ПЕРЕЛІК ДИСЦИПЛІН:
  • Адміністративне право
  • Арбітражний процес
  • Архітектура
  • Астрологія
  • Астрономія
  • Банківська справа
  • Безпека життєдіяльності
  • Біографії
  • Біологія
  • Біологія і хімія
  • Ботаніка та сільське гос-во
  • Бухгалтерський облік і аудит
  • Валютні відносини
  • Ветеринарія
  • Військова кафедра
  • Географія
  • Геодезія
  • Геологія
  • Етика
  • Держава і право
  • Цивільне право і процес
  • Діловодство
  • Гроші та кредит
  • Природничі науки
  • Журналістика
  • Екологія
  • Видавнича справа та поліграфія
  • Інвестиції
  • Іноземна мова
  • Інформатика
  • Інформатика, програмування
  • Історичні особистості
  • Історія
  • Історія техніки
  • Кибернетика
  • Комунікації і зв'язок
  • Комп'ютерні науки
  • Косметологія
  • Короткий зміст творів
  • Криміналістика
  • Кримінологія
  • Криптология
  • Кулінарія
  • Культура і мистецтво
  • Культурологія
  • Російська література
  • Література і російська мова
  • Логіка
  • Логістика
  • Маркетинг
  • Математика
  • Медицина, здоров'я
  • Медичні науки
  • Міжнародне публічне право
  • Міжнародне приватне право
  • Міжнародні відносини
  • Менеджмент
  • Металургія
  • Москвоведение
  • Мовознавство
  • Музика
  • Муніципальне право
  • Податки, оподаткування
  •  
    Бесплатные рефераты
     

     

     

     

     

     

         
     
    Генератор електричних іскор - генератор нових ідей
         

     

    Історія техніки

    Генератор електричних іскор - генератор нових ідей

    Хасапов Борис

    Важко переоцінити значення індукційної котушки - перша електротехнічного приладу, який знайшов широке застосування у практичній діяльності людини. Однак історія створення та вдосконалення цього пристрою таїть у собі чимало загадок і драматичних колізій. Чому прилад називається «Котушкою Румкорфа»?

    І чи тільки Румкорфа причетний до її створення? Яку роль зіграв цей прилад в історії науки?

    У чому унікальність котушки - цього винаходу довгожителя? Адже в незмінному вигляді вона проіснувала півтори сотні років.

    Відповіді на ці та багато інших питань читач знайде в пропонованому нарисі.

    Премія, посіяти розбрат

    15 червня 1802 у Франції, в той час однією з найбільш передових в науковому відношенні країн, засновується державна премія у вигляді золотої медалі і солідної грошової суми «тому, хто своїми відкриттями, подібно Вольта і Франкліну, просуне вперед науку про електрику і магнетизм ». Віддав це розпорядження перший консул, майбутній імператор Наполеон I, закінчує своє вказівку пророчими словами: «Моя мета полягає в заохоченні, в залученні уваги фізиків до цього відділу фізики, який представляє, як мені відчувається, шлях до великих відкриттів »[1].

    Першим цієї нагороди був удостоєний в 1806 р. Гемфрі Деві, талановитий вчений, основоположник електрохімії, дійсно багато зробив для розвитку науки про електрику. Не зайвим буде нагадати, що французька премія була вручена англійцю саме в той момент, коли ці країни перебували в стані війни. «Один з найбільших геніїв, коли-небудь були», як називає Наполеона I академік А.Н. Крилов, в апогеї своєї слави міг собі це дозволити. Ніяких збурень з боку громадськості не було. Це дійсно був вчинок, гідний наслідування. Проте надалі Наполеон, вже будучи імператором, дбав не стільки про благо науки і народу, скільки про зміцнення свого деспотизму і становленні династії. І про премію просто забули.

    Через роки потрясінь і смути у Франції, реставрацій і революцій що прийшов до влади шляхом державного перевороту Наполеон III вирішив цю премію відродити. Виключно для підтримання авторитету влади. Вчених і науку у Франції любили. Імператор артистично розігрував роль мецената і покровителя науки і мистецтв. Він і сам не гребував пописувати статейки і брошурки з економіки.

    Отже, наприкінці 1864 р. відповідно до рекомендації комітету з 13 членів на чолі з відомим хіміком ж.б. Дюма імператор Франції постановив нагородити премією імені Вольти паризького виробника приладів Генріха Румкорфа «за винахід індукційної котушки ». Премія була винятково щедрою - 50 000 франків. Відзначимо, що виготовлений прилад заслуговував більшого. Однак ряд обставин затьмарював приємне подія.

