История открытия гальванического элемента





На протяжении XVIII в. шел процесс формирования отдельных научных дисциплин (таких, как химия, физика и др.), выделения их из неопределенной области натуральной философии. Ускорению этого процесса способствовали успехи в изучении тепловых и особенно электрических явлений, сведения о которых стали значительно более обширными и упорядоченными, чем в начале столетия.

 

Последующее развитие учения об электричестве с конца XVI11 в. пошло по двум направлениям — по пути разработки теории равновесия электрических зарядов (электростатики) и по имеющему непосредственное отношение к рассматриваемой теме пути изучения движения электричества, сначала так называемого гальванизма, а затем электрического тока.

 

Получение “гальванического электричества”, изучение его, а позднее и электрического тока привели не только к принципиально новым открытиям, но и к установлению самой природы электричества.

 

Удивимся еще раз гению М.В.Ломоносова. Хотя М.В.Ломоносов и не разработал специальной теории электричества, однако в неоконченной диссертации “Теория электричества, разработанная математическим путем” он не только первый в русской науке употребил термин “электрический ток”, но и, не привлекая для выяснения природы электричества понятия “электрическая жидкость”, задолго до Дж. К. Максвелла высказал гипотезу о единой природе световых и электрических явлений.

 

Открытие гальванизма стало следствием интереса к физиологическому действию электричества. Развитию исследований в этой области способствовала надежда на использование электричества для лечебных целей. Когда узнали о производимом на человеческий организм действии электричества, вспомнили не только о том, что нечто подобное возникает во время купания при случайном контакте с морским скатом (названным впоследствии электрическим), но и о том, что в книгах древних греческих и римских писателей были сведения о лечебном действии ударов скатов.

 

Действие электричества на человеческий организм изучали многие. Например, один из вождей Великой французской революции, врач по профессии Жан Поль Марат даже получил золотую медаль Руанской академии за сочинение по электротерапии (выражаясь современным языком).

 

Итальянский физиолог и анатом, профессор медицины Болонского университета Луиджи Гальвани (1737—1798) также заинтересовался физиологическим действием электричества, начав в 1780 г. опыты с препарированными животными, используя при этом электростатическую машину и лейнденскую банку. Свои эксперименты Л.Гальвани проводил с различными животными, но чаще всего — с лягушками, что увековечено в изображении на мемориальной доске, установленной на доме ученого.

 

Точно неизвестно, как именно Л.Гальвани сделал свое открытие. Сам он излагал разным людям различные версии. Одна из них такова: его жена Лючия простудилась, и врач прописал ей “укрепительный бульон” из лягушек, препарированием которых и отделением лапок для подготовки к варке занялся сам любящий муж...

 

В 1786 г. после 11 лет исследований Л.Гальвани открыл явления сокращения мышц свежепрепарированной лягушки при прикосновении к ним стального скальпеля, если вблизи проскакивали искры от кондуктора электростатической машины или лейденской банки. Он понял, что перед ним открылось что-то новое, и решил тщательно исследовать наблюдаемое явление. Это было сделать непросто, ведь действовали одновременно три компонента: электрическая машина (позднее — атмосферное электричество во время грозы), скальпель и препарированные лапки лягушки.

 

Проведя серию экспериментов (о которых он рассказал в 1791 г. в статье “Об электрических силах при мускульных движениях”), Л.Гальвани, исключив в процессе своих опытов влияние электрической машины и атмосферного электричества, выяснил, что сокращения мышц лягушки становятся более сильными и длительными и происходят всегда, если препарированные конечности контактируют с разнородными металлами (использовался латунный “крючок, пропущенный через спинной мозг таким образом, что ноги лягушки касались серебряной чашки”, или препарированные конечности располагались на железной дощечке, и к ним прикасались медным крючком).

 

Проведя серию экспериментов (о которых он рассказал в 1791 г. в статье “Об электрических силах при мускульных движениях”), Л.Гальвани, исключив в процессе своих опытов влияние электрической машины и атмосферного электричества, выяснил, что сокращения мышц лягушки становятся более сильными и длительными и происходят всегда, если препарированные конечности контактируют с разнородными металлами (использовался латунный “крючок, пропущенный через спинной мозг таким образом, что ноги лягушки касались серебряной чашки”, или препарированные конечности располагались на железной дощечке, и к ним прикасались медным крючком).

