Науковий подвиг академіка Василя Петрова

До 200-річчя відкриття явища електричної дуги

Я. Шнейберг, канд. тех. наук

Величезні успіхи сучасної електротехніки та електрозв'язку були б неможливі без широкого використання електричних та магнітних явищ. Після винаходу в 1800 італійським вченим А. Вольта першого джерела електричного струму -- «Вольтова стовпа» - почалися дослідження хімічних, теплових і світлових дій електричного струму.

Серед видатних досліджень електричних явищ у першій третині 19-го століття виключно важлива роль належить робіт нашого талановитого співвітчизника Василя Володимировича Петрова, який відкрив у 1802 р. явище електричної дуги та довів можливість її практичного застосування.

В. В. Петров народився в сім'ї скромного парафіяльного священика р. Обояні (нині Курської області). Закінчив Харківський Колегіум - відоме в той час навчальний заклад, де викладалися природничих та гуманітарних наук. Після закінчення Колегіуму у 1786 р. він був прийнятий «на казенний рахунок» в Санкт-Петербурзьку Учительську гімназію, пізніше була перетворена в Учительский інститут.

Через два роки, бажаючи набути практичного досвіду в галузі природничих наук, В. В. Петров добровільно поїхав викладати фізику в Гірському училище на далеких алтайських Коливано-Воскресенських гірських заводах, найбільших гірничо-рудних підприємствах не тільки в Росії, але і Європи. Тут він вперше зіткнувся з конкретними завданнями, що висуваються перед фізикою і хімією різноманітними виробничими процесами. Через два роки В. В. Петров повертається в Санкт-Петербург і продовжує займатися педагогічною і науковою діяльністю в галузі фізики і в 1795 р. після блискучої «пробної лекції» стверджується в посаді професора фізики і математики Санкт-Петербурзької Медико-хірургічної академії, де прослужить майже 40 років. Працюючи по 14-16 годин на добу, він успішно поєднує викладання в Академії з проведенням різноманітних експериментів в області електрики. Результати своїх досліджень вчений докладно описав у своїй праці «Известия про гольвані-вольтовскіх дослідах, які проводив професор фізики Василь Петров за допомогою величезної особливо батареї, що складається іноді з 4200 мідних і цинкових гуртків, і, що знаходиться при Санкт-Петербурзької Медико-хірургічної академії ».

Книга була видана в Санкт-Петербурзі в 1803 р. Це був перший твір українською мовою про новітні дослідження в галузі електрики. Петров підкреслює, що книжка вийшла «... особливо для користі тих читачів, які ... живуть в віддалених від обох столиць місцях і які не мали нагоди придбати потрібні поняття в цих предметах ». У ній докладно описані Петровим створена унікальна батарея і його найважливіші експерименти.

Петров першим прийшов до висновку про те, що нові прояви електричного струму можна виявити, якщо створити більш потужну електричну батарею в порівнянні з тими, які створювалися раніше європейськими фізиками.

Кількість мідно-цинкових елементів у батареї Петрова більш ніж у 100 разів перевищувала кількість елементів в раніше побудованих батареях. Вченому довелося подолати чимало труднощів, оскільки подібної батареї ніхто раніше не створював. Якщо б розташувати всі її елементи вертикально подібно до «вольтові стовпів», то її висота досягла б 12 метрів. Провівши необхідні розрахунки, Петров спорудив великий дерев'яний ящик довжиною 3 метри, в якому розмістив в 4 ряду всі елементи, ретельно ізолювавши кожен ряд і стінки ящика шаром лаку і промасленим папери. Батарея складалася з 2100 мідно-цинкових елементів, з'єднаних послідовно. Ніяких електровимірювальних приладів тоді не існувало, і напруга на затискачах батареї було невідомо. У квітні 1802 батарея була виготовлена, і Петров приступив до проведення різноманітних дослідів.

