/
Author: Оствальдъ В. Клодъ Ж.
Tags: электричество электроснабжение электромагнетизм переменный ток постоянный ток
Year: 1910
Similar
Text
Ж Клодъ—Ва. Оствальдъ.
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
И ЕГО ПРИМѢНЕНІЯ
въ
ОБЩЕДОСТУПНОМЪ ИЗЛОЖЕНІИ.
Переводъ Т. П. Кравецъ.
РЕДАКЦІЯ II ОБРАБОТКА
А. А. ЭЙХЕНВАЛЬДЪ.
ф
Типолитографія Т-ва И. Н. КУШНЕРЕВЪ и К9. Пименовская ул„ с. д.
МОСКВА-1910.
ОГЛАВЛЕНІЕ.
Сл’/'.
Предисловіе къ русскому изданію.......................... 3
Предисловіе къ нѣмецкому изданію......................... 4
Н а іи а ц Ь л ь......................................... з
постоянный токъ.
Глава I. Основныя явленія.
Гальваническіе элементы. Разнесть потснціаловт......... 7
Электрическій токъ .... 13
Направленіе электрическаго тока....................... ік
Количество электричества . ’.......................... 21
Содержаніе главы..................................... 22
Глава П. Измѣреніе электрическихъ явленій.
Разность потенціаловъ. Вольтъ......................... 23
Количество электричества. Кулонъ...................... 23
Сила тока. Амперъ..................................... 31
Содержаніе главы..................................... 3:1
Глава Ш. Описаніе употребительнѣйшихъ элементовъ.
Поляризація элемента.................................. 34
Элементы съ двумя жидкостями.......................... 37
Вліяніе вещества электродовъ.......................... 38
Амальгамированіе цинка................................ 40
Элементы............................................ 42
Элементъ Дапіэля...................................... 43
Элементъ Крюгера...................................... 45
Элементъ Сименса...................................... 46
Элементъ Бунзена...................................... 46
Элемонтт. Радиге..................................... 47
Элементъ Лсклаиіпо................................... 1,4
Стр.
Купронъ-элемѳитъ............................................. 49
Сухіе элементы............................................... 50
Глава IV. Электрическое сопротивленіе.
Вліяніе размѣровъ проводника................................. 52
Вліяніе матеріала проводника................................. Я4
Единица сопротивленія. Омъ................................... й5
Законъ Ома...............................................
Кратныя единицы системы С. 6. 8............................. 6.1
Содержаніе главы............................................. 65
Глава V. Мощность.
Мощность и энергія........................................... 67
Мощность и энергія источника электричества................... 73
Мощность и энергія, поглощаемыя въ цѣпи...................... 75
Примѣры...................................................... 76
Замкнутый электрическій токъ................................. 77
Внутреннее сопротивленіе..................................... 80
Полезная работа и вредное сопротивленіе...................... 8а
Коэффиціентъ полезнаго дѣйствія источника электричества . . 89
Содержаніе пятой главы..........................................
Глава VI. Борьба съ внутреннимъ сопротивленіемъ.
Уничтоженіе пористаго сосуда................................. 94
Элементы съ движеніемъ жидкости.............................. 95
Условія, которымъ долженъ удовлетворять хорошій элементъ . 97
Батарея Модюи................................................ 99
Батарея Флорины...................................... . 101
Батарея Депо.............................................102
Глава VII. Соединеніе элементовъ и сопротивленій.
Послѣдовательное и параллельно© соединеніе элементовъ . . . 105
Выборъ соединенія элементовъ ................................110
Вліяніе напряженія на свойства электрической энергіи.118
Послѣдовательное и параллельное соединеніе сопротивленій . . 120
Содержаніе седьмой главы.............................125
ГлаваѴШ.Принципы электрическихъ измѣрительныхъприборовъ.
Дѣйствіе катушекъ на магнитную стрѣлку...............120
Амперметръ...........................................129
Вольтметръ...........................................131
Содержаніе главы . . . ......................................135
Глава IX. Лампы накаливанія.
Лампы накаливанія....................................137
Мощность лайнъ накаливанія. Практическій совѣть......143
Сіпр,
Лампа Периста .............................................
Ауэровская осьміевая лампа (Осрамовая лампа.)........... . 149
Тантаиовая лампа Симонса п Гальске...................151
Вольфрамовыя лампы....................................152
Коллоидная лампа......................................153
Расчетъ домашняго освѣщенія съ помощью элементовъ. Выборъ
и расчетъ батареи для домашняго освѣщенія..............153
Способъ соединенія................................... 155
Установка батареи.....................................156
Сѣть..................................................156
Стоимость освѣщенія при помощи элементовъ.............161
Глава X. Электрохимія.
Обратимость электрическихъ и химическихъ дѣйствій......163
Необходимое условіе электролиза.......................165
Законы электролиза. Вычисленіе химической работы электро-
лиза ..................................................167
Законъ Фарадея...................................... 170
Электролизъ при деполяризующихся электродахъ..........173
Содержаніе главы......................................175
Глава XI. Электрическіе аккумуляторы.
Значеніе аккумуляторовъ...............................176
Принципъ аккумуляторовъ. Открытіе Плантэ..............178
Аккумуляторъ Плантэ...................................180
Аккумуляторъ Фора . . . ..............................182
Недостатки современныхъ аккумуляторовъ................184
Приложеніе аккумуляторовъ.............................187
Зарядка, и уходъ за аккумуляторами....................187
Гальванопластика. Химическое осажденіе.
Гальванопластика......................................18у
Техническія приложенія гальванопластики...............101
Золоченіе, серебреніе и никелированіе.................193
Электрическая раффннировка металловъ..................195
Электрохимическое производство химическихъ продуктовъ . . . 196
ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМЪ.
Глава ХП. Магнитная индукція.
Связь между электричествомъ и магнетизмомъ............202
Токн, индуцированные магнитами. лѴІагнитпое поле. Колладотп>
и Фарадэй..............................................204
Магнитное поле, линіи силъ............................207
Магнитный потокъ......................................209
IV
Сюр
Магнитное поле токовъ...................................2,1
Движеніе проводника въ магнитномъ полѣ..................212
Содержаніе главы........................................
Глава ХІП. Приложеніе электромагнитовъ.
Форма электромагнита....................................219
Правило штопора.........................................220
Различныя комбинаціи....................................224
Принципъ электрической телеграфіи. Телеграфъ Морзе .... 227
Принципъ телефона.......................................232
Центральныя телефонныя станціи..........................230
Телеграфовъ.............................................237
Дуговыя лампы. Обыкновенная дуга........................241
Фитильные угли . . .................................... 242
Превращеніе электрической энергіи въ свѣтовую...........243
Пламенныя дуги..........................................244
Лампы продолжительнаго горѣнія.........................245-
Регуляторы дуговыхъ лампъ..............................24(>
Свѣча Яблочкова. Лампа „Солейль"...................... 247
Цѣпные регуляторы.......................................250
Шуптовые регуляторы.....................................252
Дифференціальные регуляторы . ....................... • 255
Обмотка „Компаундъ".....................................256
Ртутныя лампы. Кварцевая лампа Гереуса..................258
Увіолевыя лампы .... >4 Г...............................261
Физіологическое дѣйствіе ртз'тпаго свѣта................263
Кварцевая лампа........................................26-1
Глава XIV. Принципъ машинъ постояннаго тока.
Кольцо Грамма. Движеніе проводниковъ въ магнитномъ полѣ . 269'
Движеніе спирально согнутаго проводника.................273
Собираніе тока..........................................275
Токи Фуко. Нхъ возникновеніе; способы отъ нихъ избавиться . 277
Гистерезисъ. Причина гистерезиса; уменьшеніе вызываемыхъ
имъ потерь............................................ 28<>
Собираніе тока, коллекторъ, сдвигъ щетокъ...............283
Возбужденіе индукторовъ. Независимое возбужденіе........285
Самовозбужденіе.........................................287
Различные способы возбужденія динамо-машинъ. Цѣпное и шуи-
товое возбужденіе.......................................288
Регулировка возбужденія. Обмотка „Компаундъ"............291
Содержаніе главы...................................... 2!Ш
Глава XV. Изслѣдованіе нѣсколькихъ типовъ динамо-машинъ.
Магнитно-электрнческая машина Грамма..............’. . . . 295-
Пользованіе человѣческимъ трудомъ.......................296
Комбинація для домашняго освѣщенія......................297
('тр.
Машина Грамма „верхняго" типа...........................298
Динамо-машины еъ развѣтвленной магнитной цѣпью. ..... 299
Манчестерскій типъ.................................... 300
Многополгосныя динамо-машины.......................... 301
Барабанный якорь . ...................................... 305
Глава XVI. Двигатели постояннаго тока.
Взаимная превращаемость электрической и механической энергіи 309
Движеніе проводника,обтекаемаго токомъ, въ магнитномъ полѣ . 310
Движеніе кольцеобразнаго проводника въ магнитномъ полѣ. . . 312
Движеніе Грам.мова кольца, обтекаемаго токомъ, въ магнитномъ
нолѣ .................................................. 315
Изученіе двигателя во время его движенія................317
Цѣнные ‘двигатели..................................... 322
Шунтовые двигатели.................................... 323
Содержаній главы........................................325
Глава ХѴП. Приложенія электродвигателей.
