Генератор електричних іскор - генератор нових ідей

Генератор електричних іскор - генератор нових ідей

Хасапов Борис

Важко переоцінити значення індукційної котушки - першого електротехнічного приладу, який знайшов широке застосування в практичній діяльності людини. Однак історія створення та вдосконалення цього пристрою таїть в собі чимало загадок і драматичних колізій. Чому прилад називається «котушкою Румкорфа»?

І тільки чи Румкорфа причетний до її створення? Яку роль зіграв цей прилад в історії науки?

У чому унікальність котушки - цього винаходу довгожителя? Адже в незмінному вигляді вона проіснувала півтори сотні років.

Відповіді на ці та багато інших питань читач знайде в пропонованому нарисі.

Премія, посіяти розбрат

15 червня 1802 році у Франції, в той час однією з найбільш передових в науковому відношенні країн, засновується державна премія у вигляді золотої медалі і солідної грошової суми «тому, хто своїми відкриттями, подібно Вольті і Франкліну, просуне вперед науку про електрику і магнетизм ». Віддавши це розпорядження перший консул, майбутній імператор Наполеон I, закінчує своє вказівку пророчими словами: «Моя мета полягає в заохоченні, в залученні уваги фізиків до цього відділу фізики, який представляє, як мені відчувається, шлях до великих відкриттів» [1].

Першим цієї нагороди був удостоєний в 1806 р Гемфрі Деві, талановитий вчений, основоположник електрохімії, дійсно багато зробив для розвитку науки про електрику. Незайвим буде нагадати, що французька премія була вручена англійцю саме в той момент, коли ці країни перебували в стані війни. «Один з найбільших геніїв, коли-небудь колишніх», як називає Наполеона I академік А.Н. Крилов, в апогеї своєї слави міг собі це дозволити. Ніяких збурень з боку громадськості не було. Це дійсно був вчинок, гідний наслідування. Однак в подальшому Наполеон, вже будучи імператором, дбав не стільки про благо науки і народу, скільки про зміцнення свого деспотизму і становленні династії. І про премію просто забули.

Через роки потрясінь і смути у Франції, реставрацій і революцій прийшов до влади шляхом державного перевороту Наполеон III вирішив цю премію відродити. Виключно для підтримання авторитету влади. Вчених і науку у Франції любили. Імператор артистично розігрував роль мецената і покровителя науки і мистецтв. Він і сам не гребував пописувати статейки і брошурки з економіки.

Отже, в кінці 1864 року згідно рекомендації комітету з 13 членів на чолі з відомим хіміком Ж. Б. Дюма імператор Франції постановив нагородити премією імені Вольти паризького виготовлювача приладів Генріха Румкорфа «за винахід індукційної котушки». Премія була виключно щедрою - 50 000 франків. Відзначимо, що виготовлений прилад заслуговував більшого. Однак ряд обставин затьмарював приємна подія.

Індукційна котушка - перший електротехнічний прилад, який знайшов широке застосування у практичній діяльності Челяев-небудь патентована кавоварка. До створення котушки причетні навіть не десятки, а сотні вчених і винахідників, які втілили в пристрої власні ідеї і досягнення науки свого часу. У майже незмінному вигляді ця котушка проіснувала півтори сотні років.

Але ось у Франції з середини ХIХ століття будь-яка котушка індуктивності стала називатися котушкою (або спіраллю) Румкорфа, що все-таки несправедливо [2].

Особистість «відродив премію» імені Вольти не користувалася авторитетом серед вчених. У числі заслуг «покровителя наук» було закриття Версальського агрономічного інституту - «самого чудового землеробського закладу, коли-небудь існувало».

Ведучий учений цього інституту ж.б. Буссенго, що вважався в агрономії «тим же, ким Лавуазьє був в хімії», позбувся посади. На його місце був поставлений недалекий фахівець і неохайний експериментатор Жорж Вілль. (В Парижі ходили наполегливі чутки, що новоспечений професор припадав імператору сином.) Угіддя агрономічного інституту були перетворені імператором в висококласний мисливський парк [3].

Мають рацію ті, хто стверджують, що історія, якщо і повторюється, то вже у вигляді фарсу. Занадто багато найавторитетніших вчених доводили, що нічого принципово нового в конструкцію котушки нинішній лауреат не вніс. До питання про пріоритет підключився Конгрес США.

Патріотизм конгресменів, які вважають все найкраще американським, відомий з давніх-давен. Ці парламентарії визнали «винахідником котушки» Чарльза Пейджа, американця за походженням, щоб «захистити від зазіхань досягнення нашої нації на шляхах науки». Втім, знайшлися в США і люди, які стверджували, що Пейдж «Не винахідник ні котушки Румкорфа, ні будь-який інший електричної котушки».