    Індукційна котушка - перший електротехнічний прилад, що знайшов широке застосування у практичній діяльності челя-небудь патентована кавоварка. До створення котушки причетні навіть не десятки, а сотні вчених і винахідників, втілили в пристрої власні ідеї і досягнення науки свого часу. У майже незмінному вигляді ця котушка проіснувала півтори сотні років.

    Але ось у Франції з середини ХIХ століття будь-яка котушка індуктивності стала називатися котушкою (або спіраллю) Румкорфа, що все-таки несправедливо [2].

    Особистість «відродив премію» імені Вольти не користувалася авторитетом серед вчених. У числі заслуг «покровителя наук» було закриття Версальського агрономічного інституту - «самого чудового землеробського закладу, коли-небудь існувало ».

    Провідний вчений цього інституту ж.б. Буссенго, що вважався в агрономії «тим же, ким був Лавуазьє в хімії», позбувся посади. На його місце був поставлений недалекий фахівець і неохайний експериментатор Жорж Вілль. (У Парижі ходили вперті чутки, що новоспечений професор припадав імператору сином.) Угіддя агрономічного інституту були перетворені імператора у висококласний мисливський парк [3].

    Мають рацію ті, хто стверджують, що історія, якщо й повторюється, то вже у вигляді фарсу. Занадто багато найавторитетніших вчених доводили, що нічого принципово нового в конструкцію котушки нинішній лауреат не вніс. До питання про пріоритеті підключився Конгрес США.

    Патріотизм конгресменів, які вважають все найкраще американським, відомий з давніх-давен. Ці парламентарії визнали «винахідником котушки» Чарльза Пейджа, американця за походженням, щоб «захистити від зазіхань досягнення нашої нації на шляхах науки ». Втім, знайшлися у США і люди, які стверджували, що Пейдж «не винахідник ні котушки Румкорфа, ні будь-який інший електричної котушки ».

    Політична метушня закінчилася всупереч всім правилам видачею заднім числом за спеціальною постановою Конгресу США «екстраординарного патенту» Ч. Пейджу. Що було також несправедливо.

    Хто він, лауреат премії Вольти?

    Якщо виходити із загальноприйнятих критеріїв, таких як публікації, то можна відповісти, що Румкорфа не був вченим. Він не мав друкованих праць, і це ускладнює його життєпис. Але ж за щось йому премію видали? Спробуємо відповісти на це питання.

    Генріх Даніель Румкорфа (15.01.1803-20.12.1877) народився у Ганновері (Німеччина). Але в пошуках кращої долі, як це часто робили його співвітчизники в ту пору, Румкорфа виїжджає до Франції, де і проживе до кінця своїх днів.

    З 1825 р. він співробітник паризької оптичної майстерні, що має спеціалізований магазин і належить дипломованому інженеру-оптику Венсені Шевальє. Майстерня виготовляла на замовлення і для продажу мікроскопи, телескопи, підзорні труби, а також камери-обскури, що входили тоді в моду.

    Камера-обскура (від латинського - «темне приміщення»), відома ще з часів Леонардо да Вінчі, представляла собою затінений ящик, в передній частини якого давали зменшене зображення. Чи не володіють художнім талантом люди могли малювати за допомогою її, як правило, пейзажні малюнки. Користувалися цим пристроєм топографи при зйомках місцевості і вчені, коли було потрібно в точності в будь-якому масштабі перенести якийсь малюнок на папір.

    За часів Румкорфа майстерня була на доброму рахунку у споживачів. Саме до Шевальє звернувся один з майбутніх винахідників фотографії Н. Ньєпс з проханням створити потрібну йому конструкцію камери. Тут же доля зводить Н. Ньєпса і Луї Дагера - паризького художника і декоратора паризьких театрів і вони домовляються про спільну роботу.

    Даггер був багатою людиною, він володів так званої діорамою, що користується великим успіхом у парижан. Діорама представляла собою солідний виставковий зал картин, виконаних у спеціальній техніці. Завдяки ефектам освітлення глядач отримував враження просторовості зображення. До того ж Дагер, що мав винахідницьку жилку, запровадив нововведення, що дозволяє змінювати зображення на картинах на очах у глядачів прихованими від них засобами. Ця обставина викликала захоплення публіки і гарячі суперечки художників і богеми Парижа.

    Власник діорами заразився ідеями Ньєпса, прагнучи технічними засобами зафіксувати зображення, що отримується в камері-обскура, тобто за нинішньою термінології отримати фотографічне зображення.

