Благодаря такому энтузиазму и широкой здоровой творческой фантазии Чиколева встреча с ним оказала решающее влияние на направление всей изобретательской деятельности Яблочкова.
Яблочков познакомился с Чиколевым на одной из бесед по вопросам электротехники, которые Чиколев проводил в Политехническом музее. Особенно сильное впечатление произвели на Яблочкова попытки Чиколева изобрести конструкцию надёжного регулятора электрической дуги, основанного на новом, предложенном Чиколевым, «диференциальном» принципе. Идея этого принципа заключалась в том, что расстояние между углями определялось действием не одного, а двух электромагнитов. Через обмотку одного из них проходил ток дуги, через обмотку другого — ток, ответвлённый от основной цепи, параллельно дуге. Таким образом, первый электромагнит отзывался на изменение расстояния между концами углей, а второй — на колебания напряжения в сети, питающей дугу. Чиколев предложил несколько типов диференциального регулятора, каждый из которых был всё более и более совершенным. В окончательном виде диференциальный регулятор был разработан и построен им в 1879 году.
Работы Чиколева над диференциальным регулятором побудили Яблочкова сконцентрировать всё своё внимание на том цикле работ, который привёл его к изобретению «свечи». Яблочков изготовил для сильно нуждавшегося в тогда в экспериментальной базе Чиколева по его чертежу один экземпляр диференциального регулятора и сам стал усиленно думать над возможностью применения электрической дуги для освещения. Увлечённый этими мыслями, Яблочков проделал в 1874 году в несколько необычных условиях опыт применения электрической дуги с несовершенным регулятором старого типа в железнодорожном деле. Опыт удался, но Яблочков, неотрывно продежуривший ночь или две при поставленном на передней площадке паровоза электрическом фонаре и всё время корректировавший от руки действие «автоматического» регулятора, лишний раз убедился в невозможности широкого применения такого способа электрического освещения.
В том же 1874 году, чтобы иметь больше времени для своей исследовательской и изобретательской деятельности, Яблочков решился на смелый шаг: оставил казённую службу и открыл в Москве на небольшие личные средства мастерскую физических приборов. Его надежды на успех предприятия не оправдались. Он разорился. Но, несмотря на настояния родных и на свою неудачу, Яблочков не вернулся к проторенной служебной дорожке, а остался верен своим идеям ученого и изобретателя. Тогда родственники отказали ему в какой бы то ни было материальной поддержке.
Убедившись, что в царской России ему ничего не удастся сделать, Яблочков решил уехать за границу и попытаться там приложить свои силы на любимом поприще.
По пути в Америку Яблочков очутился в Париже. Он приложил все старания к тому, чтобы извлечь из пребывания в этом городе возможно больше пользы для осуществления своих замыслов. В числе парижских предприятий, с которыми он знакомился, была мастерская часов и точных приборов фирмы Бреге. Эта фирма в течение первой половины XIX века пользовалась широкой известностью. Слово Бреге, или Брегет, стало нарицательным и обозначало хорошие карманные часы этой фирмы, снабжённые боем. Вспомните пушкинские строки:
«Онегин едет на бульвар
И там гуляет на просторе.
Пока недремлющий Брегет
Не прозвонит ему обед».
В разговоре с Яблочковым владелец и руководитель мастерской Бреге понял, с каким незаурядным человеком он имеет дело, и предложил Яблочкову поступить в мастерскую фирмы в качестве своего помощника. Бреге обещал предоставить Яблочкову полную возможность проделывать опыты по практическому осуществлению электрического освещения и других изобретений и требовал от него взамен только работы по усовершенствованию динамомашины. Яблочков согласился. Он нашёл у Бреге те благоприятные условия, которых так долго и тщетно искал у себя на родине.
Последующие три года были порой наибольшего расцвета изобретательской и исследовательской деятельности Яблочкова. Не прошло и года, как он решил задачу сохранения расстояния между углями электрической дуги, создав осветительный прибор, названный его именем, — «свечу Яблочкова».
Людская молва приписывала изобретение «свечи Яблочкова» счастливому случаю. Говорили, будто бы изобретатель, сидя за столиком парижского кафе и приводя в порядок заметки, набросанные им в течение трудового дня, случайно положил рядом два карандаша, и что при виде этих двух карандашей у него возникла мысль о параллельном расположении двух углей в дуге. Но, конечно, это было не так. Изобретение «свечи» явилось следствием многолетней и упорной работы.
