Русские электротехники - Михаил Шателен

К сожалению, восстановить даже внешний вид батареи, сооруженной Петровым, не представляется в настоящее время возможным: батарея и даже ее части исчезли, по-видимому, бесследно. Никаких остатков ее в физической лаборатории Военно-медицинской академии пока обнаружить не удалось. О ней можно судить только по описанию, данному Петровым в своей книге, описанию, правда подробному, касающемуся конструкции батареи, сопровождаемому подробными наставлениями для пользования ею. «Прежде, чем я приступлю к описанию самоих опытов, — пишет Петров, — за нужное считаю предположить оным сперва изъяснения приготовления и употребления гальвани-вольтовских батарей, а после и самих средств чистить составные их металлические части с некоторыми примечаниями наипаче для пользы тех читателей, которые живут в отдаленных от обеих столиц местах и которые не имели случая приобрести нужного понятия о сих предметах».

«Изъяснения» Петрова чрезвычайно поучительны и, учитывая уровень знаний об электричестве в его время, показывают в нем глубокого и тонкого наблюдателя и удивительного экспериментатора. В изъяснениях Петров обращает особое внимание на значение изоляции батареи от земли и, описывая примененные им методы изоляции (покрытие дерева сургучным лаком и промасленной бумагой), говорит, что «от изолированной обоими, теперь объявленными, способами гальвани-вольтовской батареи происходили приметно сильнейшие действия, нежели как от неизолированной при сходных всех прочих обстоятельствах». Не менее внимания обращает в своих изъяснениях Петров на значение чистоты поверхности кружков и дает подробнейшие наставления относительно методов их чистки и содержания. Если принять во внимание, что во времена Петрова не было еще установлено понятие об электрическом сопротивлении, не был известен закон Ома и не было также известно явление, получившее название поляризации электродов, то все высказанные Петровым соображения еще раз показывают его научную наблюдательность и экспериментаторский талант.

Со своей «огромной» батареей проф. Петров произвел целый ряд исследований, описанных им, главным образом, в его книгах: «Известие о гальвани-вольтовских опытах, которые производил профессор Василий Петров» и «Новые электрические опыты профессора физики Василия Петрова», изданных, как было уже сказано, в С.-Петербурге соответственно в 1803 и 1804 гг. Исследования эти касались и электролитических действий тока, и тепловых и световых, и физиологических действий на живой организм. Многие из этих исследований дали результаты, которые были получены европейскими физиками гораздо позже.

Из всех исследований Петрова для электротехники представляют наибольший интерес те, которые имеют отношение к световым электрическим явлениям, так как они привели Петрова к открытию вольтовой дуги. Этим вопросам посвящены статьи VI и VII в книге «Известие о гальвани-вольтовских опытах». Статья VI носит название: «О некоторых светоносных явлениях, происходящих от гальвани-вольтовской жидкости». Статья VII озаглавлена: «О расплавлении и сожигании металлов и многих других горючих тел, а также о превращении в металлы некоторых металлических оксидов посредством гальвани-вольтовской жидкости». В этих статьях проф. Петров подробно описывает те свои опыты, при которых он обнаруживал световые явления. Эти явления он наблюдал между электродами, приготовленными из разных материалов и находившимися как в воздухе или разреженной среде, так и погруженными в различные жидкости. Во всех случаях Петров пользовался своей огромной батареей. Характеризуя наблюденные им световые явления, Петров говорит, что «свет является по большей части в виде искр различной величины и яркости». Уделяя особое внимание световым явлениям, происходящим между угольными электродами из древесного угля, Петров применяет термин: угли «способные для произведения светоносных явлений посредством гальвани-вольтовской жидкости». В особом примечании он говорит: «Здесь нужно заметить, что иногда из нескольких десятков древесных углей сыскивается один только такой, который способен бывает для произведений светоносных явлений, зависящих от гальвани-вольтовских жидкостей».

Петров нигде не дает пояснений, от каких свойств древесного угля зависит пригодность его для «произведения светоносных явлений посредством гальвани-вольтовских жидкостей». И лишь в одном месте замечает, что эта пригодность связана со свойством угля хорошо пропускать гальвани-вольтовскую жидкость.

