книги из ГПНТБ / Согрешилин В.И. Усагин Иван Филиппович
.pdfтельности вполне определенно стоял на прогрессивных позициях. По рекомендации Н. А. Любимова был остав лен при кафедре физики для подготовки к научно-педаго гической деятельности А. Г. Столетов, окончивший уни верситет в 1860 г. и ставший затем выдающимся ученым. Чтение лекций Н. А. Любимов сопровождал демонстра циями интересных, научно продуманных, физических опытов. Для этой цели иногда он сам создавал физиче ские приборы. С деятельностью Н. А. Любимова связа на организация физического практикума для студентов — переход от словесного метода обучения студентов к прак тическим занятиям по физике, к необходимой связи тео рии с практикой.
В 1860 г.' Н. А. Любимов добился возобновления пу бличных лекций по физике для жителей Москвы. Публич ные лекции профессоров Московского университета прак тиковались задолго до Любимова. Однако царское пра вительство, напуганное революционными событиями на Западе, запретило их в 1848 г. За пятнадцать с лишним лет Любимов прочитал около 100 лекций по самым раз нообразным темам физики. Как отмечали современники, Н. А. Любимов проводил в своих лекциях передовые на учные идеи и излагал новейшие физические открытия, включая и открытия по электротехнике.
Н. А. Любимов организовал университетскую мастер скую, в которую и перешел на работу И. Ф. Усагин. Ме тоды демонстрации физических опытов, проводимых
Н. А. Любимовым, плодотворно повлияли на дальнейшую работу И. Ф. Усагина.
Теоретические занятия с Н. А. Любимовым дали бле стящие результаты. Обладая незаурядными способностя ми, исключительным трудолюбием, настойчивостью, имея непреодолимое желание изучить физику, И. Ф. Усагин уже через год стал помогать профессору Любимову в поста
10
новке опытов в университете и в лицее. Через пять лет И. Ф. Усагин становится опытным демонстратором и ква лифицированным конструктором. Он неутомимо работает над созданием новых приборов по физике и над рекон струкцией старых, имевшихся в физическом кабинете Московского университета.
Работа по самообразованию
Трудно было получить образование трудящимся при царизме, тем более трудно стать ученым. И. Ф. Усагин по лучал знания самообразованием, напряженным трудом, благодаря несгибаемой воле и терпению в достижении поставленной цели. На пути к образованию И. Ф. Усагин преодолел многочисленные препятствия, материальные ли шения и моральные унижения.
И. Ф. Усагин поступил на работу в университетские ма стерские только с первоначальными знаниями элементар ной грамоты, умея только читать, кое-как писать и счи тать. И. Ф. Усагин вполне сознавал, что этих знаний очень мало для демонстратора сложных физических опытов и для занятия научно-исследовательской работой. Поэтому он старался использовать любые возможности, чтобы по полнить свои знания.
В период работы в университетских мастерских, все сторонне знакомясь с устройством, взаимодействием и назначением физических приборов, И. Ф. Усагин повсе дневно и напряженно занимался.
Ученики университетских мастерских работали под руководством профессора Н. А. Любимова и механика
Симонова. С первых дней работы в |
университете |
И. Ф. Усагин научился технике черчения, |
аккуратно по |
11
сещал воскресный класс Строгановского училища техни ческого черчения. Занятия в этом училище помогли в его будущей конструкторской работе.
Для овладения техникой демонстрации физических опытов необходимы глубокие знания теоретической и экспериментальной физики. И. Ф. Усагин неутомимо изу чал капитальные труды по физике, отдавая этому все сво бодное время. Он с увлечением изучал журнальные статьи, посвященные новым научным открытиям в области физики, применял все новое в экспериментальной работе.
В университете И. Ф. Усагин работал под руководст вом выдающихся ученых — Н. А. Любимова, А. Г. Столе това, Н. А. Умова, П. Н. Лебедева и др. Он был их по мощником и повседневно учился у них. Каждый новый опыт, демонстрируемый на лекциях, он подготавливал за долго до предстоящей лекции и консультировался по каж дой детали физического опыта. Наряду с этим он получал теоретические сведения по отдельным темам или разде лам физики.
И. Ф. Усагин был постоянным и, пожалуй самым вни мательным слушателем публичных лекций, организуемых в то время профессорами университета и обществами ученых. На этих лекциях сообщались сведения о новей ших открытиях в физике, химии и других науках. На публичных лекциях по физике И. Ф. Усагин до конца сво ей жизни был бессменным демонстратором опытов. На этих лекциях он черпал знания по основам наук, знако мился с научными новинками.
Таким образом, И. Ф. Усагин овладевал знаниями 'в процессе повседневной работы. Он проверял теорию фи зическими опытами. И. Ф. Усагин, работая, учился и, учась, работал.
Трудолюбие, страстное желание учиться, стремление познать физические законы, умение соединять повседнев
12
ную работу с учением — вот что помогло ему стать обра зованным человеком своего времени. Умение увязывать теорию с практикой помогло Ивану Филипповичу овла деть искусством демонстрации сложных физических явлений простыми способами, стать талантливым новато ром в экспериментальной физике, конструктором физиче ских приборов, изобретателем.
