Вселенная и человечество. том 5 (Г. Кремер) - часть 30

Вольтов  столб  долгое  время  был  лучшим  из  известных  произво- 

дителей  электричества,  и  чем  выше  его  устраивали,  тем  получали  сильнее 

ток.

 

Скоро  развилась  всюду  живая  научная  жизнь.  Ученые  с  рвением  заня- 

лись  новым  аппаратом  и  стали  употреблять  его  для  разнообразных  изследо- 

ваний,  благодаря  которым,  как  мы  позже  увидим,  значительно  подвинулась  впередъ 

химия.  Приблизительно  20  лет  продолжались  эти  опыты  с  Вольтовым  стол- 

бом,  который,  конечно,  в  течение  этого  времени  был  значительно  усовершен- 

ствован,  так  что,  в  конце  концов,  его  стали  .употреблять  не  в  форме  столба, 

а  в  форме  так  называемых  гальванических  элементов,  употребляемьтх  въ 

таком виде и теперь. Эти опыты с Вольтовым столбом привели в 1820 г-

 

 

датского    физика   Ганса   Христиана   Эрстеда (1777 — 1851)    к  важному   от- 

крытию.

 

Мы  уже  много  раз  указывали,  между  прочим,  при  изложении  попытокъ 

Гилъберта  (см.  стр.  179)  на  то,  что  ученые  давно  предчувствовали  известную 

связь  между  электричеством  и  магнетизмом.  Это  предчувствие  обратилось  въ 

уверенность,  благодаря  открытию  Эрстеда.  Оя  наблюдал,  что  каждый 

раз,  когда  электрический  ток  проходит  по  проволоке  его  Вольтова  столба, 

находившаяся  вблизи  магнитная  стрелка  отклонялась  от  своего  северо- 

южного  положения.  Эгим  была  доказана  тесная  связь  между  электричествомъ 

и  магнетизмом.  Но  наблюдения  Эрстеда  сделались  ценными  еще  по  другому 

поводу.  Человек,  которому  мы  обязаны  дальнейшим  разватием  открытий 

Эрстеда  был  Андре  Мариа  Ампер  (1775  —1836  гг.).  Несколько  времени 

после того, как он узнал об открытия Эрстеда, Ампер уже совершенно изу-

 

чил  закоыы  электромагнетизма.  Он  указал,  что  электрический  ток  влияетъ 

не  только  на  положение  магнитной  стрелки,  но  что  и  сами  электрические  токи 

находятся  во  взаимодействии.  Так,  он  установил  закон,  что  одинаково  на- 

правленные  гальванические  токи  взаимно  притягиваются,  противоположно  напра- 

вленные  —  взаимно  отталкиваются.  Для  доказательства  этого  закона  Амперъ 

придумал  различные  аппараты.  Самым  важным  последствием  амперовскаго 

открытия  является  то,  что  с  тех  пор  стали  смотреть  на  магнит,  как  на 

совокупность  частиц  ядра  железа,  вокруг  которого  протекают  электрические 

токи.  Впоследствии  стали  устраивать  электромагниты,  которые  состоят  изъ 

сердечника  из  мягкого  железа,  окруженного  проволочной  спиралью,  по  кото- 

рой  проходит  ток.  Под  влиянием  действия  этого  тока  сердечник  делается 

магнитом  и  остается  таковым  до  тех  пор,  пока  проходит  ток.  Этот  элек- 

тромагнит  в  настоящее  время,  действительно,  самый  важный  прибор  из  всехъ 

электрических  аппаратов  и  машин,  безразлично  приготовлены  ли  они  для  науч- 

ных  или  технических  целей.  Ограничимся  только  несколышми  примерами:  на 

действии  электромагнита  основываются  почти  все  электрические  измерительные 

инструменты,  электромедицинские  аппаратия,  телеграфы,  динамомашины,  электри- 

ческие  моторы  и  т.  д.,  короче,  куда  бы  мы  ни  посмотрели,  почти  в  каждомъ 

отдельном  из  многих  знакомых  нам  электрических  приборов  мы  встре- 

чаем в какой нибудь форме электромагнит.

 

Рядом  с  знанием  законов  электромагнетизма  и  вытекающого  изъ 

него  устройства  электромагнитов,  для  последующого  развития  учения  об  эле- 

ктричестве  так  же,  как  ж  для  всей  электротехники,  является  важной 

установка  закономерности,  которой.  подчинен  электрический  ток.  Только 

точное  изследование  этой  закоыомерности  дало  возмояшость  приияться  за  вы- 

числения,  положенные    в  осиовапие  вышеупомянутых  областей,'  и  произ- 

вести их.

