Ян Шнейберг - История выдающихся открытий и изобретений (электротехника, электроэнергетика, радиоэлектроника)

• Название: История выдающихся открытий и изобретений (электротехника, электроэнергетика, радиоэлектроника)
• Автор: Ян Шнейберг
• Издательство: Издательский дом МЭИ
• Жанр: Техническая литература
• Год: 2009
• ISBN: 978-5-383-00328-2

Книга посвящена истории выдающихся открытий и изобретений в области электротехники, электроэнергетики и радиоэлектроники. Наиболее подробно изложена история электротехники – от первых наблюдений электрических и магнитных явлений еще до нашей эры до создания устройств, машин и приборов современного типа. Более кратко рассмотрено зарождение радиоэлектроники – от открытия термоэлектронной эмиссии до создания первых радиоприемников, радиоламп и зарождения техники СВЧ.

---

По отзыву одного из современников, мастерская Яблочкова была центром «смелых и остроумных электротехнических предприятий, блиставших новизной и опередивших на 20 лет течение времени». Нередко, увлекшись экспериментами при выполнении заказов, Яблочков и Глухов вовремя не выполняя взятые заказы, оказывались в долгу у кредиторов, и им могла угрожать «долговая тюрьма».

Однажды при проведении опыта по электролизу поваренной соли два угольных электрода, расположенных параллельно, при «излишнем сближении» (как позднее вспоминал Яблочков) коснулись друг друга, и внезапно вспыхнула яркая дуга! Яблочков и Глухов, завороженные необычайно красивым зрелищем, наблюдали как дуга горела внутри жидкости, «предоставив углям гореть до конца, а стеклянному сосуду треснуть». Возможно, обычный мастер по ремонту приборов ограничился бы удивительным наблюдением, но Яблочков, постоянно думавший о совершенствовании регуляторов в дуговых лампах, увидев между концами параллельно расположенных угольных электродов яркую дугу, воскликнул: «Смотри, ведь и регулятора никакого не нужно!» Так произошло замечательное открытие. Все изобретатели регуляторов располагали угли друг против друга (вертикально или горизонтально); и при горении дуги расстояние между электродами увеличивалось, и дуга гасла. А Яблочков расположил электроды дуговой лампы вертикально и параллельно друг другу (рис. 8.2), и по мере сгорания электродов расстояние между ними не изменялось, угли таяли подобно свече, и не случайно лампа Яблочкова получила название «электрическая свеча». Как говорят, «Все гениальное – просто!» Напомним, что Яблочкову было всего 28 лет!

Рис. 8.2. «Электрическая свеча» Яблочкова:

1 – электроды; 2 – каолиновая прокладка; 3 – зажимы для подключения к батареи

Нужно было всего несколько дней, чтобы новое изобретение претворить в жизнь, но, кредиторы, потеряв надежду получить причитающиеся им долги, возбудили судебное дело, Яблочков оказался банкротом, и ему угрожала долговая тюрьма. Но тогда его идея создать новую лампу может погибнуть. И он принимает невыносимо трудное, но смелое решение: уехать за границу и спасти свое изобретение.

Прибыв в Париж, Яблочков встретился с французским академиком и изобретателем Бреге, владевшим заводом по производству точных приборов. Бреге сразу оценил перспективность изобретения Яблочкова и выгоду, которую оно может принести. И уже в марте 1876 г. Павел Николаевич получил несколько патентов, в том числе на «электрическую свечу». В апреле 1876 г. «электрическая свеча» была впервые продемонстрирована на Выставке физических приборов, и привела в восторг многочисленных зрителей, став сенсацией выставки. Она привлекла не только ученых и изобретателей, но и владельцев крупных промышленных предприятий и коммерсантов. Перед ярким светом «свечи» желтоватый свет керосиновых ламп и голубенький огонек газовых рожков казались слабыми и ничтожными. Но главное было в том, что «свеча» была дешевой и простой по конструкции, и электрический свет стал доступным для всеобщего пользования.

Для зажигания «свечи» на выступающие верхние концы угольных электродов накладывалась тонкая угольная пластинка, загоравшаяся при первом пропускании тока. Вскоре Яблочков создает специальные фонари для нескольких свечей с ручным и автоматическим регулированием. В Париже возникают компании и специальная фабрика по производству свечей, которых изготовлялось до 8000 штук в день при быстром снижении цен. Эксплуатация свечи сулила большие прибыли, и в разных странах Европы и в Америке образуются компании по устройству освещения по системе Яблочкова.

В Парижском универсальном магазине «Лувр» 80 «свечей» заменили 2000 газовых рожков, «свечи» освещали огромное помещение ипподрома, порты и корабли. Впервые электрическая передача от генератора до приемника достигла 1 км. Как писал Яблочков, «…Из Парижа электрическое освещение распространилось по всему миру, дойдя до дворцов шаха Персидского и короля Камбоджи».