Передача энергіи на заводахъ. Преимущества, даваемыя электри-
чествомъ ври передачѣ энергіи...........................327
Пользованіе механической энергіей изъ городскихъ сѣтей элек-
трическаго освѣщенія. Электродвигатель въ мелкой промыш-
ленности ...............................................329
Примѣры приложенія электродвигателей въ мелкой промыш-
ленности ...............................................330
Электрическая тракція ..................................333
Электрическіе подземные и пригородные пути (мотрополитэиыѣ 338
Электричество па жслѣзпыхт. дорогахъ....................340
Электрическая тяга на рѣкахъ и каналахъ.................344
Электрическіе автомобили................................347
Электрическія лодки . ................................. 350
Передача энергіи на большія разстоянія. Утилизація „бѣлаго
угля"................................................. 353
Электричество въ сельскомъ хозяйствѣ....................356
Электрическіе счетчики............................... 368
Счетчикъ О’Кішапа .................................. 369
Счетчикъ Аропса.' • ............................. . . . 372
ЯВЛЕНІЯ, ВОЗНИКАЮЩІЯ ВЪ ЦѢПИ ПРИ ИЗМѢНЕ-
НІИ ВЕЛИЧИНЫ ТОКА.
Глава XVIII. Замыканіе и размыканіе тока.
Самоиндукція......................................... 374
Устраненіе искръ при размыканіи........... 382
Содержаніе главы . . . .................................. 381
Сінр.
Глава XIX. Приложенія самоиндукціи.
Охранительная роль самоиндукціи въ машинахъ постояннаго
тока.............................................. 385
Электрическое огниво ................................ 386
Отрывные воспламенители въ бензиновыхъ двигателяхъ . ... 387
Индукціонный аппаратъ Макъ-'Рарланъ-Мура..............387
Громоотводы...........................................339
Предохранители....................................... 392
Глава XX. Взаимная индукція двухъ цѣпей.
Взаимная индукція двухъ цѣпей ........................392
Необходимость желѣзнаго сердечника для усиленія взаимной
индукціи между двумя обмотками одной катушки..........398
Трансформаторы........................................399
Глава XXI. Катушка Румкорфа.
Катушка Румкорфа......................................101
Вагнеровскій молоточекъ въ качествѣ прерывателя......-102
Моторный и турбинный прерыватели.....................-105
Прерыватель Вепельта................................... 108
Глава ХХП. Емкость.
Лейденская банка. Заряженіе и разряженіе конденсаторовъ . . Ш
Техническіе конденсаторы.............................-113
Гидравлическая картина емкости. Истинная роль діэлоктриковъ Ди-
электрическія колебанія. Механизмъ колебательнаго разряда.
Быстро-поремѣпяые токи..............................120
Содержаніе главы.................................... 126
Глава XXIII. Быстро-перемѣнные токи.
Полученіе быстро-перемѣнныхъ токовъ. Расположеніе Теслы . . -127
Расположеніе д’Арсонвалл........................... -129
Дѣйствія быстро-перемѣнныхъ токовъ. Физіологическія дѣй-
ствія. Медицинскія приложенія . ................• ... 430
Индукціонныя дѣйствія.................................431
Приборы Гэффа.............................................
ПЕРЕМѢННЫЕ ТОКИ.
Глава XXIV. Простые перемѣнные токи.
Гидравлическая картина................................436
Перемѣнная электродвижущая сила въ цѣни съ сопротивле-
ніемъ, но безъ самоиндукціи....................... -1-10
Измѣреніе перемѣнныхъ токовъ .........................(41
ѵн
Стр.
Эффективная разность потенціаловъ.....................443
Эффективная сила тока.................................443
Перемѣнная электродвижущая сила въ цѣпи съ самоиндукціей . 444
Кажущаяся и истинная мощность..........................448
Дѣйствіе емкости цѣпи..................................453
Перемѣнная электродвижущая сила въ цѣпи сі> послѣдовательно
введенными емкостью и самоиндукціей..................458
Перемѣнный токъ въ цѣпи съ параллельно включенными ем-
костью н самоиндукціей...............................162
Глава XXV. Машины перемѣннаго тока и трансформаторы.
Машины перемѣннаго тока и трансформаторы..............465
Многофазные токи и вращающіяся поля. Полученіе многофаз-
ныхъ токовъ .........................................477
Полученіе вращающагося поля...........................480
Двигатели съ вращающимся нолемъ.......................182
Глава XXVI. Приложенія электричества къ передачѣ мысли.
Многократная телеграфія...............................485
Одновременная телеграфія и телефонія..................191
Многократная телефонія................................494
Передача на разстояніе почерка. Телаутографь Ритчи.....498
Передача рисунка па. разстояніе въ помощью электричества . 502
БЕСѢДЫ О РАДІИ И НОВЫХЪ ВИДАХЪ ЛУЧЕЙ.
Какъ авторъ рѣшился приняться за. трудную задачу.......509
Глава I. Гертцевскія колебанія.
Элементарная теорія колебательнаго движенія.............511
Механизмъ распространенія волнъ.........................513
Быстрота свѣтовыхъ колебаній............................516
Что такое интерференція и для чего ею пользуются.....518
Зависимость цвѣта отъ длины свѣтовой полны ........ 521
Изслѣдованіе солнечнаго спектра. Ультрафіолетовый (химиче-
скій) спектръ..........................................522
Инфракрасный спектръ....................................524
Открытія Гертца. Не существуетъ непроводниковъ электриче-
ства ...................................................52^
Полученіе Гертцсвскихъ волнъ..............'•............529
Измѣреніе длины волны и скорости распространенія электриче-
скихъ колебаній............... • .....................538
Безпроволочная телеграфія............................ 537
Трубка Браили...........................................537
Стр.
Глава И. Катодные и Рентгеновскіе лучи.
Открытіе Рентгена.......................................515
Отъ трубки Геі'іслера къ трубкѣ Крукса.....'............547
Трубка Купера-Хьюитта . . . ............................549
Трубка Крукса......................................... 551
Катодные лучи и ихъ свойства............................552
Молекулярная бомбардировка ............................ 553
Электризація катодныхъ частицъ и измѣреніе ихъ скорости . . 554
Опасяый снарядъ.........................................557
Масса катодныхъ частичекъ...............................558
Положительныя частички. Гипотеза Крукса о происхожденіи ка-
тодныхъ лучей.............................................562
Наблюденіе катодныхъ лучей въ воздухѣ...................563
Лучи Рентгена. Какъ счастливый экспериментаторъ дѣлаетъ
большое открытіе...................................... . бб і
Какъ образуются х-лучи..................................565
Свойства и примѣненія х-лучей. Радіографія..............566
Улучшенія въ техникѣ полученія х-лучей..................568
Физіологическое дѣйствіе х-лучей. Радіотерапія..........571
Что такоо х-лучи? . , ..................... 572
Глава Ш. Радій.
Какъ былъ открытъ, радій. Гипотеза Пуанкаре и открытіе Век-
кереля .................»ЛЛ........................ 575
Самостоятельность радіацій урана.........................577
Свойства излученій урана.................................578
Работы іп-ннпс Кюри......................................579
Методъ измѣренія. Первый успѣхъ: торій..................579
Аномалія смоляной обманки................................581
Трудная задача. Извлеченіе радія.........................582
Поиски новыхъ минераловъ, содержащихъ радій..............585
Полоній, актиній, радій. Химическая индивидуальность послѣд-
няго .................................................585
Свойства радія. Первые сюрпризы: возбужденіе флуоресценціи,
химическія дѣйствія...................................587
Приложенія къ радіографіи. Электрическія дѣйствія........589
Физіологическія дѣйствія. Медицинскія приложеніи.........589
Магнитное отклоненіе лучей радія.........................591
Сложный составъ лучей радія..............................592
Электрическое отклоненіе лучей радія.....................593
Скорость, зарядъ и масса частицъ радія .................59-1
Спинтарископъ Крукса. .................. . . . .......595
Свойства различныхъ категорій лучей......................596
Несовершенство радіографіи при помощи радія..............597
Самостоятельная электризація содей радія ;...............599
Самостоятельное развитіе теплоты солями радія............600
Индуцированная радіоактивность. Распространеніе радіоактив-
ности. Эманація рація............................... 602
Стр.
Сгущеніе эманаціи въ жидкости. Гипотезы о ея происхожденіи 60-1
Нестойкость эманаціи................................606
Тайпа радія. Эманація выдѣляетъ гелій..............бСгч
Энергія радія.................................... 60!)
Новыя открытія Рамсэя...............................612
Происхожденіе радія.................................612
Радій въ природѣ...................................61-1
Заключеніе......................................... 615
Указатель авторовъ..................................... 617
Предметный указатель.....................................619
Предисловіе къ русскому изданію.
Нужно ли говорить о томъ, насколько важно для каждаго
образованнаго человѣка знаніе основныхъ закоповъ электриче-
скихъ явленій? Поэтому каждая книга, имѣющая своею цѣлью
распространить это знаніе на возможно большее количество лю-
дей, заслуживаетъ всяческаго поощренія. Но книга. Сіаікіе’а
Ь’Е Iесігі сііё а Іа ротіёе бе іонѣ 1е топ бе, стремясь къ
означенной цѣли, пользуется при этомъ такими простыми и на-
глядными средствами, что я съ особеннымъ удовольствіемъ по-
шелъ навстрѣчу предложенію издателя принять участіе въ обра-
боткѣ русскаго перевода этой книги.
Русскій переводъ сд Ьп ш ь, сообр ю\я< ь съ 6-мъ французскимъ
изданіемъ 1908 года и съ іи рвымь нѣмецкимъ изданіемъ 1909 года.
Французское изданіе разошлось бо іЬе чѣмъ въ 30.000 экземпля-
рахъ и получило премію Пгрпжион Аіадсміи Наукъ; нѣмецкій
переводъ сдѣланъ \Ѵ а. О в 1 тѵ а 1 (Томъ. сыномъ знаменитаго фи-
знко-химика ЛѴ. Овіттаісіа Рищшш виш съ нѣмецкаго изда-
нія, гдѣ они гораздо лз чше іциопшііы чіиъ во французскомъ.