 

Обернув нерв препарированной лягушки оловянной фольгой (станиолем) и наблюдая при этом особенно сильные судороги, ученый усложнил опыт, включив в цепь несколько держащихся ,за руки человек. При этом по-прежнему отмечалось сокращение мышц лягушки. Л.Гальвани заметил, что, если в цепь с лягушкой ввести два одинаковых металлических проводника, сокращения мышц не происходит.

 

Как видно из сказанного, Л.Гальвани вплотную подошел к открытию “гальванического элемента”, однако не сделал его, будучи в плену своей теории: он считал, что им открыто “животное электричество”, вырабатываемое организмом лягушки, а мышцы ее при этом играют роль чувствительного регистратора этого электричества, уподобляясь заряженной лейденской банке.

 

Ошибка Л.Гальвани, который не смог понять природу открытого им явления, вполне объяснима, если учесть, что он был прежде всего физиолог. Тем не менее сделанное им открытие навсегда сохранило в науке его имя. До сих пор в названиях многих приборов и процессов используется термин “гальванический”. Что касается “животного электричества”, оно, как стало известно много позднее, существует (это то, что мы сегодня называем биотоками).Во времена Л.Гальвани электрофизиологические явления еще не созрели для научного анализа. Тем более велика заслуга его соотечественника, итальянского физика и химика Алессандро Вольта (1745-1827), увидевшего в открытии Гальвани совершенно новое явление — создание потока электрических зарядов (по терминологии Вольта — “электрических флюидов”), т.е. электрического тока. Это привело к качественному скачку в науке об электричестве и к появлению электрической техники.

 

Заинтересовавшись опытами Гальвани с “животным электричеством”, А.Вольта начал повторять их, сначала полностью приняв его точку зрения. Однако в результате длительной серии опытов и размышлений по их поводу А.Вольта пришел к выводу, что причиной сокращения мышц служит не “животное электричество”, а наличие цепи из разных проводников в жидкости, при этом “препарированная лягушка представляет собой, если можно так выразиться, животный электрометр, несравненно более чувствительный, чем всякий другой самый чувствительный электрометр”.

 

Чтобы исключить физиологический объект, А.Вольта заменяет лапку лягушки электрометром и отмечает: “Все действие возникает первоначально вследствие прикосновения металлов к какому-либо влажному телу или к самой воде. В силу такого прикосновения электрический флюид гонится в это влажное тело или воду от самих металлов, от одного больше, от другого меньше (больше всего от цинка, меньше всего от серебра). При установлении непрерывного сообщения между соответствующими проводниками этот флюид совершает постоянный круговорот”. Из этих слов видно, что А. Вольта правильно понял механизм разделения электрических зарядов, основанный на растворении металлов и переходе в электролит их ионов.

 

Установив, что именно металлы служат “возбудителями и двигателями” электрических зарядов, А.Вольта это их движение (великодушно признавая заслуги Л.Гальвани) назвал “гальванизмом”, или “гальваническим электричеством” — так и позднее долгое время называли электрический ток. Именно с этого времени в науке начинает широко применяться термин “электрический ток”, хотя до понимания природы электрического тока было еще далеко.

 

Более того, А.Вольта заметил, что движение зарядов тем сильнее, “чем дальше отстоят друг от друга при мененные два металла в том ряду, в каком они поставлены здесь: цинк, оловянная фольга, обыкновенное олово в пластинках, свинец, железо, латунь и различного качества бронза, медь, платина, золото, серебро, ртуть, графит”. Данное перечисление не что иное, как “ряд Вольты”.

 

Наконец в конце 1799 г. А.Вольта приходит к окончательному выводу: “Проводник второго класса (жидкий) находится в середине и соприкасается с двумя проводниками первого класса из двух различных металлов... вследствие этого возникает электрический ток того или иного направления”. Он создает свой знаменитый источник постоянного электрического тока: “Я взял несколько дюжин круглых медных пластинок, а еще лучше серебряных, диаметром примерно в один дюйм и такое же количество оловянных или, лучше, цинковых пластинок. Затем из пористого материала, который может впитывать и удерживать много влаги (картон, кожа), я вырезал достаточное число кружков. Все эти пластинки я расположил таким образом, что металлы накладывались друг на друга всегда в одном и том же порядке и что каждая пара пластинок отделялась от следующей влажным кружком из картона или кожи...”

