Культурная эволюция Homo sapiens. История изобретений: от освоения огня до открытия электричества - Рашид Шафигулин

свои работы он не публиковал, и результаты научных исследований Фарадея, таким образом, оказались обнародованными раньше (в 1831 г.). Генри продолжил работу и в 1831 г. построил действующий макет двухпроводной телеграфной линии. Короткая статья Джозефа Генри, сообщавшая, что сильный электрический удар был получен от медной ленты, закрученной спиралью между тканевой изоляцией в тот момент, когда ток батареи перестал течь в проводнике, заинтересовал студента-медика Гарварда Чарльза Пейджа (1812–1868). И уже в 1837 году он, продолжив опыты Генри, изобрел первые прерыватели, чтобы обеспечить повторяемые средства подключения и отключения цепи. То есть в этих устройствах электрический поток запускался и останавливался. Когда ток в спирали прекращался, раздавался звук, который Пейдж назвал «гальванической музыкой». Тридцать лет спустя Александр Грэм Белл назвал «гальваническую музыку» Пейджа основой для развития телефонии. В его конструкцию входили камертон, электромагнит и гальванические элементы. Издавая звук, камертон замыкал и размыкал цепь, сигнал передавался на электромагнит, который быстро притягивал и отпускал стальной стержень. В результате этих колебаний раздавался звук, похожий на тот, который производил камертон. Таким образом опыт Пейджа показал, что передача звука с помощью электрического сигнала в принципе возможна. Для этого только требовалось сконструировать более совершенные передающие и принимающие устройства.

В итоге за 40 лет 19-го века наука продвинулась от «столба Вольта» до «телеграфа Морзе», от понятий Электричества и Магнетизма до изобретения Телеграфа.

Начиная с 1832 года русский изобретатель Шиллинг занимается совершенствованием устаревшей 6-проводной конструкции телеграфа и добивается в этом очевидных успехов. В 1836 году была проложена предложенная им опытная 6-проводная линия телеграфа в Петербурге, а в 1837 году одобрен проект 15-километровой линии. К сожалению, смерть барона Шиллинга фон Канштадта оборвала эти работы. Англичанин Вильям Кук (1806–1879, знакомый с работами Шиллинга, привлек своего соотечественника Чарльза Уитстона (1802–1875), и в конце 1837 года эта пара запатентовала первый британский телеграф. В этом же году Кук и Уитстон пустили в работу 60-км линию телеграфа на Бирмингемской железной дороге. В 1834 году американец Сэмюэл Морзе (1791–1872), предложил окончательный вариант кода для телеграфии, который имеет общепринятое название «код Морзе». В 1844 году первая американская линия телеграфа Морзе соединила Балтимор и Вашингтон, провода телеграфа при этом были протянуты на столбах и деревьях. Первыми находкой воспользовались работники железных дорог, которые стали активно применять его для связи и сигнализации. По достоинству оценили телеграф и бизнесмены, получившие возможность быстрого обмена коммерческими сообщениями. После этого телеграф Морзе быстро распространился по всей Америке За ней потянулась Европа. В 1845 году британская электрическая телеграфная компания приобрела патент изобретателей Кука и Уитстона и начала строительство телеграфной сети. Простота телеграфа практически не требовала специального обучения персонала, что привело к широкому распространению этого вида связи теперь уже в Англии. Аппараты этой системы, даже прослужив более полувека, продолжали находиться в эксплуатации. Во Франции на железных дорогах использовали 1-стрелочный телеграф Бреге (Луи Франсуа Бреге 1804–1883), который по работе внутреннего механизма практически повторял телеграф Кука-Уитстона. Телеграфы Бреге также проработали 50 лет.