    Так, але причому тут електрику? Адже Дагер в діорамі користувався олійними світильниками, а до винаходу електричного освітлення було ще багато часу. Щоб уточнити положення речей, наведемо цитату з книги з історії фотографії. «Дагер якийсь час виношував утопічну ідею, згідно з якою світлочутливість речовин в спостережуваних Ньєпса реакціях викликає зовсім не світло, а ... електрику. Наполягаючи на своїй версії, Дагер запевняв Ньєпса, що це не якась там вигадка, а результат його, Дагера, дослідів. Потім, розвиваючи свою ідею далі, він вводить в побут термін «електрична рідина», з якою він нібито проводить досліди. Ось один із них, описаний у листі до Ньєпса від 29 лютого 1832: «Я проводив декілька дослідів з електричною рідиною, але погода в цей час була несприятлива, і речовини не мали тієї чутливості, якою відрізняються вживані мною зараз. Я переконався, що ЕЛЕКТРИЧНА РІДИНА ДІЄ АБСОЛЮТНО ТАК САМО, ЯК І СВІТЛО ».

    Чи не правда, все це дуже нагадує середньовічний трактат по алхімії? Навряд чи автор розумів, про що пише.

    Зрозуміло, що з «електричної рідиною» у Дагера нічого не вийшло, та й не могло вийти »[4] (курсив наш. - БХ).

    Простим автору незнання того факту, що термін «електрична рідина »у фізиці існував на час описуваних подій вже близько століття. Але ми категорично не згодні з тим, що «електрична рідина» у Дагера ніяк себе не виявляла. Ми навіть стверджуємо, що на світлочутливий матеріал «електрична рідина діє вдосконалення стверджуємо, що досліди з електрикою майбутнього винахідника фотографії були досить продуктивними, правда в трохи іншому науковому напрямку. І цьому є вагомі наукові докази.

    У 1851 р. після появи фотографії французький кресляр, художник і графік Еміль Піно, про яку не вдалося знайти жодних біографічних відомостей, окрім адреси в Парижі на 1839, отримав зображення електричного розряду на пластинах дагеровского апарату. А інший француз - інженер Ежен Дюкрете (1844-1915) показав у 1884 р., що люхтенбергови фігури легко утворюються при додатку напруги до світлочутливої емульсії фотопластинки [5]. Це явище потім широко використовувалося в електротехніку ХХ століття для досліджень хвиль перенапруження у лініях електропередач.

    Так що Дагер у своїх листах нічого не придумував, а відзначав (навіть відкрив!) не зрозумілі їм певні фізичні прояви електричного розряду. Щоправда, нам не відомо, яким способом він отримував ці розряди. Свої досліди Н. Ньєпс та Л. Дагер тримали в глибокій таємниці, листування ретельно зашифровувати. Це могли бути розряди електричних машин або лейденський банок або навіть порівняно недавно відкритих гальванічних елементів. А може бути, і всього комплексу джерел електрики. Про це свідчить застосування біметалічних платівок в розчинниках замість платівок з одного металу, наявність заземлень (???) при фотографії і т. д. [6].

    Для дослідів Дагер на допомогу повинен був прийти не оптик, а електрик. Ця роль, як видно, і випала на долю Г.Д. Румкорфа, інакше важко пояснити, як співробітник оптичної майстерні, вийшовши на самостійну роботу, починає приймати замовлення на виготовлення електричних приладів. Швидше за все, він, виконуючи винахідницькі фантазії Дагера, успішні у цій справі.

    Індукційна котушка № 1

    У Королівському інституті Лондона встановлено пам'ятник М. Фарадею. Великий вчений увічнений в повний ріст, він тримає в лівій руці предмет, нагадує великий бублик. Цей тор і є те знамените пристрій, за допомогою якого була відкрита електромагнітна індукція - вінець творчої діяльності Фарадея.

    І все-таки тор не був першим пристроєм, використаним для цієї мети ученим. Перший пристрій являло собою дерев'яний чурбак, на який були намотані дві не сполучені між собою дротяні котушки. Коли одну з них під'єднували до гальванічного елемента, гальванометр, підключений в ланцюг другої котушки, давав відхилення стрілки. Фарадей назвав струм в другій котушці індукційним, тобто наведеним струмом. У подальших дослідах дослідник виявив, що якщо використовувати замість дерева залізний стрижень, то ефект багаторазово зростає. Фарадей робить для дослідів інший пристрій, де обидві котушки намотуються на викував кільце з м'якого заліза.

    При дослідах виявляється наступна закономірність. Відхилення стрілки гальванометра відбувається дещиця і в момент вимикання. Весь інший час, навіть якщо з першого котушці продовжує йти електричний струм, стрілка залишається нерухомою. Була ще одна дивина. При включенні стрілка гальванометра відхилялася в один бік, при виключенні - в протилежну. Експериментатор зміг отримувати за таких маніпуляціях навіть іскри, коли замість гальванометра дуже близько підводив один до одного висновки другий котушки.

