Михаил Шателен - Русские электротехники

После Гильберта учение о магнитных явлениях оставалось долгое время без дальнейшего развития и никаких новых, сколько-нибудь крупных работ о магнетизме не появлялось. Лишь в середине XVIII в., в связи с успехами изучения электрических явлений, появился интерес и к явлениям магнитным. Были высказываемы и мысли о связи между этими двумя родами явлений. Одним из пионеров идеи о связи между электрическими и магнитными явлениями был русский академик Эпинус. Об этом свидетельствует написанная им «Речь о сходстве электрической силы и магнитной в публичном Собрании Императорской Академии Наук в день 7 сентября 1758 г., говоренная Академии Наук профессором физики Ф. У. Эпинусом». В этой речи Эпинус рассматривает вопрос о связи между электрическими и магнитными явлениями и, опираясь как на свои исследования, так и на результаты, полученные другими учеными, кончает свою речь словами: «Показал я теперь, Почтеннейшие Слушатели, сходство между электрическою и магнитною силою и, таким образом, намерение свое исполнил». Эпинус говорил только о сходстве электрических и магнитных явлений, не рискуя сделать более смелых выводов. «Из сего можно заключить», писал он, «не только о некоемом союзе и сходстве магнитной и электрической силы, но и о сокровенном их точном подобии. Но я таким образом заключать не отважусь». Как известно, прошло много лет, пока появились люди, отважившиеся сделать это заключение.

Таким образом, наши пионеры в изучении электрических и магнитных явлений в самую раннюю эпоху изучения высказывали мысли, которые получили общее признание многими десятилетиями позднее, после работ Эрстеда, Ампера, Араго, Фарадея и др. Эти последние работы могли, однако, появиться лишь в последующую эпоху, после того, как стало известно новое электрическое явление — явление электрического тока, т. е. после изобретения вольтова столба, который впервые дал возможность получать длящийся электрический ток.

Работы Гальвани и Вольта послужили началом новой эпохи в изучении электрических явлений. Изобретение вольтова столба стало одним из величайших событий в истории развития знаний об электричестве потому, что вольтов столб дал впервые возможность получать электрический ток и затем изучить законы им управляющие и действия, сопровождающие его прохождение по проводникам.

Вольтов столб был изобретен итальянским физиком Алессандро Вольта в 1799 г. Алессандро Вольта первый обнаружил появление электродвижущих сил при соприкосновении разнородных металлов. Он же установил различие между проводниками первого класса (металлами) и второго класса (электролитами) и нашел, что составляя электрическую цепь из проводников обоих классов, можно получить в цепи электрический ток. Это открытие и привело его к сооружению «столбика», получившего в дальнейшем известную всем форму.

Изобретение Вольта вызвало к жизни, как тогда думали, новое электричество. «Не старое и шумное электричество Нолле и Франклина, — писал акад. Дюма, — но электричество Вольта, которое безшумно течет по металлическому проводнику».

Вольтов «столб», «столбик» или «столбец» стал непременной принадлежностью всех лабораторий, где изучались физические и химические явления. Его применил Дэви для своих разнообразных исследований, Фарадей для своих первых работ. Мощнейший «вольтов столб» построил для своих исследований и русский физик, профессор Медико-хирургической академии в Петербурге, впоследствии член Академии наук, Василий Владимирович Петров (1761–1834 гг.). Петрову мы обязаны открытием в 1802 г. того замечательного явления, которое затем получило название вольтовой дуги и которое вновь наблюдал в 1813 г. Гемфри Дэви (1778–1829 гг.). Это было первое электрическое явление, которое впоследствии получило приложение на практике и которое, следовательно, положило начало новому отделу технических знаний — электротехнике.

Первыми практическими применениями электричества были применения его для освещения. Первыми электрическими лампами были лампы с электрической дугой. Уже сам Петров писал, что при помощи открытого им электрического светового явления «темный покой достаточно освещен быть может».

За открытием вольтовой дуги последовал ряд других величайших открытий, касающихся электрического тока: были изучены свойства электрического тока, установлена связь между электрическими, магнитными, тепловыми и химическими явлениями, открыто явление термоэлектричества, обнаружено действие магнитного поля на световой луч, найдены законы механического взаимодействия токов между собою и взаимодействия токов и магнитов и, наконец, было открыто явление электромагнитной индукции. Все это было сделано в течение первой половины XIX в. Тогда же великими математиками той эпохи были приложены методы математического анализа к изучению электрических и магнитных явлений. Это привело к блестящим результатам. Теоретическое и экспериментальное изучение явлений магнитных и явлений электрического тока дало исключительно благоприятные результаты. К началу второй половины XIX в. физики обладали уже богатым запасом знаний по электричеству и магнетизму и, что оказалось особенно важным, владели способами количественного расчета этих явлении и способами их измерений. Серия важнейших открытий и изобретений началась с 1820 г. открытием датского физика Эрстеда (1777–1851 гг.) влияния тока на магнитную стрелку. Явление, наблюденное им, было весьма просто. Эрстед установил только факт, что электрический ток, получаемый от вольтова столба, проходя по проводнику, оказывает механическое воздействие на находящуюся вблизи магнитную стрелку и стремится поставить ее перпендикулярно к проводнику, но значение этого наблюдения было огромно: им впервые устанавливался факт существования вокруг проводника с током определенного магнитного поля.

Уже в том же 1820 г. Араго (1786–1853 гг.) при помощи создаваемого электрическим током магнитного поля намагнитил кусок стали и построил таким образом первый электромагнит со стальным сердечником. Позже были построены электромагниты с сердечником из мягкого железа. В 1822 г. Фарадей установил, что проводник, по которому проходит электрический ток, стремится вращаться вокруг магнитного полюса. Это наблюдение Фарадея было в дальнейшем использовано изобретателями электродвигателей.

В 1820 же г. Ампер (1775–1836 гг.) открыл явление механического взаимодействия между токами и в 1823 г. дал полную математическую обработку своих наблюдений, положив, таким образом, начало новому отделу науки об электричестве — электродинамике… В 1824 г. Араго и Гамбей наблюдали успокаивающее действие медной или иной пластинки из проводящего материала на качающуюся магнитную стрелку, которая как будто погружалась в вязкую среду. Араго сделал из этого наблюдения вывод, что если медная пластинка может задерживать колебания магнита, то если эту пластинку заставить вращаться, она увлечет за собой магнитную стрелку. Опыт подтвердил предположение Араго, и, таким образом, было открыто явление, названное «магнетизмом вращения».