Використання досягнень електрики

Практичне використання електрики стало одним з

найвеличніших досягнень ХІХ ст. У 1800 р. Алессандро Вольта сконструював першу електрохімічну батарею, яка дала постійний струм. Цим вперше було закладено основи практичного

використання електрики. Вченими, як уже згадувалось, були відкриті

властивості електричного струму, спрямовано його на користь людства. 3 цього часу освоєння електрики набрало виключно великих темпів.

У 1802 р. російський вчений

В.В.Петров відкрив і вивчив електричну дугу. У 1808 р. Деві продемонстрував принцип дії дугової лампи. Розробка у

1821 Р. Фарадеєм теоретичних основ дії електродвигуна і у 1831 р.

динамомашини була доповнена положеннями теорії, на базі яких відбувся розвиток телеграфу і телефону. Вони швидко розповсюдились у багатьох галузях суспільного життя.

Першою і важливою галуззю використання електрики став телеграф. Тут практичні труднощі були простіші, ніж у справі електричного освітлення. Перший у світі електромагнітний апарат був побудований у 1832 р.

російським інженером П.Л.Шиллінгом. Через п'ять років, незалежно від Шиллінга, такий же апарат винайшли американець Семюель Морзе, англійці Кук і Уітсон. В Англіі і США він швидко розповсюдився. З 1866 р. апарат перетворився у засіб міжнародного зв 'язку - відкрито трансатлантичне сполучення зв'язку за допомогою телеграфа.

Якщо було винайдено засіб передачі сигналів за допомогою електрики на великі відстані, то, природно, вчені шукали вдалих способів передачі усної мови на далеку відстань. У 1876 р. Олександр Белл переселився з Шотландії до США і там винайшов телефон. Вже через декілька років цей винахід використовували в усіх цивілізованих країнах світу.

До першоі половини ХІХ ст. відноситься зародження прикладної електрохімії. Видатну роль у цъому відіграв Б.С.Якобі, якого по праву назвали піонером електротехніки. Він належав до тих вчених, хто теоретичні положення перетворював у практичні справи. Якобі мав ясний розум, діяльний, реалістичний німецький мозок. Усі відомі йому наукові досягнення вчений намагався втілити у

практику, слова у цифри, формули у схеми, перетворити щось абстрактне в залізо, в те, що крутиться, обертається. Якобі розумів, що водяні колеса, як рушійна сила, це добре. Але вони диктують будівельникам місце розташування фабрик. Потужність парової машини обкрадена шківами, приводними пасами, вона громіздка. Електрика має звільнити виробництво від вказаних недоліків - ось головна мета Якобі.

В основу своєї діяльності вчений поклав союз думки і діла. Він писав: «З науки я брав тільки те, що вело до практичного результату». Його завданням стало примирення науки і техніки, стерти несправедливість, яка виникла між теорією і практикою. Відомий радянський вчений С.І.Вавілов писав: «Ім'я Якобі, видатного фізика, геніального електротехніка і винахідника по праву має зайняти місце поряд з іншими славними іменами академіків- фізиків - Ейлера, Ломоносова, Петрова».

Фарадей доказав, що рух у самій природі. Якобі вирішив створити механічний електричний двигун - магнітну машину. Перший магнітний апарат він побудував у 1834 р. Повідомив про це у Париж і доповів на засіданні Академії наук у Петербурзі. Його праця «Використання електромагнетизму для приведення в рух машин» була опублікована у грудні того ж року. Якобі примусив електромагнітні явища служити людству. Перший електродвигун мав значні переваги над його попередниками. Цар Микола І побажав, щоб електричний двигун, насамперед, був використаний на суднах. У вересні 1838 р. на Неві пройшов випробування човен з електричним двигуном.

Деві і Фарадею була відома властивість осаджування металів на катоді, що опущений в електроліт. Якобі прийшла думка про практичне використання цього явища. У жовтні 1838 р. він сповістив Академію наук у Петербурзі про розробку ним способу одержання точних копій різних предметів. Так народилась гальванопластика. У 1840 р. видано працю вченого «Гальванопластика, або спосіб одержання зразка виробляти мідні вироби з мідних розчинів за допомогою гальванізму».

Згадане далеко не повністю відображає творчий підхід Якобі до використання досягнень науки про електрику. Йому належить декілька конструкцій електричних телеграфів, зокрема перший у світі букводрукуючий апарат. У 1843 р. Якобі встановив лінію пишучого телеграфу між Петербургом і Царським Селом.. Вперше у світовій практиці для другого проводу використав землю. І такий перелік новинок можна було б продовжити.

До початку 70-х років ХІХ ст. в більшості европейських країн, США, Японії, Рссії завершився або настав вирішальний етап промислової революції (промислового перевороту). Як і до того, тут використовували різні парові турбіни, водяні двигуни. Але не було ні однієї галузі, в яку не проникла б електрика. Вона все більше почала заявляти про себе. Її успіх проявився через лампи розжарювання. Початок створення таких ламп заклав Де ля Руї. У 1820 р. ним створено першу платинову лампу розжарювання.

У 1873 р. О.М.Лодигін вперше продемонстрував ефективність декількох конструкцій ламп розжарювання для освітлення виробничих приміщень. У галузі дугового освітлення велику роль відіграли праці П.М.Яблочкова. Наприкінці 70-х років його електричні світильники засяяли у Парижі і розповсюдились у всьому світі. Навіть на жюль-вернівському «Наутілусі» сяяло «російське» світло.

Перші спроби передачі електроенергії на відстань у 1873 р. на Всесвітній промисловій виставці у Відні продемонстрували Ф.Піроцький і французький інженер Фонтен. Ця відстань дорівнювала всього один кілометр. Знання про електрику Ф.Піроцький одержав від Яблочкова, коли вони обидва служили у Київському саперному підрозділі.