    Вчений припустив, що наведення електричного струму у другий котушці відбувається тільки в момент зміни магнітного стану залізного стрижня. Як це перевірити?

    На пряме залізний стрижень Фарадей намотує тільки одну котушку, в ланцюг якої включає гальванометр, і швидко цим стрижнем замикає полюса подковообразного магніту. Відбувається те ж саме. При наближенні стрижня до магніту стрілка відхиляється, при видаленні теж, але знову в інший бік. Припущення підтверджується. До речі, ця установка є моделлю першого електромагнітного генератора [7].

    Тор Фарадея був першим пристроєм, що дозволяє перетворювати постійний електричний струм хімічного джерела в змінний струм іншої напруги, тобто перша електромагнітним індуктором. Правда, переривання електричного струму доводилося робити вручну, але всі інші частини пристрої були в наявності - магнітопровід, первинна і вторинна обмотки.

    Магнітопроводи складався з м'якого заліза діаметром 22 мм; зігнутий в кільце, він мав зовнішній діаметр 150 мм. Обмотки виконувалися мідним дротом перетином 1,25 м2. Число витків котушок ніхто тоді не думав рахувати, але довжина дроту первинної становила 7 м, вторинної - 18 м.

    Описувані події відбувалися в 1831 р., але вже в наступному році виявилося, що можна побудувати індуктор з такими ж властивостями на кілька інших принципах. Цікава історія ознайомлення першовідкривача електромагнітної індукції з цими принципами.

    Вивчаючи термоелектричні явища Зеєбека, Фарадей ніяк не міг отримати від термопари звичайної електричної іскри. На одному з таких дослідів був присутній який прибув до Європи американський вчений Дж. Генрі.

    Експериментатори він пояснив, що може викликати іскру. Не відмовляйте собі в задоволенні процитувати А.М. Вілсона, американського фізика і письменника, колишнього асистента Е. Фермі, - настільки барвистий цю розповідь: «Американець став намотувати на палець дріт щільною спіраллю. Потім він просто приєднав цю спіраль, надіти на невеликий залізний стрижень, до одного з дротів термопари. На цей раз при роз'єднання кінців дроту можна було абсолютно чітко бачити іскру. Фарадей захоплено зааплодував і вигукнув:

    - Ура експерименту янкі! Але що ж ви таке зробили?

    І Джозефу Генрі довелося пояснювати самоіндукції вченому, який був відомий на весь світ як людина, що відкрив індукцію »[8].

    Дійсно, усе виявилося не таким вже й складним. Обмотка, навиті на залізний сердечник, нржня різко падала, що і наводило в цій же котушці значний електричний потенціал, в сотні разів перевищувала напругу живлення. Цей електричний імпульс і пробивав повітряний проміжок між висновками. Виникала іскра.

    Як не дивно, але саме відкриття Генрі одразу ж знайшло практичне застосування. Ще в 1815 р. Г. Деві винайшов безпечну гірничу освітлювальну лампу. Широко відомо, що відкритий вогонь під землею часто викликає вибухи присутнього там метану. Щоб цього не траплялося, Деві огородив вогонь світильника металевої сіткою. Цього виявилося достатньо для вирішення питання. Але запалювати такий світильник все одно треба було на поверхні.

    З винаходом індукційної котушки пристрій для запалювання такої лампи можна було легко помістити також під захисною сіткою і в потрібний момент запалити (рис. 1). Кнопку для запалювання можна вивести з-під сітки. Цікаво відзначити, що в даний час, коли існують вибухобезпечні шахтарські електричні світильники, лампа Деві продовжує нести свою охоронну службу. Правда, у кілька іншій ролі. Електричний ліхтар у каналізаційному колодязі буде горіти, навіть якщо колодязь геть наповнений вуглекислим газом, що теж смертельно небезпечно. А ось гасова лампа Деві потухне і цим дасть сигнал про припинення робіт.

    Сьогодні ми завершуємо публікацію нарису про історію створення та удосконалення індукційної котушки, про її практичному застосуванні, а також про долі вчених, які внесли свій внесок у становлення і розвиток електротехнікі.

    Перші удосконалення

    Сотні вчених та ентузіастів електрики по обидва боки Атлантики повторюють досліди Фарадея. Кожному з них доводиться самостійно виготовляти магнітопроводи і котушки. Адже жодних фахівців з електротехніки немає, як не існує і самої електротехніки. Котушки робляться з підручних матеріалів.

    Важко знайти металеве кільце, та й на таке, як у Фарадея, не зовсім зручно навіває провід. Тому зараз складно точно сказати, хто перший почав навіває витки котушок на прямий залізний сердечник. Кажуть, що це був англійський пастор Галлай, одночасно запропонував намотувати первинну обмотку товстим дротом, а вторинну - тонким (як у воду дивився!), хоча важко сказати, чим він при цьому керувався.

