Рассказы об электричестве
Шрифт:
Применение сверхпроводимости открывает большие перспективы и для хранения электроэнергии. Представьте себе катушку из сплава олова с ниобием (для нее критическая температура равна примерно 15°К), помещенную в жидкий гелий. По замкнутому контуру ток в ней может циркулировать бесконечное время без всяких потерь. И сегодня уже есть проект создания гигантской катушки диаметром около 100 метров, устанавливаемой в туннеле, пробитом специально для нее в горах и заполненном гелием при критической температуре. В этих условиях по проводнику катушки из алюминия, титана и ниобия будет циркулировать ток громадной силы. В обычных условиях он бы со взрывом испепелил несчастный проводник. А в соленоиде предполагают хранить до ста мегаватт-часов электроэнергии.
Глава
Об электротехнике можно рассказывать до бесконечности. Возьмем хотя бы ее теоретические основы. Более четверти века сознательной жизни я отдал этой замечательной дисциплине, читая ее студентам разных курсов электротехнического института. И поверьте, стоит немалого труда, чтобы удержаться и не начать рассказывать увлекательнейшие истории о развитии основных положений и о выделении теоретических основ электротехники в самостоятельную дисциплину. Это было бы тем более интересно, что первый курс этой дисциплины был разработан и прочитан в Ленинграде, тогда Петербурге, в Политехническом институте замечательным русским ученым профессором Владимиром Федоровичем Миткевичем. «Аналогичного курса, — пишет известный электрик и историк науки профессор М. А. Шателен, — не было ни в русской, ни в иностранной литературе. Это было действительно изложение основ учения об электрических и магнитных явлениях, предназначенное специально для будущих инженеров-электриков и подготавливавшее студентов к сознательному восприятию тех сведений, которые они потом получали в специальных курсах электрических машин, высоких напряжений и тому подобное.
Я помню тот исключительный интерес, который проявляли к этому курсу не только студенты, но и преподаватели и молодые электрики и физики. Литографированные листы этого курса разбирались нарасхват».
Ленинский план электрификации России — ГОЭЛРО — потребовал от советских электротехников решения большого круга новых проблем. В ходе их решения в нашей стране возникали крупные научные школы, электротехнические, научно-технические и учебные институты, создавались журналы.
Мне было бы приятно рассказать вам о том, как технические задачи передачи и распространения энергии, анализ режимов и расчетов электрических линий связи породили теорию электрических цепей. У ее истоков стояли многие выдающиеся ученые прошлого века, в том числе Кельвин, разработавший основы теории длинных линий.
А сколько интересных работ связано с возникновением «мгновенных перенапряжений» и «экстратоков», как их называл Фарадей. Они появляются в электрических цепях при переходных процессах и длятся ничтожное время. Но по разрушительной силе своей состоят в близком родстве с молниями. Я бы мог рассказать немало интересного о работах М. Е. Ващенко-Захарченко и о затворнике и мизантропе О. Хевисайде.
Совсем особую область в теоретических основах электротехники образуют теория колебаний и теория регулирования. В этой области классические работы принадлежат таким выдающимся ученым, как математики А. М. Ляпунов и А. Пуанкаре.
Наконец, самое большое удовольствие я всегда получал при изложении теории электромагнитного поля — труднейшей, преобильно насыщенной высшей математикой дисциплины, которая давала возможность понимать и рассчитывать поля или хотя бы находить характер их распределения в различных электротехнических устройствах. Это трудный курс, и студенты побаивались экзамена «по полю», считая: «Поле сдашь — студентом будешь!» Но зато какое прекрасное ощущение высочайшей «интеллигентности» этого курса приходило к каждому… после экзамена.
Нет, нет, уверяю вас, что мне стоило большого труда удержаться и, «наступив на горло собственной песне», не пуститься в воспоминания по поводу теоретических основ электротехники…
Мне кажется, сегодня нет более интересной отрасли в практической деятельности, чем, скажем, строительство электрических станций, мощных линий электропередачи, проектирования
Впрочем, не менее интересно заниматься и вопросами разработки и производства электротехнических материалов и электроизоляционных конструкций. Существует, например, целая наука о диэлектриках. А возьмите такое производство, как изготовление конденсаторов — потомков лейденской банки. Я еще помню то сравнительно недавнее время, когда емкость в 10 микрофарад внушала нам — молодым инженерам — глубокое уважение. А сегодня я нисколько не удивляюсь, когда беру в руки серебристый стаканчик электролитического конденсатора, у которого на боку написано «1200 мкФ», емкость в 120 раз больше той — из молодых моих лет…
А вот еще, казалось бы, вполне прозаическая промышленность — кабельная: силовые, телеграфные, телефонные, радиочастотные, коаксиальные кабели, волноводы и световоды…
Совсем недавно коллеги по Союзу писателей попросили меня показать им «что-нибудь этакое… удивительное». И я принес кусок гибкого двужильного кабеля в светло-зеленой синтетической оболочке. Коллеги обиделись, подумали, что шучу. Тогда я протянул кабель в соседнюю комнату, направив его срезанным концом на электрическую лампочку, предложил свернуть, перепутать, завязать его узлами. Протянул свободный конец в зал, где мы заседали, и попросил потушить свет… Из кабеля, из двух тоненьких жил, били два острых лучика света… Вы представляете себе — лучи света, завязанные в узел? Не удивительно? Тогда вы не способны удивляться вообще!
Между тем кто-то неслышно вошел в соседнюю комнату, тенью проскользнул между лампочкой и концом кабеля, и у нас на «приемном конце» лучики света послушно мигнули, отмечая приход опоздавшего…
Я мог бы продолжить перечисление, рассказывая о многом, что было бы интересно и полезно узнать читателю. Ну хотя бы о последних изобретениях и оригинальных конструкциях в светотехнике, в промышленных электротермических установках, в области электропривода, в электрическом транспорте — наземном и водном, подземном и подводном, воздушном и безвоздушно-космическом. Ни один из них не тронется с места без электрооборудования. А ведь остались еще не упомянутыми электроизмерительные, электронные и полупроводниковые приборы, автоматика и телемеханика, вычислительная техника, радио, телевидение, электронная микроскопия, ускорители частиц…
Но современная энергетическая техника необъятна. А необъятное, как известно, объять невозможно. И потому в этой главе я ограничусь лишь некоторыми рассказами о развитии основного электротехнического оборудования — об электрических машинах наших дней и еще о тех новых способах, которыми мы собираемся добывать электрическую энергию завтра.
«…Советская власть плюс электрификация…»
«Применение электрической энергии в России за последние годы значительно развилось, электротехническая же промышленность в ней до последнего времени находится в младенческом возрасте». Это строчки из толстой книги «Промышленность и техника, том III. Электричество, его добывание и применение профессора Артура Вильке. С.-Петербург, 1904».
В начале века в Петербурге-Петрограде — работало около двухсот электрических станций! Не думайте, что я ошибся. Просто в то время еще не научились передавать электроэнергию на расстояние без больших потерь и потому машины, вырабатывающие электричество, старались ставить рядом с потребителем. Радиус линий передачи не превышал обычно одного километра. Часть таких «электростанций» давала постоянный ток, часть — переменный однофазный.
В 1839 году из-за границы в Россию вернулся молодой инженер Роберт Эдуардович Классон — уроженец Киева и выпускник Петербургского технологического института. В Германии он работал монтером на строительстве первой опытной линии передачи электроэнергии трехфазного тока, осуществлявшемся под руководством М. О. Доливо-Добровольского.