История электротехники - Коллектив авторов

Вольта Алессандро (1745–1827 гг.) — выдающийся ученый, которого современники называли самым великим физиком, жившим в Италии после Галилея. Основные его исследования относятся к области электричества. Самым значительным достижением А. Вольта было создание в 1799 г. первого источника «длительного» электрического постоянного тока, знаменитого «вольтова столба», положившего начало практическому применению электричества. Первое публичное сообщение о вольтовом столбе было сделано в 1800 г. А. Вольта была предложена теория «контактного электричества», утверждавшая, что при соприкосновении различных материалов происходит разложение их «естественного» электричества, при этом электричество одного знака собирается на одном материале, другого — на другом. Силу, возникающую при контакте двух металлов, А. Вольта назвал электровозбудительной, или электродвижущей, силой, вызывающей разность потенциалов между металлами. А. Вольта принадлежат большие заслуги в исследовании электростатических явлений, его по праву можно назвать основателем электрической метрологии. В 1778–1782 гг. он создал чувствительный электроскоп и установил зависимость между электрическими зарядами, емкостью и напряжением. Им было создано несколько типов оригинальных электроскопов и электрический конденсатор. По предложению Наполеона А. Вольта был избран в число «бессмертных», награжден орденом Почетного легиона и удостоен звания графа. В мире науки имя А. Вольта останется навсегда, в его честь единице напряжения в 1881 г. присвоено название «Вольт». Он был почетным членом Санкт-Петербургской Академии наук.

Гальвани Луиджи (1737–1798 гг.) — итальянский ученый, врач, профессор Болонского университета, создатель теории «животного» электричества. Родился в Болонье, вначале изучал богословие, затем медицину, физиологию и анатомию в Болонском университете. С 1773 по 1780 г. провел ряд электрофизиологических опытов при анатомическом исследовании мышечных движений лягушек. В 1791 г. он издает «Трактат о силах электричества при мышечном движении», в котором изложил свои опыты и идеи. Трактат вызвал большой интерес и послужил причиной научных споров и новых исследований. Имя Л. Гальвани сохранилось в названиях явлений и устройств: гальванизм, гальванометр, гальванопластика, гальванические элементы и др.

Гельмгольц Герман Людвиг (1821–1894 гг.) — немецкий ученый, один из общепризнанных лидеров физической науки второй половины XIX в. Родился в семье потсдамского учителя гимназии. Получил хорошее медицинское образование и уже в 22 года в своей диссертации, посвященной строению нервной системы, подошел к установлению нейронов. Проработав много лет в качестве военного хирурга, он стал одним из основателей известного в Германии Немецкого физического общества. Г. Гельмгольц установил процесс расходования вещества при действии мышц и заинтересовался вопросом о загадочной жизненной силе. В 1847 г. выступил с докладом «О сохранении силы», в котором подошел к объяснению закона сохранения энергии, как физиолог. Его оригинальные выводы на первых порах были сочтены «фантастическим умствованием». Г. Гельмгольц утверждал, что «невозможно при существовании любой произвольной комбинации тел природы получать непрерывно из ничего движущую силу». Рассматривая электрические явления, Г. Гельмгольц выделяет энергию системы заряженных проводников и показывает, что при разряде лейденских банок выделяется теплота, эквивалентная запасенной электрической энергии. Он дал известное выражение электродвижущей силы индукции. С 1849 г. Г. Гельмгольц профессор физиологии и общей патологии медицинского факультета Кенигсбергского университета, а с 1858 г. профессор физиологии в Гейдельберге, где успешно занимался физиологией зрения, издав несколько выпусков широко известной «Физиологии оптики». С 1871 г. Г. Гельмгольц становится профессором Берлинского университета и создает известный в Европе Физико-технический институт.

Генри Джозеф (1797–1878 гг.) — американский физик, президент Национальной академии наук США, родился в семье бедного возчика в г. Олбани, увлекался чтением книг и путем самообразования расширял свои знания. И хотя он несколько лет учился в лицее, Д. Генри утверждал, что «был главным образом самоучкой». Он, так же как М. Фарадей, увлекался электромагнитными явлениями и независимо от него почти одновременно сделал величайшее открытие — явления электромагнитной индукции. Это произошло в июне 1832 г., т.е. спустя 9 мес. после М. Фарадея, об экспериментах которого в далеком Лондоне Д. Генри, естественно, ничего не знал. Много лет занимаясь изготовлением мощных электромагнитов, Д. Генри получил «электромагнитную искру из электромагнита» и опубликовал в американском научном журнале статью «О получении электрических токов и искр и магнетизма». В отличие от М. Фарадея, начавшего свои опыты с помощью соленоидов, Д. Генри сразу воспользовался электромагнитами. Д. Генри также открыл (1834–1838 гг.) явления самоиндукции и взаимной индукции. Катушка индуктивности, изобретенная Д. Генри, хранится в Принстонском институте, профессором которого он был с 1832 г. В 1842 г. Д. Генри первым из физиков установил, что при искровом разряде конденсатора (лейденской банки) возникают электромагнитные колебания, которые он назвал «волнами электричества». Это открытие намного опередило его время и по достоинству было оценено лишь спустя полвека, на заре радиотехники. В 1835 г. Д. Генри изобрел электромагнитное реле и схему батареи, пригодной для дальнего телеграфирования. В 1836 г. он сконструировал электродвигатель с качательным движением электромагнита (до 75 качаний в минуту). Имя Д. Генри было увековечено решением Чикагского электротехнического конгресса в 1893 г., присвоившего единице индуктивности название «Генри».

