Ряд напряжений с не очень большими изменениями продолжают использовать и в настоящее время. Именем Вольта названа единица напряжения — вольт. Последнюю «а» зачем-то отбросили. А если бы вовремя подсуетился Петров? Она что, стала бы называться «петро»? Украинцы, ясное дело, были бы довольны, но «сеть на 220 петро» как-то не звучит.
Пафосно говоря, именно вольтов столб возвестил о новой эпохе в истории человечества — эпохе электричества. Дальше дело пошло быстрее, уже в 1820 году Эрстед описал отклонение магнитной стрелки вблизи провода с текущим по нему электрическим током, а немного позднее Био, Савар и Лаплас облекли эти наблюдения в скучные физические формулы. Вскоре свои эксперименты начал Ампер, обнаруживший и доказавший наличие безусловной связи двух явлений — электричества и магнетизма, и предложивший рассматривать их совместно под названием электромагнетизма. Сначала ему как-то не поверили, но потом Майкл Фарадей сумел превратить электрическую и магнитную энергию в механическую, а через лет десять решил и обратную задачу — превратил механическую энергию в электрическую (то самое, что делается на ГЭС, когда водопад крутит ротор генератора). В конце 1831 года Фарадей сообщил об открытии электромагнитной индукции (появление электрического тока в контуре, находящемся в переменном магнитном поле или движущемся в постоянном магнитном поле), которая составляет основу современной электротехники. Тут же были изобретены первые электромагнитные генераторы и электродвигатели.
В литературе имеется рассказ о том, как Фарадей получил по почте письмо с описанием электрического генератора, подписанное только латинскими инициалами R и М. Проект был очень хорош, и благородный Фарадей переправил письмо в научный журнал с собственными хвалебными комментариями. Легенда гласит, что таинственный R. М. так и не пожелал раскрыть свое имя, и мы до сих пор так и не знаем, кто на самом деле был изобретателем первого электромагнитного генератора, причем переменного тока. Историки провели тщательные розыски, но так ничего и не обнаружили.
Это странно. Совершенно ясно, что всю эту мистификацию придумал сам Фарадей, к тому времени слегка запутавшийся в вопросах приоритета на различные электрические прибамбасы со своим бывшим начальником Дэви. Подписываться своим именем ему было тогда неудобно, и если что и стоило бы сделать историкам естествознания, так это выяснить, что именно имел в виду Фарадей под литерой R; что М означает Майкл — это не требует специальных доказательств. На R начинается много английских слов, имеющих отношение к изобретательству. Наша гипотеза — researcher (исследователь). Вполне изящно — исследователь Майкл.
Генератор переменного тока не мог быть использован для изобретенных уже тогда электролиза, телеграфа, в дуговых лампах для освещения. Необходимо было устройство для преобразования переменного тока в постоянный, и вскоре оно появилось под названием коллектора, а по-русски — выпрямителя. В 1870 году Грамм придумал кольцевую обмотку якоря динамо-машины (генератора постоянного тока), и генераторы стали вырабатывать ток определенного напряжения без скачков выше-ниже, а на Венской промышленной выставке в 1873 году (Тесле уже 17 лет, он учится в Карлштадтском Высшем реальном училище) была случайно, одним любопытным посетителем, обнаружена обратимость машины Грамма — при вращении якоря появлялся электрический ток, а при протекании тока через якорь получался электродвигатель, быстро вращавший наколотый на ось коробок шведских спичек.
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.