    Але, виявляється, і таку конструкцію можна поліпшити. Німецька професор Буххофнер робить свою котушку, намотуючи обмотки на пакет простих обрізків залізного дроту. Ця котушка працює навіть краще, ніж з масивним серцевиною. З'ясовується, що так і треба робити, бо в цілісному магнітопроводі при зміні магнітного потоку теж наводяться струми, які, погіршуючи роботу котушки, тільки нагрівають стрижень. Цим явищам незабаром присвятить свої дослідження Ж. Фуко і науково обгрунтує причину цього (струми Фуко). Надалі магнітопроводи будуть робити складними (шіхтованимі) [9]. Коротше кажучи, поліпшення параметрів індукційної котушки йде методом проб і помилок.

    Американський фізик Чарльз Пейдж запропонував конструкцію котушки, в якій використовується одна обмотка, але з харчуванням, подводимым лише до частини витків, де, за сучасною технологією, використовується принцип автотрансформаціі (рис. 1).

    Котушки індуктивності починають використовувати в лікувальній практиці лікарі-фізіотерапевти. Адже змінний струм діє на організм людини за інших рівних умов набагато ефективніше. Найпершим у цьому списку слід назвати Антуана Массона (1806-1868), професора з Парижу. Він намагається механізувати процес замикання та розмикання ланцюга харчування первинної обмотки. Адже жодних вимикачів ще не існує. У кращому разі, це чашки з ртуттю і опущеними в них провідниками.

    Його переривач ланцюга являє собою металеву шестерні, зуби якій при обертанні шестірні періодично контактують із спеціальним струмопровідних пелюсткою. Вирощують шестерні доводиться вручну. Незважаючи на такий примітивізм конструкції, Массон помічає дуже важливу закономірність. Чим з більшою швидкістю обертати переривач, тим довше іскру можна отримати. Отже, пацієнт отримує більше електричне вплив.

    Але дуже вже втомлює крутити переривач. Невже не можна якось ісключідурах? Виявляється можна, і зробити це порівняно легко. 25 лютого 1837 на доповіді Франкфуртському фізичній суспільству якийсь Йоганн Філіп Вагнер (1799-1879), бухгалтер з торгівлі залізом, представив конструкцію електромагнітного молоточка. Оскільки цей пристрій, відоме як самопрериватель Вагнера, зіграло величезну роль у розвитку електротехніки, приділимо йому особливу увагу (рис. 2).

    Підковоподібне електромагніт при проходженні по ньому електричного струму притягує якір. Якір струмопроводи, має спеціально влаштоване контактна пристрій, який розмикається, коли якір притягається. Пружина повертає якір в початковий стан, тому що знеструмлюється електромагніт, що живиться через контактна пристрій, і цикл повторюється. Частота повторень циклів залежить від жорсткості пружини і, в першу чергу, від контактного проміжку, який регулюється. Схема такого самопреривателя досі застосовується в електричних дзвінках.

    У конструкторів котушки виникла ідея використати цей принцип, застосовуючи первинну обмотку, яка, звичайно, утворювала магнітне поле і цілком могла притягнути невеликий якірець з контактом. Ця геніальна ідея швидко була втілена в життя. Така котушка індуктивності завоювала визнання і у лікарів, і у дослідників не тільки електрики, а й інших областей фізики. Але ...

    Катушка чудово працювала лише лічені хвилини. Склалася парадоксальна ситуація, коли пристрій, призначений для генерування іскор, саме виходило з ладу через іскор в переривнику. Явище самоіндукції в первинній обмотці (згадаємо досвід Генрі) губило контакти переривника. Найчастіше вони повністю згорали, хоча тільки з яких металів їх не намагалися робити. Тупикова ситуація. Це був саме той випадок, коли електрикам могла допомогти лише наука.

    На допомогу прийшли фізики. Відомо, що самоіндукції пояснюється інерційністю рухомих електричних зарядів в провіднику. Як і будь-яке рушійне тіло, їх миттєво зупинити не можна. Тому при розриві ланцюга відбувається пробій повітряного проміжку.

    Уявімо собі такий випадок. Сталевий кулька, падаючи з метрової висоти у фарфоровий чашку, розбиває її. Якщо ж цю чашку заповнити цукровим піском, то кулька завязнет в цукрі і чашка залишиться цілою. От якби так можна було зробити на шляху інерційного електричного струму!