Політична метушня закінчилася всупереч всім правилам видачею заднім числом за спеціальною постановою Конгресу США «екстраординарного патенту» Ч. Пейджу. Що було також несправедливо.

Хто він, лауреат премії Вольти?

Якщо виходити із загальноприйнятих критеріїв, таких як публікації, то можна відповісти, що Румкорфа ні вченим. Він не мав друкованих праць, і це ускладнює його життєпис. Але ж за щось йому премію видали? Спробуємо відповісти на це питання.

Генріх Даніель Румкорфа (15.01.1803-20.12.1877) народився в Ганновері (Німеччина). Але в пошуках кращої долі, як це часто робили його співвітчизники в ту пору, Румкорфа виїжджає до Франції, де і проживе до кінця своїх днів.

З 1825 р він співробітник паризької оптичної майстерні, має спеціалізований магазин і належить дипломованого інженера-оптику Венсенн Шевальє. Майстерня виготовляла на замовлення і для продажу мікроскопи, телескопи, підзорні труби, а також камери-обскури, що входили тоді в моду.

Камера-обскура (від латинського - «темне приміщення»), відома ще з часів Леонардо да Вінчі, представляла собою затінений ящик, в передній частині якого давали зменшене зображення. Чи не володіють художнім талантом люди могли малювати за допомогою її, як правило, пейзажні малюнки. Користувалися цим пристроєм топографи при зйомках місцевості і вчені, коли було потрібно в точності в будь-якому масштабі перенести якийсь малюнок на папір.

За часів Румкорфа майстерня була на хорошому рахунку у споживачів. Саме до Шевальє звернувся один з майбутніх винахідників фотографії Н. Ньєпс з проханням створити потрібну йому конструкцію камери. Тут же доля зводить Н. Ньепса і Луї Дагера - паризького художника і декоратора паризьких театрів і вони домовляються про спільну роботу.

Даггер був багатою людиною, він володів так званої діорамою, що користується великим успіхом у парижан. Діорама представляла собою солідний виставковий зал картин, виконаних в спеціальній техніці. Завдяки ефектам освітлення глядач отримував враження просторовості зображення. До того ж Дагер, який мав винахідницьку жилку, впровадив нововведення, що дозволяє змінювати зображення на картинах на очах у глядачів прихованими від них засобами. Ця обставина викликала захоплення публіки і гарячі суперечки художників і богеми Парижа.

Власник діорами заразився ідеями Ньепса, прагнучи технічними засобами зафіксувати зображення, що отримується в камері-обскура, тобто за нинішньою термінологією отримати фотографічне зображення.

Так, але причому тут електрику? Адже Дагер в діорамі користувався олійними світильниками, а до винаходу електричного освітлення було ще багато часу. Щоб уточнити стан речей, наведемо цитату з книги по історії фотографії. «Дагер якийсь час виношував утопічну ідею, згідно з якою світлочутливість речовин в спостережуваних Ньепсом реакціях викликає зовсім не світло, а ... електрику. Наполягаючи на своїй версії, Дагер запевняв Ньепса, що це не якась там вигадка, а результат його, Дагера, дослідів. Потім, розвиваючи свою ідею далі, він вводить в обіг термін «електрична рідина», з якою він нібито проводить досліди. Ось один з них, описаний в листі до Ньєпсу від 29 лютого 1832 р .: «Я проводив декілька дослідів з електричною рідиною, але погода в цей час була несприятлива, і речовини не мали тієї чутливості, якої відрізняються вживаються мною зараз. Я переконався, що ЕЛЕКТРИЧНА РІДИНА ДІЄ АБСОЛЮТНО ТАК САМО, ЯК І СВІТЛО ».

Чи не правда, все це дуже нагадує середньовічний трактат по алхімії? Навряд чи автор розумів, про що пише.

Зрозуміло, що з «електричної рідиною» у Дагера нічого не вийшло, та й не могло вийти »[4] (курсив наш. - БХ).

Простим автору незнання того факту, що термін «електрична рідина» у фізиці існував до часу описуваних подій вже близько століття. Але ми категорично не згодні з тим, що «електрична рідина» у Дагера ніяк себе не проявляла. Ми навіть стверджуємо, що на світлочутливий матеріал «електрична рідина діє вдосконалення стверджуємо, що досліди з електрикою майбутнього винахідника фотографії були вельми продуктивними, правда в дещо іншому науковому напрямку. І цьому є вагомі наукові докази.

