Электрические и электронные часы

Первые механические маятниковые часы, работающие от электрического привода, были созданы А. Беном в 1840 г. в Англии. Швейцарская фирма Фиварже в 1860 г. стала выпускать подобные часы после ряда усовершенствований, осуществленных Гиппом. В 1890-1900 гг. создаются балансовые электрические часы. В России аналогичные часы были предложены изобретателем Купцовым в 1900 г. В 1950-1955 гг. были созданы электрические балансовые наручные часы с контактной группой (Франция, фирма «Лип»), а в 1960 г. бесконтактные наручные балансовые часы (США, фирма «Булов»). В СССР камертонные наручные часы были созданы в 1963 г. и до 1970 г. выпускались 2-м Московским часовым заводом.

В конце 30-х годов были разработаны часы, в которых вместо механического осциллятора был применен высокочастотный генератор электрических импульсов, стабилизированный кварцевым резонатором. Эти часы назвали кварцевыми. Сначала они были довольно громоздкими, так как использовали большое число радиоламп, требующих специального питания. Бурное развитие радиоэлектроники и, особенно, полупроводниковой техники позволило создать к концу 60-х началу 70-х годов наручные кварцевые часы. Дальнейшее развитие этого типа часов связано с созданием интегральных схем. Крупные электронные фирмы США, занимающиеся разработкой и изготовлением электронных приборов для военной и космической техники, создали наручные часы с цифровой индикацией на жидких кристаллах. В Японии и Швейцарии в это же время были созданы кварцевые часы с шаговым двигателем. В СССР первые кварцевые часы были созданы в 1972 г. с камертонным двигателем (НИИЧаспром), а в 1973 г. - с шаговым двигателем. Через год они выпускались на ведущих часовых заводах страны.

Человечество вступило в эпоху электронных измерителей времени, снабженных интегральными микросхемами и кварцевыми резонаторами. Производство электронных часов очень быстро перешагнуло национальные границы. Первоклассные электронные наручные часы могут собираться где-нибудь в Малайзии из деталей, поставляемых из Калифорнии, Швейцарии или Японии. Недаром Государственный совет Швейцарии отменил в 1968 г. проводившийся более ста лет в Невшателе ежегодный конкурс на лучшие в мире наручные часы. Тем самым швейцарцы «решили исключить саму возможность поражения на своей собственной территории». Швейцария по-прежнему не уступает Японии по объему выпуска часов (значительная их часть - электронные) и деталей к ним. Однако первенство в этой области, более ста лет удерживавшееся ею, утеряно безвозвратно.

Измерения, связанные с электромагнетизмом

В области электричества со времен древнегреческого открытия свойств электризации янтаря (янтарь по-гречески электричество) никаких открытий до нового времени практически не было. Средневековые ученые лишь накапливали список материалов, которые можно наэлектризовать трением.

Магнитные вещества также были древними греками, но компас был открыт китайцами лишь в 6 веке, но до арабского мира и Европы это открытие дошло лишь в начале 2-го тысячелетия. Примерно тогда же средневековые философы также набирают статистику поведения магнитных материалов. Для магнитного и электрического притяжения были введены теории истечения эфира или специальной невидимой жидкости, т.е. в теоретическом отношении до 19 в. особых успехов не было.

В 17-18 вв ученые постепенно накапливают опытные данные связанные с электростатикой и магнетизмом. Отто фон Герике создает первый источник электрических зарядов, прообраз электростатической машины. Далее ученые открывают проводники и диэлектрики электричества, 2 вида электрических зарядов, лейденские банки – 1-й конденсатор. У магнита обнаруживаются разные свойства: имеется ровно 2 полюса, при нагревании магнит теряет свои свойства, у планеты обнаруживаются подвижные магнитные полюса отличные от географических. Уже в 18 в. Франклин заметил, что при ударе молнии намагнитилась иголка.

