Годы учебы и деятельности Яблочкова в России

 

Павел Николаевич Яблочков родился 26 сентября 1847 года в семье саратовского помещика. Склонность к физическим опытам и к использованию экспериментального материала этой области науки для изобретения полезных приборов пробудилась у П.Н. Яблочкова с ранних лет. Он построил механический прибор, приходивший в движение при вращении колес повозки и позволяющий отсчитывать пройденный этой повозкой путь.

Родители направили Яблочкова для обучения сперва в Саратовскую гимназию, а через некоторое время "он проявил большие способности и успехи в математических науках" - в Николаевское инженерное училище в Петербурге. Они мечтали для него о блестящей военной карьере.

Благодаря хорошему подбору преподавателей инженерное училище дало Яблочкову более широкое и углубленное техническое образование, чем могла дать классическая гимназия тех времен. В училище основательно изучались математика, физика и химия. Хорошо было поставлено обучение иностранным языкам.

В 1866 году П.Н. Яблочков окончил Николаевское училище и был назначен младшим офицером в 5-й саперный батальон в Киевскую крепость. Но его не прельщала военная карьера. При первой же возможности, через год после окончания училища, он по болезни уволился со строевой военной службы. Желая пополнить свои знания по электротехнике, которая очень его интересовала, он воспользовался правами, которое давало ему военное звание, для того чтобы поступить в офицерские Гальванические классы в Петербурге. Преподавание в этих классах стояло на большой высоте. Яблочков познакомился там с новейшими достижениями в области изучения и технического применения электрического тока и серьезно дополнил свою теоретическую и практическую подготовку. Каждый офицер, окончивший Гальванические классы, обязан был прослужить после этого в инженерных войсках в течение года без права на преждевременное увольнение или продолжительный отпуск. Поэтому Яблочков был вновь зачислен в 5-й саперный батальон.

Отбыв обязательный срок военной службы, Яблочков в 1870 году окончательно уволился в запас. Ему было предложено место начальника телеграфа тогда еще строившейся Московско-Курской железной дороги. Он с радостью принял эту должность, так как она давала ему возможность использовать мастерскую телеграфа для осуществления задуманных им опытов и проверки своих изобретательских идей. В то время в России еще не существовало других электротехнических мастерских или лабораторий.

К этому периоду жизни П.Н. Яблочкова относятся его первые встречи с выдающимся русским электриком В.Н. Чиколевым. Так же как и Яблочков, Чиколев обладал крупным изобретательским талантом, но имел более углубленную научную подготовку. Он окончил физико-математический факультет Московского университета и первоначально предназначал себя к научно-преподавательской деятельности и уже готовился к экзамену на ученую степень магистра. Но вскоре, увлекшись электротехникой, Чиколев отказался от ученой карьеры, покинул место ассистента при кафедре физики в Петровской сельскохозяйственной академии и всецело посвятил себя практической и популяризаторской деятельности.

Громадной заслугой Чиколева являются не столько его многочисленные изобретения, сколько его большая работа как электротехника-теоретика и его огромная и разносторонняя популяризаторская деятельность. Чикалев в 1872 году был одним из наиболее деятельных инициаторов и организаторов электротехнического отдела Политехнического музея в Москве. Этот музей был уже в то время одним из важнейших рассадников технических знаний в России.

В 1880 году группа русских электротехников от имени Русского технического общества начала издавать первый в России электротехнический журнал - "Электричество". Душой и первым редактором этого журнала был В.Н. Чиколев.

Все написанные им статьи и книги были пронизаны уверенностью в возможности всестороннего применения электричества в быту и технике.

С особенно большим энтузиазмом В.Н. Чиколев проповедовал идею о применении электричества для получения света. Он неоднократно предсказывал скорую победу и быстрое распространение электрического света. Так, на одной из своих публичных лекций в Политехническом музее в Москве он сказал: "Конечно, не детям нашим, а нам самим придется быть свидетелями широкого распространения электрического освещения". Не прошло и четырех лет, как эти слова были блестяще оправданы успехами, достигнутыми П.Н. Яблочковым. Но в 1875 году, когда эти слова были произнесены, они казались фантазией. "Как теперь помню, - писал позднее (в 1895 году) в одной из своих статей Чиколев, - какие возражения, какие нападки за публичное сообщение моих личных увлечений вызвала моя фраза". Статью "История электрического освещения", написанную в 1880 году, Чиколев заканчивает словами: "Несколько лет тому назад я заслужил упрек в увлечении, когда в одном публичном чтении в Москве выразил уверенность, что в самом близком будущем прекрасный электрический свет перестанет быть блестящей игрушкой и завоюет себе серьезное положение в нашей жизни. Теперь я позволю себе предсказать весьма недалекое осуществление канализации электричества. Мы сами, а не дети наши должны быть свидетелями этого события, которое будет иметь неисчислимые, беспредельные последствия". Эти слова Чиколева имели в виду прокладку сетей электрического тока - электрификацию страны.