 

Свой генератор электрического тока (или, выражаясь современным языком, первый химический источник электрического тока) А. Вольта назвал “электрическим органом”. Его современники дали название “вольтов столб”. Позднее! стали говорить о “батарее гальванических элементов”.

 

До изобретения Вольты единственным! источником электрической энергии были электрофорные машины, действие которых было основано на электростатическом индуцировании зарядов и их накоплении. Такие машины позволяли получать на обкладках лейденских банок высокие напряжения (до десятков тысяч вольт), реализовать искровые разряды, но генерируемые ими заряды были очень малы (~ I0~s Кл\. Гальванический элемент Вольты позволил создать непрерывный поток электрических зарядов, исследовать явления, связанные с протеканием электрического тока, нашедшие, как стало известно очень скоро, огромное практическое применение. Кроме того, заряд в 1 Кл, например, практически невозможно сообщить телу размером ~ I м, тогда, как привести в движение в проводнике заряд в 1 Кл не представляет большого труда с помощью гальванического элемента (именно такой заряд переносится) за 1 с через поперечное сечение провод-] ника при силе тока в 1 А).

 

О своем открытии А.Вольта впервые заявил в марте 1800 г, Летом того же года сообщение об открытии Вольты делается на заседании Лондонского королевского общества. Впервые публично А. Вольта доложил о результатах своих] исследований осенью 1800 г. на заседании Парижской академии наук. Это его сообщение произвело на ученых огромное впечатление. Во время второго посещения Парижа на докладе Вольты с демонстрацией созданного им “электрического органа” вместе с членами Парижской академии наук 1 декабря 1801 г. присутствовал первый консул Франции — генерал Бонапарт, Именно по его предложению, в нарушение всех традиций, итальянскому ученому была присуждена большая золотая медаль академии — как знак уважения Франции. Интерес Бонапарта к А. Вольте не исчез и после того, как генерал стал императором Франции, — А. Вольта получил титул графа, стал сенатором Ломбардского королевства, кавалером ордена Почетного легиона. Когда в 1804 г. А. Вольта решил оставить преподавание в Тессинском университете, Наполеон просил передать ему следующее: “Я не могу согласиться на отставку Вольты ... добрый генерал должен умереть на поле чести”. Вольта работал на кафедре вплоть до 1819 г., после чего оставил и университет, и науку, прожив последние 8 лет окруженный только членами семьи.

 

Одной из первых монографий, посвященных описанию нового источника тока, была монография русского физика и химика, профессора Петербургской медико -хирургической академии Василия Владимировича Петрова (1761 — 1834) — “Известия о Гальвани - Вольтовых опытах...” (1803). В. В. Петров поставил своей главной задачей “описать по-российски и расположить в надлежащем порядке деланные самим мною важнейшие и любопытнейшие опыты посредством гальвани-вальтовской батареи”. В работе не только описывается устройство батареи, но и даются практические указания по ее изготовлению.

 

В. В. Петров построил огромную, самую мощную по тому времени батарею, состоящую из 2100 гальванических элементов — 4200 цинковых и медных кружков, разделенных пропитанными нашатырем бумажными прокладками и расположенных, в отличие от вольтова столба, горизонтально. “Огромная батарея” Петрова состояла из четырех рядов, каждый 10 футов длиной, соединяемых последовательно, причем медный кружок первого ряда и последний цинковый кружок четвертого ряда он назвал полюсами. Электродвижущая сила батареи Петрова была около 1600 В.

 

О В .В. Петрове следует рассказать еще и потому, что его работы оказались совершенно неизвестными за рубежом. Многие его открытия приоткрывались, а на родине забвение его трудов и имени началось еще при жизни ученого. Даже открытая и исследованная

 

В. В. Петровым электрическая дута (на 8 лет раньше Г. Дэви), в которой он наблюдал плавление металлов (начало будущей электрометаллургии) и которую он предложил использовать для восстановления с ее помощью окислов металлов и для освещения, была названа вольтовой дугой.