Какъ переводчикъ, такъ и я, мы старались въ русскомъ пере-
водѣ держаться по возможности ближе къ французскому подлин-
нику, и въ чисто научной части изложенія это не представило
особыхъ затрудненій. Что же касается до стиля подлинника, а въ
особенности нѣкоторыхъ чисто французскихъ замѣчаній и шутокъ,
то все это при переводѣ на, русскій языкъ представляло значи-
тельныя затрудненія. Нѣкоторыя изъ этихъ замѣчаній, брошен-
ныхъ какъ бы мимоходомъ, выходили на русскомъ языкѣ до того
тяжеловѣсными, что ихъ пришлось опустить совершенно.
Думаю, что достоинство книги отъ такихъ пропусковъ не
пострадало.
А. Эйхенвальдъ.
Предисловіе къ нѣмецкому изданію.
Нельзя сказать, чтобы въ Германіи было мало учебниковъ по
электричеству. И, что касается пауки и техники, намъ, нѣмцамъ,
не приходится учиться у другихъ пародовъ. Если поятому мпою
предпринятъ переводъ французской книги Сіаибе’а Ь’ЕІесігі-
сііё (1 Іа рогіёе бе іоиі 1е іпопЛо па нѣмецкій языкъ, то
это исключительно потому, что книга эта, благодаря своимъ
особеннымъ достоинствамъ, заслуживаетъ иапгего особеннаго вни-
манія. Долженъ однако замѣтить, что многое типично француз-
ское было мною при переводѣ, замѣнено типично нѣмецкимъ.
Я думаю, каждому читателю бросится вч. глаза то я«і, что и
мнѣ при первомъ чтеніи этой книги, а пмешю—замѣчательная
простота изложенія. И если взять какую-нибудь другую книгу
съ тѣмъ же заглавіемъ, то будешь пораженъ, какія трудныя вещи
объясняются у Клода такъ просто п легко, можно сказать, почти
шутя. Этою особенностью книги и объясняется то обстоятельство,
что она разошлась во Франціи въ сравнительно короткое время
болѣе чѣмъ въ 30.000 экземплярахъ.
Если я предпринялъ обработку этой книги, а по простой пе-
реводъ, то это объясняется тѣмъ, что французскій оригиналъ на-
писанъ елпшііом'ь „по-французски". Поэтому я постарался пре-
вратить французскую манеру въ нѣмецкую, французскія понятія
въ нѣмецкія, а въ особенности замѣнить французскіе рисунки
болѣе тщательными нѣмецкими рисунками. Имѣя въ виду любовь
нѣмцевъ къ практическимъ примѣненіямъ, я рѣшился увеличить
этотъ отдѣлъ при обработкѣ. Надѣюсь, что этими измѣненіями
я. не умалилъ достоинства книги.
Веѣ рисунки мпою замѣнены новыми п притом'ь въ большемъ
количествѣ; всѣ схематическіе чертежи были сдѣланы вновь частно
моей ягеиой, частью мпою.
\Ѵа. Окіѵѵаісі.
Ноябрь 1908 г.
Наша цѣль.
Что такое электричество?
Кто же это знаетъ?!
Если бы тѣ люди, которые ежедневно пользуются благодѣя
піяміг этой доброй феи, пожелали имѣть отвѣтъ па этотъ вопросъ
и сели бы даже оші обратились для этого къ спеціалистамъ, то
врядъ ли оии получили бы удовлетворительный отвѣтъ.
А между тѣмъ, кто не знаетъ телефоновъ іг телеграфа? Кто
не ѣздилъ по электрическому трамваю? Кто не видѣлъ электриче-
ской лампочки? Кто не интересовался аппаратомъ Румкорфа или
лучами Рентгена и кто, наконецъ, не нажималъ никогда кнопки
электрическаго звонка у подъѣзда?
Такихъ людей теперь очень мало.
И тѣмъ не менѣе, что все это значитъ передъ тѣми чудесами,
которыя ожидаютъ пасъ въ будущемъ! Развѣ вы сами не чув-
ствуете, что уже близокъ тотъ день, когда по улицамъ не будетъ
уже больше лошадей, уже близокъ тотъ часъ, когда устарѣетъ
паровая машина и дымящіеся локомотивы сдѣлаются совершейно
невозможными. Уже и теперь мпогіе способы, употреблявшіеся
раньше въ химическомъ производствѣ, вытѣсиилпсь новыми, и
именно электрическими способами. И развѣ это такъ невѣроятно,
чтобы электричество вошло и въ сельское хозяйство и чтобы мы
начали пахать, сѣять и жать при помощи электричества.
Вотъ когда это все будетъ, тогда каждый попеволѣ пожелаетъ
получить отвѣтъ па тотъ вопросъ, который у пасъ поставленъ
въ заголовкѣ:
Что же это такое—электричество?
Въ ожиданіи этого счастливаго времени мы все-таки попро-
буемъ, если вы позволите, насколько возможно выяснитъ этотъ
вопросъ.
Однако прежде всего намъ нужно позаботиться, такъ сказать,
„объ освѣщеніи''.
6
Какъ бы ясно ни былъ поставленъ нашъ вопросъ, нужно все-
таки имѣть въ виду, ито отвѣты па пего могутъ быть весьма раз-
личивши, смотря по той точкѣ зрѣнія, съ которой мы будемъ на
него смотрѣть. Такъ, напримѣръ, ученый, котораго всѣ стремленія
сводятся къ тому, чтобы отвоевать себѣ у природы ея тайны, на-
вѣрно отвѣтитъ на этотъ вопросъ иначе, чѣмъ фабрикантъ илеіг-
трпчсскихъ звонковъ, который старается выжать изъ электриче-
ства всю пользу, какую только оно можетъ ему принести, кото-
рый старается о томъ, чтобы ежегодно продавать какъ можно
больше гальваническихъ элементовъ, какъ можно больше метровъ
проволоки.
Пусть ученые ищутъ тайпы электрическихъ явленій, л пусть
ихъ труды даютъ намъ все большую и большую увѣренность,
что теплота, электричество и свѣтъ по существу своему одина-
ковы, и пусть они выводятъ изъ этихъ фактовъ самыя широкія
умозаключенія объ устройствѣ нашего міра; эти люди составля-
ютъ гордость всего человѣчества.
По, съ другой стороны, не нужно забывать, что и въ нашемъ
фабрикантѣ электрическихъ звонковъ имѣются свои достоинства.
То, чѣмъ интересуется этотъ человѣкъ, и чѣмъ интересуются всѣ
люди, смотрящіе на элекірлчешвэ сь практической точки зрѣнія,
это по есть изученіе, пріцоды самою электричества, а скорѣе
изученіе тѣхъ дѣйствій которыя мы наблюдаемъ на электриче-
скихъ явленіяхъ, и которыя могутъ быть намъ полезны въ прак-
тической жизни.
Вотъ объ этомъ-то главнымъ образомъ мы и будемъ говорить
въ нашей книгѣ.
Прежде, всего я долженъ предупредитъ любителей математики,
что опп будутъ въ большомъ огорченіи. Въ этой книгѣ они не
встрѣтятъ ничего ли изъ интегральнаго исчисленія, пн изъ ана-
литической геометріи.
Для достиженія пашей цѣли мы не будемъ прибѣгать къ та-
кимъ „сильнымъ средствамъ11.
Наше желаніе состоитъ только въ томъ, чтобы по мѣрѣ воз-
можности и сообразно съ тѣми средствами, которыя въ пашемъ
распоряженіи, поближе познакомить читателя съ основными явле-
ніями .электричества, и мы будемъ считать себя вполнѣ счастли-
выми, если намъ удастся повести читателя шагъ за шагомъ че-
резъ всѣ эти чудесныя явленія природы, и если читатель, дойдя
до конца этой книги, скажетъ:
„Правда, не особенно весело, зато весьма поучительно!..4
постоянный токъ.
ГЛАВА I.
Основныя явленія.
Гальваническіе элементы. Разность потенціаловъ.
Когда кто-либо начинаетъ изучать электричество, то онъ ожи-
даетъ попасть ни» совершенно неизвѣстную ему страну, въ кото-
рой: такъ легко заблудиться. Это вполнѣ понятное чувство. Вѣдь
электричество показало столько чудесъ и-каждое новое электри-
ческое явленіе иріпіосит'ь съ собою новыя неожиданности и но-
выя чудеса, которыя такъ далеко лежатъ отъ явленій обыденной
жизни.
Мы можемъ однако успокоить начинающаго и увѣрить его,
что его опасенія преувеличены.
Правда, я не хочу отрицать, что электричество часто раскры-
ваетъ передъ ншішмп глазами неожиданные горизонты. Если бы
это было иначе, электричество не было бы электричествомъ.
Однако я долженъ увѣрить васъ, что даже и въ этой повой и не-
извѣстной странѣ мы встрѣтимъ много старыхъ знакомыхъ; элек-
трическія явленія но представляютъ ужъ такого коренного от-
личія отъ другихъ физическихъ явленій, какъ это кажется при
первомъ взглядѣ. Мы увидимъ, что нѣкоторыя намъ хорошо из-
вѣстныя понятія, или вѣрнѣе, понятія, съ которыми мы уже
свыклись, могутъ быть съ большимъ успѣхомъ примѣнены и въ
ученіи объ электричествѣ.
Само собой разумѣется, что м.ы часто будемъ прибѣгать къ
такого рода помощи.
8
Въ особенности чисто мы подмѣтимъ аналогію между элек-
трическими явленіями и явленіями движенія жидкости. А такъ
какт. о движеніяхъ жидкости легче разсуждать, така, какъ опп
болѣе осязательны и болѣе пактъ извѣстны, то мы часто будем'ь
пользоваться этой аналогіей.
Однако мы не будемъ терять н.чъ виду того обстоятельства,
что аналогія не есть тождество, и что если между двумя
явленіями имѣется нѣкоторая аналогія и нѣкоторое поверхност-
ное сходство, которое можетъ служить помощью при усвоеніи
этихъ явленіи, то аналогія эта не можетъ ничего скапать о
внутреннемъ механизмѣ самого явленія.