У 1851 р після появи фотографії французький кресляр, художник і графік Еміль Піно, про який не вдалося знайти ніяких біографічних відомостей, крім адреси в Парижі на 1839, отримав зображення електричного розряду на пластинах дагеровского апарату. А інший француз - інженер Ежен Дюкрете (1844-1915) показав в 1884 р, що люхтенбергови фігури легко утворюються при додатку напруги до світлочутливої ​​емульсії фотопластинки [5]. Це явище потім широко використовувалося в електротехніці ХХ століття для досліджень хвиль перенапруг в лініях електропередач.

Так що Дагер в своїх листах нічого не придумував, а відзначав (навіть відкрив!) Не зрозумілі їм певні фізичні прояви електричного розряду. Правда, нам не відомо, яким способом він отримував ці розряди. Свої досліди Н. Ньєпс і Л. Дагер тримали в глибокій таємниці, листування ретельно зашифровувати. Це могли бути розряди електричних машин або лейденських банок або навіть порівняно недавно відкритих гальванічних елементів. А може бути, і всього комплексу джерел електрики. Про це свідчить застосування біметалевих платівок в розчинниках замість платівок з одного металу, наявність заземлення (???) при фотографії і т. Д. [6].

Для дослідів Дагеру на допомогу повинен був прийти не оптик, а електрик. Ця роль, як видно, і випала на долю Г.Д. Румкорфа, інакше важко пояснити, як співробітник оптичної майстерні, вийшовши на самостійну роботу, починає приймати замовлення на виготовлення електричних приладів. Швидше за все, він, виконуючи винахідницькі фантазії Дагера, набив руку в цій справі.

Індукційна котушка № 1

У Королівському інституті Лондона встановлено пам'ятник М. Фарадею. Великий вчений увічнений в повний зріст, він тримає в лівій руці предмет, що нагадує великий бублик. Цей тор і є те знамените пристрій, за допомогою якого була відкрита електромагнітна індукція - вінець творчої діяльності Фарадея.

І все-таки тор не був першим пристроєм, використаним для цієї мети ученим. Перший пристрій являло собою дерев'яний чурбак, на який були намотані дві які з'єднані між собою дротяні котушки. Коли одну з них під'єднували до гальванічного елемента, гальванометр, підключений в ланцюг другий котушки, давав відхилення стрілки. Фарадей назвав струм у другій котушці індукційним, т. Е. Наведеним струмом. У подальших дослідах дослідник виявив, що якщо використовувати замість дерева залізний стрижень, то ефект багаторазово зростає. Фарадей робить для дослідів інший пристрій, де обидві котушки намотуються на викував кільце з м'якого заліза.

При дослідах виявляється наступна закономірність.Відхилення стрілки гальванометра відбувається дещиця і в момент вимикання. Весь інший час, навіть якщо по першій котушці продовжує йти електричний струм, стрілка залишається нерухомою. Була ще одна дивина. При включенні стрілка гальванометра відхилялася в одну сторону, при виключенні - в протилежну. Експериментатор зміг отримувати при таких маніпуляціях навіть іскри, коли замість гальванометра дуже близько підводив один до одного висновки другий котушки.

Вчений припустив, що наведення електричного струму в другій котушці відбувається тільки в момент зміни магнітного стану залізного стрижня. Як це перевірити?

На пряме залізний стрижень Фарадей намотує тільки одну котушку, в ланцюг якої включає гальванометр, і швидко цим стрижнем замикає полюса подковообразного магніту. Відбувається те ж саме. При наближенні стрижня до магніту стрілка відхиляється, при видаленні теж, але знову в інший бік. Припущення підтверджується. До речі, ця установка є моделлю першого електромагнітного генератора [7].

Тор Фарадея був першим пристроєм, що дозволяє перетворювати постійний електричний струм хімічного джерела в змінний струм іншої напруги, т. Е. Першим електромагнітним індуктором. Правда, переривання електричного струму доводилося робити вручну, але всі інші частини пристрою були в наявності - магнітопровід, первинна та вторинна обмотки.

Магнитопровод складався з м'якого заліза діаметром 22 мм; зігнутий в кільце, він мав зовнішній діаметр 150 мм. Обмотки виконувалися мідним дротом перетином 1,25 м2. Число витків котушок ніхто тоді не думав вважати, але довжина дроту первинної становила 7 м, вторинної - 18 м.

Описувані події відбувалися в 1831 р, але вже в наступному році виявилося, що можна побудувати індуктор з такими ж властивостями на дещо інших принципах. Цікава історія ознайомлення першовідкривача електромагнітної індукції з цими принципами.