 

Изучая химические, тепловые и другие действия электрического тока, В. В. Петров пришел к некоторым результатам, относящимся к законам постоянного тока. Он первым начал исследовать электролитическое действие тока, разработал оригинальные конструкции электростатических машин и приборов, технологию изготовления соединительных проводников с изоляцией, доказал возможность электризации изолированных металлов трением (путем “стегания” их различными телами). Из других результатов научной деятельности В.В.Петрова упомянем его пионерские исследования в области люминесценции (хеми-, био- и фотолюминесценции).

 

Создание источника постоянного электрического тока способствовало дальнейшему развитию науки об электричестве (работы X.Эрстеда, Д.Араго, А.Ампера, Г.Ома, М.Фарадея, Д.Джоуля и других ученых). В частности, работы Фарадея — это целые главы в разных областях науки (электричество, электрохимия, электромагнетизм и др.), а весь комплекс его открытий — это эпоха в развитии не только физики, но и естествознания в целом.

Но вернемся к главному открытию А. Вольты, чтобы еще раз подчеркнуть его значение. В XIX в. во все убыстряющемся развитии машинной индустрии, первоначальной энергической основой которой были паровые машины, все большую роль стала играть электротехника (телеграф русского физика и востоковеда П. Л. Шиллинга, первая телеграфная линия С. Морзе и десятки телеграфных компаний в США, изобретение русским ученым Б.С.Якоби гальванопластики и первого электродвигателя, работавшего от батареи гальванических элементов, все более совершенные электроизмерительные приборы и т.д.), с конца века электромашиностроение. Появление вслед за изобретением источника электрического тока (сначала химического, а позднее электромагнитного) электрической промышленности, — пожалуй, самая характерная черта последнего века второго тысячелетия и современной цивилизации. Век пара сменился эпохой электричества. История появления и развития электричества

 

 

Вступление

Современная жизнь немыслима без радио и телевидения, телефонов и телеграфа, всевозможных осветительных и нагревательных приборов, машин и устройств, в основе которых лежит возможность использования электрического тока.

 

Открытие электрического тока и всех последующих открытий, связанных с ним, можно отнести к концу XIX - началу XX веков. В это время по всей Европе и в том числе России прокатилась волна открытий, связанных с электричеством. Пошла цепная реакция, когда одно открытие открывало дорогу для последующих открытий на многие десятилетия вперёд.

 

Hачинается внедрение электричества во все отрасли производства, появляются электрические двигатели, телефон, телеграф, радио, электронагревательные приборы, начинается изучение электромагнитных волн и влияние их на различные материалы, внедрение электричества в медицину.

 

Удивительный XIX век, заложивший основы научно-технической революции, так изменившей мир, начался с гальванического элемента - первой батарейки, химического источника тока (вольтова столба) . Этим чрезвычайно важным изобретением итальянский учёный А. Вольта встретил новый 1800 год. Вольтов столб позволил вести систематическое изучение электрических токов и находить им практическое применение.

 

В XIX веке электротехника выделилась из физики в самостоятельную науку.

 

Над закладкой её фундамента трудилась целая плеяда ученых и изобретателей. Датчанин Х. Эрстед, француз А. Ампер, немцы Г. Ом и Г. Герц, англичане М. Фарадей и Д. Максвел, американцы Д. Генри и Т. Эдисон - эти имена мы встречаем в учебниках физики (в честь некоторых из них названы единицы электрических величин) .

 

XIX век щедро одарил человечество изобретениями и открытиями в области технических средств коммуникации. В 1832 году член-корреспондент Петербургской Академии наук Павел Львович Шиллинг в присутствии императора продемонстрировал работу изобретённого им электромагнитного телеграфа, чем положил начало проводной связи. В 1876 году Александр Белл изобрёл телефон. В 1859 году братья Луи и Огюст Люмьеры дали первый киносеанс в Париже, а Александр Степанович Попов в Петербурге публично демонстрировал передачу и приём электрических сигналов по радио.