Имѣя это въ виду и не останавливаясь подробно на истори-
ческомъ обзорѣ, который читатель найдетъ въ любомъ учебникѣ
физики болѣе или менѣе подробно, мы приступимъ къ дѣлу.
Электричество—но преимуществу экспериментальная наука,
поэтому намч> нужно добыть себѣ нѣсколько аппаратовъ.
Аппараты наши, впрочемъ, будутъ не особенно сложны. Мы
будемъ, насколько возможно, слѣдовать примѣру знаменитаго хи-
мика Шееле, который даже въ самыхъ важныхъ своихъ откры-
тіяхъ не считалъ для себя предосудительнымъ пользоваться глп-
ияііымп трубками, сломанными бутылками и т. и. Напротивъ
того, ему даже доставляло особое удовольствіе брать для своихъ
самыхъ топкихъ зкеперпмептовъ новые аппараты изъ—своей до-
машней кухни. Вдохновимся этимъ примѣромъ—не желая однако
копкуррпровать съ названнымъ ученымъ въ его открытіяхъ — и
добудемъ себѣ стеклянный или глиняный сосудъ, емкостью при-
близительно въ 1 литръ *), попросту говоря, возьмемъ какую-
нибудь байку отъ варенья; это будетъ у пасъ одіигь изъ еамых'ь
сложный, аппаратовъ пашей лабораторіи.
Этотъ сосудъ мы нальемъ приблизительно па 2/, <‘і'о высоты
водою, къ которой мы прибавимъ 10% сѣрной кислоты: сѣрная
кислота или купоросное масло — ото извѣстная 'ѣдкая жидкость.
С'ь лею надо обращаться осторожно и, чтобы не пострадало наше
лицо, а въ особенности чтобы не пострадало паіие платье,, надо
принимать слѣдующія предосторожности: всегда влипать сѣрную
Ч 1 литръ—1000 куб. саітіяетровъкзоколо 4-хъ чайныхъ стакановъ.
ІІргім. ры).
9
кислоту ВЪ ВОДУ, а ІІС ВОДУ ВЪ сѣрную кислоту, И, Кромѣ того,
вливать осторожно, не большими порціями
Прежде чѣмъ итти дальше, я долженъ еще добавить, что если
бы вамъ почему-либо не удалось достать сѣрной кислоты, то
можно ее замѣнить концснтрировашіымъ уксусомъ, но не разба-
вляя его водой.
Приготовивъ мту жидкость, опустимъ въ нее двѣ, пластинки
(рігс. 1); одна пластинка пусть будетъ цинковая, а другая—мѣд-
ная, и, для того чтобы онѣ пс соприкасались другъ съ другомъ,
положимъ между ними кусокъ сукна и свяжемъ ихъ веревкой.
Къ каждой пластинкѣ мы припаяемъ мѣдную проволоку, и
для того, чтобы въ пылу нашихъ опытовъ мы, потянувъ за про-
волоку, не опрокинули всего сосуда, мы завернемъ эти проволоки
Рис, 1, Элементъ Вольта.
въ видѣ спирали; это легко сдѣлать па кругломъ карандашѣ или
вообще па какой-либо палочкѣ (рис. 1). Такимъ образомъ мы при-
дали нашему аппарату научный видъ, который, правда, не мно-
гаго стоіі'і’Ъ, но все-таки льститъ нашему самолюбію.
Обратимъ особенное вниманіе па то, чтобы обѣ наши прово-
локи, а также и обѣ пластинки нигдѣ не соприкасались
другъ съ другомъ.
і) При соединеніи воды съ сѣрною кислотою образуется такое большое коли-
чество теплоты и такое сильное мѣстное повышеніе температуры, что часть сли-
паемой воды испаряется и разбрызгиваетъ кислоту. При вливаніи кислоты не-
боліщшми порціями въ большое количество воды, образующаяся при этомъ
теплота успѣваетъ распространяться въ водѣ, безъ значительнаго повышенія
Температуры, и разбрызгиванія не происходитъ. При», ред.
10
Присмотримся же внимательнѣе, что мы видимъ.
Мы видимъ па поверхности цшша большое количество пу-
зырьковъ, которые поди пишется па поверхность воды. Это про-
исходитъ отъ того, что наша жидкость очень энергично дѣй-
ствуетъ на цинкъ химически. Вы уже знаете, конечно, что вода
состоитъ изъ двухъ газовъ: водорода и кислорода. Химикъ ска-
залъ бы вамъ, что цинкъ подъ вліяніемъ сѣрной кислоты отни-
маетъ у воды кислородъ и въ видѣ сѣрнокислаго цгшка раство-
ряется въ жидкости, въ то время какъ пузыркп газа предста-
вляютъ собою оставшійся отъ этой химической реакціи водородъ.
Однако оставимъ химика съ его ретортами!
Мы здѣсь имѣемъ дѣло съ электричествомъ, и вы увидите,
что и этого дѣла намъ будетъ болѣе чѣмъ достаточно.
-Обѣ наши металлическія иластішкн находятся въ совсѣмъ
особенномъ, удивительномъ состояніи. '
Ііоііробуйте-ка положить концы ваншхъ проволокъ па языкъ,
по такъ, чтобы онѣ не прикасались другъ къ другу.—Вы ничего
не замѣчаете?—Правда, наше приспособленіе немного слабо для
этого опыта. Въ такомъ случаѣ устроимте болѣе; сильную „бата-
рею", соединивъ три пли четыре пары пластинокъ, при- чемъ
каждую пару погрузимъ въ особый сосудъ съ жидкостью п со-
единять будемъ ихъ такъ, какъ показано на ршч 2, а лмішші
каждый разъ цинкъ съ мѣдью. Ну, теперь, положите обѣ приво-
локи на языкъ; вы сейчасъ же замѣтите непріятный, кислый
вкусъ—странное щекотаніе ііа.языкѣ. Болѣе того, у васъ появится
слюна и даже .кончикъ языка начнетъ дрожать’;.
Не -думайте, что тому причиной мѣдная проволока. Для дока-
зательства этого стоить только отнять одну ИЗЪ МѢДНЫХЪ приво-
локъ .отъ. языка—и сейчасъ же прекращается все явленіе, по оно
и
начинается вновь, если вы опять положите на языки, и вторую
проволоку.
Второе доказательство: ото явленіе пропадаетъ тотчасъ же
если вы, оставивъ оба копца проволокъ па языкѣ, еосдпіпп'с ихъ
гдѣ-либо между собою.
і-)то дѣйствительно электрическое явленіе!
Однако сдѣлаемъ еще другой опытъ. Вояьмемв. опять ііаіиь
первый сосудъ съ двумя пластинками, — этого будетъ доста-
точно,—и отнесемъ его въ какое-нибудь темное мѣсто, въ по-
гребъ, что ли, или въ фотографическую комнату. Если мы въ тем-
нотѣ соединимъ оба копца нашихъ проволокъ и затѣмъ вновь
разъедішіпгь ихъ, то вы замѣтите, что въ моментъ разъединенія
между проволоками появляется свѣтлая искорка. Но не бойтесь,
отъ этой искорки вы по ослѣпнете. Наоборотъ, вамъ придется на-
прячь все свое вниманіе и продѣлать этотъ опытъ нѣсколько рішъ,
чтобъ вообще что-ішбудь замѣтить. А знаете .іи, что означаетъ эта
маленькая искорка?—Ото—молнія,—да, это молнія въ миніатюрѣ,,
или, если хотите, это электрическая во іьтшіа дуги, которая слу-
жить иногда для освѣщенія пашихъ улицъ въ такъ лазыв. ду-
говыхъ лампахъ; однимъ СЛОВОМЪ, н'ІО есть ие что ппое, какъ
электрическая искра.
Еще лучше вы можете наблюдать это явленіе, если вы возь-
мете изъ какого-ппбудь лобзига самую топкую пилку н, соеди-
нивъ ее съ одной шгь проволокъ, будете медленно проводить
пилкой по другой проволокѣ. Тогда па зубчикахъ пилки все
время будутъ перескакивать электрическія искорки.
Теперь я прошу у васъ немного вниманія.
Нашъ химикъ, какъ вы помните, сказалъ памъ, что паша кис-
лая жидкость, въ которой стоять обѣ пластинки, химическп.Д'ЫІ-
ствуетъ па цпакь.
Не служитъ ли это химическое дѣйствіе причиной тѣхт, элек-
трическихъ явленій, которыя мы только что наблюдали?—Да, это
несомнѣнно. Если бы мы вмѣсто кислой жидкости взяли чистую
воду, тогда бы мы напрасно старались воспроизвести тѣ удиви-
тельныя явленія, которыя мы наблюдали; никакой электрической
искры мы бы не получили.
Однако ѣдкая жидкость и ея химическое дѣйствіе еще по до-
статочны для полученія этого явленія.
12
къ заключенію, что
Ряс. 3, Вольтою. столбъ.
Дѣйствительно, если мы возьмемъ даже еіце болѣе сильную
кислоту и погрузимъ въ нее двѣ пластинки изъ одинаковаго
металла, лаир., изъ цш/ка, то обѣ пластинки будутъ подвергаться
химическимъ дѣйствіямъ въ кислотѣ, по мы ничего но замѣтимъ
ни пробой на языкъ, шг пробой па ялектрнческія искры.
Ято вамъ ничего не говоритъ?