Когда аппараты стали массовыми, возникла потребность в более удобных и недорогих источниках тока, без пористых перегородок, с одним электролитом и с большим сроком службы. Британский химик и метеоролог Джон Фредерик Даниэль (1790–1845) в 1836 году предложил наиболее удачную конструкцию электрической батареи. Относительно дешевая, поскольку она не содержала в себе дорогих материалов, батарея имела довольно большой срок службы и к тому же давала хороший ток. В честь автора она получила название «элемент Даниэля». Батарея состоит из медного горшка, наполненного раствором сульфата меди (II), в который погружен неглазурованный глиняный сосуд, наполненный серной кислотой с цинковым электродом. Даниелю удалось преодолеть поляризацию электродов. Первоначально в медный сосуд Даниэля с раствором сульфата меди был вставлен кусочек пищевода быка, наполненный разбавленной серной кислотой с цинковым стержнем посередине. Фарадей предложил изолировать цинк оберточной бумагой, поры которой тоже могут пропускать ионы электролита. Элемент Даниэля был большим шагом вперед по сравнению с ранее существовавшими источниками тока. Более поздний его вариант, названный гравитационной ячейкой или ячейкой кроуфута, был изобретен в 1860-х годах французом Калло и в короткое время стал популярным. В 1872 году элемент Даниеля сменил нормальный элемент Джосайи Латимера Кларка (1822–1898), в котором положительным электродом выступала ртуть, отрицательным — 10 %-ная амальгама цинка. Французский физик Гастон Планте (1834–1889), исследовавший поляризацию, сделал в 1860 году очень важное открытие: свинцовые пластины, погруженные в раствор серной кислоты и заряженные, представляют собой превосходную батарею. Он стал автором первого свинцового аккумулятора.

В 1886 году немецким инженером Карлом Гасснером (1855–1942) был запатентован первый сухой гальванический элемент. Протекающие в нем химические реакции были такими же, как и в предыдущих конструкциях, но он оказался удобнее в пользовании. Солевой элемент Гасснера в общих чертах сохранился до наших дней и ежегодно выпускается в количестве многих миллиардов штук. Но в ХХ веке появляются щелочные элементы, легко составившие конкуренцию своим предшественникам. [17]

Гальванические батареи той или иной конструкции были основными источниками электричества вплоть до изобретения динамо-машины. Динамо-машина создает ток, и ее работа заставляет вспомнить велосипед при езде ночью. Колеса его при этом вращают рифленый стерженек, создавая напряжение, которого оказывается достаточно для питания велосипедных лампочек.

Многие экспериментаторы пытались преобразовать электрическую энергию в механическую или, другими словами, создать электрический двигатель. Ранее существовало несколько таких устройств: электрическое колесо Бенджамина Франклина, колесо Барлоу и вращающийся проводник Фарадея. К сожалению, ни одно из них нельзя было применить на практике. Но энтузиасты не теряли надежды. Успех сопутствовал одновременно двум изобретателям. Томас Дэвенпорт (1802–1851), кузнец из Брэндона, штат Вермонт, в 1834 году сконструировал первый роторный электродвигатель постоянного тока, создал приводимую им в движение модель поезда. В 1837 году он получил патент на электромагнитную машину. А в 1840 году оборудовал печатный станок с питанием от одного из своих двигателей. В том же 1834 году в Санкт-Петербурге профессор Борис Семеновичи Якоби (1801–1874) создал первый в мире электродвигатель с непосредственным вращением рабочего вала, основанный на принципе притяжения и отталкивания между электромагнитами. Шотландский химик и изобретатель Роберт Дэвидсон в 1838 году построил первый электрический автомобиль весом 6 тонн. Конечно, целесообразность подобных новшеств вызывает сомнение, ведь в таких изобретениях вплоть до конца XIX века имелись два серьезных недостатка: не было еще удовлетворительного двигателя и не было дешевого источника электроэнергии. Электроэнергию пока не научились получать от дешевых природных источников (ветер, водные ресурсы). В 1873 году на промышленной выставке в Вене произошла одна из тех счастливых случайностей, которые глубоко повлияли на ход развития электротехники. К началу