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

Всемирной выставки 1873 года в Вене электроэнергия находила крайне мало применения. Прежде всего это был телеграф, где имелось вполне достаточно батарей. На выставке динамо-машины — первые генераторы соревновались с большими аккумуляторными батареями.

На выставке в Вену прибыли и две динамо-машины конструкции бельгийца Зеноба Грамма (1826–1901). Им была уготована скромная участь — тихо вырабатывать ток для гальванопластики, будучи подсоединенными к валу, который крутила паровая машина. Но безалаберные рабочие, готовившие павильон, совершили чудо, навсегда вписавшее динамо в анналы истории. В случае с динамо-машинами они перепутали провода. Большая машина была присоединена к валу и давала ток, а малую машину присоединить забыли. Зато к ней присоединили провода от большой машины. К удивлению всех присутствующих, вал маленькой машины стал вертеться. Удивились и представители фирмы-производителя. Они не знали, что динамо-машина может быть электромотором. Специалисты оценили эти результаты. Когда Грамму сообщили об этом поразительном событии, он сразу же понял его важность. Теперь энергию можно было получать в одном месте, а потреблять в другом. Так родилась идея электростанции как завода, делающего только энергию. Эта новость разнеслась по всему миру через технические журналы того времени и вызвала большой переполох.

В течение следующего десятилетия электродвигатель был введен в эксплуатацию во многих областях применения, для которых требовался лишь компактный источник энергии. Электроэнергию использовали лифты, шахтные подъемники, станки, печатные станки, вентиляторы, швейные и шлифовальные машины, железные дороги. Электричество широко входит в быт человека. Его стремились использовать и для освещения улиц, но для этого нужно было изобрести надежную и долговечную лампу, которая была бы не только эффективной, но и экономически более целесообразной, чем керосиновая.

Телефон, лампа, телевидение

После того, как телеграф вошел в широкое применение, изобретатели плотную подошли к созданию телефона.

Хотя общепризнано, что изобретателем телефона был Александр Грэхем Белл (1847–1922), по этому поводу и сегодня ведутся споры. Большой вклад в его создание внесли также итальянец Антонио Меуччи (1808–1889) и немец Иоганн Филипп Рейс(1834–1874). После долгих бесплодных трудов в апреле и мае 1875 года, 2 июня 1875 года произошел один из тех счастливых случаев, которые часто приводят к великим открытиям. Белл и его ассистент Томас А. Уотсон (1854–1934) работали над гармоническим телеграфом на чердаке мастерской. Уотсон перебирал стальные тростинки на передатчике, а Белл настраивал соответствующие тростинки на приемнике, когда Белл внезапно пришел в возбуждение от услышанного. Он побежал к Уотсону, чтобы узнать, что тот сделал. Контакты на одном из язычков передатчика были сварены дугой так, что они не могли разомкнуться, и когда Уотсон выдернул язычок, в цепи возник индуцированный ток, потому что электромагнит под язычком был под напряжением, а непостоянный ток был вызван электромагнитной индукцией. Этот индуцированный ток заставил приемный язычок издавать звук, не похожий на тот, который производился, когда цепь была сделана или разорвана через контакты. Белл сразу же понял, что открыл способ получения волнообразного тока, необходимого для передачи речи. Белл набросал для Уотсона чертеж нового аппарата, который он хотел построить. В течение всего июня Уотсон делал один инструмент за другим в соответствии с эскизами, подготовленными Беллом, стремясь создать инструмент, который бы ясно и отчетливо передавал человеческий голос. И вскоре первый телефон был готов. Патент на телефон Белла был выдан 7 марта 1876 года.

Сегодня переменный ток господствует во всем мире. Тем не менее постоянный ток медленно уступал свои позиции и находил применение еще и в XX в. До 1880-х гг. на практике вообще использовался только постоянный ток. Отчасти это происходило потому, что электродвигателей на переменном токе еще не существовало, а отчасти потому, что передача энергии производилась на сравнительно короткие расстояния. Но жизнь требовала иного. По мере расширения использования электричества в качестве основного источника энергии, потребность в его передаче на большие расстояния становилась все более насущной. Проблему решило появление индукционного электродвигателя переменного тока и трансформатора, созданных в 1886 г. изобретателем Николой Тесла.

По мере того, как человечество все более и более «приручало» электричество, идея использовать его для освещения обретала реальные черты.

Методы освещения электричеством были опробованы различными экспериментаторами начиная с начала девятнадцатого века. Первые лампы были простыми, но все же они были более безопасными по сравнению с газовыми лампами и свечами.

Свечение, испускаемое проволокой, нагретой электрическим током, было замечено вскоре после изобретения вольтовой батареи. Это и легло в основу первых осветительных приборов, причем с каждым новым изобретением постепенно улучшались методы изготовления, конструкции ламп, увеличивался срок их службы и существенно снижалась стоимость. Вот краткая хронология первых открытий.

— 1838 год — бельгийский ученый Жобар создает прототип лампы с угольными электродами;

— 1840 год — британец Уоррен де ла Рю изготавливает лампу с платиновой спиралью;

— 1941 год — ирландский ученый Фредерик де Моллейн получил первый патент на осветительный прибор, состоящий из платиновой спирали, помещенной в вакуум;

— 1845 год — американец Джон Веллингтон Старр получил британский патент на лампу накаливания, работающую на основе углеродной нити, источником света служила платиновая полоска в стеклянном шаре;

— 1854 год — германский ученый Генрих Гебель разработал первый прототип современной лампы, где в качестве электродов использовались обугленные палочки бамбука, помещенные в колбу с откачанным воздухом;.

— 1860 год — физик-англичанин Джозеф Уилсон Свон конструирует лампу с угольной нитью, работающую в разреженном вакууме.

Все эти осветительные приборы работали на постоянном токе, были непрактичны и недолговечны.

Настоящая эра электрического освещения начинается с создания в 1876 году дуговой лампы Павлом Николаевичем Яблочковым, получившей название «свеча Яблочкова». Она была подключена к генератору переменного тока, имела два углеродных стержня, которые расходовались с одинаковой скоростью. Это было первое коммерческое использование переменного тока. Лампа была не просто проще и дешевле своих предшественниц, но и гораздо удобнее в эксплуатации. Правда, к сожалению, она тоже была недолговечной. После появления «свечи Яблочкова» в течение нескольких лет в дуговом освещении мало что менялось. В 1893 году Луис Б. Маркс ввел замкнутую дугу. В 1898 году Гюнтер Бремер из Германии создал открытую горящую дугу. Закрытая дуга широко использовалась для внутреннего освещения магазинов и больших залов, но она была менее эффективной, чем открытая.

Американский изобретатель и предприниматель Томас Эдисон выбрал для лампы нить накала с длительным временем работы и добился более высокого вакуума в колбе. Это дало возможность использовать его лампы для освещения зданий и городских улиц. Стеклянная оболочка не позволяла проникнуть в колбу кислороду из воздуха, который иначе разрушил бы нить накала в результате реакции окисления. Но подобрать необходимый и эффективный материал для нити