Благодаря такому энтузиазму и широкой здоровой творческой фантазии Чиколева встреча с ним оказала решающее влияние на направление всей изобретательской деятельности Яблочкова.

Яблочков познакомился с Чиколевым на одной из бесед по вопросам электротехники, которые Чиколев проводил в Политехническом музее. Особенно сильное впечатление произвели на Яблочкова попытки Чиколева изобрести конструкцию надежного регулятора электрической дуги, основанного на новом, предложенном Чиколевым, "дифференциальном" принципе. Идея этого принципа заключалась в том, что расстояние между углями определялось действием не одного, а двух электромагнитов. Через обмотку одного из них проходил ток дуги, через обмотку другого - ток, ответвленный от основной цепи, параллельно дуге. Таким образом, первый электромагнит отзывался на изменение расстояния между концами углей, а второй - на колебание напряжения сети, питающей дугу. Чиколев предложил несколько типов дифференциального регулятора, каждый из которых был все более и более совершенным. В окончательном виде дифференциальный регулятор был разработан и построен им в 1879 году.

Работы Чиколева над дифференциальным регулятором побудили Яблочкова сконцентрировать все свое внимание на том цикле работ, который привел его к изобретению "свечи". Яблочков изготовил для сильно нуждавшегося тогда в экспериментальной базе Чиколева по его чертежу один экземпляр дифференциального регулятора, и сам стал усиленно думать над возможностью применения электрической дуги для освещения. Увлеченный этими мыслями, Яблочков проделал в 1874 году в несколько необычных условиях опыт применения электрической дуги с несовершенным регулятором старого типа в железнодорожном деле. Опыт удался. Но Яблочков, неотрывно продежуривший ночь или две при поставленном на передней площадке паровоза электрическом фонаре и все время корректировавший от руки действие "автоматического" регулятора, лишний раз убедился в невозможности широкого применения такого способа электрического освещения.

В том же 1874 году, чтобы иметь больше времени для своей исследовательской и изобретательской деятельности, Яблочков решился на смелый шаг: оставил казенную службу и открыл в Москве на небольшие личные средства мастерскую физических приборов. Его надежды на успех предприятия не оправдались. Он разорился. Но несмотря на настроения родных и на свою неудачу, Яблочков не вернулся к проторенной служебной дорожке, а остался верен идеям ученого и изобретателя. Тогда родственники отказали ему в, какой бы то ни было, материальной поддержке.

Убедившись, что в царской России ему ничего не удастся сделать, Яблочков решил уехать за границу и попытаться там приложить свои силы на любимом поприще.

Жизнь за рубежом

 

По пути в Америку Яблочков очутился в Париже. Он приложил все старания к тому, чтобы извлечь из пребывания в этом городе возможно больше пользы для осуществления своих замыслов. В числе парижских предприятий, с которыми он знакомился, была мастерская часов и точных приборов фирмы Бреге. Эта фирма в течение первой половины XIX века пользовалась широкой известностью. Слово Бреге, или Брегет, стало нарицательным и обозначало хорошие карманные часы этой фирмы, снабженные боем.

В разговоре с Яблочковым владелец и руководитель мастерской Бреге понял, с каким незаурядным человеком он имеет дело, и предложил Яблочкову поступить в мастерскую фирмы в качестве своего помощника. Бреге обещал предоставить Яблочкову полную возможность проделывать опыты по практическому осуществлению электрического освещения и других изобретений и требовал от него взамен только работы по усовершенствованию динамо-машины. Яблочков согласился. Он нашел у Бреге те благоприятные условия, которых так долго и тщетно искал у себя на родине.

Последующие три года были порой наибольшего расцвета изобретательской и исследовательской деятельности Яблочкова. Не прошло и года, как он решил задачу сохранения расстояния между углями электрической дуги, создав осветительный прибор, названный его именем, - "свечу Яблочкова".

Людская молва приписывала изобретение "свечи Яблочкова" счастливому случаю. Говорили, будто бы изобретатель, сидя за столиком парижского кафе и приводя в порядок заметки, набросанные им в течение трудового дня, случайно положил рядом два карандаша, и что при виде этих двух карандашей у него возникла мысль о параллельном расположении двух углей в дуге. Но, конечно, это было не так. Изобретение "свечи" явилось следствием многолетней и упорной работы.