Ну, конечно!—Кислота вамъ кажется необходимой, однако
вмѣстѣ съ тѣмъ вы признаете необходимымъ двѣ илаетшікп изъ
двухъ различныхъ металловъ; вы приходите такимъ образомъ
для нашего опыта необходимо различіе
въ химическихъ дѣйствіяхъ кислоты па ка-
ждую изъ нашихъ пластинокъ (на мѣдь ки-
слота почти не дѣйствуетъ). Соотвѣтственно
съ этимъ мы должны предположить, что эта
разница въ химическихъ дѣйствіяхъ кисло-
ты на каждую изъ шіастшіокъ приводить
наши пластинки въ различныя элек-
трическія состоянія, потому что мы ни-
чего йе замѣчаемъ, когда прикасаемся только
одною проволокою къ языку, и сейчасъ же
дѣйствіе становится замѣтнымъ, когда при-
касаемся обѣими проволоками.
Изъ всего вышеииложеипаго мы, ие вы-
ходя изъ области фактовъ и не дѣлая ни-
какихъ гипотезъ, должны признать, что ігь
устроенномъ нами аппаратѣ происходить нѣ-
что особенное, и атому новому явленію мы по-
этому имѣемъ право приписать особое назва-
ніе. Мы назовемъ его, если вы ничего ие имѣете
противъ, разностью цотеициіловъ.
Это будетъ первое научное слово въ пашемъ словарѣ.
И чтобы обогатить еще немного нашъ словарь, назовемъ вашъ
приборъ вольтовымъ столбомъ.
Почему же столбомъ?
Потому что знаменитый итальянскій физикъ Вольта построилъ
висрвые въ 1902 году такой же аппаратъ, какъ и нашъ, только
у- него отдѣльныя цинковыя и мѣдныя пластинки, переложенныя
сукномъ, намоченнымъ сѣрной кислотой, лежали другъ надъ дру-
13
гомъ и образовали такимъ образомъ столбъ въ полномъ смыслѣ
этого слова (рис. 3). Поэтому его послѣдователи, не находя вѣ-
роятно другого, болѣе подходящаго названія, называли всякіе
аппараты, въ которыхъ электричество получалось химическимъ
путемъ, вольтовыми столбами. Впослѣдствіи стали называть эти
приборы г а. л ь в а п и ч с с к и м и э л е м о и т а м и въ честь итальян-
скаго доктора Гальванп, который одновременно съ Вольтой за-
нимался электрическими опытами.
Что касается обѣихъ пластинокъ, погруженныхъ въ жидкость,
то мы будемъ ихъ называть электродами.
Все это, конечно, еще не много подвинуло пасъ впередъ, по-
этому пе будемте останавливаться и приступимъ къ дальнѣйшимъ
изслѣдованіямъ, и послушаемъ, что скажетъ мамъ паша раз-
ность потенціаловъ.
Электрическій токъ.
До сихъ норъ намъ нужно было только наблюдать съ откры-
тыми глазами. Теперь обдумаемъ го, что мы видѣли.
Для этого воспользуемся аналогіей, которая наблюдается между
явленіями электрическими и гидравлическими; о пользѣ такихъ
аналогій мы уже говорили въ
началѣ.
Возьмемъ два стакана воды,
и поставимъ одинъ выше дру-
гого (рпс. 4). Выражаясь на-
учнымъ языкомъ, мы можемъ
сказать, что стаканы А п В
находятся на разныхъ уров-
няхъ или имѣютъ нѣкоторую
разность уровней.
Вспомните, что то явленіе,
Рпс. 4. Дна сосуда Л и Б находятся зіа
разныхъ уровняхъ.
которое мы наблюдали въ эле-
ментахъ и которое обусловливалось химическимъ дѣйствіемъ, мы
уже назвали р а з пост ь ю и о т с и ц і а л о в ъ. Значитъ, теперь мы
имѣемъ разность уровней, тогда мы имѣли разность потенціа-
ловъ. Вы, можетъ быть, подозрѣваете уже, что въ такой аналогіи
названій мы нарочно скрыли и аналогіи самыхъ явленій.
Вы правы.
Это знаменитое „разность іі от о н ц і ал о въ“ дѣйствитель-
но имѣетъ то же самоо значеніе для двухъ электродовъ элемента,
какое имѣетъ разность уровней для нашихъ двухъ стакановъ.
Рис. 5. Дня электрода Л
п Л находятся ми. разныхъ
электрическихъ уровняхъ.
Рис. 6. Если сирдиіпіті. оба сосуда Л и // трубкою,
то, благодаря ра-зниетн урочігоН жидкости, нъ трубкѣ
потечетъ поди.
ническаго элемента находятся па ра а н ы хъ э л е ктр и и с с к. ихъ
у р ов ня хъ или, какъ говорятъ элежтрпкн, имѣютъ р аз и ьто по-
те нці алы.
Вѣдь дѣйствіе
Рис. 7. Если соединить
оба олоктрода А и 13
проволокою, то благо-
даря разности потенціа-
ломъ электрофонъ,- но
проволокѣ потечетъ
электрическій токъ.
элемента только и обуслішлпваетя тѣмъ, что
между двумя ого плектродамн А и В (ртп-.. 5)
имѣется разность потенціалов'ь; а ята разность
потенціаловъ вполнѣ аналогична ріиіиостц
уровней жидкости. Вы видите, какое простое
происхожденіе того слова, которое казалось
вамъ такимъ страннымъ.
Теперь соединимъ оба стакана А и В
трубкою В (рис. 6). Что же теперь произой-
деть? Ну, конечно, изъ верхняго стакана А
жидкость потечетъ по трубкѣ Н въ ішжііііі
стаканъ В.
Прекрасно. То, что произошло теперь съ
водой, произойдетъ и съ нлектрпчествомч.,
Возьмем'ь какую-нибудь проволоку (рис. 7) іг
соединимъ ее съ электродомъ элемента. Опить
намъ покажетъ, да :>то мы внаемъ и изъ па-
15
шлхъ прежнихъ опытовъ, что’ эта проволока, будетъ для электри-
чества то же самое, что наша трубка для жидкости г).
Двумя концами нашей проволоки мы прикоснемся къ обоимъ
электродамъ нашего элемента. Т;ікт> какъ мы уже раньше вы-
яснили себѣ, что оба электрода элемента находятся на; различ-
ныхъ электрическихъ уровняхъ, то мы должны ожидать, что по
проволокѣ потечетъ и.іектргшеекіп токъ съ верхняго уровня на
нижній, т.-е. отъ одного электрода къ другому.
Однако вы врядъ ли останетесь довольны, если я просто за-
явлю вамъ, -что дѣйствительно электрическій токъ идетъ по па-
шей проволокѣ. Вы потребуете отъ меня п доказательства.
Ну что жъ,’я дамъ вамъ и доказательство.
Движеніе жидкости по трубкѣ легко наблюдать п легко дока-
зать это движеніе на опытѣ. Для этого, бросивъ въ верхній ста-
канъ щепотку пыли, обратимъ вниманіе на движеніе кусочковъ
пыли; въ' жидкости, мы видимъ, какъ кусочки эти входятъ въ
трубку изъ верхняго стакана и выходятъ изъ трубки въ нижній
стаканъ. Однако въ доказати іы і во движенія жидкости по трубкѣ
мы можемъ привести и цруюо обстоятельство,- а именно треніе
жидкости о стѣнки трубки Треніе, кань всегда, превращается въ
теплоту. Что треніе прівраіцатя въ теплоту, это вы, конечно,
часто наблюдали; такъ, напрішЬръ, чтобы согрѣть холодныя руки,
ихъ трутъ одну о другую. Если спуститься быстро на рукахъ по
веревкѣ, то можно даже обжечь себѣ руки. Впрочемъ, при дви-
женіи жидкости по трубкѣ треніе настолько незначительно, -.что-
требуется очень чувствительный термометръ для того, чтобы до-
казать нагрѣваніе трубки.
«Электрическій токъ мы не можемъ видѣть непосредственно, н
1) Этотъ фа.кта прохожденія электричества сквозь металлы вначалѣ каясстся
поразительнымъ, на самомъ же дѣлѣ это явленіе такое же, какъ, напр., прохо-
жденіе тепла сквозь металлы, когда мы одинъ конецъ какой-нибудь проволоки
нагрѣваемъ, а другой Конецъ держимъ въ холодѣ. Здѣсь мы также имѣемъ раз-
ность потенціаловъ, только эта, разность называется разностью темпера-
туръ. Впрочемъ, между этими двумя явленіями имѣется то различіе, что теплота
распространяется очень медленно, тогда какъ электрическій токъ двигается съ
громадною скоростью, а именно 300.000 километровъ въ секунду! Въ одну се-
кунду электричество успѣло бы обойти семь разъ вокругъ земли!
.Воздухъ не пропускаетъ электричества, металлы ясе пропускаютъ его. Такимъ
образомъ металлическая проволока въ воздухѣ представляетъ для электричества
какъ бы трубу, въ которую оно можетъ пройти.
16
наблюдать движеніе электричества тѣмъ способомъ, которымъ мы
наблюдали движеніе жидкости, мы тоже не можемъ. Зато электри-
ческій токъ сопровождается значительнымъ треніемъ о металли-
ческую проволоку, и если элементъ пашъ достаточно силенъ, то
нагрѣваніе проволоки можно наблюдать очень легко, безъ всякаго
термометра, непосредственно рукою. Болѣе того, при благопріят-
ныхъ условіяхъ сильный электрическій токъ можетъ раскалить
проволоку и, наконецъ, даже расплавить ее. Этимъ свойствомъ
электрическаго тока и пользуются при электрическомъ освѣщеніи
такъ называемыми лампочками накаливанія, въ которыхъ элек-
трическій токъ, проходя по угольной нити, нагрѣваетъ ее до бѣ-
лаго каленія и такимъ образомъ дастъ свѣтъ.
Къ сожалѣнію, мы по можемъ требовать, чтобы устроенный
нами слабый элементъ могъ производігеь такія сильныя явленія.
Намъ нечего даже удивляться, что полученное нами нагрѣваніе
проволоки настолько слабо, что опо едва-едва замѣтно. Вѣдь и въ
трубкѣ съ жидкостью мы не можемъ замѣтить нагрѣванія непо-
средственно рукою.