И. Ф. Усагин не мог и мечтать о таких условиях рабо ты и учебы, какие предоставлены молодежи в советской стране. Он был пасынком не только в семье, но и у долж ностных лиц царского правительства. Он добивался успе хов в своей научной деятельности благодаря напряжен ному труду, таланту, умению работать и учиться.
Научная работа.
Изобретатель первого промышленного трансформатора
В семидесятых годах XIX столетия научная мысль нача ла работать над проблемой передачи электрической энер гии переменным током, и некоторые ученые по достоин ству оценивали преимущества этого способа передачи.
Русский электротехник Павел Николаевич Яблочков, изобретатель «электрической свечи», открыл способ «дро бления света» и практически решил задачу применения переменного тока. Это открытие состояло в том, что в одну неразветвленную цепь переменного тока П. Н. Яблочков включал несколько «свечей» и «каолиновых ламп». При отключении одного из потребителей все остальные про должали гореть. Достигалось это при помощи трансфор маторов, изобретенных П. Н. Яблочковым и названных им по распространенной в то время терминологии «индук ционными катушками». Первичные обмотки трансформа
3 И. Ф. Усагин |
13 |
торов П. Н. Яблочков включал последовательно в цепь, а ко вторичным обмоткам он присоединял светильники «различной силы света».
Индукционные катушки были известны до изобрете ния П. Н. Яблочкова. Например, железное кольцо Фара дея имело две обмотки. По первой обмотке проходил пре рывистый ток, при этом на концах второй обмотки возни кали электрические искры. Конечно, это кольцо нельзя назвать трансформатором, как нельзя назвать трансфор маторами и индукционные катушки, изобретенные позд нее: катушки давали индукционные токи мгновенного вы сокого напряжения и предназначались для медицинских опытов. Наиболее совершенная катушка — катушка Румкорфа, изобретенная в 1848 г., также питалась постоян ным током и предназначалась для получения при помощи прерывателя тока повышенного напряжения. Она исполь зовалась в военном деле для взрывания мин и в узконауч ных целях для постановки опытов. Индукционные катуш ки П. Н. Яблочкова впервые предназначались для транс формации переменного тока в промышленных целях.
Изобретение П. Н. Яблочкова открыло широкие воз можности практического применения электроэнергии. С помощью трансформаторов «электрические свечи» Яб лочкова осветили Париж, «из Парижа электрическое ос вещение распространилось по всему миру, дойдя до двор цов шаха Персидского и короля Камбоджи» [.
В 1876 г. П. Н. Яблочков получил патент на свое изо бретение во Франции, а в 1877—1879 гг. и в ряде других стран.
Трансформаторы П. Н. Яблочкова применялись толь ко для электрического освещения и не могли использо-
1 П. Н. Я б л о ч к о в, Труды. Документы. Материалы. Изд-во АН
СССР, М., 1954, стр. 75—77.
Аг В,
М д
щ
В. -Шгл
Е
Рис. Г. Схема цепи с катушкой Румкорфа.
Ключ Р замыкает цепь с источником тока Е . Ток идет по первичной обмотке А 1В 1 через прерыватель М й . Во вто ричной обмотке А гВ 2 , имеющей большее, чем в первич ной, число витков, индуктируется ток повышенного нап ряжения. Конденсатор С уменьшает искрение в прерыва*
теле. УУМ—сердечник.
ваться в других промышленных целях. Трансформатор, служащий для общего промышленного пользования, был изобретен И. Ф. Усагиным.
И. Ф. Усагин постоянно совершенствовал технику де монстрации физических опытов. Обладая пытливым умом, он стремился найти способы показать новое в каж дом физическом явлении при помощи создаваемых или реконструируемых им физических приборов. Демонстри-
3* |
15 |
|
руя опыты с катушкой Румкорфа и с осветительной си стемой П. Н. Яблочкова, Усагин напряженно думал над изобретением более совершенного прибора, при помощи которого было бы возможно экономично передавать элек трическую энергию на любые расстояния не только для освещения, но и для других потребностей.
И. Ф. Усагин решил создать трансформатор промыш ленного типа. Необходимость создания такого аппарата вызывалась как развитием электротехники, так и хозяй ственными потребностями. И он целиком погрузился в эту работу.
Врезультате упорных усилий, настойчивости и воле,
врезультате многих бессонных ночей И. Ф. Усагину уда лось создать такой трансформатор.
Летом 1882 г. в Москве открылась Всероссийская про мышленно-художественная выставка. Выставка показа ла достижения русской науки и техники. В павильоне электричества экспонировались открытия и изобретения выдающихся русских ученых-электротехников — Лодыги на, Лачинова, Яблочкова, Чиколева и др. В этом павильо не демонстрировал свое изобретение и И. Ф. Усагин.