Вот как сам Яблочков рассказывает об изобретении в докладе, сделанном им в 1879 году в Петербурге в Русском техническом обществе: «Первые опыты с электрическим освещением производил я ещё здесь, в России, в 1872–1873 гг. Я работал тогда с обыкновенными регуляторами разных систем, затем несколько времени с вышедшей тогда лодыгинской горелкой системы накаливания. Около этого времени мне пришла мысль, имеющая связь с моими последующими работами.
Я делал тогда следующие опыты: брал очень тонкие угольки, помещал их между двумя проводниками, а для того, чтобы уголь не сгорал, я обматывал его волокнами горного льна. Идея была та, чтобы уголь, накаливаясь, сам не сгорал, а накаливал окружающую его глину или горный лён[1].
Из опытов этих ничего не вышло, и притом производил я их с большим перерывом и даже, наконец, совсем бросил, сохранив у себя мысль о применении глин и других земель к электрическому освещению. Я снова принялся работать только в 1875 г. в Париже и стал употреблять тоже глину и всякие другие пригодные изолирующие вещества, помещая их в вольтову дугу, чтобы поддерживать расстояние между углями. Делая опыты здесь, в России, я употреблял небольшое количество элементов и обширных наблюдений поэтому производить не мог. Работая же в Париже, у Брегета, мне пришлось иметь дело с большими электрическими машинами. Здесь я исследовал свойства этих глин.
Находясь в вольтовой дуге при довольно сильном токе, они плавились и затем испарялись, так что трудно было поддержать горение».
«Затем, — говорил Яблочков, — я придумал приспособление, которое известно ныне под именем моей свечи, т. е. помещал между углями изолировку, которая испаряется одновременно со сгоранием угля».
На рис. 4 показана «свеча Яблочкова», а также электрический фонарь, как он впервые был осуществлён Яблочковым. При работе на переменном токе оба угля сгорают с одной и той же скоростью, изолирующая масса между ними испаряется и, таким образом, сохраняются постоянное расстояние между концами углей и постоянная длина электрической дуги, независимо от колебаний питающего дугу напряжения. На рис. 5 и 6 показано предложенное Яблочковым приспособление для помещения в фонаре четырёх свечей, зажигаемых одна за другой при помощи коммутатора по мере сгорания каждой из них.
Рис. 4. Свеча и электрический фонарь Яблочкова.
Рис. 5. «Подсвечник» (держатель) к свечам Яблочкова.
Рис. 6. 1 — подсвечник; 2 — коммутатор Яблочкова.
Результатом опытов Яблочкова явилась не только разработка свечи. Он обнаружил, что сопротивление многих тугоплавких тел электрическому току, как то: каолина, магнезии и т. д., уменьшается при нагревании, вопреки широко распространённому тогда мнению, будто сопротивление всех твёрдых тел увеличивается с повышением температуры, как это имеет место в металлах. Сила электрического тока, проходящего через каолиновую пластинку и разогревающего её, растёт, и раскалённая пластинка начинает ярко светиться. Обнаружив это явление, Яблочков использовал его для изготовления лампы накаливания, не требовавшей удаления воздуха. Телом накала в этой лампе служила каолиновая пластинка, вырезанная в форме той или иной фигуры или буквы, как это показано на рис. 7.
Рис. 7. Форма каолиновых стерженьков в лампе накаливания Яблочкова.
Идея ламп накаливания, предложенная Яблочковым, та же, что и в запатентованной 20 лет спустя и имевшей крупнейший успех лампы физика-химика В. Нернста.
Яблочков считал, что лампы накаливания вообще очень невыгодны. Он совершенно не верил в возможность их успешного применения в широком масштабе и поэтому не использовал этого своего открытия в полной мере.
Зажигание электрической дуги в «свече Яблочкова» первоначально достигалось помещением между концами основных углей специальных уголёчков, служивших запалом. Вскоре Яблочков стал применять в качестве запала полоску из какого-либо металла, наносимого на верхнюю грань изолирующего угли тела.