Вивчаючи термоелектричні явища Зеєбека, Фарадей ніяк не міг отримати від термопари звичайної електричної іскри. На одному з таких дослідів був присутній який прибув до Європи американський вчений Дж. Генрі.

Експериментатору він пояснив, що може викликати іскру. Чи не відмовимо собі в задоволенні процитувати А.М. Вілсона, американського фізика і письменника, колишнього асистента Е. Фермі, - настільки барвистий цю розповідь: «Американець став намотувати на палець дріт щільною спіраллю. Потім він просто приєднав цю спіраль, надіти на невеликій залізний стрижень, до одного з дротів термопари. На цей раз при роз'єднанні кінців дроту можна було абсолютно чітко бачити іскру. Фарадей захоплено зааплодував і вигукнув:

- Ура експерименту янкі! Але що ж ви таке зробили?

І Джозефу Генрі довелося пояснювати самоіндукції вченому, який був відомий на весь світ як людина, що відкрила індукцію »[8].

Дійсно, все виявилося не таким вже й складним. Обмотка, навита на залізний сердечник, нржня різко падала, що і наводило в цій же котушці значний електричний потенціал, в сотні разів перевищував напруга живлення. Цей електричний імпульс і пробивав повітряний проміжок між висновками. Виникала іскра.

Як не дивно, але саме відкриття Генрі відразу ж знайшло практичне застосування. Ще в 1815 р Г. Деві винайшов безпечну гірничу освітлювальну лампу. Широко відомо, що відкритий вогонь під землею часто викликає вибухи присутнього там метану. Щоб цього не траплялося, Деві огородив вогонь світильника металевою сіткою. Цього виявилося достатньо для вирішення питання. Але запалювати такий світильник все одно треба було на поверхні.

З винаходом індукційною котушки пристрій для запалювання такої лампи можна було легко помістити також під захисною сіткою і в потрібний момент запалити (рис. 1). Кнопку для запалювання можна вивести з-під сітки. Цікаво відзначити, що в даний час, коли існують вибухобезпечні шахтарські електричні світильники, лампа Деві продовжує нести свою охоронну службу. Правда, в дещо іншій ролі. Електричний ліхтар в каналізаційному колодязі буде горіти, навіть якщо колодязь геть наповнений вуглекислим газом, що теж смертельно небезпечно. А ось гасова лампа Деві потухне і цим дасть сигнал про припинення робіт.

Сьогодні ми завершуємо публікацію нарису про історію створення та вдосконалення індукційної котушки, про її практичне застосування, а також про долю вчених, які внесли свій вклад у становлення і розвиток електротехніки.

перші удосконалення

Сотні вчених і ентузіастів електрики по обидва боки Атлантики повторюють досліди Фарадея. Кожному з них доводиться самостійно виготовляти магнітопроводи і котушки. Адже ніяких фахівців з електротехніки немає, як не існує і самої електротехніки. Котушки робляться з підручних матеріалів.

Важко знайти металеве кільце, та й на таке, як у Фарадея, не зовсім зручно навивати провід. Тому зараз складно точно сказати, хто першим почав навивати витки котушок на прямий залізний сердечник. Кажуть, що це був англійський пастор Галлан, одночасно запропонував намотувати первинну обмотку товстим дротом, а вторинну - тонким (як у воду дивився!), Хоча важко сказати, чим він при цьому керувався.

Але, виявляється, і таку конструкцію можна поліпшити. Німецький професор Буххофнер робить свою котушку, намотуючи обмотки на пакет простих обрізків залізного дроту. Ця котушка працює навіть краще, ніж з масивним сердечником. З'ясовується, що так і треба робити, бо в цілісному магнітопроводі при зміні магнітного потоку теж наводяться струми, які, погіршуючи роботу котушки, тільки нагрівають стрижень. Цим явищам незабаром присвятить свої дослідження Ж. Фуко і науково обгрунтує причину цього (струми Фуко). Надалі магнітопроводи будуть робити складовими (шіхтованимі) [9]. Коротше кажучи, поліпшення параметрів індукційної котушки йде методом проб і помилок.

Американський фізик Чарльз Пейдж запропонував конструкцію котушки, в якій використовується одна обмотка, але з харчуванням, що підводиться тільки до частини витків, де, за сучасною технологією, використовується принцип автотрансформації (рис. 1).

Котушки індуктивності починають використовувати в лікувальній практиці лікарі-фізіотерапевти. Адже змінний струм діє на організм людини при інших рівних умовах набагато ефективніше. Найпершим в цьому списку слід назвати Антуана Массона (1806-1868), професора з Парижа. Він намагається механізувати процес замикання і розмикання ланцюга харчування первинної обмотки. Адже ніяких вимикачів ще не існує. У кращому випадку, це чашечки зі ртуттю і опущеними в них провідниками.