 

Не зря XIX век назвали веком электричества. В 1867 году Зеноб Грамм (Бельгия) построил надёжный и удобный в эксплуатации электромашинный генератор, позволяющий получать дешевую электроэнергию, и химические источники отошли на второй план. А в 1878 году на улицах Парижа вспыхнул ослепительный “русский свет” - дуговые лампы конструкции Павла Николаевича Яблочкова. Закачались стрелки на приборах первых электростанций.

 

Возможности электричества поражали: передача энергии и разнообразных электрических сигналов на большие расстояния, превращение электрической энергии в механическую, тепловую, световую…

 

1. ГАЛЬВАНИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ

 

электрическая энергия генератор ток

 

Рождение электротехники начинается с изготовления первых гальванических элементов - химических источников электрического тока. Связывают его с именем Александра Вольты. Однако рассказывают, что, раскапывая египетские древности, археологи обратили внимание на странные сосуды из обожженной глины с изъеденными металлическими пластинами в них. Что это?.. Многое в окаменевших остатках ушедших, канувших в Лету цивилизаций, до сих опор не понятно людям. Нелегко восстановить образ минувшего, тем более что часто он оказывается не таким уж примитивным, как думается. “А уж не банки ли это химических элементов?” - пришла кому-то в голову сумасшедшая мысль. Впрочем, так ли она безумна? Ведь получение постоянного электрического тока химическим путём действительно очень просто. Солёной воды на Земле хоть отбавляй, как и необходимых металлов - цинка и меди. Вместо меди лучше применять серебро и золото… Первые элементы имели один общий недостаток. Они давали ток лишь первые несколько минут, затем требовали отдыха. Почему это происходило, ни кто не понимал. Но с такими быстро утомляющимися элементами нечего было, и думать затевать какую-то промышленность. И поэтому все усилия исследователей сконцентрировались на проблеме утомляемости.

 

Оказалось, что цинк, соединяясь с кислотой, вытесняет из нее водород. Пузырьки газа оседают на металлических пластинках и затрудняют прохождение тока. Физики назвали это явление поляризацией и объявили ему войну.

 

Примерно в начале 30-х годов прошлого столетия англичане Кемп и Стерджен выяснили, что цинковая пластина, покрытая амальгамой - действует слабее чем пластина из чистого цинка, но при этом не растворяется в кислоте, когда элемент не работает, то есть когда он не даёт тока. Это стало существенным достижением. Следом за ним французский учёный, основатель учёной династии Беккерель высказал мысль, что хорошо бы попробовать опускать пластины в разные сосуды так, чтобы выделяющийся водород тут же химически соединялся с кислородом, образуя воду. Идея понравилась, но как её реализовать? Изобретатели всех стран принялись за опыты.

 

На первом этапе наибольший успех выпал на долю профессора химии Лондонского королевского колледжа Даниеля. В стеклянную банку с медным купоросом он поместил согнутый в цилиндр металлический лист. Внутрь вставил глиняный сосуд с пористыми стенками, заполненный разбавленной серной кислотой. В кислоту был помещён цинк. Водород проходил через поры глиняного сосуда, вытеснял медь из купороса. Несколько синих кристалликов, брошенных на дно банки, пополняли убыль меди… Поляризация была побеждена! Однако у элемента Даниеля нашлись другие недостатки. Так, он имел электродвижущую силу. Часть электрической энергии тратилось внутри самого элемента на разложение медного купороса.

 

Соотечественник Даниеля Вильям Грове решил заменить медный купорос азотной кислотой. А чтобы она не разъела медный электрод, заменил медь платиной. Всё получилось в соответствии с ожиданиями: электродвижущая сила возросла. К сожалению, возросла и стоимость такого источника тока: платина дорогой металл. Правда, Грове и его последователи делали электроды из тончайших листков, согнутых для прочности буквой S. Не смотря на высокую стоимость, элементы Грове нашли широкое применение в лабораториях многих стран мира.

 

Может показаться странным, что никто не додумался заменить платину древесным углём. Принципиальная возможность такой замены была уже известна. Но надо учитывать тот уровень техники, ни кто не умел делать плотных углей. А обычный древесный уголь был слишком пористым. Прошло несколько лет, прежде чем немецкий химик Роберт Бунзен описал способ получения угольных стержней из прессованного молотого графита, который выделяли при сгорании светильного газа на раскалённых стенках реторт. Стержни стали прекрасным заменителем платины.