    Це завдання вирішує французький фізик Арман Фізо (1918-1896). Рішення настільки просто і витончено, що зайвий раз демонструє - складні речі можна вирішувати простими способами. Фізо поміщає паралельно контактам переривання звичайний конденсатор. У момент замикання контактів переривника він цими ж контактами замкнутий накоротко і, отже, розряджений. В момент розмикання контакту ланцюг НЕ розмикається, просто в неї включається новий елемент - конденсатор. Весь інерційний потік електричних зарядів продовжує рухатися, але тепер ці заряди налаштовані на зарядку конденсатора.

    Коли напруга конденсатора досягає напруги джерела - Струм припиняється. Іскра не виникає. Все це відбувалося за якісь частки секунди. Варто тільки дивуватися таланту фізика, який придумав це, коли не було осцилографів (рис. 1, поз. 2).

    Здавалося б, всі питання вирішені. Збільшує число витків вторинної обмотки і отримуй будь-висока напруга. Але не так сталося як гадалося. Настає момент, коли цю напругу пробиває не тільки повітря (іскри), а й ізоляцію між витками вторинної обмотки. Потрібно було придумати спосіб боротьби з цим явищем. І він був знайдений! Вторинну обмотку почали виготовляти секційні. Кожну секцію відокремлювали від інших спеціальними ізоляційними щічками (щітками?) (рис. 3).

    Нами наводиться остаточний вигляд котушки індуктивності з ртутним переривником, конденсатором, секційними обмотками і перемикачем живлення конструкції Румкорфа. Ось це дійсно його винахід.

    А для чого потрібний перемикач? Справа в тому, що залежно від індуктивності первинної обмотки струми, намагнічувальної сердечник, і струми самоіндукції її, можуть бути різними за величиною (амплітуді). Іноді це властивість необхідно в лабораторній практиці.

    Яким би дрібним не здавалося на перший погляд винахід Румкорфа, значення його навіть в даний час величезне. Саме таким чином здійснюється комутація машин постійного струму через колекторно-щітковий апарат. Ми наводимо малюнок із зображенням перемикача Румкорфа (рис. 4). Зауважимо, що перемикач на індуктора іншої конструкції.

    А кому ці іскри потрібні?

    З початку ХIХ століття розвивається фабрична система господарювання вимагала створення абсолютно нового типу двигунів. Парова машина була занадто складна і неповоротка. Котли і топки з ручним опаленням робили їх неприйнятними для малих потужностей. Ідея створення двигуна внутрішнього згоряння наштовхувалася на проблеми запалювання газових сумішей в циліндрах. Перший такий двигун винахідника Барнета мав спеціальне запальний пристрій з горіло цілі час двома смолоскипами і золотникові розподіл цих вогнів. Така машина не могла бути економічною.

    Здатність електрики давати іскри всередині закритих обсягів відома з часів Прістлі (евдіометр). Створення індукційного генератора іскор як не можна краще підходила до вирішення проблеми. І першим практично придатний двигун внутрішнього згоряння був обладнаний електричним запалюванням. Це був газовий двигун Ленуару. Ідея застосування індукційної котушки виявилася настільки плідною, що як мінімум на 150 років вперед вирішила питання запалювання карбюраторних двигунів [10].

    У іскрах мала і наука. Отримані з лейденський банок іскри хоч і були короткочасними, але дали можливість синтезувати деякі речовини, наприклад оксиди азоту. При можливості тривалої генерації іскор можна було б ставити питання про іскпороха. При вивченні іскор деякі вчені звернули увагу на той факт, що колір іскри при розряді банки залежить від розрядів електродів, між якими ця іскра проскакувала. От якби тривалість іскор збільшити ...

    Що ж, голландець Ван дер Вілліген вперше для вивчення кольору іскор застосовує індукційну котушку. Тепер за допомогою тригранної призми, який користувався Ньютон, можна світло іскри розкласти на складові, як і світло від Сонця. Виявляється, що спектр світіння різних речовин властивий тільки одному з відомих елементів. За спектром іскор між електродами, якщо їх змастити розчинами невідомих хімічних сполук, можна дізнатися, які хімічні елементи туди входять [11]. Так виникла спектроскопія.

    Дослідники газів теж не залишилися. Ще з часів Гауксбі відомо, що в безповітряному скляній кулі при його натирання виникає загадкове світіння, що має електричні корені. У відносний вакуум такого кулі ввели електроди й під'єднали до котушки. Виявилося, що куля теж світиться. Светятся і скляні трубки з торрічеліевой порожнечею.

    Чому не випробувати це в оптичній майстерні? Адже там варять оптичне скло і займаються дослідами з електрикою. Тим більше, що торрічеліеву порожнечу у трубках можна створити просто за допомогою ртуті. Такими дослідами починає займатися Румкорфа. Це відомо за його єдиному науковому досягненню. Він виявляє, що газ, що світиться в трубці, не суцільний, а розділений на шари, перпендикулярні трубці. Втім, Румкорфа не знає, що до нього це вже описав У. Грове [12].