Його переривник ланцюга являє собою металеву шестірню, зуби якої при обертанні шестерні періодично контактують зі спеціальним струмопровідним пелюсткою. Вирощують шестірню доводиться вручну. Незважаючи на примітивізм такої конструкції, Массон помічає дуже важливу закономірність. Чим з більшою швидкістю обертати переривач, тим довше іскру можна отримати. Отже, пацієнт отримує більше електричний вплив.

Але дуже вже втомлює крутити переривник. Невже не можна якось ісключідурах? Виявляється можна, і зробити це порівняно легко. 25 лютого 1837 року на доповіді Франкфуртському фізичній суспільству якийсь Йоганн Філіп Вагнер (1799-1879), бухгалтер з торгівлі залізом, представив конструкцію електромагнітного молоточка. Оскільки цей пристрій, відоме як самопереривником Вагнера, зіграло величезну роль у розвитку електротехніки, приділимо йому особливу увагу (рис. 2).

Підковоподібний електромагніт при проходженні по ньому електричного струму притягує якір. Якір струмопроводу, має спеціально влаштоване контактний пристрій, яке розмикається, коли якір притягається. Пружина повертає якір в початковий стан, тому що знеструмлюється електромагніт, що живиться через контактний пристрій, і цикл повторюється. Частота повторень циклів залежить від жорсткості пружини і, в першу чергу, від контактного проміжку, який регулюється. Схема такого самопереривника досі застосовується в електричних дзвінках.

У конструкторів котушки виникла ідея використовувати цей принцип, застосовуючи первинну обмотку, яка, звичайно, утворювала магнітне поле і цілком могла притягнути невеликий якірець з контактом. Ця геніальна ідея швидко була втілена в життя. Така котушка індуктивності завоювала визнання і у лікарів, і у дослідників не тільки електрики, а й інших областей фізики. Але ...

Котушка прекрасно працювала тільки лічені хвилини. Склалася парадоксальна ситуація, коли пристрій, призначений для генерування іскор, саме виходило з ладу через іскор в переривнику. Явище самоіндукції в первинній обмотці (згадаємо досвід Генрі) доходило контакти переривника. Найчастіше вони повністю згорали, хоча тільки з яких металів їх не намагалися робити. Тупикова ситуація. Це був саме той випадок, коли електрикам могла допомогти тільки наука.

На допомогу прийшли фізики. Відомо, що самоіндукція пояснюється інерційністю рухомих електричних зарядів в провіднику. Як і будь-який рухає тіло, їх миттєво зупинити не можна. Тому при розриві ланцюга відбувається пробій повітряного проміжку.

Уявімо собі такий випадок. Сталева кулька, падаючи з метрової висоти в порцелянову чашку, розбиває її. Якщо ж цю чашку заповнити цукровим піском, то кулька загрузне в цукрі і чашка залишиться цілою. От якби так можна було зробити на шляху інерційного електричного струму!

Це завдання вирішує французький фізик Арман Фізо (1918-1896). Рішення настільки просто і витончено, що зайвий раз демонструє - складні речі можна вирішувати простими способами. Физо поміщає паралельно контактам переривання звичайний конденсатор. У момент замикання контактів переривника він цими ж контактами замкнутий накоротко і, отже, розряджений. У момент розмикання контакту що ланцюг не розмикається, просто в неї включається новий елемент - конденсатор. Весь інерційний потік електричних зарядів продовжує рухатися, але тепер ці заряди налаштовані на зарядку конденсатора.

Коли напруга конденсатора досягає напруги джерела - струм припиняється. Іскра не виникає. Все це відбувалося за якісь частки секунди. Варто тільки дивуватися таланту фізика, котрий придумав це, коли не було осцилографів (рис. 1, поз. 2).

Здавалося б, всі питання вирішені. Збільшуй число витків вторинної обмотки і отримуй будь висока напруга. Але не тут-то було. Настає момент, коли ця напруга пробиває не тільки повітря (іскри), а й ізоляцію між витками вторинної обмотки. Потрібно було придумати спосіб боротьби з цим явищем. І він був знайдений! Вторинну обмотку почали виготовляти секційно. Кожну секцію відокремлювали від інших спеціальними ізоляційними щічками (щітками?) (Рис. 3).

Нами наводиться остаточний вигляд котушки індуктивності з ртутним переривником, конденсатором, секційними обмотками і перемикачем живлення конструкції Румкорфа. Ось це дійсно його винахід.