Изобретение И. Ф. Усагина представляло собой индук ционные катушки, названные изобретателем «бобинами». Каждая бобина имела незамкнутый сердечник, состав ленный из пучка железных прутьев. На сердечник были навиты первичная и вторичная обмотки. Первичная об мотка подключалась к цепи, вторичная обмотка питала по требители электроэнергии, независимо от других бобин.
Если в индукционных катушках Румкорфа и П. Н. Яб лочкова число витков вторичной обмотки в несколько раз превышало число витков первичной обмотки, то бобины И. Ф. Усагина имели в первичной и вторичной обмотках одинаковое число витков из проволоки одинаковой тол
щины. Длина сердечника бобины составляла 300 мм, тол-
16
щина — 48 мм, а вместе с обмотками — 80 мм. В отличие от катушки Румкорфа и трансформатора П. Н. Яблочко ва бобины И. Ф. Усагина не имели ни прерывателей, ни конденсаторов. Подключенные к цепи высокого напря жения, они понижали напряжение до расчетной величины, а главное — разветвляли цепь переменного тока. Следова тельно, бобины выполняли роль трансформаторов. При помощи трансформатора Усагина был освещен павильон электричества промышленно-художественной выставки.
И. Ф. Усагин назвал свой трансформатор «вторичным генератором». Термина «трансформатор» в то время еще не было в электротехнике, люди еще не имели достаточ ных сведений о трансформации тока.
Демонстрируя на выставке изобретение, И. Ф. Уса гин последовательно подключил к цепи, питаемой гене ратором переменного тока, первичные обмотки, а вторич ные обмотки питали потребители — четыре свечи Яблоч кова, платиновую проволоку, маленький электродвига тель, изобретенный И. Ф. Усагиным, лампу Ренье (рис. 2).
Все потребители работали безукоризненно и, что осо бенно важно, не зависели друг от друга: при отключении одного или нескольких потребителей остальные работали по-прежнему, без перегрузки. Одновременная работа не скольких потребителей восхищала присутствовавших при демонстрации. В статье «Распределение электрической энергии через индукцию», напечатанной в № 18—19 журнала «Электричество» за 1882 г., читаем:
«28 августа члены технического съезда собрались на Всероссийской промышленной выставке в павильоне То варищества электрического освещения Яблочкова, чтобы присутствовать при опытах с новой системой распределе ния электрической энергии по способу И. Ф. Усагина...
Чтобы показать, как мало теряется энергии при распре делении тока по новой системе, изобретатель производил
17
ГО С . ПУБЛИЧНАЯ Н АУЧНО -ТПХ: :и ч е с к а я
Б И Б Л Ц О 'Е К А С С С Р
1—генератор переменного тока; 2—трансформаторы; 3—6 потребители тока.
свой опыт при следующих условиях: ничего не изменяя в расположениях машин, он ввел в цепь семь индуктивных бобин, в которых, собственно, и заключается суть его изо бретения. Из них четыре служили для питания четырех свечей Яблочкова, одна, поменьше, приводила в быстрое вращательное движение электродвигатель конструкции того же изобретателя (таким образом, впервые альтер нативный ток служит для передачи силы на расстояния) и, наконец, две маленькие — одна накаливала добела пла тиновую проволоку 5 см длины и 0,5 мм диаметра, дру гая— угли в лампочке системы Ренье... Свечи горели пре красно; лампа Ренье, платина и двигатель не хуже их ис полняли свое назначение, Изобретение заслужило
18
громкие и единодушные одобрения со стороны членов съезда. Изобретателя приветствовали аплодисментами».
В этой же статье автор подробно описал принцип уст ройства бобин И. Ф. Усагина, схему подключения к цепи, идущей от генератора переменного тока, и действие их на выставке.
И. Ф. Усагин, внешне спокойный, немногословный, уравновешенный, со свойственным ему увлечением уве ренно демонстрировал действие изобретения — результат упорного труда ума и золотых рук. Он то выключал один приемник, то два и более, сосредоточенно и убедительно объясняя каждый опыт.
Кончив демонстрацию, И. Ф. Усагин окинул внимате льным взглядом присутствовавших в павильоне электри чества, наклонил голову, словно в первый раз осматривая дорогое ему изобретение, его детище. Выражение его ли ца говорило: «Я свое дело исполнял добросовестно, не жа лея ни сил, ни времени, и показал вам результаты, а како вы эти результаты, это уж судите вы — вам виднее». И когда гробовую тишину внезапно разорвали аплодис менты и громкие возгласы одобрения, Иван Филиппович с благодарностью поклонился во'все стороны павильона, застенчиво и как-то сконфуженно улыбнулся. Когда он приступил к демонтажу системы, смонтированной им для демонстрации трансформатора, его работу прервали го рячие поздравления и крепкие рукопожатия русских уче ных.
Экспертная комиссия промышленно-художественной выставки, возглавляемая великим русским ученым К. А. Тимирязевым «на основании статей 7, 15, 19 Поло жения об экспертах и наградах» наградила И. Ф. Усаги на «дипломом II разряда, соответствующего серебряной медали, за успешные опыты электрического освещения че рез посредство отдельной индукции и в поощрение к даль-
19