Наприкінці 70-х років ХІХ ст. свою винахідницьку творчість розгорнув Т.Едісон. Величезне враження справили його електричні лампи з вугільною ниткою. Про їх винахідника треба сказати трохи більше. Він фактично не мав освіти. Працювати почав учнем телеграфіста. Для нього не існувало межі у досягненні мети. Перелік його винаходів зробити надто важко. У 1880 р. він заснував свою компанію електричного освітлення і полонив світ великою кількістю яскравих і дешевих ламп. У США запанував його культ і Едісону приписують усі останні досягнення науки і техніки - телеграф, телефон, електроосвітлення. Америка стала претендувати на пріоритет в електричному освітленні. Едісон настільки удосконалив конструкцію генератора, що вона майже не відрізняється від сучасної. Ним створена система передачі електроенергії по проводах і кабелях. Його праці в галузі використання електроенергії сприяли індустріалізації більше, ніж кого іншого.

У 1884 р. у Франкфурт-на-Майні з'явився перший міський трамвай. Йому визначалось стати головним видом міського транспорту. Ф.Піроцький ще у Відні (1873 р.) демонстрував свою схему електричної дороги. В наступні роки з метою зменшення внутрішнього опору він намагався передати струм на електродвигун по рейках. Ідея була втілена тоді, коли винахідник розмістив електродвигун на рамі вагону таким чином, щоб передати обертання якоря на вісь коліс. У 1879 р. Піроцький підготував проект першого трамваю. В наступному році його було випробувано. Впровадження затрималось тому, що не розв'язувалась проблема підвісного проводу. Але винахіднику «пощастило». Будучи розореним і в боргах, живучи в дешевому номері київського готелю, Піроцький побачив свій перший трамвай, який пройшов на Подолі у 1892 р.

Постачання електроенергією підприємств і її розподіл з міської мережі до 1890 р. майже не практикувалось. Перехід на багатофазну систему пов'язаний з розробкою у 1890 р. М.О.Доліво- Добровольським трифазної системи передачі електроенергії. Ним побудовано преший генератор трифазного струму з обертовим магнітним полем. Він же сконструював двигун трифазного струму з литого заліза, винайшов трансформатори трифазного струму, фазометр тощо. Ним розроблені схеми вмикання генераторів і двигунів і побудована перша лінія електропередачі трифазного струму на відстань 170 кілометрів.

Н.Тесла, як і М.О.Доліво-Добровольський, дуже багато працював над розробкою конструкцій переважно двофазних генераторів, електродвигунів і трансформаторів, а також схеми передачі і розподілу багатофазних струмів. Система передачі і розподілу електроструму Н. Тесли вперше впроваджена на Ніагарськіій гідроелектростанції у 1897-1898 рр. Обидва відкриття дали можливість постачання електроенергією важкій промисловості. До 1900 р. на передових підприємствах електричні двигуни замінили незграбні, шумні та небезпечні навісні трансмісії з ремінними приводами. Спочатку двигуни просто пристосовували до існуючих машин. Але згодом промисловість почала виготовляти верстати з індивідуальними електричними двигунами.

Коли проводи вперше з'явились у будинках і на вулицях, у виробничих приміщеннях, єдиним їх призначенням було нести світло. У той час ще ніхто не міг передбачити, насільки кардинально зміниться під впливом електрики образ людського життя. Електричне освітлення стало безпечніше, чистіше і яскравіше, ніж освітлення за допомогою газу, гасу або свічок. Ним легше було керувати. Однак після створення нової інфраструктури були винайдені і нові прилади, які спирались на переваги електрики. Електричні холодильники, фонографи і кондиціонери - це приклади застосування нової технології для задоволення потреб, які вже мала людина. Найбільш революційними додатками електрики стали телефон, радіо і телебачення. Ці винаходи зробили справжній переворот як в економіці, так і в образі життя. Поки не було відповідної інфраструктури, про них ніхто і не мріяв.

Торкнемося ще одного напрямку використння досягнень електрики - електрозварювання. Можливість використання електричної дуги для плавки металів, як вже згадувалось, запропонував В.В.Петров. 3вичним для нас стало і використання електроду. Практичне здійснення процесу електрозварювання пов'язане з тривалою еволюцією. Відкрито дугове зварювання М.Бенардосом у 1881 р. Він використав вугільні стрижні. Його сучасник інженер М.Слав'янов впровадив металевий електрод, який швидко розповсюдився у світі.

Шведський інженер О.Кольберг під час виконання зварювальних робіт на стелі помітив, що краплини металу стікають по стрижню і часто пропалюють одежу робітників. Тоді він випробував електрод з термостійким покриттям. Це не лише покращало умови праці робітників, але і якість шва, тому що обмазка захищала розплавлений метал від кисню. Американські спеціалісти добавили до покриття силікат натрію - рідке скло. Цей хімікат випаровувався і створював хмару диму. Вона відтискувала із зони зварювання все повітря.

На завершення викладених матеріалів про електрику варто звернути увагу на наступне. Запропонований матеріал з історії зародження науки про електрику, її використання не вичерпує усіх цікавих відомостей про цю галузь. Наше завдання полягало в тому, щоб усвідомити: без електрики, сформованої протягом декількох століть в науку, її безпосереднього впливу на розвиток інших галузей науки і техніки, не було б тих відкрить, які іменують результатами новітньої революції на зламі ХІХ і ХХ ст. З досягненнями у галузі електрики пов'язані досягнення в галузі природничих наук, насамперед фізики і хімії цього періоду, в цілому стрімкий розвиток науки і техніки з початку ХХ ст.