Гдѣ же, скажете вы, обѣщапііоо..докааательство?
— Только не торопитесь; все въ свое время!
Чтобы дать вамъ доказательство, я долженъ прибѣгнуть къ
одному новому свойству электрическаго тока, которому пѣтъ ана-
логичнаго свойства въ пашей гидравлической модели съ двумя
стаканами. Я говорю о томъ совершенно своеобразномъ дѣй-
ствіи электрическаго тока, которое было открыто въ первый разъ
въ 1820 г. фпзіпшмъ Эрстедомъ въ Даніи. Дѣло въ тома,, что
электрическій токъ дѣйствуетъ на магнитную стрѣлку. Посмотримъ
же, что это за дѣйствіе.
Купимъ себѣ (это стоитъ очень дешево) небольшой иодково-
образный магнитикъ и, ваявъ простую иголку, натромъ ея конецъ
этимъ магнитикомъ; тогда сама иголка намагнитится. Затѣмъ по-
тремъ иголку нѣсколько разъ между пальцами и осторожно опу-
стимъ ее па поверхность воды въ какомъ-нибудь стаканѣ (рпс.. 8).
Вы индиго передъ собою два замѣчательныхъ явленія сразу!
Во-первыхъ, иголка не топота,, а плаваетъ па поверхности
воды.
Что же это такое?—Ужъ пе нарушаются ли здѣсь законы
тяготѣнія? Успокойтесь: щщаціе закопы здѣсь цс нарушаются,
17
по ваша рука, какъ бы хорошо опа вымыта іш была, всегда по-
крыта небольшимъ слоемъ жира, и этотъ жиръ присталъ къ
иголкѣ. Жиръ, какъ вамъ извѣстно, легче воды, и кромѣ того,
жирная иголка не смачивается водою; вслѣдствіе этого появля-
ются капиллярныя силы, которыя поддерживаютъ иголку на по-
верхности и иголка плаваетъ
Во-вторыхъ, мы замѣчаемъ здѣсь слѣдующее: иголка, когда
мы опустили ее на поверхность воды, повернулась раза два на-
право и налѣво и затѣмъ встала, какъ вы видите, въ опредѣлен-
номъ направленіи, а именно, показывая своими концами на сѣ-
веръ и на югъ; короче говоря, иголка встала по меридіану.
Можете повертывать стаканъ, какъ вамъ угодно,—иголка все
будетъ стоять по .меридіану.
Значитъ, мы построили съ вами компасъ?
Несомнѣнно.
Это таинственное свойство магнитной стрѣлки указывать напра-
вленіе меридіана данной мѣстности, какъ намъ извѣстно, служитъ
для отважныхъ мореплавателей вѣрнымъ путеводителемъ какъ въ
холодныхъ полярныхъ странахъ, такъ и въ жаркихъ тропикахъ.
Но что же объ этомъ говорить,—лучше перейдемъ къ нашимъ
аппаратамъ.
Послѣ того, какъ мы построили компасъ—самый замѣчатель-
ный аппаратъ во всей нашей коллекціи,—приблизимъ къ нему
проволоку, соединяющую оба полюса элемента (рис. 8).
2
18
Вотъ вамъ новый сюрпризъ!
Что только ни случается въ бѣломъ свѣтѣ?—При приближеніи
проволоки иголка тотчасъ же начинаетъ поворачиваться п ста-
рается, повидимому, стать поперекъ пашой проволоки, которую
мы держимъ совершенно спокойно.
Почему же иголка перестала показывать на сѣверъ? Ужъ не
проволока ли тому виною?—Нѣтъ, проволока тутъ пи при чемъ;
дѣйствительно, оставимъ-ка проволоку на мѣстѣ, а разъединимъ
ее отъ полюсовъ нашего элемента. Вы видите, иголка снова при-
ходитъ въ себя и опять продолжаетъ показывать па сѣверъ. Но
какъ только мы прикоснемся снова проволокой къ элементу, тот-
часъ же иголка снова теряетъ голову, или вѣрнѣе сѣнерпый по-
люсъ, и старается стать перпендикулярно къ проволокѣ. Легко
себѣ представить, что подобное поведеніе иголки или компаса не
можетъ ие привести рулевого на кораблѣ въ полное отчаяніе. А
вѣдь въ современныхъ корабляхъ вокругъ компаса проведена, цѣ-
лая сѣть электрическихъ проволокъ, „о которымъ текутъ силь-
ные электрическіе токи. Тутъ есть отъ ч<чо придти въ отчаяніе.
Однако, къ счастью, имѣются средства, как ь избавиться отъ этихъ
непріятностей; можно принять соогаѣіствующія предосторожности
для того чтобы и па такомъ кораблѣ пользоваться указаніями
компаса; какъ это сдѣлать, мы узнаемъ впослѣдствіи. Теперь же
замѣтимъ, что хотя это дѣйствіе электрическаго тока можетъ
быть и не совсѣмъ пріятію рулевымъ, по зато болышшство
чудесъ, съ которыми мы познакомимся въ этой книгѣ, сво-
дится въ концѣ-концовъ именно къ этому сродству магнитной
стрѣлки съ электрическимъ токомъ, которое мы только что обна-
ружили.
Но вернемся опять къ нашему дѣлу.
Несомнѣнно, что проволока, соедшіеішая съ элементомъ, об-
наруживаетъ особыя магнитныя свойства, потому что эта самая
проволока, или идущій по ной токъ, какъ мы видѣли, дѣйствуетъ
на магнитную стрѣлку.
Направленіе электрическаго тока.
Нельзя же представить себѣ токъ безъ направленія. Спраши-
вается, каково, же направленіе электрическаго тока?
19
Когда течетъ жидкость, тогда мы зпаеМі,, что поправленіе
этого теченія бываетъ всегда отъ верхняго уровня къ нижнему
(рпс. 9). 'Нельзя ли подыскать что-либо аналогичное и для элек-
тричества? Здѣсь это будетъ гораздо труднѣе сдѣлать, такъ какъ
электрическаго тока мы не видимъ. Но все-таки мы попробуемъ...
Если мы обратимся къ нагрѣванію проволоки, то это явленіе
намъ ничего не скажетъ о направленіи тока; дѣйствительно, те-
четъ ли электрическій токъ въ одномъ напра-
вленіи пли въ другомъ, всегда онъ встрѣчаетъ
на своемъ пути нѣчто въ родѣ тренія, вслѣдствіе,
чего и получается нагрѣваніе. Значитъ, это явле-
ніе для нашей цѣли не годится.
Но вотъ другое явленіе, а именно съ маг-
нитной стрѣлкой, поможетъ намъ установить и
направленіе тока.
Мы уже видѣли, что иголка старается стать
поперекъ проволоки, по которой идеи, токъ,—и
это явленіе тѣмъ замѣтнѣе, чѣмъ ближе прово-
лока къ иголкѣ. Помѣсшмь прово шву какъ
можно ближе къ иголкѣ, дер.ка ее въ напра-
вленіи съ сѣвера на югь. Теперь еоедиппмъ
одинъ копецъ прово.ъпаі съ какшгь-лпбо полюсомъ элемента, а
другимъ концомъ ирнііосііемічі на время къ другому полюсу эле-
мента и затѣмъ вновь отнимемъ его отъ полюса. Если сдѣлаемъ
это нѣсколько разъ, то можемъ убѣдиться, что иголка отклоняет-
ся каждый разъ въ одну и ту же сторону, напримѣръ, направо
(рис. 10). '
Теперь осторожно, но трогая проволоки, находящейся около
иголки, съ мѣста, перемѣнимъ копцы ея, соединенные съ элемен-
томъ, а именно, тотъ копецъ, который былъ соединенъ съ цин-
комъ, мы соединимъ съ мѣдью и наоборотъ, и опять повторимъ
нашъ опытъ. Результатъ, какъ видите, получился довольно инте-
ресный: иголка отклонилась какъ разъ въ противоположную сто-
рону, чѣмъ прежде, и, если прежде она отклонялась вправо, то
теперь она отклоняется влѣво.
Конечно, оба эти опыта все-таки не говорятъ намъ, въ какомъ
же направленіи шелъ токъ по проволокѣ—съ сѣвера на югь или
съ юга па сѣверъ, но во всякомъ случаѣ эти опыты несомнѣнно
2»
Рпс. 9. Жидкость то-
чатъ отъ А къ _В.
20
показываютъ, что во второмъ опытѣ послѣ перемѣны полюсовъ
элемента и направленіе тока тоже перемѣнилось.
Другими словами: хотя мы и не умѣемъ еще указать напра-
вленіе тока, но токъ очевидно имѣетъ опредѣленное направленіе,
ибо иначе онъ не могъ бы перемѣнить его!
Условимся съ вами считать, по аналогіи съ токомъ жидкости,
что электрическій токъ въ проволокѣ, соедішяюіцсй два. разныхъ
Рис. 10. Мііі’нктніііі стрѣлки отіі.-іпііііетгаг нираво п.ін и.іѣно, смотря но соединенію
концовъ ироію.іокп еіі А и 77. Это доказмваст-і., что токъ имѣетъ нанріиі.ісиіе.
потенціала, пли два разныхъ электрическихъ уровня, течетъ съ
верхняго электрическаго уровня па нижній электрическій уровень.
Спрашивается: гдѣ же въ нашемъ элементѣ верхній электри-
ческій уровень и гдѣ тшжпіП?
Условились считать, что въ элементѣ тоги металлъ, который
меньше подвергается дѣйствіямъ кислоты, а именно мѣдь, нахо-
дится на болѣе высокомъ электрическомъ уровнѣ.
Итакъ, въ нашихъ опытахъ мы будемъ считать, что электри-
ческій токъ течетъ но проволокѣ но направленію
отъ мѣди къ цинку. Но не будемъ забывать, что это напра-
вленіе выбрало памн условію, а какъ электрическій токъ тешетъ
па самомъ дѣлѣ, этого мы все-таки не знаемъ.
