Рассказы об электричестве
Шрифт:
Его трудолюбие и разносторонность невероятны. Кроме всего, Ленц был еще геофизиком и океанографом, университетским профессором и администратором, преподавал во множестве учебных заведений, являлся академиком и непрерывно вел научную работу. Он написал несколько учебников и руководств, которые пользовались большой популярностью и выдержали не одно издание. При этом его лекции и учебники, его научная работа отличались всегда замечательной ясностью и строгой систематичностью.
Фигура Эмилия Христиановича Ленца в истории физики, в истории науки занимает видное место как по своим научным результатам, так и по нравственному облику, являясь примером честного и беззаветного служения своей родине — России.
Часть третья. Время большой энергетики
Глава тринадцатая. Наш электрический век
Сначала приведу несколько впечатляющих, на мой взгляд, цифр.
В 1913 году мощность всех электростанций России составляла около 400 тысяч киловатт, а выработка электроэнергии — примерно 2 миллиарда киловатт-часов в год.
В 1980 году советские электростанции выработали 1 295 миллиардов киловатт-часов электроэнергии, а к 1985 году ее количество должно увеличиться до 1 550-1600 миллиардов киловатт-часов. Разделите сами одну цифру на другую, чтобы почувствовать рост нашей энергетики. В 800 раз!..
Может возникнуть вопрос: зачем людям столько энергий и почему спрос растет в основном на электрическую энергию, на самый ее молодой вид из всех освоенных человечеством за историческое время?
Провозглашая лозунг: «Коммунизм — это есть Советская власть плюс электрификация всей страны», В. И. Ленин видел в электрификации могучий рычаг для подъема промышленности и всего народного хозяйства страны. Все последующие годы подтвердили ленинскую мысль. Научно-технический прогресс невозможен без развития энергетики или, как теперь говорят, без развития топливно-энергетического комплекса, без сплошной электрификации. Чтобы больше производить продуктов питания, промышленных товаров, нужна механизация производственных процессов. Но подавляющее большинство машин и механизмов, средств механизации и автоматизации имеют электрическую основу. Электричество работает в системах зажигания автомобилей и самолетов, приводит в движение станки. Электричество освещает и обогревает дома и теплицы.
Гигантские генераторы электростанций вырабатывают самую универсальную энергию, которая не только проще всего транспортируется по проводам на далекие расстояния, но и чрезвычайно легко превращается в другие виды энергии. Свет, тепло, информация — все основные составляющие современного комфорта зависят от электроэнергии. Отнимите ее у человечества — и цивилизация пойдет прахом. Без электричества мы не просто окажемся в прошлом веке. Огромной части человечества станет угрожать опасность прямой гибели — вот насколько тесно в жизнь современного общества, в самый фундамент его существования вошла электрическая энергия.
Вот почему во всех главных документах нашей партии — в отчетных докладах Центрального Комитета КПСС съездам — такое большое внимание уделяется развитию и решению топливно-энергетических задач. Дело это не простое.
Но давайте для наглядности представим себе современную энергетическую цепь начиная с первого звена — превращения любого вида энергии в электромагнитную. То есть исключив строительство плотин, добычу топлива или полезных ископаемых и так далее.
Превращение всякого другого вида энергии в нужную нам — электромагнитную — осуществляется с помощью некоторого устройства, аппарата или машины, которую называют генератором. Слово это латинское и в переводе обозначает — производитель. Мы превращаем одни вещества в другие, высвобождая энергию химических связей, и преобразуем ее в электрическую. Мы крутим ротор генератора в магнитном поле, используя силу падающей воды, и превращаем механическую энергию в электричество. Нагреваем термопары, используем энергию разлетающихся или, наоборот, сливающихся атомов, пользуемся энергией ветра, солнца…
Кстати, я надеюсь, вы помните, что термин «энергия» происходит от греческого названия действия или деятельности. Им мы обозначаем общую количественную меру различных форм движения материи.
Не сетуйте, читатель, на это отступление. Определить терминологию, когда наука и техника развивается такими стремительными темпами, — дело далеко не последнее. Итак, я повторю, первое звено нашей электроэнергетической цепи — генератор!
Следующее звено — линия электропередачи, ЛЭП. Это сооружение из многокилометровых воздушных проводов, подвешенных на высоких опорах, или подземных и подводных кабелей со всевозможными вспомогательными устройствами. Главная задача ЛЭП — экономичная передача электрической энергии от генератора к приемнику, от электростанции к потребителю.
Наша страна славится своими просторами. Однако большая доля населения и промышленности сосредоточена в ее европейской части, тогда как основные источники электроэнергии — топливно-энергетический комплекс — располагаются в восточной части государства. И с каждым годом для транспортировки энергии по региональным энергетическим системам и по единой энергетической сети нам приходится строить линии электропередачи на все большие и большие расстояния.
Из школьного курса физики вы должны помнить, что мощность потерь всегда зависит от величины тока в проводнике. В то же время передаваемая мощность пропорциональна произведению силы тока и напряжения. Значит, чем выше мы поднимем напряжение, тем меньше нам понадобится сила тока для передачи одной и той же мощности. А чем меньше ток, тем ниже потери. Именно этими соображениями руководствуются проектировщики и строители, испытывая на полигонах модели линий электропередачи на сотни и тысячи киловольт.
Третье звено — потребитель, от электродвигателя и до… Пожалуй, сегодня не то что перечислить основных потребителей, но даже обозначить их границы невозможно. Мы живем в электрическом веке, этим все сказано. Однако, чтобы не нарушать принятую историческую последовательность, давайте еще раз вернемся по времени назад, для того чтобы посмотреть, когда же люди успели так круто изменить ход развития цивилизации и неразрывно связать его с электричеством? С чего началась на Земле «большая энергетика»?
Тайна «Р. М.» и первые электромашины
Создание электрического генератора явилось одним из важнейших этапов в истории электротехники. Более того, появление промышленных машин, вырабатывающих сначала постоянный, а потом и переменный ток, представляет собой одно из самых крупных событий в истории техники, ничуть не меньшее, чем, например, изобретение паровой машины. После короткого, но бурного пути развития электромашинный генератор, как главный мощный источник электрической энергии, стал символом и основой цивилизации XX столетия, несмотря на то что придуман, разработан и усовершенствован во всех своих принципиальных чертах был он еще в прошлом веке…
26 июля 1832 года, возвратившись в Лондон после воскресного уик-энда, Фарадей нашел в почтовом ящике письмо, адресованное на его имя. В конце текста стояли две буквы «Р. М.». Странно! Никого из знакомых с такими инициалами у ученого вроде бы не было. А впрочем, он не раз получал письма и от незнакомых людей. И Фарадей углубился в чтение: «Сэр! Прочитав в отчетах института Ваш интересный доклад о магнетизме, я сделал попытку произвести эксперимент, который удался мне сверх моих ожиданий, и я думаю, что если его провести в более широком масштабе, то он дал бы много интересного…» Дальше анонимный экспериментатор описывал техническую модель магнитоэлектрической машины переменного тока, с помощью которой ему удалось получить искры и разложить воду. Основные принципы машины были настолько глубоко продуманы и так правильны, что они на много лет вперед определили собою конструкции более поздних изобретателей. Но это выяснилось позже, не будем забегать вперед.