 

Если  мы  в  настоящее  время  хотим  провести  ток  из  динамомашины 

в  электрическую  лампочку,  то  должньи  сначала  точно  вычислить,  .  насколько 

силен  должен  быть  ток,  при  выходе  из  ьиашины,  затем  мы  должны 

знать,  какое  сопротивление  представляет  проводидк  прохождению  тока,  сколько 

из  своей  первоначальной  силы  он  теряет  в  этой  проволоке  и,  наконец,  съ 

какою  интенсивностью  входит  он  в  действие  в  лампе.  То  же  самое  отно- 

сится  и  к  каждому  электрическому  приложению,  какого  бы  рода  оно  ни  было 

и  какой  бы  цели  оно  ни  служило.  Человек,  которому  мы  обязаны  изу- 

чением  и  изследованием  этих  законов,  столь  важных  для  всей  электро- 

техники,  был  Георг  Симон  Ом  (1789  —  1854  гг.).  Ок  обнародовал  въ 

1827  году  неболыпое  сочинение:  „Вие  ^аи апизсиие  Кеиие  таиЬетаеивсЬ.  Ьеаг- 

Ъеииеи"  („Гальваническая  цепь,  обработанная  математически").  В  этом  со- 

чинении  впервые  высказан  самый  важный  основной  закон  всей  электро- 

техники,  который,  по  имени  его  основателЯ',  называется  в  настоящее  время 

законом  Ома.  Он  гласитъ:  „Сила  гальванического  тока  прямо  пропорциональна 

электродвигательной  силе  источника  тока  и  обратно  пропорциональна  сопротивле- 

нию  проводника".  Ом  (ОЬт),  бывший  в  то  время  учителем  гимназии  въ 

Нюрнберге,  хотел  воспользоваться,  как  диссертацией  при  берлинском  универ- 

ситете,  небольшим  сочинением,  в  котором  этот  закон,  столь  ваншый 

для всей будущей электротехники, был математически обоснован. Гегель

 

отказал  ему  в  этом  —  факт,  который  лучше  всяких  книг  свидетелъ- 

ствует  о  гибельном  влиянии  гегелианской  школы  на  развитие  естественииыхъ 

наук. Важность закона Ома лучше всего характеризовал Ломмель в речи,

 

 

сказанной в память этого великого физика:  „Все величайшее развитие электри- 

чества возможно  было лишь на основании закона Ома"

 

Заслуга  Гальвани,   Вольта ( оииа) и    Ома заключается в  том,   что они 

открыли болыпую область   гальванического   электричества,   а   в   английскомъ

 

физике  Михаиле  Фарадее  мы  встречаем  человека,  который  всю  свою  жизнь 

посвятил  исключительно  изследованию  явлений  гальванизма.  Все  опыты,  которые 

делал  Фарадей  в  этой  области,  он  изложил  в  своем  большом  произве- 

дении: „Ехрегитепиаи гезеагсииез ип еиесигисииу" („Эксперименталъные  изыскания 

в  электричестве")  над  которым  он  работал  экспериментально  и  литературно 

24  года  и  которое  в  3,000  параграфов  содержит  безконечное  изобилие 

знаний.  Болыпая  часть  его  изследований  касается  действия  гальваническаго 

тока  на  химическия  тела  и  поэтому  к  этой  части  его  работы  мы  вернемся  еще 

при разсмотрении успехов химии.

 

Самым  важным  его  открытием  является  так  ыазываемая  электрическая 

индукция.  Мы  уже  видели,  что  Эрстед  открыл  действие  гальваническаго 

тока  на  магыит,  а  Ампер  продолжил  его  открытия.  Последний  обра- 

тил  внимание  французского  математика  Франсуа  Жана  Арого  на  экспе- 

рименты  Эрстеда  и  он  же  побудил  Фарадея  прокладывать  своими  изследованиями 

новые пути.

