Николай Капцов - Яблочков — слава и гордость русской электротехники

Для Яблочкова характерно то, что его изобретения всегда являлись следствием многочисленных физических исследований и экспериментов. Он не просто изобретал, он изучал наблюдаемые им явления и давал им своё, иногда своеобразное толкование. Своё мнение о невозможности использования для электрического освещения ламп накаливания Яблочков обосновывал оригинальным рассуждением, вытекавшим из его представления о процессах электрической дуги. В связи с тогдашним уровнем развития физики Яблочков представлял явления, имеющие место в электрической дуге и в лампе накаливания, не как прохождение электрического тока через газы — электрического разряда, в первом случае, и прохождение электрического тока через твёрдые тела, во втором случае, а соответственно: как накаливание со сгоранием углей и накаливание без сгорания. Кислороду воздуха и связанным с последним химическим реакциям Яблочков приписывал особо значительную роль в дуге. Энергию, выделяемую при этих реакциях, он считал главным источником излучаемой световой энергии дуги.

Как бы в подтверждение или для иллюстрации этой мысли Яблочков несколькими годами позднее изобретения знаменитой «свечи» построил «свечу» следующего вида. Стержень из железной проволоки был окружён хлорокисью магния. Два таких стержня были расположены один против другого. Между их концами возникала электрическая дуга. Железо накаливалось добела и восстанавливало магний из окиси. Металлический магний сгорал в кислороде воздуха ярким блестящим пламенем. Электроды такой свечи укорачивались очень медленно — не больше 1 сантиметра в час. Совершенно ясно, что в этом случае источником излучения света действительно служила химическая реакция.

Во время своих опытов с дроблением электрического света при помощи конденсаторов Яблочков задался вопросом о прохождении электрического тока через конденсатор. Ему удалось экспериментально показать, что на зарядку конденсатора требуется определённое время. Описание этих опытов и изложение теоретических соображений можно найти в упомянутом уже нами публичном докладе, прочитанном Яблочковым в Петербурге.

Всему этому вопросу, сущность которого Яблочков определял как переход динамического электричества в статическое электричество и обратно, он придавал большое проблемное значение.

Это вполне понятно, если вспомнить, что в 70-х годах прошлого века ещё не существовало современной теории переменных токов. Отсутствовали представления о запаздывании тока по сравнению с напряжением в цепи переменного тока, о возможности прохождения тока через ёмкость, об активной и реактивной слагаемой мощности переменного тока и т. д. — представления, являющиеся теперь азбукой для каждого электрика, начиная с инженера и кончая грамотным монтёром.

В наше время вопрос о статическом и динамическом электричестве не возникает, но во времена Яблочкова он ещё волновал умы учёных-новаторов, и отражение этого можно найти в работах даже такого крупного физика, как А. Г. Столетов.

П. Н. Яблочков был не только крупным просвещённым изобретателем, но и серьёзным, вдумчивым физиком-исследователем, глубоко анализировавшим все явления, с которыми ему приходилось иметь дело, и неизменно прибегавшим к тщательному эксперименту для разрешения возникающих у него сомнений.

Кроме своих основных работ, принесших ему мировую известность, Яблочков сделал немало изобретений. Его лампы накаливания с телом накала из каолина, о которых речь была выше, были практически осуществлены изобретателем и применены для освещения кают в трёх судах русского военного флота. Электрическими машинами Яблочков начал заниматься ещё в мастерской Бреге. В журнале «Электричество» за 1881 год можно найти описание весьма совершенных по тому времени динамомашин, построенных Яблочковым. Преимущества машин Яблочкова перед другими, распространёнными тогда динамомашинами Сименса и Грамма были весьма значительными. В машине Сименса переменный электрический ток получался во вращающемся якоре, это приводило к изнашиванию коллекторных щёток и искрообразованию из-за сравнительно высокого напряжения в цепи. В машине Грамма обмотки, в которых индуцировался ток, неподвижны, но они имели сложную кольцеобразную форму. Эта часть машины вносила значительные неудобства при изготовлении машины или исправлении каких-либо повреждений обмоток. В динамомашине Яблочкова обмотка, в которой индуцировались токи, также была неподвижна, но она была проста по своему устройству и состояла из отдельных катушек. Соединение этих катушек параллельно или последовательно можно было изменять любым образом и получать таким способом от одной и той же машины токи различного напряжения. Можно было также, не останавливая машину, выключить повреждённую катушку, вынуть её и заменить другой. Система динамомашин Яблочкова не представляла таких препятствий к увеличению размера и мощности, как система Грамма.

В 1882 году Яблочков подал патентную заявку на динамомашину, отличавшуюся тем, что у неё ось статора (неподвижной системы катушек) и ось ротора (системы подвижной обмотки) были наклонены к оси вращения, что должно было привести к увеличению электродвижущей силы машины при той же скорости вращения. Запатентованный в том же году электродвигатель Яблочкова был рассчитан на очень малое число оборотов. Необходимость в таком двигателе вызывалась тем, что употреблявшиеся в то время механизмы были приспособлены к тихоходным паровым машинам.

Рис. 16. Динамомашина переменного тока Яблочкова: а — вертикальный разрез; б — боковой вид; в — катушка якоря.

Динамомашины Яблочкова не получили широкого распространения. Это объясняется тем, что после создания совершенных конструкций в руках Яблочкова уже не было достаточных материальных средств для быстрого налаживания производства этих машин, а в то время очень быстро развивались теория и практика построения электрических машин. В области электрических машин переменного тока Яблочков выдвинул ряд новых блестящих идей.

В поисках дешёвого и надёжного источника электрического тока Яблочков не ограничивался изучением и усовершенствованием динамомашин. Его сильно интересовали также и гальванические элементы, бывшие когда-то единственным источником электрического тока.

В технике сильных токов гальванические элементы во времена Яблочкова не могли конкурировать с электрическими машинами. В настоящее время двадцатилетняя работа П. Н. Яблочкова над гальваническими элементами (с 1870 по 1890 год) становится особенно интересной в свете того значения, которое теперь гальванические элементы приобрели в радиотехнике и в других областях техники слабых токов.