Вот как сам Яблочков рассказывает об изобретении докладе, сделанном им в 1879 году в Петербурге в Русском техническом обществе:

Первые опыты с электрическим освещением производил я еще здесь, в России, в 1872 - 1873 гг. Я работал тогда с обыкновенными регуляторами разных систем, затем несколько времени с вышедшей тогда лодыгинской горелкой системы накаливания. Около этого времени мне пришла мысль, имеющая связь с моими последующими работами.

Я делал тогда следующие опыты: брал очень тонкие угольки, помещал их между двумя проводниками, а для того, чтобы уголь не сгорал, я обматывал его волокнами горного льна. Идея была та, чтобы уголь, накаливаясь, сам не сгорал, а накаливал окружающую его глину или горный лен.

Из опытов этих ничего не вышло, и притом производил я их с большим перерывом и даже, наконец, совсем бросил, сохранив у себя мысль о применении глин и других земель к электрическому освещению. Я снова принялся работать только в 1875 году в Париже и стал употреблять тоже глину и всякие другие пригодные изолирующие вещества, помещая их в вольтову дугу, чтобы поддерживать расстояние между углями. Делая опыты здесь, в России, я употреблял небольшое количество элементов и обширных наблюдений поэтому производить не мог. Работая же в Париже, у Брегета, мне пришлось иметь дело с большими электрическими машинами. Здесь я исследовал свойства этих глин.

Находясь в вольтовой дуге при довольно сильном токе, они плавились и затем испарялись, так что трудно было поддерживать горение".

"Затем, - говорил Яблочков, - я придумал приспособление, которое известно ныне под именем моей свечи, т.е. помещал между углями изолировку, которая испаряется одновременно со сгоранием угля".

Изобретения Яблочкова

 

На рис.4 показана "свеча Яблочкова", а также электрический фонарь, как он впервые был осуществлен Яблочковым. При работе на переменном токе оба угля сгорают с одной и той же скоростью, изолирующая масса между ними испаряется и, таким образом, сохраняются постоянное расстояние между концами углей и постоянная длина электрической дуги, независимо от колебаний питающего дугу напряжения. На рис.5 и 6 показано предложенное Яблочковым приспособление для помещения в фонаре четырех свечей, зажимаемых одна за другой при помощи коммутатора по мере сгорания каждой из них.

Результатом опытов Яблочкова явилась не только разработка свечи. Он обнаружил, что сопротивление многих тугоплавких тел электрическому току, как то: каолина, магнезии и т.д., уменьшается при нагревании, вопреки широко распространенному тогда мнению, будто сопротивление всех твердых тел увеличивается с повышением температуры, как это имеет место в металлах. Сила электрического тока, проходящего через каолиновую пластинку и разогревающего ее, растет, и раскаленная пластинка начинает ярко светиться. Обнаружив это явление, Яблочков использовал его для изготовления лампы накаливания, не требовавшей удаления воздуха. Телом накала в этой лампе служила каолиновая пластинка, вырезанная в форме той или иной фигуры или буквы, как это показано на рис.7 (см. приложение).

Идея ламп накаливания, предложенная Яблочковым, та же, что и в запатентованной 20 лет спустя и имевшей крупнейший успех лампы физика-химика В. Нернста.

Яблочков считал, что лампы накаливания вообще очень невыгодны. Он совершенно не верил в возможность их успешного применения в широком масштабе и поэтому не использовал этого своего открытия в полной мере.

Зажигание электрической дуги в "свече Яблочкова" первоначально достигалось помещением между концами основных углей специальных уголёчков, служивших запалом. Вскоре Яблочков стал применять в качестве запала полоску из какого-либо металла, наносимого на верхнюю грань изолирующего угли тела.

Яблочков стал также примешивать к изолирующей массе, помещенной между углями, порошки металла, например цинка. При сгорании угля изолирующая масса испарялась, а находившийся в ней металл выделялся на её поверхности в виде полоски. Это позволяло, возобновляя подачу тока, повторно зажигать свечу. Прибавление различных металлов отзывалось также на яркости пламени дуги и позволяло придавать цвету этого пламени тот или иной приятный для общего освещения оттенок.

"Свечи Яблочкова" хватало на полтора часа горения. В каждом фонаре на так называемом "подсвечнике" укреплялось по нескольку свечей. Из них горела всегда только одна, именно та, для которой условия горения были наиболее благоприятны. Эти наиболее благоприятные условия заключались в том, что горела та свеча, омическое сопротивление которой было наименьшим. Когда она погасала, загоралась следующая и т.д.

