Рассказы об электричестве
Шрифт:
Фарадей был поражен. Иным состоянием не объяснить того обстоятельства, что уже на следующий день он отправил полученное послание в редакцию журнала, сопроводив его собственным письмом:
«Джентльмены! Вчера, по возвращении в город, я нашел закрытое письмо — оно анонимное, и я не имею возможности назвать его автора…» Майкл Фарадей хорошо помнил уроки щепетильности, преподанные ему жизнью в начале научной карьеры, и потому заканчивал свое письмо в весьма осторожных тонах: «Осмеливаюсь думать, что лицо, написавшее письмо, ничего не имеет против его опубликования; со своей стороны я не хотел бы быть исключительным обладателем этого анонимного научного сообщения, из опасения, чтобы в свое время, в будущем, из этого не возникло недоразумения касательно даты сообщения.
Однако, если вы опубликуете письмо, то соблаговолите передать от меня благодарность его автору.
Примите и пр. М. Фарадей
Королевский институт
27 июля 1832 г.».
Оба письма были опубликованы. В том же 1832 году в Падуе итальянский аббат профессор физики и механики местного университета Сальваторе даль Негро построил магнитоэлектрическую машину переменного тока, основанную на принципе возвратно-поступательного движения. Почтенный аббат предполагал, что подобное устройство «может сделаться подходящим взрывным аппаратом», поскольку ему удавалось извлекать из него изрядные электрические искры. Однако в дальнейшем предложенный принцип распространения не получил.
А вот машина, построенная сыновьями французского изобретателя физических приборов, братьями Пикси, стала широко известна в Европе. Она поражала современников своими размерами — один только подковообразный магнит ее весил около 100 килограммов, имела она и приспособление для выпрямления тока. В истории сохранилось описание этой машины, и, возможно, кому-нибудь из читателей будет интересно его прочесть: «Подковообразный магнит… укреплен таким образом на оси, что может быстро вращаться около нея. Прямо перед ним неподвижно укреплен изогнутый подковой железный стержень, противустоя своими концами полюсам магнита, но не касаясь их. Этот стержень обвит пятьюдесятью метрами медной проволоки с шелковой оболочкой, и один свободный конец проволоки погружен в чашечку с ртутью, а другой не доведен до соприкосновения с последней и укреплен в таком положении. При быстром вращении магнита искры проскакивают между ртутью и концом проволоки с такою быстротою, что сливаются друг с другом… От сего аппарата получаются сильные удары в руки, он разлагает воду и т. д.».
Похожую в принципе машину сконструировал в Лондоне профессор Уильям Риччи. И вообще с этого момента началась работа многих изобретателей над созданием магнитоэлектрических генераторов, в которых генерация тока происходила либо за счет движения катушек в поле постоянных магнитов, либо наоборот — перемещения магнитов относительно неподвижно установленных катушек.
Первые машины были все уникальными конструкциями. Каждый изобретатель старался внести в нее что-то свое, что-то новое. Да и возможностей для этого было на первых порах предостаточно. Однако со временем вся сумма технических знаний, необходимых для постройки электрогенераторов, телеграфа, гальванотехнических устройств и первых ламп дугового освещения, начала складываться в особую отрасль науки и техники — электротехнику, которая быстро превращалась в самостоятельную новую техническую науку.
Переменный ток на первых порах не находил себе применения. Поэтому все внимание конструкторов было направлено на создание машин постоянного тока.
Впрочем, прежде чем продолжить наше путешествие по истории создания электрогенераторов, небезынтересно закончить вопрос о тайне «Р. М.» — анонимного изобретателя первой магнитоэлектрической машины.
В конце марта 1833 года утренняя почта редакции журнала «Философикэл мэгэзин» принесла письмо из Дублина, подписанное теми же инициалами:
«Джентльмены! Несколько дней тому назад я случайно прочитал в вашем журнале письмо, которое было мною послано г. Фарадею. Я весьма обязан ему за оказанное моему сообщению внимание…»
По-прежнему анонимно автор сообщает дополнительные сведения о своей конструкции. «Р. М.» исправляет ошибку первоначального эскиза и, хотя и не столь ясно, как последующие изобретатели, например Пачинотти, приходит к идее кольцевого якоря. Это тем более важно отметить, что кольцевой якорь (изобретенный и построенный в 1860 году) открыл новую главу в истории электрической машины. Он позволил начать промышленное использование динамо-машин.
Судя по рисунку и описанию «Р. М.», все его мысли имели удивительно правильное направление. Тем загадочнее была тайна его имени. Однако любопытство это не было удовлетворено. До сего дня историки так и не знают, кто скрывался за короткой подписью из двух букв. И имя, может быть, еще одного гения электротехнической мысли нам неизвестно…
От магнитоэлектрической машины к динамо
Многие ученые и изобретатели, увлекшись открывшимися перспективами превращения механической энергии в электрическую, строили и совершенствовали магнитоэлектрические машины. Большинство из них носило характер демонстрационных моделей. Однако генератор, разработанный Б. С. Якоби для подрыва минных запалов, и громоздкая машина французской фирмы «Альянс», предназначенная для питания дуговых ламп и устройств гальванотехники, уже служили техническим целям. И все-таки слишком много было у первых генераторов принципиальных недостатков, чтобы они могли получить быстрое и широкое распространение.
Прежде всего следовало бы отметить быстрое размагничивание постоянных магнитов, после чего машина превращалась просто в груду тяжелого металла. Но и в новых, только что созданных генераторах многое не удовлетворяло потребителей. Поскольку первоначальные якоря обладали явно выраженными полюсами, магнитный поток сильно пульсировал и большая часть энергии тратилась на перемагничивание. Постоянный ток тоже не одинаковым, меняя свою силу.
Внимание изобретателей было устремлено на улучшение выпрямления получаемого тока. Для этого они разрабатывали всевозможные приспособления — коммутаторы — до тех пор, пока не появился коллектор, сохранившийся в почти неизменном виде до наших дней.
Мощные машины, построенные в начальном периоде, тратили столько энергии на потери в стали, что их приходилось непрерывно охлаждать. Естественно, что это съедало значительную долю вырабатываемой мощности.
Все эти недостатки как бы сами собой указывали путь, по которому должна была двигаться конструкторская мысль. И люди не оставляли эти подсказки без внимания.
В 1851 году немецкому полковому врачу Вильгельму Йозефу Синстедену, занимавшемуся исследованием электрической машины, пришла в голову идея: а почему бы не заменить в машине громоздкий и такой ненадежный постоянный магнит электромагнитом? Мысль кажется простой до очевидности. Но это сейчас, сегодня. А тогда пришлось ждать ее реализации довольно долго. Сначала питание обмоток электромагнита (в дальнейшем будем называть их обмотками возбуждения) предполагалось от батареи гальванических элементов. Но это нарушало смысл, главное предназначение первых машин — полностью заменить собой гальванические элементы. Поэтому так кстати пришлась идея английского физика Генри Уайльда, задумавшего заменить батарею еще одной магнитоэлектрической машиной. Он попробовал привести свой замысел в исполнение и получил первый генератор с независимым возбуждением.
И тогда целый ряд инженеров предложили почти одновременно в разных странах питать обмотки возбуждения не от отдельной машины, а от собственного якоря. Родился принцип самовозбуждения, ознаменовавший новую эру в электромашиностроении.
Понятно, что такой переворот не мог пройти гладко. Документы того времени наполнены взаимными обвинениями изобретателей в плагиате. Одной из первых таких машин с использованием принципа самовозбуждения явился генератор Сорена Хиорта — датского изобретателя, имя которого редко упоминается в истории техники.