    Цілком можливо, що до досліджень по світиться газам Румкорфа підштовхнув Дагерр, що займається питаннями світяться картин і діорамами. Тим більше, що різні гази в умовах високого розрідження дають різний колір світіння. І колір цей дуже гарний, що нам зараз добре відомо по газосветной рекламі.

    Незабаром в Бонні склодув Генріх Гейсслер (1814-1879), що має свої майстерні й хороший вакуумний насос, починає масове виготовлення світяться трубок різних форм і розмірів, здебільшого для демонстраційних цілей. Вони так і називалися гейсслеровимі трубками. (Деякі екземпляри демонструються в Політехнічному музеї Москви.) Для наукових цілей виготовлялися спеціальні трубки з вузьким каналом, імітували світлову щілину спектографа.

    Розвиток спектроскопії газів дозволило зробити сенсаційні відкриття в науці. Так вперше на Сонце було виявлено невідомий газ, названий гелієм (від «Геліос» - Сонце). Тільки через роки цей газ був знайдений на Землі.

    Потреба у котушках індуктивності та й в інших електричних приладах була великою. Ніякої промислової основи для виготовлення таких специфічних пристроїв не існувало. З'являються спеціалізовані майстерні на чолі з власниками-самоучками, які займаються цими проблемами. Зараз подібні майстерні під назвою досвідчених лабораторій існують при ю організовував у 1845 р. І.Г. Гальське (1814-18901), а в Парижі на рю-де-Шамполон - пішов з майстерні Шевальє Генріх Даніель Румкорфа в 1840 р. Його називають чарівною людиною. І в цьому немає нічого дивного. Він чудово знайомий з декоратором паризьких театрів Опера Амбігю, а через нього і з артистами, художниками. Коротше, з богемою Парижа ХIХ століття. А про мешканців Монмарта того часу майже все всім відомо.

    Невимушена атмосфера панує і в майстерні Румкорфа. Саме сюди переходить працювати Т. Г., майбутній винахідник перспективного електродвигуна, оскільки в майстерні була творча атмосфера і можливість займатися своїми винаходами [13].

    Спроби створення штучних блискавок

    Фотографія сприяла появі серед ентузіастів електрики людини з незрозумілою для цієї науки професією. Професією археолога. Приводом послужило випадкова обставина.

    У 1849 р. якийсь Гро, французький посол в Афінах і один з перших фотолюбителів, сфотографував фрагменти Акрополя. Повернувшись до Парижа, він через лупу почав розглядати фотографії. На свій подив, на одному з потрапили в кадр знімка камені він виявив зображення лева, що роздирає кігтями змію. Цікаво, що зображення було непомітно для неозброєного ока і тільки завдяки фотографії і вдалому косоокому висвітлення каменю вдалося виявити невідомий твір давньогрецького мистецтва.

    У фотографії виникає питання про штучному освітленні об'єктів. І застосування косого освітлення було не найважливішим. Справа в тому, що перший світлочутливі платівки володіли низькою чутливістю, і при портретних знімках доводилося сидіти, не рухаючись і не кліпаючи довгі хвилини.

    За рішення цієї проблеми береться французький граф Теодор дю-Монсель (1821-1884), археолог за освітою, академік. Він пробує підпалювати різні хімічні суміші, щоб домогтися гарної освітленості. Як джерело отримання іскри він використовує індукційну котушку. В результаті з'являється поема «Рівні систем, запалюємо на відстані і займисті електричним струмом» (1853). Зрештою, така суміш знаходиться. Це металевий магній і бертолетової сіль. Але граф-археолог захоплюється своїми електричними дослідженнями і вирішує створити в лабораторних умовах якусь подобу грозового розряду. Він припустив, що експерименти з високовольтної іскрою відтворюють умови, аналогічні тим, що характерні для грозового хмари і навіть кульової блискавки. Але для проведення дослідів потрібна дуже довга іскра. За рішення цієї проблеми береться Румкорфа. Він постачає в лабораторію все обладнання, необхідне Монселю [16].

    Якщо перші конструкції його котушки давали іскру довжиною близько 2 см, то до 1860 р. в новітніх варіантах пристрій забезпечувало іскру півметрової довжини. Це означає, що між кондукторами індуктора досягалося напруга близько 250 тис. вольт! Прінціпество ізоляції, змінювалися переривника ... Іноді досягалася іскра довжиною один метр, але це було вже після смерті Румкорфа.