При работе на постоянном токе температура раскаленного конца того из двух углей электрической дуги, который соединен с положительным полюсом источника тока, много выше, чем температура раскалённого конца второго угля, соединенного с отрицательным полюсом источника тока. Для того чтобы при этих условиях оба угля укорачивались одинаково быстро, обеспечивая этим постоянную длину дуги, Яблочкову пришлось делать диаметр положительного угля примерно в два раза больше, чем отрицательного. неудобство, вызываемое необходимостью точного подбора диаметров углей, Яблочков обошел тем, что предложил пользоваться для питания дуги переменным током вместо общепринятого тогда постоянного тока. При работе на переменном токе концы обоих углей имеют одну и ту же температуру и сгорают с одной и той же скоростью.

Для электрического освещения по методу Яблочкова стали строить динамо-машины переменного тока.

Таким образом, изобретение "свечи Яблочкова" впервые привело к применению в электротехнике переменного тока. Этот ток, кроме электрического освещения, имеет, как скоро оказалось, большие преимущества перед постоянным током и в других областях электротехники.

Задачу дробления электрического света Яблочков решил несколькими различными способами. В противоположность фонаря с регуляторами, 4 - 5 "свечей Яблочкова" можно было включать последовательно в одну электрическую цепь. Кроме того, он предложил включать в основную электрическую цепь машины последовательно первичные обмотки нескольких индукторных катушек, а цепи с последовательно включенными свечами питать токами, наведенными во вторичных обмотках тех же катушек, как это показано на рис.9.

При пользовании машинами постоянного тока необходимо было включать в первичную цепь прерыватель. При переходе на переменный ток дело опять сильно упростилось, так как прерыватели были уже не нужны, и вся схема работала на принципе трансформатора. Таким образом, П.Н. Яблочков впервые применил этот принцип для практических целей. Несколькими годами позже лаборант физического кабинета Московского университета И.Ф. Усагин построил для осуществления идеи Яблочкова вместо индукторных катушек специальные приборы, явившиеся уже настоящими трансформаторами. Третий предложенный Яблочковым способ дробления света заключается в применении для этой цели конденсаторов.

По схеме, изображенной на рис.10, одна из обкладок каждого конденсатора присоединялась к общему проводу, соединенному с одним из плюсов динамо-машины переменного тока. Другая обкладка того же конденсатора заземлялась через одну или несколько последовательно включенных "свечей Яблочкова". Второй полюс динамо-машины также был заземлен непосредственно или через конденсаторы и свечи, как показано на рисунке.

Тотчас же после изобретения и лабораторного испробования "свечи"Яблочков придал всей горелке техническое оформление, допускавшее ее применение на практике. В 1876 году он выезжал в Лондон на выставку точных и физических приборов. "Свеча Яблочкова" имела большой успех на этой выставке.

После возвращения из Лондона он познакомился с одним предприимчивым французом, владельцем мастерских, изготовлявших водолазные приборы. Тот предоставил в распоряжение Яблочкова свои мастерские для серийного производства свечей и необходимой аппаратуры. В то же время было учреждено достаточно мощное акционерное "Общество изучения электрического освещения по методам Яблочкова". Были организованы испытания по освещению некоторых первоклассных парижских магазинов и больших улиц при помощи "свечей Яблочкова". Эти испытания расширялись со все большим и большим успехом. Началось широкое распространение нового электрического освещения не только в Париже, но и в других крупных европейских центрах - Лондоне, Петербурге, Мадриде, Неаполе, Берлине. Это было поистине триумфальное шествие "свечи Яблочкова" по Европе. На востоке она распространилась, по выражению современников, "до дворцов шаха персидского и короля Камбоджи".

Парижане, привыкшие к тусклому свету керосиновых и газовых горелок и стеариновых свечей, были поражены блеском и яркостью нового освещения и всюду восторгались "русским светом", как они его называли.

Современники Яблочкова красочно описывают, как каждый вечер в начале сумерек на площади Оперы собиралась большая толпа народа. Все глаза были устремлены на два ряда белых матовых шаров, подвешенных на высоких столбах по обе стороны проспекта Оперы. Внезапно эти гирлянды шаров загорались приятным светом. Публика, собиравшаяся там, сравнивала их с нитью жемчуга на фоне черного бархата.

В современных Яблочкову журналах мы находим изображения помещений, ипподрома, улиц, гавани, гостиниц, ярко озаренных "русским светом".

Это название было выгравировано по желанию Яблочкова на оправе всех его фонарей. На парижской выставке 1878 года "свечи Яблочкова" имели громадный успех.

1234	Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: