3. Развитие электротехнических наук в XIX веке

3.1. Закладка фундамента и научных основ электротехники

(до 30-х годов XIX века)

Когда Алессандро Вольта (1745–1827) в 1799 г. составил первую гальваническую батарею – вольтов столб, В.В.Петров в лаборатории Медико-хирургической академии провел цикл исследований с гальваническими батареями. О результатах исследований он написал в 1803 г. книгу «Известие о гальвано-вольтовских опытах, которые производил профессор физики Василий Петров посредством огромной наипаче батареи, состоящей иногда из 4200 медных и цинковых кружков и находящейся в Санкт-Петербургской Медико-хирургической академии». Батарея состояла из 2100 элементов и создавала напряжение 1700 В.

Имея источник с большим напряжением и достаточной мощностью, В.В.Петров начинает работы в области электрохимии. Он показал, что горение есть реакция окисления, для которой нужен кислород, а также проводил много опытов по нагреву тел в «безвоздушном месте», где тела накаливались, но не сгорали. Это в дальнейшем использовал А.Н.Лодыгин, создавая лампы накаливания с угольной нитью, помещенной в вакуум.

В.В.Петров проводил изучение поведения цепи при сближении электродов в вакууме, масле, воздухе. Это дало возможность открыть свечение за счет электрического разряда в вакууме, изучить электрические разряды в жидкости, открыть электрическую дугу в воздухе. «От этого света – пишет В.В.Петров – темный покой довольно ясно освещен быть может». Это первая идея об электрическом дуговом освещении.

Продолжая изучать процессы горения, В.В.Петров начинает исследовать как «горят» в пламени дуги различные тела, примененные в качестве электродов или вносимые в зону дуги. Здесь он открывает способность восстановления окислов олова, свинца, ртути в металл, что послужило началом электрометаллургии.

В.В.Петров имел источник достаточно высокого напряжения и оригинально решил задачу измерения «силы действия» (напряжения) батареи. Он подвешивал между электродами легкий пробковый шарик, который начинал за счет сил отталкивания и притяжения качаться между электродами. По величине наименьшего расстояния, при котором непрерывное качание еще имело место, оценивалась сила действия.

Отметим еще одно обстоятельство в деятельности В.В.Петрова. Первоначально источником электричества были электростатические устройства, т.е. электричество создавалось за счет трения. С появлением гальванических элементов появилось представление и о новом виде электричества. Петров ставит вопрос – являются ли «электрические» и «гальванические» токи одним и тем же явлением – и на опытах приходит к выводу о том, что данные опытов «доселе еще показывают большее или меньшее различие между действиями гальвано-вольтовской и электрической жидкости».

Почему же В.В.Петров сделал этот неверный вывод? Дело в том, что в электростатических машинах обычно получаются высокие напряжения, но малое количество электричества, а в гальванических элементах – наоборот, т.е. неверные выводы получены из-за несопоставимых условий опыта.

Первым в России электротехником, положившим начало практическому применению электричества, был П.Л.Шиллинг (1786–1837).

Павел Львович Шиллинг родился в Ревеле (Таллин), участвовал в Отечественной войне 1812–1813 гг. Офицер. За храбрость, проявленную при Фер-Шампенуазе, награжден саблей с надписью «За храбрость».

Ему принадлежит изобретение и осуществление электромагнитного телеграфа раньше, чем это сделали Вильгельм Эдуард Вебер и Карл Фридрих Гаусс. В 1803–1812 гг. П.Л.Шиллинг был переводчиком в русском посольстве в Мюнхене и здесь познакомился с работами Земеринга, построившего электрохимический телеграф. На одном конце линии стояли гальванические элементы, а на другом – сосуды с электролитом. При включении линии в сосудах начиналась реакция с выделением газа. У Земеринга была возможность передачи 27 сигналов (27 линий). Была и отдельная линия с выходом на звонок для привлечения внимания человека, принимающего сигналы.

П.Л.Шиллинг создал электромеханический телеграф, который в 1832 г. работал между Зимним дворцом и Министерством путей сообщения. Передача производилась по 6 проводам при помощи 16 клавиш. На приемном пункте ток, проходящий через катушки, приводил к повороту магнитных стрелок с дисками. В приемном аппарате один из дисков поворачивался белой или черной стороной. Набор кружков соответствовал букве алфавита (работы Морзе начались лет на десять позже). Работа П.Л.Шиллинга в области дипломатии дала ему знакомство с криптографией, что позволило ему создать кодовые таблицы. Провода телеграфа укладывались под землей. Для изоляции применялась шелковая или пеньковая пряжа. Изолированные провода помещались в стеклянные или глиняные трубки с резиновыми муфтами. Все провода П.Л.Шиллинг размещал в единой просмоленной оболочке, т.е. создал первый электрический кабель.

На открытие П.Л.Шиллингом телеграфа А.С.Пушкин написал стихотворение «О, сколько нам открытий чудных готовит просвещенья дух...».

В 1836 г. П.Л.Шиллинг на канале при Адмиралтействе демонстрировал опыт телеграфирования по подводному кабелю. Известны также опыты П.Л.Шиллинга по взрыванию мин с помощью электрического тока. В 1812 г. П.Л.Шиллинг демонстрировал в Петербурге взрывание мин электрическим током и на поверхности и под водой («взрывал на Неве мины сквозь воду»). В 1815 г. эти опыты демонстрировались и в Париже, причем провода пересекали Сену. Однако внимание к электродистанционному взрыванию появилось только после русско-турецкой войны 1825-1827 гг., когда появилась необходимость проведения минных работ при осаде крепостей. П.Л.Шиллинг предлагал также применение подводных самодвижущихся мин, но взрывание производилось по проводам. Гальваноударное взрывание было предложено Б.С.Якоби.