Вскоре произошло кардинальное улучшение дуговых ламп. Удивительно, но до нашего Яблочкова никто не догадался расположить электроды для получения дуги не горизонтально, друг напротив друга, а вертикально. При горизонтальном расположении постепенно сгорающих электродов их приходилось все время приближать друг к другу с помощью специального приспособления, и в основном вручную. А вертикально расположенные рядом электроды сгорали постепенно сверху вниз, не требуя подкрутки. Необходимо было только догадаться до состава изолятора между электродами, который тоже сгорал бы вместе с электродами, но до того продолжал изолировать электроды друг от друга. Впрочем, возникла и другая проблема — положительный анод сгорал заметно быстрее отрицательного катода, и Яблочков догадался, что в данном случае уместно использовать переменный ток, который будет время от времени изменять знак каждого из электродов на противоположный. И специально для питания «свечей Яблочкова» генератор такого тока был создан. Главной задачей электротехников стало решение проблемы передачи тока на значительные расстояния — ведь электроэнергию производили на ГЭС или вблизи месторождений угля, а потребляли вдали от них в городах.
Передача тока на значительные расстояния стала камнем преткновения для развития электротехники. Электрический ток передавали тогда по довольно тонким проводам и малого напряжения, лишь повышение этого напряжения со 100 вольт до 6000 вольт позволило Марселю Депре передать электроэнергию на почти 60 км, причем с неплохим коэффициентом полезного действия — 40 % Если бы удалось передавать ток с напряжением 20–30 тысяч вольт, задача была бы решена, однако генераторы постоянного тока в принципе не были на это способны. Оставалось лишь производить переменный ток низкого напряжения, затем повышать до требуемой величины, передавать на большие расстояния, а на месте снова снижать до реально используемого. Но как этот ток использовать, если устройств, прежде всего электродвигателей переменного тока, просто не существовало? При этом важно обратить внимание, что именно электродвигатели в те времена были основными потребителями электрического тока, они крутили станки на заводах и колеса различных транспортных средств. Так что задача сформулировалась сама собой — нужен электродвигатель переменного тока.
А не придумали ли что-нибудь похожее ранее? Да, кое-что было. Был знаменитый недооцененный опыт Араго, когда он демонстрировал вращение медного диска, вращая вблизи него магнит. Важно, что медь не является магнитным материалом, а тем не менее крутится. Появляется идея заменить магнит его «эфирным» аналогом — магнитным полем, и попробовать повторить вращение медного диска без вращения самого «материального» магнита. Причем использовать надо обязательно переменный ток. Эту задачу пытались решить и изобретатель передачи постоянного тока на большие расстояния Депре, и менее известные сейчас Брэдли и Йонас Венстрём (последний, кстати, одним из первых придумал трехфазные генераторы).
И тут-то настало время великого, а может быть, и гениального изобретателя Николы Теслы. Во время прогулки по Будапешту и цитирования любимого Гёте его озарило и он с ходу решил проблему и даже нарисовал принципиальную схему электродвигателя на переменном токе палкой на песке. Вращающееся магнитное поле было открыто и сразу же могло начать работать на человечество.
Глава 2
Битва электрических токов
Уже вскоре после ухода Теслы из компании Эдисона между ними началось противоборство, которое получило название «войны электрических токов» — Эдисон стремился обеспечить Америку и весь мир постоянным током, а Тесла — переменным. Решающие сражения происходили в 1888 году, когда Тесла уже работал на Вестингауза, а Эдисон по-прежнему возглавлял компанию имени себя. Посвятим этому ничуть не менее великому, чем Тесла, изобретателю несколько абзацев.
Томас Алва Эдисон родился в 1847 году (он старше Теслы на 9 лет) в семье голландских эмигрантов, проживавших в г. Майлан (США, штат Огайо). Отец будущего изобретателя владел небольшой фабрикой по производству кровельных материалов — щепы и дранки, а мать преподавала несколько предметов в школе. Однако учиться Томас начал не в мамином классе, а в школе г. Порт-Гурон (штат Мичиган). Ученье в школе длилось недолго, так как учитель считал его полным тупицей, мечтателем и бездельником, и мальчика забрали домой, где его образованием профессионально занялась мать. Томас много читал, конструировал различные устройства, а в возрасте 12 лет начал продавать газеты и коржики в поездах, связывающих Порт-Гурон с Детройтом. Постоянно бывая на вокзалах, он выучился на телеграфиста, а в 1868 году получил свой первый патент на электросчетчик для избирательных участков. Затем изобрел приставку к телеграфному аппарату, позволяющую передавать по проводам сведения о курсах акций на бирже. Он продал патент на приставку за 40 тысяч долларов и в городке Нью-Арк (неподалеку от Нью-Йорка, но уже в другом штате, Нью-Джерси) построил мастерскую по изготовлению телеграфных аппаратов и электроприборов. В 1875 году ему удалось значительно усовершенствовать телеграф, а потом и открыть явление термоэлектронной эмиссии (испускание электронов нагретыми телами, эффект Эдисона). До сих пор это явление используется в электровакуумных приборах.
В 1876 году он создал свою знаменитую лабораторию в местечке Менло-Парк, в том же штате, Нью-Джерси. Здесь он вскоре усовершенствовал микрофон телефона Белла, разработал измеритель интенсивности солнечного излучения и, наконец, сделал свое величайшее изобретение — фонограф. Как ни странно, ему пришлось объяснять публике, что фонограф можно использовать для совершенно различных целей — для записи не только голоса, но и музыки, для записи показаний в полицейских участках и прений сторон в суде и т. д. На публику наибольшее впечатление произвела именно запись показаний. Как пирожки, фонографы расхватывали юристы.
В возрасте 31 года Эдисон занялся проблемой электрического освещения и провел жуткое количество опытов в поисках материала для нити лампы накаливания. Как ни странно, наилучшим материалом оказался обугленный бамбук. В 1879 году первые лампы накаливания поступили в продажу, причем попутно Эдисон придумал патрон и цоколь. Он разработал мощный электрический генератор и использовал его на первой в мире нью-йоркской электростанции с большим числом ответвлений для освещения улиц, квартир и промышленных помещений. Являясь сторонником постоянного тока, он изобрел щелочной железо-никелевый аккумулятор, а также плавкий предохранитель, простой поворотный выключатель и усилитель звука — мегафон.