Тотъ полюсъ элемента, который находится па болѣе высокомъ
потенціалѣ (у пасъ мѣдь), обыкновенно называютъ положи-
тельнымъ; другой же полюсь (у лисъ цинкъ) называютъ от-
рицательнымъ.
На- чертежѣ мы часто будемъ изображать элементъ двумя
черточками, какъ на рис. Г1. При этомъ болѣе тонкая и болѣе
длинная черточка будетъ обо- .
«значатъ отрицательный ПОЛЮСЪ
(въ нашемъ элементѣ—цинкъ), |
тогда какъ болѣе толстая И бо- Рис. П. Схема :>.К'МС1П'ІІ.
лѣе короткая черточка будетъ
изображать положительный полюсъ элемента (въ иапіемъ элемен-
тѣ—мѣдь).
Количество электричества.
Теперь займемся еще новымъ вопросомъ.
Когда течетъ жидкость, то мы знаемъ, что отъ этого происхо-
дитъ: а именно, въ каждый моментъ времени опредѣленное коли-
чество жидкости переходитъ отъ верхняго сосуда къ нижнему.
Что же переходитъ въ электрическомъ токѣ?
Это довольно щекотливый вопросъ. Но мы но будемъ надъ
нимъ ломать себѣ голову, а джъ разъ мы начали сравнивать
электрическій токъ оъ погокомь жидкости, то ужъ будемъ про-
должать эту аналогію наскоіььо возможно. Какъ при теченіи
жидкости но соедини!егтыютг тріодѣ въ каждый моментъ времени
проходитъ опредѣленно! кошчссіво жидкости отъ верхняго со-
суда къ нижнему, также будемъ говорить, что и при элек-
трическомъ токѣ по соединительной проволокѣ въ
каждый моментъ времени переходитъ опредѣлен-
ное количество электричества отъ верхняго элек-
трическаго уровня, къ нижнему, т.-е. у насъ отъ
мѣднаго полюса, элемента къ цинковому, Значитъ, количество
электричества будетъ у насъ аналогично количеству жидкости,
совершенно такъ же, какъ разность уровней жидкости была у
насъ ^логична разности электрическихъ потенціаловъ.
Ну, послѣ всѣхъ этихъ опытовъ и всѣхъ сдѣланныхъ нами
выводовъ полезно немного отдохнуть и подвести итогъ всему,
чему мы до сихъ поръ съ вами научились. Къ сожалѣнію, этотъ
итогъ будетъ не великъ, зато очень важенъ для послѣдующаго!
Содержаніе главы.
Электрическій элементъ состоитъ изъ двухъ разныхъ металли-
ческихъ пластинокъ, погруженныхъ въ одну и ту же жидкость.
Жидкость дѣйствуетъ химически па два разныхъ металла въ
различной степени, п это обстоятельство служитъ іірпчіпіою ни-
жеслѣдующихъ электрическихъ явленій.
1) Физіологическое дѣйствіе обнаруживается при со-
прикосновеніи проволокъ, соединенныхъ съ электродами элемента,
съ языкомъ: мы ощущаемъ особый вкусъ и наблюдаемъ дрожа-
ніе языка.
2) Свѣтовое явленіе наблюдается въ темнотѣ при соеди-
неніи и разъединеніи проволокъ.
Этн явленія объясняются существованіемъ на электродахъ
особой разности потенціаловъ, которая аналогична разности уров-
ней: жидкости въ двухъ сосудахъ.
Вслѣдствіе этой разности потенціаловъ по проволокѣ течетъ
электрическій токъ, алалогпчпыіі потоку жидкости, при чемъ
проволока служитъ для электричества тѣмъ же самымъ, чѣмъ
водопроводная труба служить для воды.
Электрическій токъ обнаруживается слѣдующими явленіями:
1) Нагрѣваніе проводника, г.оторое въ лампочкахъ накаливанія
можетъ быть доведено до очень высокой температуры и даже до
плавленія.
2) Электромагнитное дѣйствіе, обнаруживающееся въ откло-
неніи магнитной стрѣлки.
Мы условились. считать направленіе электрическаго тока отъ
верхняго электрическаго потенціала, т.-е. отъ положительнаго
(мѣднаго) полюса элемента, къ нижнему электрическому потен-
ціалу, т.-е. къ отрицательному (цинковому) полюсу.
Мы приняли, что въ электрическомъ токѣ, аналогично съ
потокомъ жидкости, въ каждый моментъ времени переносится
опредѣленное количество электричества отъ положительнаго по-
люса элемента къ отрицательному.
ГЛАВА II.
Измѣреніе электрическихъ явленій.
Рис. 12. Сила тока, жидкости зависитъ отъ раз-
ности уровней.
Разность потенціаловъ. Вольтъ.
Вотъ мы съ вами познакомились с’ь нѣкоторыми электриче-
скими явленіями, и я надѣюсь, что вы ихъ хорошо себѣ усвоили.
Но уденіе объ электричествѣ не было бы настоящей наукой,
если бы въ немъ ограничивались только наблюденіемъ и
усвоеніемъ явленій и не старались бы измѣрять этн явле-
нія, выражать ихъ мѣрою ті пііеломь И га къ, займемтесь измѣре-
ніями. Къ сожалѣнію, и даже къ большому сожалѣнію, нельзя
сказать, чтобы это занятіе было особенно іапнмательнымъ, по
оно необходимо каждому,
кто хочетъ серьезно по-
знакомиться съ электриче-
скими явленіями.
Вспомнимъ опятъ пашн
оба сосуда А иВ (рис. 12),
которые соединены другъ
съ другомъ трубкою К
Тутъ дѣло обстоитъ
очень просто, и каждому
ясно, что теченіе жидко-
сти въ трубкѣ 11 зависитъ
отъ разности уровней обоихъ сосудовъ. Чѣмъ выше сосудъ А надъ
сосудомъ В, тѣмъ сильнѣе потечетъ жидкость по трубкѣ В, п,
наоборотъ, чѣмъ меньше разность уровней между А и В, тѣмъ
слабѣе токъ жидкости въ трубкѣ. Итакъ, опредѣлеипоЛ разности
уровней между А и В соотвѣтствуетъ опредѣленный потокъ жид-
24
кости въ трубкѣ. Поэтому, желая измѣрять потокъ жидкости,
намъ важно умѣть измѣрять разность уровней.
Совершенно то же происходитъ и съ электрическимъ токомъ:
большая или меньшая разность потенціаловъ соотвѣтствуетъ боль-
шей или меньшей силѣ тока.
Изъ этого вы видите, что прежде всего намъ нужно научиться
мѣрить разность потенціаловъ. Но этого мало, надо еше знать, въ
какихъ единицахъ ее мѣрить.
Какъ можете вы мнѣ опредѣлить стоимость какой-либо вощи,
если вамъ т извѣстно, въ какихъ денежныхъ единицахъ нужно
Ряс. 13. Сала элек-
трическаго тока ;іі;-
виситъ отъ разности
потсипіаловъ.
такую единицу
опредѣлить эту стоимость? Или можете ли вы
мнѣ сказать, какое разстояніе отъ одного мѣста
до другого, не называя единицъ измѣренія
длины?
Совершенно такъ же и разность потенціаловъ
мы можемъ измѣрить только тогда, если мы усло-
вимся относительно единицы потенціаловъ. Это
намъ нужно будетъ сдѣлать какъ можно прак-
тичнѣе. Такъ, папр., за единицу длины принятъ
1 метръ, который соотвѣтствуетъ наиболѣе, часто
встрѣчающейся въ ирактикѣ длинѣ. Точно такъ
же за денежную единицу принятъ франкъ (иші
1 рубль), который болѣе всего подходитъ къ
часто встрѣчающимся различнымъ цѣнностямъ.
Точно такъ же намъ нужно будетъ подыскать
разности потенціаловъ, которая бы ближе всего
подходила къ наиболѣе часто встрѣчающимся въ практикѣ галь-
ваническимъ элементамъ.
Такая единица была выбрана особой международной комис-
сіей и се назвали въ честь знаменитаго итальянскаго физика
Вольта—в о л ь т о м ъ.
Какъ разность уровней мѣряютъ метрами, тикъ разность по-
тенціаловъ мѣряютъ вольтами.
Для того чтобы смѣрить разность потенціаловъ, мы должны
опредѣлить—и это можно сдѣлать при помощи особаго прибора,
вольтметра, о которомъ рѣчь будетъ впереди,—сколько вольтъ
заключается въ данной ламъ равности потенціаловъ.
Нужно однако дѣлать различіе между разностью потенціаловъ
на копцахъ проволоки, по которой идетъ токъ отъ даннаго эле-
мента, п между разностью потенціаловъ на полюсахъ элемента при
разомкнутомъ его состояти, т.-е.. безъ соединительной проволоки.
Дѣло въ томъ, что когда мы соединяемъ два напшхъ стакана,
трубкою В, то, какъ только начнетъ двигаться жидкость, сейчасъ
же равность уровней уменьшается; точно такъ яге. и при соеди-
неніи двухъ полюсовъ нашего элемента ироіюлоісокі разность по-
тенціаловъ на концахъ проволоки сдѣлается меньше, чѣмъ та
разность потенціаловъ, которая была на полюсахъ элемента, пока
мы еще не соединяли ихъ проволокой *)•
Условимся называть разность потенціаловъ разъединеннаго
элемента электродвижущей силой. Это названіе выбрано
потому, что эта электродвижущая сила и обусловливаетъ собою
движеніе электричества.
'Что же касается до той разности потенціаловъ, которая имѣет-
ся у пасъ на копцахъ проволоки, или, какъ говорятъ электротех-
ники, у клеммъ или у борнъ элемента, то мы будемъ ее называть
„напряженіемъ у борпъ“ или „вольтажемъ".