 

Элемент Бунзена приняли “на ура” не только лаборатории физики, но и первые электротехнические предприятия по гальванопластике. И это, не смотря на то, что элемент при работе выделял немало удушливых паров азотной кислоты. Правда, Иоаган Поггендорф заменил азотную кислоту на хромовую, но это себя не оправдывало т.к. производство хромовой кислоты очень сложный и дорогостоящий проект. Изобретатели старались вовсю. На страницах журналов появлялись всё новые и новые конструкции химических элементов. Их изобретали все: любители, научные мужи… Впрочем, во второй половине XIX столетия источники тока стали изготовлять в специальных мастерских. Мастерские эти работали в основном на телеграф. Основными требованиями, которого были: простота устройства, его дешевизна, устойчивость и надёжность в работе. За всё это телеграфисты соглашались на самые слабые токи.

 

Можно рассказать ещё о многих более или менее удачных попытках изобретательства. Наибольший успех выпал на долю парижского химика Жоржа Лекланше. Он наполнил глиняную банку смесью перекиси марганца с кусочками угля из газовых реторт и поместил туда же прямоугольную угольную призму, которая должна была служить положительным электродом. Эта система заливалась сверху варом или смолой и вставлялась в стеклянную четырёх угольную банку, заполненную раствором нашатыря, с цинковым электродом. При этом хлор из нашатыря, соединяясь с цинком, давал хлористый цинк. Аммоний распадался на растворяющийся аммиак и водород. Вот тут-то и была ахиллесова пята этого превосходного элемента. Перекись марганца окисляла водород медленно и небольшими порциями. А выделение этого газа зависело от силы тока, который отбирается с элемента. Больше ток больше выделяется водорода. Водород же поляризует элемент, и последний быстро устаёт. Правда после некоторого отдыха он исправно работает снова. Однако лучше всего его было использовать при малых силах тока в телеграфии или в системе сигнализации, где между моментами работы существуют довольно большие промежутки.

 

Большое неудобство при использовании элементов Лекланше создавали стеклянные банки с жидкостью. Особенно это мешало компаниям пассажирских перевозок, которые строили корабли с системой сигнализации не чем не уступавшей многим лучшим отелям. Но в море корабли подвергались качке… И чтобы не расплескать жидкость из банок, их стали заполнять опилками, а потом заливать варом. Под такой крышкой в результате работы батареи начинали скапливаться газы, которые в последствии разрывали банку. Не скоро люди научились делать сухие элементы, которые стали в наше время такими обычными. Но любой из них является много раз усовершенствованным и упрощенным элементом Лекланше.

 

Великим достижением прошлого века, связанного с исследованием работы тех же элементов, явилось открытие возможности параллельного и последовательного их соединения, когда в первом случае удавалось получить от них суммарное напряжение, а во втором - суммарный ток…

 

2. ВТОРИЧHЫЕ ЭЛЕМЕHТЫ (АККУМУЛЯТОРЫ)

 

 

Грове в 1932 году изобретает газовый элемент, который получает название вторичного элемента, поскольку давал ток лишь после его зарядки от какого-нибудь постороннего источника. Однако из-за неудобства пользования газовый элемент Грове распространения не получил.

 

Примерно в 1859-1860 годах в лаборатории Александра Беккереля- второго представителя славной династии французских физиков - работал в качестве ассистента некто по имени Гастон Плантэ. Молодой человек решил заняться совершенствованием вторичных элементов, чтобы сделать их надёжными источниками тока для телеграфии, Сначала он заменил платиновые электроды газового элемента Грове свинцовыми. А после многочисленных опытов и поисков вообще перешел к двум одинаковым свинцовым листам. Он их проложил суконкой и намотал всё это на деревянную палочку, чтобы вошло в круглую стеклянную банку с электролитом. Затем подключил обе пластины к батарее. Через некоторое время вторичный элемент зарядился, и сам оказался способен давать ощутимый ток постоянной силы. При этом если его не разряжали сразу, заряд электричества сохранялся в нем длительное время.