 

Арого  первый  познакомил  широкие  круги  с  открытиями  Эрстеда  и  ука- 

зал  на  то,  что  железное  ядро,  через  которое  проходит  ток,  становится  маг- 

нитом.  Правда,  сам  он  к  развитию  учения  об  электричестве  ничего  выдаю- 

щагося  не  добавил,  но  ему  принадлежит  та  заслуга,  что  он  побудилъ 

Ампера  и  Фарадея  к  их  изследованиям.  Фарадей  сделал  замечательное 

открытие  при  точной  поверке  опытов  Араго,  —  он  открыл,  что  каждый  разъ 

когда  по  одной  проволоке  проходит  электрический  ток,  в  соседней  проволоке 

также  всегда  возбуждается  ток.  То  же  самое  происходит,  когда  проволоку,  по 

которой  проходит  ток,  приближают  к  другой  или  уда^ляют  от  нея.  Такимъ 

образом,  возиожвю  возбудить  электрический  ток  в  проволоках,  не  приводя 

их  в  соприкосновение  с  источником  тока,  также  в  проволочной  спирали 

возможно  вызвать  ток  простым  способом,  именно,  вкладывая  в  нее  магнит. 

Здесь,  следовательно,  происходит  обратное  тому,  что  наблюдается  в  электро- 

магните,  где  благодаря  току,  который  протекает  по  проволочной  спирали  вокругъ 

магнита,  в  последнем  возбуждается  магнетизм.  Открытая  Фарадеем  элект- 

рическая  и  магнитная  индукция  представляет  одно  из  важнейших  явлений  въ 

области  гальванического  электричества.  Индукция  находит  широкое  применение, 

так  как  на  ней  основывается  устройство  болыпого  количества  аппаратов,  как, 

например,  так  многоразлично  употребляемые  индукционные  аппараты  в  ихъ 

разнообразных  вариадиях,  какъ-то:  электромедицинские  аппараты,  индукционныя 

катушки  для  опытов  с  Ренгтеновскими  лучами,  трансформаторы  для  электро- 

техники  и  т.  д.  Только  благодаря  открытию  закона  индукции  Фарадеем  сде- 

лалось  возможным  в  настоящее  время  силу  Ниагарского  водопада  превратить 

в  электрический  ток  и  провести  его  на  разстояние  45-ти  километров  въ 

город  Буффало,  куда  он  приходит  с  таким  высоким  напряжением,  что 

он  сначала  негоден  для  употребления.  Тут  толыю  с  помощью  индукцион- 

ного  аппарата,  называемого  трансформатором,  его  доводят  до  такого  наиря- 

жения,  при  котором  он  может  быть  применен  для  целей  освещения  и  про- 

явления силы.

 

После  того,  как  многие  изследователи,  описанным  выше  способом, 

достаточно  разработали  теоретическое  знание  свойств  гальванического  тока, 

оно нашло свое первое практическое приложение, полное значения для всего

 

человечества.  Уже  вскоре  после  открытия  гальвапического  электричества 

думали  восполъзоваться  им  для  телеграфирования  и  различяыми  изследователями 

были  сделаны  всевозможные  опыты,  направленные  к  достижению  этой  дели. 

Однако,  ни  один  из  этих  опытов  не  увенчался  окоычательным  успеуом. 

Почва  для  такого  применения  тока  не  была  еще  достаточно  подготовлена  и  не 

были  достаточно  изучены  его  свойства.  Но,  как,  только  стали  известны  законы 

электромагнитизма  и  магнитной  индукции,  удалось  создать  и  электромагнитный 

телеграф.

 

 

В  Геттингене,  в  1833  году,  местными  учеными  Карлом  Фридрихомъ 

Гауссом  и  Вильгельмом  Эдуардом  Вебером  впервые  был  применен  этотъ 

аппарат.  Проволока  была  проведена  почти  на  протяжении  3,000  футовъ;  она 

вела  от  обсервационной  башни  к  магнитной  обсерватории.  Телеграфные  знаки 

передавались  от  станции  отправления  к  станции  приема  посредством  элект- 

рического  тока  по  двум  проволокам  при  помощи  переключения  тока  то  въ 

одном,  то  в  другом  направлении.  На  приемной  станции  ток  протекал  по 

проволочной  спирали,  в  которой  был  привешен  свободно  висящий  магнит. 

