Електротехніка як самостійна наука

Сучасне життя немислиме без радіо й телебачення, телефонів і телеграфу, усіляких освітлювальних і нагрівальних приладів, машин і пристроїв, в основі яких лежить можливість використання електричного струму. Відкриття електричного струму й всіх наступних відкриттів, пов’язаних з ним, можна віднести до кінця XIX- початку XX століть. У цей час по всій Європі й у тому числі Росії прокотилася хвиля відкриттів, пов’язаних з електрикою. Пішла ланцюгова реакція, коли одне відкриття відкривало дорогу для наступних відкриттів на багато десятиліть уперед

Починається впровадження електрики в усі галузі виробництва, з’являються електричні двигуни, телефон, телеграф, радіо, електронагрівальні прилади, починається вивчення електромагнітних хвиль і вплив їх на різні матеріали, впровадження електрики в медицину

Дивний XIX століття, що заклало основи науково-технічної революції, що так змінила мир, почався з гальванічного елемента — першої батарейки, хімічного джерела струму (вольтова стовпа) . Цим надзвичайно важливим винаходом італійський учений А. Вольта зустрів новий 1800 рік. Вольтов стовп дозволив вести систематичне вивчення електричних струмів і знаходити їм практичне застосування

В XIX столітті електротехніка виділилася з фізики в самостійну науку

Над закладкою її фундаменту трудилася ціла плеяда вчених і винахідників. Датчанин Х. Ерстед, француз А. Ампер, німці Г. Ом і Г. Герц, англійці М. Фарадей і Д. Максвел, американці Д. Генрі й Т. едисон — ці імена ми зустрічаємо в підручниках фізики (на честь деяких з них названі одиниці електричних величин)

XIX століття щедро обдарило людство винаходами й відкриттями в області технічних засобів комунікації. В 1832 році член-кореспондент Петербурзької Академії наук Павло Львович Шилінг у присутності імператора продемонструвала роботу винайденого їм електромагнітного телеграфу, чим поклав початок проводовий зв’язка. В 1876 році Олександр Белл винайшов телефон. В 1859 році брати Луи й Огюст Люмьери дали перший кіносеанс у Парижу, а Олександр Степанович Попов у Петербурзі привселюдно демонстрував передачу й прийом електричних сигналів по радіо

Не зрячи XIX століття назвали століттям електрики. В 1867 році Зеноб Грам (Бельгія) побудував надійний і зручний в експлуатації електромашинний генератор, що дозволяє одержувати дешеву електроенергію, і хімічні джерела відійшли на другий план. А в 1878 році на вулицях Парижа спалахнуло сліпучий “російське світло” — дугові лампи конструкції Павла Миколайовича Яблочкова. Захиталися стрілки на приладах перших електростанцій

Можливості електрики вражали: передача енергії й різноманітних електричних сигналів на більші відстані, перетворення електричної енергії в механічну, теплову, світлову…

Народження електротехніки починається з виготовлення перших гальванічних елементів -хімічних джерел електричного струму. Зв’язують його з ім’ям Олександра Вольти. Однак розповідають, що, розкопуючи єгипетські стародавності, археологи звернули увагу на дивні посудини з обоженной глини з поїденими металевими пластинами в них. Що це?.. Багато чого в скам’янілих залишках збіглих, що канули в Лету цивілізацій, до цих опор не зрозуміло людям. Нелегко відновити образ минулого, тим більше що часто він виявляється не таким вуж примітивним, як думається. “А вуж не чи банки це хімічних елементів?” — прийшла комусь у голову божевільна думка. Втім, чи не так вона божевільна? Адже одержання постійного електричного струму хімічним шляхом дійсно дуже просто. Солоної води на Землі хоч відбавляй, як і необхідних металів — цинку й міді. Замість міді краще застосовувати срібло й золото… Перші елементи мали один загальний недолік. Вони давали струм лише перші кілька мінут, потім вимагали відпочинку. Чому це відбувалося, ні хто не розумів. Але з такими швидко, що стомлюються елементами, нема чого було, і думати затівати якусь промисловість. І тому всі зусилля дослідників сконцентрувалися на проблемі стомлюваності

Виявилося, що цинк, з’єднуючись із кислотою, витісняє з її водень. Пухирці газу осідають на металевих пластинках і утрудняють проходження струму. Фізики назвали це явище поляризацією й оголосили йому війну

Приблизно на початку 30-х років минулого сторіччя англійці Кемп і Стерджен з’ясували, що цинкова пластина, покрита амальгамою — діє слабкіше чим пластина із чистого цинку, але при цьому не розчиняється в кислоті, коли елемент не працює, тобто коли він не дає токи. Це стало істотним досягненням. Слідом за ним французький учений, засновник ученої династії Беккерель висловив думку, що добре б спробувати опускати пластини в різні посудини так, щоб водень, що виділяється, відразу хімічно з’єднувався з киснем, образуя воду. Ідея сподобалася, але як її реалізувати? Винахідники всіх країн прийнялися за досвіди

