Двустороннее движение электричества. Тесла. Переменный ток

Коллектив авторов

Фотография Эдисона сделана в 1880-е годы, примерно в то время, когда он познакомился с Теслой.

Тесла был уверен, что взаимопонимание на интеллектуальном уровне возникло у него с Эдисоном, божеством во плоти, в одно мгновение. Он рассказал о своей работе для компании во Франции и Германии и перешел к объяснениям о вращающемся магнитном поле и индукционном двигателе, работающем на переменном токе. И тут собеседник перебил его с неприязнью: Штаты выбрали постоянный ток, и по его мнению, использование переменного тока — опасная глупость. Но несмотря на это расхождение во взглядах Эдисон нанял Теслу сразу же для того, чтобы починить «Орегон». Они скрепили договор

коротким и крепким рукопожатием.

Через несколько часов Тесла поднимался на борт судна, нагруженный инструментами, все еще храня в кармане письмо Бэчлора. Он берег его в течение всей жизни, как если бы оно было первым с трудом заработанным долларом. Чарльз Бэчлор писал в нем: «Могу заверить Вас, что знаком с двумя великими людьми. Вы один из них, а второй — этот молодой человек, податель моего письма».

ЗЕМЛЯ ОБЕТОВАННАЯ НЕ ДЕРЖИТ ОБЕЩАНИЙ

Американские магнаты быстро догадались, какие колоссальные выгоды сулит девственный рынок электричества, где главной приманкой была его новизна. Весь мир ждал электроэнергии; но немногие могли управляться с нею. В США такими умельцами, возможно, были лишь Эдисон, Джозеф Генри и Элиу Томсон (1853-1937), основатель одной из первых в стране электрических компаний «Томсон-Хьюстон Электрик». В создавшейся ситуации предпринимателям приходилось не раздумывая полагаться на ученых, получивших известность за границей и приезжавших искать счастья в Новый Свет. В этот жесткий, но в то же время райский и полный возможностей мир Никола Тесла пришел с твердым желанием добиться успеха. Не прошло и 48 часов с момента его приезда в Нью-Йорк, как он уже починил динамо-машины «Орегона» всего за одну ночь работы с помощью только лишь команды судна.

ВТОРАЯ ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕВОЛЮЦИЯ

На конец XIX века пришелся расцвет эпохи, начавшейся на столетие раньше и известной как Первая промышленная революция. Она связана с появлением паровой машины Ватта. За этот век наука и технология превратились в самые мощные двигатели прогресса и кардинально изменили жизнь людей. На смену данной эпохе пришла Вторая промышленная революция, влияние которой оказалось еще более глобальным, так как ее основа (электричество) коснулась мельчайших деталей человеческого быта. Наступила так называемая эра капитализма, потому что именно тогда экономический режим, основанный на силе капитала как двигателя производства, окончательно утвердил свои позиции. Соединенные Штаты — страна с огромной территорией и бесконечными природными ресурсами — стали оплотом новой эры. Гигант пробудился и начал протягивать руки в разные стороны в жадном поиске рабочей силы и талантов. На нефти, стали и железных дорогах зарабатывали состояния. Так появились легенды о североамериканских предпринимателях, которые скоро стали мультимиллионерами: Карнеги, Морган, Рокфеллер, Гуггенхайм, Вандербильт... Эти фамилии заставляют нас вспомнить о хватких и безжалостных дельцах, которые для одних стали идеалом, а для других — проклятьем.

Эдисон был впечатлен таким успехом и предоставил ему место в штате с карт-бланшем на исследования в свободное от работы время. Сама работа заключалась в устранении поломок и разрешении сложных ситуаций. В тот период Тесла соревновался со своим кумиром, чтобы проверить, кто может выдержать больше времени без сна. Он начал изучать возможности улучшения динамо-машин на Перл-Стрит и, наконец, представил проект с более эффективной и экономичной схемой. Эдисон понял, что такой проект полностью оправдает себя, и обещал заплатить Тесле 50000 долларов, если дело закончится успехом. Тесла на месяцы погрузился в разработку технологии с использованием постоянного тока, в которую не верил. Уже в 1885 году он полностью переделал схему 24 генераторов станции, внеся значительные изменения, включая устройства автоматического контроля, которые запатентовала компания Эдисона. Закончив работу, он пришел за вознаграждением. Как рассказывал сам Тесла, Эдисон усмехнулся и сказал ему: «Вы не понимаете американского юмора». Почувствовав себя оскорбленным, Тесла уволился. Руководство попыталось удержать его, предложив ему повышение заработной платы на 10 долларов, но молодой ученый отказался. Тогда его зарплата равнялась 18 долларам в неделю. По официальной версии компании, Тесла предложил свои патенты на устройства, основанные на переменном токе, за 50 000 долларов, а Эдисон, естественно, принял это за шутку.