Как  только  ток  протекал  по  этой  спирали,  магнит  выходил  из  своего 

спокойного  положения  и  отклонялся  различным  образом,  смотря  по  тому,  шелъ 

ли  ток  со  станции  отправления  к  станции  приема  в  том  или  другом  напра- 

влении.  Другими  словами,  магнит  отклонялся  то  вправо,  то  влево,  смотря  Ию 

направлению проведенного вокруг него тока. С магнитози было тесно

 

связано  неболыпое   зеркало, которое  повторяло движения магнита.    Комбинацией

 

поворотов этого зеркала возможно было давать знаки, и таким способом  бле-

 

стяще удалось посылать телеграммы из одного места в другое.    Недостатокъ

 

этого  аппарата состоял  в  том,   что  надо было  наблюдать  за  зеркалом, и.

 

таким образом телеграмма не могла быть  увековечена  знаками.    Первый ме-

 

тод для письменного изображения телеграмм бг.Ил  изобретен Карлом  Авгу-

 

стом Штейнгейлем,   который  в   1837 году поставил пишущий телеграф въ

 

Мюнхене.    Его   аппарат   был   еще довольно  сложный и, вероятно, не нашелъ

 

бы никогда дальнейшого распространения.   Однако, в том же году американецъ

 

Самуил   Морзе   (1791—1872)   изоб-

 

рел,   названный   его   именем,   пи-

 

шущий    телеграф,    который     долгое

 

время  почти   исключителыю   употре-

 

блялся   на  телеграфах   всего   света,

 

пока   он  не  был более или менее

 

отодвинут  на  задний  план  изобре-

 

тением    печатного    телеграфа    Юза

 

Только  в самое последнее время, съ

 

изобретением  безпроволочного   теле-

 

графа,  стали   опять   пользоваться для

 

приема  телеграмм  также   и  апиара-

 

том Морзе.   Хотя Штейнгейлю и не

 

удалось   изобрести   такого   аипарата,

 

который Иташел бы продолжительное

 

употребление,    однако,    он    все    же

 

является реформатором телеграфов.

 

Им был устроен  телеграф между

 

Нюрнбергом  и Фюртом,   при   чемъ

 

этою   поныткою   он   твердо   устано-

 

вил, что для телеграфирования нужны

 

не   две   проволоки,  но и  одной  про-

 

волоки совершенно  достаточно, чтобы  обмениваться телеграммами  между  двумя

 

станциями  в каком угодно направлении.   Вторая проволока, назначенная, какъ

 

оказалось   Ию  его   изследованиям, для   обратного   течепия   тока,   может   быть

 

заменена   самой   землей,    которую    соединяют   с  источниками   тока  обеихъ

 

станций   посредствсж   медных  пластинок.    Такое  устройство  вошло с техъ

 

пор   в  употребление   повсюду  и значительно  облегчило распространение теле-

 

графов.    Открытие,   имеющее  такое  болыпое  значение, как телеграф, должно

 

было,   естественно,  преобразовать все   наши  способьт  сообщения.    В  то  время

 

как   прежде   оптический   телеграфный   аппарат   слулшл   исключительно   для

 

отправления и получения правительственных телеграмм, с конца 30-х годовъ

 

телеграф   становится    общественным    достоянием,   которое   оказало   громад-

 

ыое   влияние   на   развитие   торговли  и сообщения:  оно  дало  возможность устано-

 

вить   интернациональные    торговые    сношения.     В   настоящее время,  благодаря

 

улучшению   аппарата,   стало   возможно   в   течение   одного   часа   отправить   на

 

далекое   разстояние   несколько   тысяч   слов.    Телеграфирование,   как   первое

 

приложение гальванического тока к практике, должно было, естественно, остано-

 

вить  развитие  учения  о  гальваническом  электричестБе,  так  как  многие  аипа- 

раты  нуждались  в  улучшениях  разного  рода,  а  также  необходимо  было  точнее 

изучить  и  формулировать  многие  законы.  Таким  образом,  ближайшим  послед- 

ствием  введения  телеграфа  является  целый  ряд  открытий  и  изобретений  в  обла- 

сти гальванизма, из которых мы здесь укажем только на важнейгаия.

 

 

Самой  существенной  составной  частью  телеграфного  апцарата  является  элект- 

ромагнитъ;  его  устраивали  весьма  разнообразно.  Постоянно  улучшая  электро- 

магнит,  дошли  до  того,  что  устроили  электромагниты,  способные  поднимать  ты- 

сячи  центнеров.  Важным  моментом  в  развитии  электромагнита  является 

устройство т. н. динамомашины.