На першому етапі найбільший успіх випав на частку професора хімії Лондонського королівського коледжу Даниеля. У скляну банку з мідним купоросом він помістив зігнутий у циліндр металевий аркуш. Усередину вставив глиняну посудину з пористими стінками, заповнений розведеною сарною кислотою. У кислоту був поміщений цинк. Водень проходив через пори глиняної посудини, витісняв мідь із купоросу. Кілька синіх кристаликів, кинутих на дно банки, поповнювали збиток міді… Поляризація була переможена! Однак в елемента Даниеля найшлися інші недоліки. Так, він мав електрорушійну силу. Частина електричної енергії витрачалося усередині самого елемента на розкладання мідного купоросу

Співвітчизник Даниеля Вільям Грове вирішив замінити мідний купорос азотною кислотою. А щоб вона не роз’їла мідний електрод, замінив мідь платиною. Усе вийшло відповідно до очікувань: електрорушійна сила зросла. На жаль, зросла й вартість такого джерела струму: платина дорогою метал. Правда, Грове і його послідовники робили електроди з найтонших листків, зігнутих для міцності буквою S. Не дивлячись на високу вартість, елементи Грове знайшли широке застосування в лабораторіях багатьох країн миру

Може здатися дивним, що ніхто не додумався замінити платину деревним вугіллям. Принципова можливість такої заміни була вже відома. Але треба враховувати той рівень техніки, ні хто не вмів робити щільних вугіль. А звичайне деревне вугілля було занадто пористим. Пройшло кілька років, перш ніж німецький хімік Роберт Бунзен описав спосіб одержання вугільних стрижнів із пресованого меленого графіту, що виділяли при згорянні світильного газу на розпечених стінках реторт. Стрижні стали прекрасним замінником платини

Елемент Бунзена прийняли “на ура” не тільки лабораторії фізики, але й перші електротехнічні підприємства по гальванопластиці. І це, незважаючи на те, що елемент при роботі виділяв чимало ядушливих пар азотної кислоти. Правда, Иоаган Поггендорф замінив азотну кислоту на хромову, але це себе не виправдувало тому що виробництво хромової кислоти дуже складний і дорогий проект. Винахідники намагалися щосили. На сторінках журналів з’являлися всі нові й нові конструкції хімічних елементів. Їх винаходили все: аматори, наукові чоловіки… Втім, у другій половині XIX сторіччя джерела струму стали виготовляти в спеціальних майстернях. Майстерні ці працювали в основному на телеграф. Основними вимогами, якого були: простота пристрою, його дешевина, стійкість і надійність у роботі. За все це телеграфісти погоджувалися на самі слабкі струми

Можна розповісти ще про багатьох більш-менш удалих спробах винахідництва. Найбільший успіх випав на частку паризького хіміка Жоржа Лекланше. Він наповнив глиняну банку сумішшю перекису марганцю зі шматочками вугілля з газових реторт і помістив туди ж прямокутну вугільну призму, що повинна була служити позитивним електродом. Ця система заливалася зверху варом або смолою й вставлялася в скляну чотирьох вугільну банку, заповнену розчином нашатирю, із цинковим електродом. При цьому хлор з нашатирю, з’єднуючись із цинком, давав хлористий цинк. Амоній розпадався на аміак, що розчиняється, і водень. От отут-те й була ахиллесова п’ята цього чудового елемента. Перекис марганцю окисляла водень повільно й невеликими порціями. А виділення цього газу залежало від сили струму, що відбирається з елемента. Більше струм більше виділяється водню. Водень же поляризує елемент, і останній швидко утомлюється. Правда після деякого відпочинку він справно працює знову. Однак найкраще його було використовувати при малих силах струму в телеграфії або в системі сигналізації, де між моментами роботи існують досить більші проміжки

Велика незручність при використанні елементів Лекланше створювали скляні банки з рідиною. Особливо це заважало компаніям пасажирських перевезень, які будували кораблі із системою сигналізації не чим не уступала многим кращим готелям. Але в море кораблі піддавалися хитавиці… І щоб не розплескати рідина з банок, їх стали заповнювати ошурками, а потім заливати варом. Під такою кришкою в результаті роботи батареї починали скапливаться гази, які в наслідку розривали банку. Не швидко люди навчилися робити сухі елементи, які стали в наш час такими звичайними. Але кожної з них є багато разів удосконаленим і спрощеним елементом Лекланше

Великим досягненням минулого століття, пов’язаного з дослідженням роботи тих же елементів, з’явилося відкриття можливості паралельного й послідовного їхнього з’єднання, коли в першому випадку вдавалося одержати від них сумарна напруга, а в другому — сумарний струм…

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Школьный софт – сборники сочинений, готовые домашние задания по всем предметам