А для чого потрібен перемикач? Справа в тому, що в залежності від індуктивності первинної обмотки струми, намагнічуючі сердечник, і струми самоіндукції її, можуть бути різними за величиною (амплітудою). Іноді це властивість необхідно в лабораторній практиці.

Яким би дрібним не здавалося на перший погляд винахід Румкорфа, значення його навіть в даний час величезна. Саме таким способом здійснюється комутація машин постійного струму через колекторно-щітковий апарат. Ми наводимо малюнок із зображенням перемикача Румкорфа (рис. 4). Зауважимо, що перемикач на індукторі іншої конструкції.

А кому ці іскри потрібні?

З початку ХIХ століття розвивається фабрична система господарювання вимагала створення абсолютно нового типу двигунів.Парова машина була занадто складна і неповоротка. Котли і топки з ручним опаленням робили їх неприйнятними для малих потужностей. Ідея створення двигуна внутрішнього згоряння наштовхувалася на проблеми запалювання газових сумішей в циліндрах. Перший такий двигун винахідника Барнета мав спеціальне запальний пристрій з горіли весь час двома смолоскипами і золотниковое розподіл цих вогнів. Така машина не могла бути економічною.

Здатність електрики давати іскри всередині закритих обсягів відома з часів Прістлі (евдіометра). Створення індукційного генератора іскор якнайкраще підходило до вирішення проблеми. І перший практично придатний двигун внутрішнього згоряння був обладнаний електричним запалюванням. Це був газовий двигун Ленуара. Ідея застосування індукційної котушки виявилася настільки плідною, що як мінімум на 150 років вперед вирішила питання запалювання карбюраторних двигунів [10].

У іскри потребувала і наука. Отримувані з лейденських банок іскри хоч і були короткочасними, але дали можливість синтезувати деякі речовини, наприклад оксиди азоту. При можливості тривалої генерації іскор можна було б ставити питання про іскпороха. При вивченні іскор деякі вчені звернули увагу на той факт, що колір іскри при розряді банки залежить від розрядів електродів, між якими ця іскра проскакувала. Ось якби тривалість іскор збільшити ...

Що ж, голландець Ван дер Вілліген вперше для вивчення кольору іскор застосовує індукційну котушку. Тепер за допомогою тригранної призми, який користувався Ньютон, можна світло іскри розкласти на складові, як і світло від Сонця. Виявляється, що спектр світіння різних речовин притаманний тільки одному з відомих елементів. За спектром іскор між електродами, якщо їх змастити розчинами невідомих хімічних сполук, можна дізнатися, які хімічні елементи туди входять [11]. Так виникла спектроскопія.

Дослідники газів теж не обійдені. Ще з часів Гауксбі відомо, що в безповітряному скляній кулі при його натирання виникає загадкове світіння, що має електричні коріння. У відносний вакуум такого кулі ввели електроди і під'єднали до котушки. Виявилося, що куля теж світиться. Світяться і скляні трубки з торрічеліевой порожнечею.

Чому не випробуваний це в оптичній майстерні? Адже там варять оптичне скло і займаються дослідами з електрикою. Тим більше що торрічеліеву порожнечу в трубках можна створити просто за допомогою ртуті. Такими дослідами починає займатися Румкорфа. Це відомо з його єдиному науковому досягненню. Він виявляє, що газ, що світиться в трубці, не суцільний, а розділений на шари, перпендикулярні трубці. Втім, Румкорфа не знає, що до нього це вже описав У. Грове [12].

Цілком можливо, що до досліджень по світних газів Румкорфа підштовхнув Дагерр, що займається питаннями світних картин і діорамами. Тим більше що різні гази в умовах високого розрідження дають різний колір світіння. І колір цей вельми гарний, що нам зараз добре відомо по газосвітної рекламі.

Незабаром в Бонні склодув Генріх Гейсслер (1814-1879), який має свої майстерні і хороший вакуумний насос, починає масове виготовлення світних трубок різних форм і розмірів, здебільшого для демонстраційних цілей. Вони так і називалися гейсслеровимі трубками. (Деякі екземпляри демонструються в Політехнічному музеї Москви.) Для наукових цілей виготовлялися спеціальні трубки з вузьким каналом, імітувати світлову щілину спектограф.

Розвиток спектроскопії газів дозволило зробити сенсаційні відкриття в науці. Так вперше на Сонці був виявлений невідомий газ, названий гелієм (від «Геліос» - Сонце). Тільки через роки цей газ був знайдений на Землі.