 

Уже  Фарадей  открыл,  что  если  медную  пластинку  вращать  между  полю- 

сами  магнита,  то  из  нея  можно  получжть  ток.  При  дальнейшем  развитии  этого 

принципа, достигли того, что, производя круговращение якорных ядер между

 

магнитами,  могли  создать  машийьт,  которые    доставляли  токи  огромного  напря- 

жения.  Эти  машины  —  динамомашины—найдут  свою  обстоятелъную  оденку  при 

обсуждении  развития  техники.  Поэтому  здесь  только  указано  на  то,  что  созданию 

научных  основ  для  динамомашин  содействовали,  главным  образом,  физики 

Штерер,  Грамм  и  болыпе  других  Вернер  Сименс.  Этот  последний  въ 

1867  году  чисто  научно  установил  так  называемый  электродинамжческий 

принцип.

 

До  сих  пор  электромагнит  возбуждался  посторонним  током,  болынею 

частью  током  батареи.  Сименс  предположил,  что  по  всей  вероятности,  возможно 

вызвать  электромагнетизм  током  самой  динамомашины.  Если  в  индукторе  воз- 

бужден  ток,  то  следует  только  обвести  его  надлежащим  образом  вокругъ 

магнитов,  увеличив  таким  образом  их  силу  настолько,  насколько  это  необ- 

ходимо  для  конструкдии  динамомашины.  Развивая  далыпе  эту  основную  мысль, 

Симеяс  установил  принцип,  что  каждый  кусок  железа  влиянием  земного  маг- 

нетизма  намагничивается,  поэтому  необходимо  только  взять,  как  индуктирован- 

ное  тело,  кусок  мягкого  железа  подковообразной  формы  и  вокруг  него  обвести 

ток  яз  индуктора;  железо  тогда  делается  очень  сильным  магнитом.  На 

этом  принщше,  установленном  Сименсом,  основываются  все  наши  современ- 

ные    динамомашины.  Сименс,  благодаря  своим  научньш  идеям,  сделался 

отдом  новейшей  электротехники.  Самою  важною  машиною  электротехники  явля- 

ется  динамомашина.  Для  производства  токов,  необходимых  для  телеграфиро- 

вания,  воспользовались  гальваническими  элемеятами,  являющимися  модификацией 

Вольтова  столба.  При  большой  потребности  в  токе,  понятно,  что  телеграфъ 

должен  был  немедленно  содействовать  улучшению  этих  элементов.  Скоро 

появляется  много  новых  подобных  источников  тока,  из  которых  элементы 

Даниэля,  Бунзена,  Мейдингера  и  Лекланшэ  особенно  обращают  на  себя  вни- 

мание.  Дальнейшее  усовершенствование  элементов  привело  позднее  к  устрой- 

ству  так  называемых  сухих  элементов,  которые  не  содержат  никакой  жид- 

кости, но содержат сухую засыпку. •

 

Эти  элементы  в  настоящее  время  употребляются  в  большом  количестве 

для  карманных  батарей  и  т.  п.  Дальнейшим  развитием  элементов  являются 

так  называемые    батареи,  или  аккумуляторы,  которые  дают  возможность  соби- 

рать  электрический  ток,  сохранять  его  в  течение  какого  угодно  времени,  чтобы 

затем воспользоваться им при подходящем случае.

 

Конструкцию  подобных  аккумуляторов  усовершенствовали  Планте  и  Фор, 

а  в  новейшее  время  Юнгнер.  Эти  аккумуляторы  в  настоящее  время  употребля- 

ются  для  целей  освещения,  приведения  в  движение  вагонов  (длинные  железно- 

дорожные  вагоны,  автомобили)  и  т.  д.  Таким  образом,  мы  видим,  что  вслед- 

ствие  открытия  телеграфа  возникла  богатая  научная  жизнь  в  области  гальва- 

ыизма,  которая  поглотила  деятельность  ученых  в  такой  степени,  что  о  реак- 

ции  здесь  казалось  не  могло  быть  речи,  а  тем  не  менее  она  вскоре  наступила. 

Так,  мы  видим,  что  приблизителыю  съ!840года  и  до  середины  60-х  XIX  столе- 

тия  научная  деятельность  в  области  гальванизма  постепенно  падает  и,  наконец, 

почти совсем прекращается.

 

Поэтому  теперь  мы  обратимся  в  разсмотрению  успехов,  которые  сделали 

другия ветви физики с начала прошлого столетия.

 

В области механики новое столетие начинается крупным актом, именно,