Герике Отто (1602–1686 гг.) — бургомистр г. Магдебурга, известный немецкий изобретатель, создатель первой электростатической машины (1650 г.), положившей начало новому этапу в проведении экспериментальных исследований электрических явлений. Его машина представляла собой серный шар, установленный на оси и натираемый руками. О. Герике был противником схоластики и видным защитником экспериментальных методов исследований. Он был создателем воздушного насоса и провел множество экспериментов с целью создания вакуума. Откачав воздух из медного шара, он убедился в огромной силе атмосферного давления. В 1654 г. он с успехом продемонстрировал членам рейхстага знаменитый опыт с магдебургскими полушариями. Свои необычные по тому времени эксперименты О. Герике описал в книге «Новые магдебургские опыты о пустом пространстве» (1672 г.), вызвавшей большой интерес к этому явлению природы и возможности его практического применения.

Герц Генрих Рудольф (1857–1894 гг.) — знаменитый немецкий физик, впервые экспериментально доказавший существование электромагнитных волн согласно теории Д.К. Максвелла. Родился в Гамбурге в семье адвоката. Учился в реальном училище, затем в гимназии и в Дрезденской, потом Мюнхенской технической школе, поражая учителей превосходной памятью и успехами как в математических, так и в гуманитарных науках. В 1880 г. закончил Берлинский университет и три года работал в лаборатории под руководством Г. Гельмгольца, занимаясь исследованиями в области электродинамики. В 24 года он уже доктор натуральной философии и математики, в 1883–1885 гг. приват-доцент на кафедре физики Кильского университета, в 1885–1889 гг. профессор физики в Высшей технической школе в г. Карлсруэ, в 1889–1894 гг. — профессор экспериментальной физики Боннского университета. Работая в физическом кабинете в Высшей технической школе в Карлсруэ, Г. Герц получил с помощью индукционной катушки Г Румкорфа «быстрые электрические колебания». Изучая колебательный разряд, он создал свой «классический излучатель» — вибратор, который позволил увеличить частоту колебаний более чем в 100 раз. Искровой разряд вибратора сопровождался возникновением электромагнитных волн, которые нужно было зарегистрировать. И Г. Герц сконструировал простейший приемник — резонатор. При соответствующем подборе размеров обоих приборов их можно было настроить в резонанс, и тогда резонатор, находившийся в нескольких метрах от вибратора, воспроизводил искры той же частоты. Это произошло весной 1887 г. Продолжая эксперименты, Г. Герц установил, что электромагнитные волны отражаются от зеркал, преломляются в призмах, поляризуются, т.е. обладают всеми свойствами световых волн. Таким образом Г. Герцу удалось перевести на экспериментальный язык уравнения Д.К. Максвелла. Г. Гельмгольц назвал работы Г. Герца «важнейшим физическим открытием новейшего столетия».

Гильберт Уильям (1540–1603 гг.) — английский ученый, родоначальник науки об электричестве и магнетизме. Родился в небольшом городке Кольчестере в семье судьи, учился в Кембридже и Оксфорде. С 1564 г. он магистр искусств, с 1569 г. доктор медицины, а позднее ему была присуждена степень доктора физики. Будучи известным врачом, он стал лейбмедиком английской королевы. Около 20 лет своей жизни У. Гильберт посвятил изучению явлений магнетизма и электричества, изучив труды своих предшественников, являясь последовательным сторонником экспериментальных методов исследований. Он произвел более 600 опытов, которые были описаны в его фундаментальном труде «О магните, магнитных телах и о большом магните — Земле», изданном в Лондоне в 1600 г. Подробно описав свойства магнита, У. Гильберт приходит к выводу, что Земля — это большой магнит. Исследования магнетизма привели У. Гильберта к изучению электрических явлений. Он установил, что кроме янтаря (об электризации которого при трении было известно еще со времен Фалеса Милетского) электризуются при натирании многие другие (около 20) тела: алмаз, опал, аметист, стекло, сера и др. Эти тела он назвал «электрическими». Но некоторые тела, например жемчуг, агат, мрамор, слоновая кость и металлы, не электризуются. Ошибочная точка зрения У Гильберта о невозможности электризации металлов продержалась в науке около 200 лет, пока выдающийся русский физик В.В. Петров не доказал, что металлы можно наэлектризовать, лишь предварительно изолировав их от земли. Описав разницу между проявлением магнитных и электрических явлений, У. Гильберт не сумел увидеть связи между этими явлениями. Именем У. Гильберта названа единица магнитодвижущей силы.