Потреба в котушках індуктивності та й в інших електричних приладах була великою. Ніякої промислової основи для виготовлення таких специфічних пристроїв не існувало. З'являються спеціалізовані майстерні на чолі з власниками-самоучка, які займаються цими проблемами. Зараз подібні майстерні під назвою досвідчених лабораторій існують при ю організовував в 1845 р І.Г. Гальске (1814-18901), а в Парижі на рю-де-Шамполон - пішов з майстерні Шевальє Генріх Даніель Румкорфа в 1840 р Його називають чарівною людиною. І в цьому немає нічого дивного. Він чудово знайомий з декоратором паризьких театрів Опера Амбігю, а через нього і з артистами, художниками. Коротше, з богемою Парижа ХIХ століття. А про мешканців Монмарта того часу майже всі всім відомо.

Невимушена атмосфера панує і в майстерні Румкорфа. Саме сюди переходить працювати Т. Г., майбутній винахідник перспективного електродвигуна, оскільки в майстерні була творча атмосфера і можливість займатися своїми винаходами [13].

Спроби створення штучних блискавок

Фотографія сприяла появі серед ентузіастів електрики людини з незрозумілою для цієї науки професією. Професією археолога. Приводом послужило випадкове обставина.

У 1849 р якийсь Гро, французький посол в Афінах і один з перших фотолюбителів, сфотографував фрагменти Акрополя. Повернувшись в Париж, він через лупу почав розглядати фотознімки. На свій подив, на одному з потрапили в кадр знімка камені він виявив зображення лева, що роздирає кігтями змію. Цікаво, що зображення було непомітно для неозброєного ока і тільки завдяки фотографії і вдалому косому висвітлення каменю вдалося виявити невідомий твір давньогрецького мистецтва.

У фотографії виникає питання про штучне освітлення об'єктів. І застосування косого освітлення було не найважливішим. Справа в тому, що перші світлочутливі платівки мали низьку чутливістю, і при портретних знімках доводилося сидіти, нерухомо і не моргаючи довгі хвилини.

За рішення цієї проблеми береться французький граф Теодор дю-Монсель (1821-1884), археолог за освітою, академік. Він пробує підпалювати різні хімічні суміші, щоб домогтися гарного освітлення. Як джерело отримання іскри він використовує індукційну котушку. В результаті з'являється книга «Рівні систем, запалюють на відстані і займистих електричним струмом» (1853). Зрештою, така суміш знаходиться. Це металевий магній і бертолетової сіль. Але граф-археолог захоплюється своїми електричними дослідженнями і вирішує створити в лабораторних умовах якусь подобу грозового розряду. Він припустив, що експерименти з високовольтної іскрою відтворюють умови, аналогічні тим, що характерні для грозової хмари і навіть кульової блискавки. Але для проведення дослідів потрібна дуже довга іскра. За рішення цієї проблеми береться Румкорфа. Він поставляє в лабораторію все обладнання, необхідне Монсель [16].

Якщо перші конструкції його котушки давали іскру довжиною близько 2 см, то до 1860 року в новітніх варіантах пристрій забезпечувало іскру півметрової довжини. Це означає, що між кондукторами індуктора досягалося напруга близько 250 тис. Вольт! Прінціпество ізоляції, змінювалися переривники ... Іноді досягалася іскра довжиною один метр, але це було вже після смерті Румкорфа.

Дю-Монсель до кінця свого життя продовжував займатися електрикою і написав ряд книг, що складають своєрідну енциклопедію електричних знань, в тому числі «Додатки електрики» [13].

Уряд Наполеона III хвилювало, швидше за все, не питання штучної блискавки. У 1853 році вибухнула Кримська війна, яка закінчилася жорстоким поразкою Росії після здачі Севастополя. Однак при його обороні в мінному підземному битві Росія була технічно більш оснащеною. В ті часи Англія, Франція, Сардинія і Туреччина, які воювали проти Росії, застосовували вогневої спосіб підпалу вибухівки. Росія завдяки Б.С. Якобі - гальванічний, з використанням котушки Румкорфа. В результаті цього число відмов під час вибуху російських хв становило всього лише 1%, а у противників 22% [14].

Цікаво відзначити, що, маючи гальванічні елементи і котушки Румкорфа, російські воїни намагалися застосовувати електричне освітлення за допомогою трубок Гейсслер при підземних роботах. Там освітлення необхідно невелике, а при відсутності вентиляції застосування шахтарської лампи зменшувало і без того мізерний вміст кисню в сапах і галереях.

Не тільки котушки

Майстерні Румкорфа випускали не тільки котушки і індуктори. Попитом користувалися гальванометри, виготовлені Румкорфа. Про високу якість цих пристроїв свідчить Фарадей: «Мій гальванометр був виготовлений Румкорфа і був дуже чутливий ... У тому, що є контакт в ланцюгах, можна було в будь-який момент переконатися за допомогою слабкою термопари, яка нагрівається пальцями» (1815 р) [15] .