 

Собственно, это и было рождением аккумулятора - накопителя электрической энергии. Первые аккумуляторы Гастона Плантэ имели очень незначительную электрическую ёмкость - они запасали совсем немного электричества. Но изобретатель заметил, что если заряженный первоначально прибор разрядить, а затем пропустить через него ток в обратном направлении и повторить этот процесс не один раз, то емкость аккумулятора увеличится. При этом возрастал слой окисла на электродах. Этот процесс получил название формовки пластин и занимал сначала около трёх месяцев.

 

Как и у всех гальванических элементов, ток аккумулятора тем больше, чем больше площадь его электродов. Эту истину хорошо усвоил Камилл Фор. Он был самоучкой - без специального образования - с юных лет безраздельно увлекался техникой. Вынужденный зарабатывать деньги на жизнь. Фор сменил множество специальностей. Был чертёжником, техником, рабочим, химиком на английском пороховом заводе, работал у Планте. Разносторонние практические знания сослужили ему добрую службу. После Парижской выставки 1878 года в голову Камилла Фора запала идея нового способа формовки пластин. Он попробовал заранее покрывать их свинцовым суриком. При зарядке сурик на одной из пластин превращался в перекись, а на другой соответственно раскалялся. При этом слой окисла приобретал пористое строение, а значит, и увеличивалась площадь взаимодействия с кислотой. Процесс формовки протекал значительно быстрее. Аккумуляторы Фора при том же весе запасали значительно больше электрической энергии, чем аккумуляторы Плантэ. Другими словами, их энергоёмкость была больше. Это обстоятельство особенно привлекало к ним симпатии электротехников. Но главная причина их возросшей популярности заключалась в другом… В конце столетия во многих странах на улицах и в домах появилось электрическое освещение. Лампы накаливания питались энергией пока еще маломощных машин постоянного тока. Ранним утром и поздним вечером, когда энергии требовалось значительно больше, на помощь машинам приходили аккумуляторы. Это было значительно дешевле, чем устанавливать дополнительные генераторы. Тем более что в спокойные дневные и ночные часы аккумуляторы могли заряжаться, поглощая излишки энергии вырабатываемой машинами.

 

Дальнейшее совершенствование свинцово-кислотных аккумуляторов шло по пути улучшения их конструкции и изменения технологии получения пластин.

 

Существует еще один вид аккумуляторов - железоникелевый щелочной, который разработал Эдисон. В нем отрицательный электрод выполнен из пористого железа или кадмия с большой рабочей поверхностью. Положительный электрод - никелевый, окружен окисью трёхвалентного никеля. В качестве электролита используют 21% раствор едкого натра. Корпус чаще всего изготавливается из стали. Коэффициент полезного действия у щелочного аккумулятора меньше, чем у свинцового. Hо зато щелочной аккумулятор лучше переносит перегрузки, не чувствителен к избыточному заряду и сильному разряду, прочен, легко переносит перегрев и не нуждается в ремонте. А поскольку из щелочных аккумуляторов не выделяются газы их можно делать герметичными.

 

3. РУССКИЙ СВЕТ

 

 

Создание экономичного генератора электрического тока оживило усилия изобретателей, искавших области применения электрического тока помимо телеграфа. Уже первые исследователи гальванизма заметили, что проволока, по которой идёт электрический ток, нагревается, накаливается и может даже раскалиться до яркого свечения и расплавиться. Кроме того, в 1802 году В. В. Петров указал на возможность освещения тёмных покоев с помощью электрической дуги. Он же исследовал электроразрядное свечение в разряженном пространстве под колпаком. Те же явления позже были изучены Дави и Фарадеем… Освещение! Сейчас трудно представить себе, что всего полтораста лет тому назад оно являло собой проблему общественной жизни. С начала XIX века в дома горожан проникает газовое освещение, пришедшее на смену свечам и лампам с жидким горючим. Сначала газовый свет казался великолепным. О лучшем, нечего было и мечтать. Однако триумф газа был недолгим. Уже к середине века газовое освещение перестало удовлетворять людей из-за своих многочисленных недостатков. Оно было тусклым, небезопасным в пожарном отношении, вредным для здоровья.