Но Яблочков, продолжая совершенствовать свою систему освещения, сделал еще ряд изобретений, сыгравших поистине революционную роль в развитии электротехники.

Прежде всего он доказал, что при питании переменным током оба электрода будут одинаковыми по размерам, и эксплуатация свечи упростится. Это вызвало интенсивное производство генераторов переменного тока, ранее не находивших применения.

Следующей важной заслугой Яблочкова было изобретение «системы дробления электрического света с помощью индукционных катушек», явившихся прообразом современного трансформатора (см. гл. 7): во вторичные обмотки катушек можно было включать разное количество свечей, горевших независимо друг от друга. Эта схема обладала, как уже отмечалось, всеми элементами современной энергосистемы: первичный двигатель, генератор, линия передачи, трансформатор, приемник. Применение свечи стало более эффективным и экономичным. Газеты всего мира называли систему Яблочкова «Русским светом» или «Северным светом». Заводы не успевали выполнять растущие заказы на изготовление «свечей». Полный триумф «свеча» произвела в 1878 г. в Париже на Всемирной выставке.

И, наконец, еще одно выдающееся открытие: Яблочков в 1879 г. впервые предлагает централизованное производство электроэнергии на «электрических заводах», чтобы доставлять ее потребителю подобно тому, как доставляется газ и вода! Первым таким «заводом» была электростанция Эдисона, построенная в Нью-Йорке в 1882 г.

Яблочков мечтает вернуться на Родину и наладить производство «свечей» в России. Для этого он должен был выкупить у французских компаний право эксплуатировать собственное изобретение. Уплатив огромную сумму – миллион франков, он, лишившись всех сбережений, выезжает в Петербург.

Известного изобретателя встречают с большим почетом. Ему удается создать Компанию по изготовлению «электрических свечей» и аппаратов. Но все оборудование приходилось ввозить из Франции, и Яблочкову не удалось получить ни одной заявки на изобретение, в частности, в области электрических машин. А в 1880 г. стало известно, что в Америке Эдисону удалось усовершенствовать лампу накаливания, которая была более удобной и экономичной, чем «свеча». Заслуги П.Н. Яблочкова в развитии электрического освещения получили всеобщее признание, в 1881 г. он был удостоен высочайшей награды Франции ордена Почетного легиона.

Однако возрастающие материальные затруднения и крушение надежд все больше стали сказываться на состоянии здоровья Павла Николаевича. Усадьбы, где он предполагал жить, уже не было, и он был вынужден жить в номере саратовской гостиницы. Он пытался работать дома, но болезнь сердца прогрессировала, и 31 марта 1894 г. он скончался. Талантливому изобретателю было всего 46 лет! Многие русские и иностранные газеты посвятили ему некрологи. В 1947 г. в связи со столетием со дня его рождения было принято Постановление Правительства об увековечении его памяти, а в 1952 г. на его родине на могиле в селе Сапожок был воздвигнут памятник.

Создание первой практически пригодной лампы накаливания

Наряду с разработкой электрических дуговых ламп многие изобретатели трудились над созданием ламп накаливания. В качестве тела накала применяли угли, графит, иридий и даже платину. С 1838 по 1860 г. были изготовлены лампы накаливания бельгийцем Жобаром, немецким эмигрантом в Америке Гебелем, англичанином Сваном. В них различные тела накала помещались в стеклянные трубки, из которых откачивался воздух. Но они были весьма несовершенны и могли гореть только несколько часов.

Рис. 8.3. Лампы накаливания Лодыгина:

а – с одним угольным стержнем; б – с несколькими угольными стержнями

Первую оригинальную лампу создал в 1870 г. талантливый русский изобретатель А.Н. Лодыгин (1847-1923). Он поместил в стеклянный баллон несколько угольных стерженьков, расположенных так, чтобы при сгорании одного автоматически включался следующий (рис. 8.3). Причем, последние стержни уже накаливались в атмосфере, обедненной кислородом.

Первая публичная демонстрация ламп Лодыгина состоялась в Петербурге в 1870 г., авторское свидетельство он получил в 1874 г., а также запатентовал свое изобретение в нескольких странах Западной Европы. Применив вакуумные колбы, Лодыгин увеличил срок службы лампы до нескольких сотен часов. За изобретение лампы он был удостоен Ломоносовской премии Академии наук. Но наладить эксплуатацию своего изобретения он не сумел.

Следует отметить, что Лодыгин впервые применил в качестве тела накала вольфрамовую нить, и такая лампа демонстрировалась на Парижской выставке в 1900 г.

Больше всех почестей и славы в связи с созданием лампы накаливания был удостоен выдающийся американский изобретатель Т.А. Эдисон (1847-1931). Но Эдисон не был изобретателем лампы накаливания, о чем ошибочно утверждается в некоторых очерках о его жизни.