1785 г. – Кулон открывает закон взаимодействия зарядов, он оказался похожим на закон тяготения. Из чего он сделал вывод о подобии природы этих сил

Гальвани, экспериментируя с лягушками в момент, когда рядом его помощник крутил электростатическую машину, заметил, что при прикосновении к нерву лягушачьей лапки 2-х разных металлических предметов лапка сокращается! Он назвал это явление животным электричеством.

Итальянский ученый Алесандро Вольта, узнав об этих опытах Гальвани, повторяет их и приходит к выводу, что дело не в электричестве самой лягушки, а в наличии 2-х разных металлов, которые создают электрический ток самостоятельно, а он уже в свою очередь заставляет сокращаться мышцу лягушки. Через 1-2 года после этой догадки Вольта изобретает первый постоянный источник тока – Вольтов столб, или, как он сам его называл, гальванический элемент. Поэтому, не смотря на то, что Гальвани раньше заметил этот эффект, именно Вольта считается первооткрывателем химического источника питания, т.к. правильно объяснил эффект «животного электричества» и сделал электрический ток доступным для применения в лабораториях и на производстве.

Есть также версия что первый источник тока – Багдадская батарейка (Ирак, 3в до н.э.). На это указывает устройство батарейки очень похожее на современное устройство. Но доказательств использования этой батарейки в каких-либо практических целях пока нет ни в письменных источниках, ни в предметах, которые бы могли быть получены только с помощью электрического тока (например, электролизом). Поэтому ученые считают более вероятным, что это всего лишь некие специальные сосуды для хранения жидкости в бытовых или ритуальных целях. В любом случае, даже если это действительно были первые батарейки, секрет их использования был получен совершенно случайно без научных изысканий и был быстро потерян, никак не повлияв на дальнейшее развитие науки.

С появлением надежного источника постоянного тока ученые совершают все новые и новые открытия. Никольсон и Карлайл открывают электролиз, а Хэмфри Дэви вплотную занимается его изучением, и ученые получают первый индикатор и измеритель тока – масса осажденного на электроде металла пропорциональна времени электролиза и току в цепи.

В 1802 г. русский ученый Павлов, экспериментируя с вольтовым столбом изобретает по сути, прообраз лампочки и одновременно электросварки – электрическую дугу между угольными стержнями подключенными к высоковольтному источнику тока; однако до появления приемлемых источников света прошло еще много десятков лет.

В 1820 г Эрстед читал лекцию в университете по электричеству и магнетизму. После опыта с магнитными явлениями, на столе был оставлен компас. Когда далее Эрстед проводил опыт с электрическим током, его студенты воскликнули, что стрелка, лежащая возле проводника, слегка отклоняется при включении электрического тока. До этого опыта многие были уверены, что магнитные и электрические явления не взаимодействуют друг с другом, т.к. действие одиночного провода на компас довольно слабое, и потому вызваны разными по природе силами. Так было открыто магнитное поле вокруг тока.

Фарадей открывает электродвигатель гальванометр, трансформатор электромагнитную индукцию (формула), вводит понятие поля вокруг эл. зарядов токов и магнитов.

Телеграф пытаются использовать еще в 1790-х гг с использованием еще электростатической машины. Но лишь в 1830-е гг. появился удобный образец с электромагнитами и постоянным источником тока, и к 1840 г распространяется по многим странам Европы.

Закон ома. Закон Джоуля-Ленца. Формула для электролиза.

Якоби изготовил первый практический электродвигатель из неподвижных и подвижных электромагнитов.

Яблочков П. Н. в 1976 впервые использовал трансформатор собственной конструкции для преобразования переменного поля с повышением или понижением напряжения.

В 1855 г. Максвелл публикует свои знаменитые уравнения, которые он скромно называет математическим пересказом идей Фарадея.

Герц в 1887 с помощью своего искрового разрядника – первого приемника и передатчика электромагнитных волн – изучает свойства этих волн: преломление, отражение, измеряет их скорость.

Попов и маркони совершенствуют грозоотметчики других ученых и получают первые приемники радиосигналов на несколько километров. Далее радиоприемники передатчики очень быстро совершенствуются и увеличивают свою дальность работы.