Если вспомнить, что во времена Петрова понятие об электрическом сопротивлении тел и связи сопротивления с размерами и физическими свойствами тел еще не существовало и что закон Ома стал известен лишь много лет спустя, то в этом нет ничего удивительного. Наоборот, надо удивляться проникновенному уму Петрова и экспериментаторскому таланту, которые дали ему возможность дойти до классификации углей на «хорошо» и «дурно» проводящие галывани-вольтовскую жидкость. Если вспомнить, что Петров оперировал с «древесными угольками» весьма неоднородными по своему составу и физическим свойствам, то нельзя не признать, что установление подобной классификации было большим достижением и представляло большие трудности. В следующей статье, статье VII, Петров переходит уже от описания опытов с искрой различной величины и яркости к описанию наблюденных им световых явлений более длительных и стабильных, имевших характер пламени. Статья эта, как было сказано, носит длинное название: «О расплавлении и сожигании металлов и многих других горючих тел, а также о превращении в металлы некоторых металлических оксидов посредством гальвани-вольтовской жидкости».

Начинается эта статья словами: «Есть-ли на стеклянную пластинку или на скамеечку со стеклянными ножками будут положены два или три древесных угля, способные для произведения светоносных явлений посредством гальвани-волътовской жидкости, и есть-ли потом металлическими направителями (directores), сообщенными с обоими полюсами огромной батареи, приближать оные один к другому на расстояние от одного до трех линей, то является между ними весьма яркого белого цвета свет или пламя, от которого оные угли скорее или медлительнее загораются и от которого темный покой довольно ясно освещен быть может» (фиг. 2).

При замене одного из углей каким-либо металлом «между ними является больше или меньше яркое пламя, от которого сии металлы иногда мгновенно расплавляются, сгорают также с пламенем какого-нибудь цвета».

Если в качестве одного из электродов взята железная проволока, то между углем и железной проволокой «является также больше или меньше яркое пламя, а конец проволоки почти во мгновение ока краснеет, скоро расплавляется и начинает гореть с пламенем и разбрасыванием весьма многих искр по различным направлениям». В цитированных выдержках из книги Петрова содержится полностью описание явления, названного затем «вольтовой дугой», воспроизводил которое Петров не только с угольными электродами, но и с металлическими.

Приведенных выдержек из книги, изданной в 1803 г., совершенно достаточно, чтобы закрепить за Петровым бесспорный приоритет в открытии вольтовой дуги.

К сожалению, в дальнейшем к изучению дуги, как источнику света, Петров не возвращался. В дальнейших работах он говорит о зажигании дугой разных горючих тел, о явлении дуги в разреженном пространстве и т. д., но не о световых свойствах дуги.

Большой интерес для электротехников представляют сведения, даваемые Петровым относительно его работ по восстановлению под действием дуги металлических окислов. «Напоследок, посредством огня, сопровождающего течение гальвани-вольтовской жидкости, при употреблении огромной батареи, пытал я превращать красные свинцовый и ртутный, а также сероватый оловянный оксиды в металлический вид; следствия же сих опытов были такие, что упомянутые оксиды, смешанные с порошком древесных углей, салом и выжатыми маслами, при сгорании сих горючих тел иногда с пламенем принимали настоящий металлический вид, с тою лишь только разностью, что ртутных шариков по причине летучести сего металла сказывалось гораздо меньше, нежели сколько свинцовых и оловянных частиц различной фигуры».

Эти опыты Петрова можно считать исследованиями, положившими начало современной электрометаллургии в дуговых печах, в которых подвергается действию вольтовой дуги шихта из окислов металлов с углеродом в разных видах.

Работы с вольтовой дугой составляют только небольшую часть исследований Петрова. Его работы захватывают целый ряд других областей физики, кроме электричества, и химии.

Из них для электротехников представляют особый интерес те, которые связаны с явлением «люминесценции» или «холодного свечения» тел. Это то явление, на котором базируется устройство новейших типов электрических ламп.