Досліджуючи творчість Петрова, автор цієї статті вирішив виготовити модель «величезною» батареї, щоб сучасними приладами визначити її параметри. У 1951 р. в майстерень Московського енергетичного інституту була виготовлена 20-та частина батареї, що складалася з 105 мідно-цинкових елементів, подібних до тих, що були в батареї Петрова. Кожна пара мідних і цинкових гуртків була розділена прокладкою-сукняним гуртком, змоченим в розчині нашатирю. Всі елементи розміщувалися в гетінаксовой трубці, що забезпечує надійну ізоляцію. Електрорушійна сила батареї вимірювалася сучасним компенсаційним методом. Було встановлено, що напруга на затискачах батареї Петрова мало складати 1650-1700 В - це був перший в світі електрохімічний джерело струму високої напруги. Саме завдяки такій напрузі Петрову вдалося зробити своє найбільш видатне відкриття - отримати електричну дугу. Він писав, що якщо до затискачів батареї підключити спеціально виготовлені вугільні стержні, то «... Є між ними дуже яскравого білого кольору світло або полум'я ..., від якого ... темний спокій досить ясно освітлений може бути ». Так вперше учений показав можливість використання електричної дуги для цілей освітлення. Цим відкриттям Петров на півстоліття випередив свій час: перша дугові електричні лампи стали створюватися лише в 40-50-х рр.. 19 століття. Електричне освітлення стало першим масовим застосуванням електрики, воно викликало виникнення і бурхливий розвиток електротехнічної промисловості сприяло зростанню міст й розвитку торгівлі, виникнення нових способів зв'язку, зокрема й електрозв'язку. У першій чверті 19 століття широке застосування в радіотехніці отримали дугові генератори незгасаючих електромагнітних коливань. За допомогою таких генераторів на радіостанціях у багатьох країнах виходили незгасаючі коливання на частотах до декількох сотень кілогерців.

В. В. Петров докладно описує досліди з використанням електричної дуги для плавки металів і відновлення металів з їх оксидів; отже, їм були закладені основи сучасної електрометалургії.

Окрема глава книги присвячена отримання електричної дуги в вакуумі, як він висловлювався, «В безповітряному місці». Ці досліди він робив у листопаді 1802

Для докази можливості отримання дуги Петровим нами була зібрана установка в світлотехнічної лабораторії МЕІ відповідно до опису, даному в книзі вченого. При напрузі в 1500 вольт ми отримали стійку електричну дугу як в атмосфері, так і у вакуумі. В Європі про відкриття Петрова довго було невідомо, і пріоритет в одержанні електричної дуги необгрунтовано приписувався англійському вченому Х. Деві, який вперше спостерігав це явище в 1808 р., коли побудував батарею з 2000 пар пластин. Докладно Деві описав свої досліди в 1812 р., але сам він не претендував на оригінальність своїх експериментів, припускаючи, що вони раніше були зроблені в Росії (про це писав англійський журнал «Science progress» в 1936 р. у статті «Забутий електротехнік », присвяченій праць В. В. Петрова) Петров зробив низку оригінальних електрохімічних дослідів, вперше застосував паралельне з'єднання приймачів електричної енергії, встановив залежність сили струму від поперечного перерізу провідника, «передбачивши цим закон Ома» (як писав той же англійський журнал). Він також ввів до електротехнічну науку термін «Опір».

Але доля нашого видатного співвітчизника виявилася досить трагічною. Хоча він був обраний у 1802 р. членом-кореспондентом Петербурзької Академії наук, а в 1815 р. - ординарним академіком, він, невпинно відстоюючи інтереси вітчизняної науки, відкрито виступав проти іноземного засилля в Академії наук і постійно відчував протидію з боку реакційно налаштованих чиновників з Міністерства освіти та Академії наук. І коли В. В. Петров на знак протесту не з'явився в 1825 р. на похорони Олександра 1, він був відсторонений від керівництва Фізичним кабінетом Академії, потім звільнений з Медико-хірургічної академії; його праці були заборонені до друку. Після смерті вченого у 1834 р. його ім'я було забуте майже протягом півстоліття, його могила на одному з петербурзьких кладовищ була занедбана. Не зберігся і достовірний портрет вченого. І тільки в 1886 р. студент Петербурзького університету А. Гершун, згодом відомий фізик, будучи випадково в міській бібліотеці міста Вільно, знайшов на одній із запилених полиць невелику за форматом книгу «Звістка ... », Автором якої був зовсім невідомий йому фізик В. В. Петров. Гершун був вражений змістом книги, особливо відкриттям електричної дуги. Незабаром про знахідку студента стало відомо петербурзьким фізикам, про дослідження В. В. Петрова була опублікована стаття в журналі «Електрика» і зроблені докладні повідомлення на засіданнях наукових товариств.

В 1935 президія ВЦВК СРСР прийняв постанову «Про відзначенні сторіччя від дня смерті першого російського електротехніка академіка В. В. Петрова ». Як вказував президент Академії наук С. І. Вавилов, "В історії російської фізики до половини 19 століття В. В. Петров не тільки хронологічно, а й за своїм значенням безпосередньо слідує за М. В. Ломоносовим ".

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.computer-museum.ru/