Владимир Кучин - Популярная история — от электричества до телевидения

19-й век человечество начинало в напудренных париках, на золоченых каретах запряженных лошадьми и деревянных парусниках, бегущих по воле ветра и волн, а закончило в деловых, вполне современных костюмах и пальто, на автомобилях, в железнодорожных вагонах и на пароходах. Прогресс в изучаемой нами отрасли в 19 веке был грандиозен. Электрическая и магнитная энергии были «обузданы» усилиями ученых и инженеров и стали важнейшей частью цивилизации. Физиками, химиками, электротехниками (появилась такая профессия) были проведены удивительные эксперименты, открыты разнообразные эффекты. Скудность технических сведений 16–18-го веков сменилась необъятностью информационного материала. Но мы будем следовать по нашей «информационной дороге» — от электричества к телевидению , оставляя «на обочине» важнейшие открытия и достижения не связанные напрямую с заданной темой — электрохимию, гальванику, электрометаллургию, электросварку, электрические машины, электрические генераторы, и т. д. и т. п. — в этих разделах будут упомянуты только первооткрыватели. Это единственный способ изложить нашу « Популярную историю ».

На рубеже 19-го века, предположительно в декабре 1799 г., итальянец Алессандро Вольта изготовил 1-ю электрическую батарею, которая представляла собой столбик из чередующихся медных и цинковых кружков, разделенных кружочками сукна или войлока вымоченного в слабом водном растворе серной кислоты. Первое сообщение об этой батарее, которую Вольта называет « снарядом, слабо заряженным, но действующим непрерывно, подобно лейденской банке », последовало в 1800 году, 20 марта, в письме от Вольта к президенту Лондонского Королевского общества Джозефу Банксу (Джозеф Банкс — знаменитый английский ботаник и путешественник, участник экспедиции Кука, президент Королевского общества в 1778–1820 гг.). Письмо содержит описание и рисунки Вольта, и рекомендации по применению в батарее разных металлов. « Вольтовы столбы » великого итальянца сохранились, впрочем, он позднее от них отказался, т. к. сукно под тяжестью металлических кружков быстро высыхало, и стал применять последовательно соединенные « чашечные приборы » — в этой конструкции медные и цинковые пластинки, соединенные проволокой, помещены в чашки со слабой серной кислотой (см. рис. далее).

Рис 8. Рисунок «снаряда» из письма Вольта к Банксу, фото батареи, сделанной Вольта, рисунок Вольта с «чашечным прибором»

В 1800 году французы окончательно победили армию европейской коалиции в Италии, 23 июня 1-й консул Франции Бонапарт открыл университет города Павия и назначил в нем Алессандро Вольта профессором экспериментальной физики. В ноябре 1800 года профессор Вольта читал доклады в Париже в Институте Франции, где объяснил принцип действия своих приборов, в декабре 1801 года Вольта был награжден золотой медалью Института Франции и премией первого консула Франции. Карьера Алессандро Вольта продолжилась, но не как изобретателя, а как политика, он стал и членом Почетного легиона и сенатором Италии. Умер великий изобретатель и инженер Алессандро Вольта в 1827 году — «вольтов столб» его последняя значительная работа. [11, 12, 15].

«Вольтов столб» вызвал большой интерес у европейских физиков, и надолго стал единственным прибором для получения электричества, но с точки зрения конструкции он не был новостью . За 7 лет до Вольта, в 1793 году, английский врач Ричард Фоулер (1765–1863) опубликовал в Эдинбурге статью по своим опытам с «животным электричеством» « Experiments and Observations on the Influence lately discovered by M. Galvani, and commonly called Animal Electricity », в которой как приложение было письмо некоего Робайсона — последний сообщал, что он складывал в столбик кусочки цинка, величиной с шиллинг, вперемежку с серебряными шиллингами, и сбоку этот столбик «пробовал на язык» — «раздражение оказывалось очень сильным и неприятным» [11].

Идея Вольта разделить в столбике цинк и медьсукном , пропитанным слабой кислотой, позволила получить электричество без «пробы на язык», но Вольта ставил своей целью только электрическое соединение металлов из своего ряда, а не получение электричества в результате химической реакции (цинк реагирует с кислотой и выделяется водород). [10]. (Знал ли Вольта о конструкции Робайсона — неизвестно).

Углубленные научные опыты после 1800 года, как я и писал выше, Вольта не проводил, но по его пути немедленно пошли многие естествоиспытатели [11, 12, 22, 23]:

30 апреля 1800 года английский химик Уильям Николсон (1753–1815) и его напарник хирург Энтони Карлайл (1768–1840) изготовили «столб Вольта» и полностью проверили его работоспособность. Николсон в ходе опыта для улучшения контакта верхней проволоки с цинковым кружком налил на него немного воды и случайно обнаружил, что на этой проволоке, выделяются пузырьки — экспериментатор по запаху (!) предположил, что это водород. Николсон и Карлайл провели новый эксперимент — в пробирке с водой, в которую через пробки были введении проволоки от «столба Вольта», они впервые разложили воду с помощью электричества на водород и кислород . Водород исследователи собрали, а кислород определили по тому, как он окислил медную проволоку.

В сентябре 1800 года немецкий физик Иоганн Риттер (1776–1810) сообщает о своем опыте по разложению воды, при этом ему удалось собрать кислород.

В 1800 году будущий великий английский химик Хэмфри Дэви (1778–1829) начал серию опытов по химическому действию электрического тока. Дэви не удовлетворился опытами предшественников, он использовал золотую проволоку, золотые сосуды, откачивал воздух, применял дистилляцию воды — боролся со всякого рода примесями и побочными эффектами, и сделал вывод:

«Таким образом, по видимому, не подлежит никакому сомнению, что химически чистая вода разлагается электричеством исключительно на газообразные вещества — на кислород и водород .» [24].

В 1803 году профессор петербургской Медико-хирургической академии Василий Петров (1761–1834) опубликовал в типографии своей Академии « Известие о Гальвани — Вольтовских опытах ». Труд был написан на русском языке вместо повсеместно принятого в те времена использования латыни, и возможно поэтому был никому неизвестен в Европе и России в течение 80 лет (!!!). В 1887 году в Вильно студент вышеупомянутой академии Гершун случайно обнаружил «Известие» Петрова в библиотеке, Гершун вернулся в Петербург и сообщил о находке, после чего о профессоре Петрове была помещена заметка в русском журнале «Электричество». А писать было о чем! Если доверять работе Петрова от 1803 года — он первым открыл явление световой электрической дуги , которое традиционно считается достижением великого химика Хэмфри Дэви [25, 26]. Петров соорудил «Вольтов столб» из 4200 цинковых и медных кружков по полтора дюйма в диаметре и проводил многочисленные химические опыты. В статье VII он описывает, что при сближении двух углей, соединенных проволоками с концами столба, до расстояния 1–3 линий между углями появляется весьма яркий белый свет или пламя, «от которого темный покой весьма ясно освещен быть может» . [26]. Итак, если верить книге Петрова, то его опыты 1802–1803 гг. имели место, но, к сожалению, на развитие мировой науки и техники влияния не оказали.