    Дю-Монсель до кінця свого життя продовжував займатися електрикою і написав ряд книг, що складають своєрідну енциклопедію електричних знань, в тому числі «Додатки електрики» [13].

    Уряд Наполеона III хвилювало, швидше за все, не запитання штучної блискавки. У 1853 р. вибухнула Кримська війна, яка закінчилася жорстоким поразкою Росії після здачі Севастополя. Однак при його обороні в мінному підземному битві Росія була технічно оснащеної. У ті часи Англія, Франція, Сардинія і Туреччина, які воювали проти Росії, застосовували вогневої спосіб підпалу вибухівки. Росія завдяки Б.С. Якобі - гальванічний, з використанням котушки Румкорфа. В результаті цього кількість відмов при вибуху російських хв складало всього лише 1%, а у супротивників 22% [14].

    Цікаво відзначити, що, маючи гальванічні елементи і котушки Румкорфа, російські воїни намагалися застосовувати електричне освітлення за допомогою трубок Гейсслер при підземних роботах. Там освітлення необхідно невелике, а при відсутність вентиляції застосування шахтарської лампи зменшувало й без того убоге зміст кисню в сапах і галереях.

    Не тільки котушки

    Майстерні Румкорфа випускали не тільки котушки і індуктори. Попитом користувалися гальванометри, виготовлені Румкорфа. Про високу якість цих пристроїв свідчить Фарадей: «Мій гальван?? метр був виготовлений Румкорфа і був дуже чутливий ... У тому, що є контакт в ланцюгах, можна було в будь-якій момент переконатися за допомогою слабкою термопари, що нагрівається пальцями » (1815 р.) [15].

    До речі, використовуючи цю чутливість, К.А. Тімірязєв упросив вже похилого Румкорфа виготовити термоелектричний прилад для вимірювання температури листя рослин. Відомі також електромагніти, що випускалися паризької майстерні, комутаційна апаратура, термоелектричні батареї і т.д.

    Розміри статті не дозволяють детально зупинитися на відкриття, зроблених з використанням індукторів Румфорфа - цих надійніших і конструктивно оформлених лабораторних пристроїв. Але не можна не згадати про три з них, безпосередньо вплинули на розвиток людства. Це вперше застосовані в електричному освітленні котушки в ролі трансформаторів. Ми наводимо малюнок з патенту П.М. Яблочкова 1877 (рис. 5). Приємно усвідомлювати, що російський винахідник першим застосував на практиці пристрій, що дозволяє передавати електроенергію за тисячі кілометрів від місця генерації.

    На рис. 6 зображений вібратор Г. Герца з котушкою Румкорфа, від якого були отримані радіохвилі в 1886 р. Це, по суті, найперший радіопередавач.

    Індуктор Румкорфа в дослідах з вакуумними трубками дозволив Рентгену відкрити в 1895 р. новий вид променів, для яких непрозорі тіла стали прозорими (мал. 7).

    Автор вважає, що привласнення у Франції котушці індуктивності найменування котушки Румкорфа «все-таки несправедливо», оскільки до її створення причетні багато, що запропонували елементи її удосконалення. Підкреслимо: дуже корисні, але окремі елементи.

    Не секрет, що предметом винаходу визнається спосіб, пристрій або сукупність відомих технічних пристроїв, що дає новий технічний ефект. Саме Румкорфа, застосувавши технічні пристрої, створив у 1852 р. котушку раціональної конструкції, що знайшла широке практичне застосування в усьому світі. Не тільки у Франції, а й у Росії, інших країнах ця котушка-довгожитель носить до цих пір ім'я Румкорфа, що, на наш погляд, цілком справедливо.

    Однак в історії з котушкою складніше інша колізія - колізія пріоритету. Справа в тому, що в 1838 р., тобто раніше Румкорфа, американський винахідник-електрик, працював в патентному відомстві, Чарльз Пейдж в одній зі своїх статей описав індукційну котушку. Але в ті роки науковий центр знаходився в Європі, науково-технічна інформація не поширювалася так стрімко, як у наш час, і на статтю Пейджа не звернули уваги. Тим більше, що незабаром по конструкції Румкорфа котушка виготовлялася у багатьох країнах.

    Дізнавшись про отриману Румкорфа надзвичайною нагороди, Пейдж обурився, та й вирішив добиватися особливого законодавчого акту, що дозволяє йому отримання патенту на свій індукційний прилад. Він розумів, що найбільш ефективну підтримку зможе отримати, поставивши питання про честь нації і виступивши проти «нехтування американськими досягненнями, з

         
     
         
    Реферат Банк
     
    Рефераты
     
    Бесплатные рефераты
     

     

     

     

     

     

     

     
     
     
      Все права защищены. Reff.net.ua - українські реферати !