тока было выполнено русским академиком Ленцем, а первое практическое их применение для электрического освещения было сделано Александром Николаевичем Лодыгиным, изобретателем первой лампы накаливания, получившей фактическое применение.
Первое практическое применение химического действия тока — гальванопластика было изобретено русским академиком Якоби, сделавшим очень много в других областях электротехники.
Электрические трансформаторы, без которых невозможны были бы современные методы распределения и передачи электрической энергии на дальние расстояния, изобретены также П. Н. Яблочковым.
Трехфазные токи, получившие теперь столь широкое распространение, впервые применил Михаил Осипович Доливо-Добровольский. Электромагнитный телеграф изобретен русскими учеными Шиллингом и Якоби, радиотелеграф — Александром Степановичем Поповым. И много других примеров пионерской работы русских электротехников — изобретателей и ученых можно было бы привести здесь вплоть до изобретений самых последних лет — изобретений Гусева и Лазаренко, предложивших совершенно новые способы обработки металлов, изобретений наших радиотехников, открытий наших физиков, получающих с каждым днем все большие и большие применения.
Памяти русских пионеров электротехники второй половины XIX в. и посвящен настоящий труд. В нем я касаюсь лишь работ ученых и изобретателей второй половины XIX в. Исключение сделано только для одного исследователя конца XVIII и начала XIX в. — акад. Василия Владимировича Петрова. Это сделано потому, что своим открытием вольтовой дуги он положил начало ряду изобретений в области электрического освещения, в области обработки металлов и в других областях, принадлежащих русским ученым и изобретателям второй половины XIX в.
Мой труд не является собранием биографий наших ученых и изобретателей. Биографические сведения даются в нем в очень ограниченном объеме. Составление подробных биографий наших пионеров-электротехников есть задача специальных исследователей. Задача же настоящего труда — познакомить советских читателей с деятельностью наиболее выдающихся русских электриков той эпохи, выявить значение их работ для того прогресса электротехники, плоды которого пожинает теперь все человечество.
Учение об электрических и магнитных явлениях
ГЛАВА ПЕРВАЯ
СОСТОЯНИЕ УЧЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И МАГНИТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ К СЕРЕДИНЕ XIX в.
К началу XIX в. из области электричества физикам были известны только явления, связанные с электрическим разрядом, вызывающим световые, звуковые и физиологические эффекты, да еще ряд явлений, связанных с механическими взаимодействиями (притяжение и отталкивание) между наэлектризованными телами. Существовали уже теории электрических явлений — унитарная и дуалистическая, конкурировавшие между собой. Каждая из них имела своих сторонников и своих противников. Уже были известны некоторые законы взаимодействия наэлектризованных тел (законы Кулона), были известны некоторые приборы для количественной характеристики электрического состояния тел (электроскопы). Для получения электричества кроме примитивных способов (трение, удары) были изобретены уже электрические машины разного рода, со стеклянными кругами и т. п. Для накопления электричества были уже изобретены лейденские банки. Уже было предложено разделение тел на проводники и непроводники электричества (изоляторы); уже было установлено тождество между электрическими разрядами и явлением молнии и т. д., но все имевшиеся сведения не удовлетворяли пытливые умы современников. Человеческий ум стремился познать сущность электричества. Во всех странах велись многочисленные работы по изучению электрических явлений. Они велись и у нас в России, главным образом, в Петербургской академии наук.
«Основанная Петром Великим, С.-Петербургская Академия Наук оказалась самым жизненным творением Петра, пережившим все остальные и сохранившимся до настоящего времени. По мысли Петра Академия Наук должна была быть той вершиной, откуда знание должно было исходить и распространяться, охватывая все более широкие круги» [1]. С XVIII в. Академия наук в Петербурге и стала действительно центром, вокруг которого сосредоточивалось большинство научных исследований, в том числе исследований в области электричества.
Во второй половине XVIII в. особенно замечательные работы в области изучения электрических явлений были выполнены академиками Ломоносовым (1711–1765 гг.), Рихманом (1711–1753 гг.) и Эпинусом (1724–1803 гг.).
Явлениями электричества много занимался знаменитый Михайло Васильевич Ломоносов. Он очень интересовался явлениями атмосферного разряда (молнии), и есть даже некоторые основания полагать, что Ломоносов раньше Франклина высказал мысль о тождестве молнии с обычным электрическим разрядом. В своем «Слове о явлениях воздушных от электрической силы происходящих», произнесенном на Акте Академии наук в Петербурге в 1753 г., Ломоносов говорил: «Франклину в моей теории о причине электрической силы в воздухе я ничего не должен» и далее «доказал я выкладкою, что верхний слой (воздуха) в нижний не только погрузиться может, но иногда и должен. Из сего основания истолкованы мною многие явления с громовой силой бывающие, которых у Франклина нет и следа». Но Ломоносова особенно интересовал вопрос о сущности и природе электрических явлений. Именно, по предложению Ломоносова Академия наук выдвинула в 1753 г., в качестве конкурсной темы на премию, вопрос о сущности электричества.
«Санкт-Петербургская Академия Наук всем натуры испытателям при обещании обыкновенного награждения ста червонных на 1755 год к первому числу июня месяца, для решения предлагает, чтобы сыскать подлинную електрической силы причину и составить точную ее теорию».
В первом пункте составленной им программы конкурсной работы Ломоносов говорит:
«Електрические явления много имеют общего со свойствами огня, много также и совсем противного. Пример первого есть, что огонь силою електрическою возбуждается; второго, что електрическая сила в произвождении своем огнем воспрещается; например, стекла, которые очень горячи, не могут произвести електрической силы. Притом, сквозь раскаленное железо, равно как и сквозь лед, сила сия распространяется. Того ради, по нашему мнению, должно осторожно смотреть и различать, что в причине произвождения електрической силы и огня есть общее и что особливое. Ежели сие точно и подробно будет разсмотрено и разобрано, то без сумнения большей ясности и света разсуждающим об електрической силе надеяться можно».
Неудовлетворенный введенным еще в конце XVI в. английским ученым, врачом королевы Елизаветы, Гильбертом делением тел на «електрические» и «неелектрические», Ломоносов в записанной им программе рекомендует будущим авторам обратить особое внимание на вопрос о различном отношении тел к электрическим явлениям.