РИС.1

В дуговой лампе источником света служит электрическая дуга. Разряд происходит между двумя электродами — как правило, из вольфрама, — помещенными в разреженную атмосферу или газовую среду, при подаче на них напряжения. Обычно используются газы неон, аргон,ксенон или криптон.

Возможно, Тесле было нетрудно оставаться твердым в защите своего достоинства, так как несколько инвесторов предложили ему основать собственное общество. Они не были заинтересованы напрямую в переменном токе, их внимание привлекала возможность разработки более совершенной модели дуговой лампы (см. рисунок 1), которая могла бы удовлетворить растущий спрос на уличное и промышленное освещение.

В марте 1885 года неподалеку от Менло-Парка, в Рауэйе, открыла свои двери «Тесла Электрик Лайт Кампани». Тесла сразу взялся за дело и благодаря целому ряду небольших усовершенствований, которые довольно трудно описать полностью в нашей книге, создал единственную в своем роде дуговую лампу — более простую, эффективную и надежную, чем существовавшие на тот момент. К этому патенту добавились и другие, также связанные с усовершенствованиями системы освещения. Первым патентом на имя Теслы стал патент 334 823, выданный 26 января 1886 года на коммутатор электрических динамо-машин для использования их с дуговыми лампами. Речь идет об устройстве, позволяющем избежать образования искр в коммутаторе электрических аппаратов, таких как динамо-машины Грамма, которые изобретатель изучал в Граце.

Несмотря на то что в это предприятие Тесла вложил все свои старания, ничего хорошего у него не получилось. Со свойственным отсутствием практической сметки он договорился, что его заработная плата будет состоять из акций компании. Как только он закончил работы, то оказался выведен из состава руководства компании, его оставили в качестве одного из обычных акционеров. Так как предприятие было совсем молодым, а страна переживала экономический кризис, его акции практически обесценились. Очень скоро стало очевидно, что данная ситуация явилась новым поражением для Теслы, еще более тяжелым, чем предыдущее, потому что на этот раз он не мог уйти с гордо поднятой головой. Этот движимый идеалами европеец слишком поздно начал понимать, что хитрость и беспринципность являются неотъемлемой частью безжалостного делового мира.

Экономический спад перешел в затяжную депрессию. В 1886 году Тесла пережил один из самых мрачных периодов своей жизни. Он не мог найти работу инженера, ему пришлось устраиваться в бригаду рабочих и копать канавы на улицах Нью-Йорка за два доллара в день, при этом и на такой работе каждый день грозил увольнением. Всего четыре года назад этот гениальный человек придумал вращающееся магнитное поле, показал свои блестящие способности, а теперь ему приходилось задаваться вопросом, для чего нужны его образование и страсть к знаниям. Стараясь воткнуть лопату в замерзшую землю, он ненавидел физическую работу и хранил в голове единственную возможность будущего для электричества — использование переменного тока.

РИС. 2

Цепь — электрическая сеть, которая предполагает наличие закрытой траектории, где от источника- генератора электрический ток (поток электронов) направляется по проводникам, чтобы выполнить определенную работу в устройстве- приемнике (зажечь лампочку, привести в действие двигатель и так далее).

РИС.З

ПОСТОЯННЫЙ ТОК ПРОТИВ ПЕРЕМЕННОГО

В чем разница между постоянным и переменным током? По какой причине постоянный ток можно было назвать тупиковой ветвью использования электричества, а переменный — единственно возможным будущим? Желая понять это, нужно узнать несколько больше об электрическом токе.

Электрическим током называют движение электрических зарядов. Заряженные частицы движутся по пути, который может представлять собой электрический провод, как правило в направлении точки, где должна быть произведена какая-либо работа. Такая схема маршрута с «улицами» и «точками назначения» именуется цепью (см. рисунки 2 и 3).