 

Создание экономичного генератора электрического тока оживило усилия изобретателей, искавших области применения электрического тока помимо телеграфа. Уже первые исследователи гальванизма заметили, что проволока, по которой идёт электрический ток, нагревается, накаливается и может даже раскалиться до яркого свечения и расплавиться. Кроме того, в 1802 году В. В. Петров указал на возможность освещения тёмных покоев с помощью электрической дуги. Он же исследовал электроразрядное свечение в разряженном пространстве под колпаком. Те же явления позже были изучены Дави и Фарадеем… Освещение! Сейчас трудно представить себе, что всего полтораста лет тому назад оно являло собой проблему общественной жизни. С начала XIX века в дома горожан проникает газовое освещение, пришедшее на смену свечам и лампам с жидким горючим. Сначала газовый свет казался великолепным. О лучшем, нечего было и мечтать. Однако триумф газа был недолгим. Уже к середине века газовое освещение перестало удовлетворять людей из-за своих многочисленных недостатков. Оно было тусклым, небезопасным в пожарном отношении, вредным для здоровья.

 

Hа фабриках и на заводах, где трудовой день был 14-16 часов, отсутствие яркого света сказывалось на росте производительности и тормозило технический прогресс. Все это способствовало усилению работы изобретателей над новыми видами электрического освещения: над дуговыми лампами, лампами накаливания и газоразрядными лампами.

 

Раньше других появились в разработке дуговые лампы, хотя первое время их прогресс сдерживался отсутствием надёжных источников тока, не было и хороших углей. Древесные угли, которыми пользовались Дэви Петров, быстро сгорали и были не прочны. Выход нашёл Роберт Бунзен - известный химик, изобретатель цинко-угольного элемента. Он предложил использовать твёрдый нагар, остающийся на раскалённых стенках газовых реторт. Из отбитых кусков этого нагара удавалось выпилить небольшие твёрдые стержни, которые хорошо проводили ток и сгорали значительно медленнее. Позже этот нагар стали молоть и из порошка формовали стержни требуемого размера и необходимой однородности.

 

Вторая трудность, её называли проблемой регулятора, заключалась в том, что угли сгорали - и расстояние между ними увеличивалось. Дуга становилась неспокойной, свет из белого становился голубым, начинал мигать и гас. Нужно было придумать механизм, поддерживающий между концами угля одинаковое расстояние.

 

Изобретатели предложили много устройств. Большинство из них имело тот недостаток, что невозможно было включить несколько ламп в одну цепь. Поэтому каждый источник первое время работал на один светильник.

 

Но вот в 1856 году в Москве изобретатель А. И. Шпаковский создал осветительную установку с одиннадцатью дуговыми лампами, снабженными оригинальными регуляторами. Правда, и они не решали проблему дробления света.

 

Первым разрешил её изобретатель В. H. Чиколев, применивший в 1869 году в дуговой лампе дифференциальный регулятор. Этот принцип используется до сих пор в больших прожекторных установках.

 

Примерно к тому же времени относятся удачные опыты по применению ламп накаливания и даже первых газосветных трубок. Но самую важную и решающую роль в переходе от опытов по электричеству к электрическому освещению сыграли работы русского электротехника П. П. Яблочкова… В 1875 Яблочков вместе с изобретателем. Глуховым организовал в Петербурге мастерскую физических приборов. Компаньоны с увлечением конструировали электротехнические новинки, ставили опыты, обсуждали грандиозные проекты… К сожалению, оба оказались плохими предпринимателями, и финансовые дела их предприятия шли из рук вон плохо.

 





Читайте также:
Основные направления модернизма: главной целью модернизма является создание...
Расчет длины развертки детали: Рассмотрим ситуацию, которая нередко возникает на...
Восстановление элементов благоустройства после завершения земляных работ: Края асфальтового покрытия перед его восстановлением должны...
Основные факторы риска неинфекционных заболеваний: Основные факторы риска неинфекционных заболеваний, увеличивающие вероятность...

Рекомендуемые страницы:



Вам нужно быстро и легко написать вашу работу? Тогда вам сюда...

Поиск по сайту

©2015-2022 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-27 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту:


Мы поможем в написании ваших работ!
Обратная связь
0.043 с.