До речі, використовуючи цю чутливість, К.А. Тімірязєв ​​упросив вже похилого Румкорфа виготовити термоелектричний прилад для вимірювання температури листя рослин. Відомі також електромагніти, що випускалися паризькій майстерні, комутаційна апаратура, термоелектричні батареї і т.д.

Розміри статті не дозволяють детально зупинитися на відкриттях, зроблених з використанням індукторів Румфорфа - цих надійніших і конструктивно оформлених лабораторних пристроїв. Але не можна не згадати про три з них, безпосередньо вплинули на розвиток людства. Це вперше застосовані в електричному освітленні котушки в ролі трансформаторів. Ми наводимо малюнок з патенту П.М. Яблочкова 1877 г. (рис. 5). Приємно усвідомлювати, що російський винахідник першим застосував на практиці пристрій, що дозволяє передавати електроенергію за тисячі кілометрів від місця генерації.

На рис. 6 зображений вібратор Г. Герца з котушкою Румкорфа, від якого були отримані радіохвилі в 1886 р Це, по суті, найперший радіопередавач.

Індуктор Румкорфа в дослідах з вакуумними трубками дозволив Рентгену відкрити в 1895 р новий вид променів, для яких непрозорі тіла стали прозорими (рис. 7).

Автор вважає, що присвоєння у Франції котушці індуктивності найменування котушки Румкорфа «все-таки несправедливо», так як до її створення причетні багато, які запропонували елементи її удосконалення. Підкреслимо: дуже корисні, але окремі елементи.

Не секрет, що предметом винаходу визнається спосіб, пристрій або сукупність відомих технічних пристроїв, що дає новий технічний ефект. Саме Румкорфа, застосувавши технічні пристрої, створив в 1852 р котушку раціональної конструкції, що знайшла широке практичне застосування в усьому світі. Не тільки у Франції, але і в Росії, інших країнах ця котушка-довгожитель носить до сих пір ім'я Румкорфа, що, на наш погляд, цілком справедливо.

Однак в історії з котушкою складніше інша колізія - колізія пріоритету. Справа в тому, що в 1838 р, тобто раніше Румкорфа, американський винахідник-електрик, працював в патентному відомстві, Чарльз Пейдж в одній зі своїх статей описав індукційну котушку. Але в ті роки науковий центр знаходився в Європі, науково-технічна інформацію не поширювалася так стрімко, як в наш час, і на статтю Пейджа не звернули уваги. Тим більше що незабаром по конструкції Румкорфа котушка виготовлялася у багатьох країнах.

Дізнавшись про отриману Румкорфа надзвичайною нагороди, Пейдж обурився, та й вирішив домагатися особливого законодавчого акту, який дозволить йому отримання патенту на свій індукційний прилад. Він розумів, що найбільш ефективну підтримку зможе отримати, поставивши питання про честь нації і виступивши проти «зневаги американськими досягненнями, став занадто звичайним для європейських учених». Пейдж заявив, що у нього «вкрали почесті, належні по праву йому» і що те, що сталося з ним носить такий характер, який «ні разу не траплявся ні з одним американським винахідником».

Для посилення своєї позиції Пейдж в 1867 рвипустив книгу «Історія індукції: американська заявка на індукційну котушку і її електростатичні застосування», в якій стверджував, що «Румкорфа ні автором якого-небудь винаходу, відкриття або удосконалення, пов'язаного з індукційної котушкою, що носить його ім'я». Розплатившись і перейшовши на особистості, Пейдж заявив, що Румкорфа просто був нездатний виготовити що-небудь більш-менш схоже за значимістю на котушки Пейджа.

Патріотично налаштовані конгресмени підтримали скаргу Пейджа і домоглися ухвалення закону, який дозволив Пейджу як виняток заднім числом оформити патент. І це не дивлячись на наявність патентного закону 1836 р забороняв працівникам патентного відомства мати «будь-які права або інтерес прямий або непрямий в будь-якому патенті».

Патент Пейджу був виданий, але слави йому не приніс. Незабаром Пейдж помер, а після його смерті в США вибухнув скандал. Адже виданий патент позбавляв права численних виробників індукційною кату) без дозволу родини Пейджа, що стала власником патенту.

В американських журналах з'явилися численні публікації, в яких Пейджа оголошували шахраєм, свідомо обдурили уряд, і висувалися вимоги ліквідації даного патенту.

Ось така драматична ситуація склалася навколо винаходу індукційної котушки.