Вы, можетъ быть, спросите, зачѣмъ же понадобилось для раз-
ности потенціаловъ вводить еще новые термины какъ э л ек-
т р о д в и ж у щ а я с и л а и воль т а ж ъ?
На это я отвѣчу вамъ слѣдующее: вольтажъ работающаго
элемента можетъ имѣть всевозможныя значенія отъ нуля до ве-
*) Эта аналогія не совсѣмъ подходитъ сюда. Но явленіе выяснится ниже,
когда будетъ рѣчь о внутреннемъ сопротивленіи элемента. Лриліѣч; ред.
2В
лігчішы э л вктр о д вижу іц ей силы элемента, стотря по тому,
какою проволокою мы будемъ соединять полюсы элемента.; тогда
какъ электродвижущая сила элемента обладаетъ тою особенностью,
нто опа вполнѣ опредѣленна, и постоянна для даннаго эломопта
я зависитъ только отъ составныхъ пастей элемента, значитъ отъ
матеріала пластинокъ и кислота: жидкости, и вовсе пс зависитъ
отъ соединяющей полюсы элемента проволоки.
Такимъ образомъ всѣ элементы одинаковой системы, по раз-
личной величины и формы, имѣютъ одинаковыя электродвижу-
Рке. 15. Тсря«б«.тар(ш Гиш.хор» іт. 6(1 элемеіггаіі'і.. Э-жіщшлыіщ'жиі ша 4 кольта.
Расходъ га:«ь 170 литровъ въ 'іолъ.
щія силы, если: только составъ этихъ элементовъ 'вполнѣ одина-
ковъ. Такъ ігалр,, всѣ элементы Лееташпе, сколько бы міі.міо-
поігь экземпляровъ пхъ ли было на всемъ земномъ шарѣ, имѣ-
ютъ одинаковую электродвижущую силу 1,5 вольта, всѣ нліигепты
Грегга имѣютъ по 2 вольта и т. д.
Вотъ тотъ элемента, который мы съ ваші сдѣлали, и который
былъ изобрѣтенъ Вольтомъ, имѣетъ электродвижущую силу около
1 вольта.
Нужно однако замѣтить, что электродвижущая сила разныхъ
элементовъ, какого бы разнообразнаго состава оип пи были, рѣдко
бываетъ менѣе 1 вольта и болѣе 2 вольтъ. Такъ что большого
разнообразія въ выборѣ мы здѣсь пе имѣемъ.
Зато, кромѣ этихъ элементовъ, іш къ счастью им'Іімъ еще п
другіе приборы, которые могутъ служить источниками элоетри-
честна н которыхъ алсктродвижущія силы допускаютъ бо
разнообразіе по величинѣ. Назовемъ здѣсь нѣкоторые пя'ь
подробнѣе же мы съ шіми познакомимся позже.
Рпе. 16. Діппімо-маппига Сименса и Гнльско. 110 вольтъ.
Прежде всего упомянемъ о термоэлектрическихъ бата
(рис. 15). Въ этихъ батареяхъ элект{> о движущая силаобусі
вается дѣйствіемъ теплоты, а не химическими дѣйствія
здѣсь мы можемъ получить’ въ каждомъ элементѣ пѣск
Рне. Ь. Динамо-маіяпиа Эрликонъ (заводъ въ Цюрихѣ), дающая 10,000 вольтъ.
29
милливольтъ (тысячная доля вольта') и даже микровольтъ (мил-
ліонная доля вольта).
Далѣе идутъ динамо—машины (рис. 1(1 и 17), которыя превра-
щаютъ механическую анергію въ электрическую и которыя, смотря
Рле. 18. Э-іеігфостатичсскан минпінаДМ\феедссъ) іи, 135.000 вольтъ.
по конструкціи, могутъ давать отъ нѣсколькихъ вольтъ до нѣ-
сколькихъ тысячъ вольтъ.
Наконецъ идутъ такъ пазыв. электростатическія машины, ко-
торыя даютъ нѣсколько десятковъ и даже сотенъ тысячи, вольтъ.
Такимъ образомъ мы въ настоящее время имѣемъ возможность
получить отъ одной милліонной вольта почти до милліона вольтъ
разности потенціаловъ.
Количество электричества. Кулонъ.
Ну, теперь, послѣ р аз и ости по тсн ріаловъ, очередь идетъ
за количествомъ электричества.
Вы уже согласились (стр. 21)—можетъ быть, вы уже успѣли
забыть объ этомъ,—что этотъ самый электрическій токъ въ каждый
моментъ времени переноситъ нѣчто отъ одного полюса элемента
къ другому; объ этомъ „нѣчто" мы, правда, еще ничего въ по-
дробностяхъ не знаемъ, по о немъ вы уже составили себѣ нѣко-
торое понятіе, какъ о чемъ-то аналогичномъ съ количествомъ
жидкости.
ао
Мы назвали это количествомъ электричества. Хотя
мы и не знаемъ, что это такое электричество, тѣмъ не менѣе мы
кожею его измѣрить, а это, какъ бы то ни было, даетъ .намъ нѣко-
торое утѣшеніе.
Какъ же измѣрить количество электричества?
А вотъ какъ. Помѣстимъ на пути электрнчесжаго тока растворъ
какой-нибудь соли, иапр,, растворъ мѣднаго купороса (сѣрнокис-
лая мѣдь), опустивъ въ него двѣ мѣдныхъ пластинки, соеди-
ненныхъ проволокою съ батареей элементовъ.
Электрическій токъ разлагаетъ мѣдный купоросъ, и черезъ
нѣкоторое время мы найдемъ на. одной изъ пластинокъ, иогружеп-
пыхъ въ растворъ, выдѣленную изъ раствора чистую мѣдь.
Фарадей доказалъ, что вѣсъ этой выдѣленной токомъ мѣди за-
виситъ только отъ количества эшчѵтрлчестші, которое прошло за
это время черевь растворъ Позже мы подробнѣе ознакомимся съ
этимъ явленіемъ (іѵ главу X) Ошгсапшшіі памп іірінюръ, въ кото-
ромъ выдѣляема мѣдь, поі отъ цашмше „мѣди а го полы а метра".
Условились ('читать за единицу іаипчесітіа шкьтричества такое,
его количество, которое выдѣ'ІЪ'ть 0,327 .мп.члшрамм мѣди пли
1,118 ми,илпграмч серебра, п эту единицу іьшв.гш кулономъ
въ честь зішмешіт.ио французскаго фгшн.а Кулона
Почему выбраны такія, повидимому. ітраипыи единицы, это
тоже мы узнаемъ впослѣдствіи; а пока мы должны удовольство-
ваться тѣмъ, что мы знаемъ, каковы ати единицы.
Сила тока. Амперъ.
Эта единица количества эиектрпчестна, т.-е. 1 кулонъ, пройдя
черевъ растворъ мѣднаго купороса, выдѣлить 0,327 мпллпгр. мѣди.
Замѣтьте себѣ, что при этомъ опредѣленіи одпшщы количества
электричества по сказано, сколько времени потребовалось па. про-
теканіе этого кулона; другими словами, для опредѣленія этой
единицы совершенно безразлично, прошелъ ли одинъ кулонъ въ
одну секунду или въ цѣлый день—все равно, лишь бы онъ выдѣ-
лилъ. 0,327 миллнграмм. мѣди—одъ будетъ для пасъ 1 кулонъ—
количества электричества.
Совершенію другое представляетъ собою спя а тока. Выти
электричество быстро выдѣляетъ .изъ раствора мѣднаго купороса,
много' металла, или, другими словами, двигаетъ много куликовъ
31
въ короткое время, то мы называемъ такой токъ сильнымъ, въ
противномъ же гіуч.іѣ пудомъ называй, его слабымъ. Тіікпм'ь
образомъ силу тика мы будемъ измѣрять колпчгеіномъ .мекгри-
чесгва, і.-е. тіоломъ к,\попові>, коіорш ирыгек.іегъ игъ одноіо
пошоса тсмсита къ другому въ каждую секунду. и будемъ на-
зывать единицею силы ішш такой іонъ, въ кокромь каждую се-
купт.ѵ переносится ровно 1 кхлічіъ <.іекгрпчеета
Сила юна ітіь величина, которая такъ часто встрѣчается въ
практикѣ ожедшчшігі ялізші. что быти бы неудобно іьізыншь
ея е’нішщу і.уіопомь въ секунду, по.ыаму предпочли на-
звать ее особымъ именемъ; а именно, вмѣею рулонъ въ се-
кунду" говорятъ просто „амперъ41.
Амперъ- тоже ученый, ото фрянцузскш фи-шьъ. Какъ вндігіе,
въ электрическихъ терминахъ, уетанов пятыхъ международной
комиссіей, паніа родина Франція предетнв іена довольно хорошо.
Изъ вышеприведенныхъ въ высшей степени интересныхъ (- вы,
кажется, не согласны съ этимъ—) данныхъ легко вывести заключе-
ніе, что для измѣренія силы тока необходимо только ;жмѣтгг'>,
какое количество металла, шіпр., мѣди, было выдѣлено нь опре-
дѣленное количество времени. Опредѣливъ по количеству выдѣ-
ленной мѣди число прошедшихъ черезъ вояьтъмотръ кулоновъ
и раздѣливъ число кулоновъ на число секундъ времени прохо-
жденія тока, мы лотучпм'ь силу тока въ амперахъ. Такъ. іьшр..
пусть количества электричества въ 3000 чулопиіть прошло черезъ
вольтметръ въ 10 минутъ, или 600 секундъ, тогда мы имѣемъ
, 3000 с
токъ съ силбю въ т-жг— 5 амперъ.
600
Мы будемъ изображать это соотношеніе болѣе общею форму-
лою. Пусть I будетъ сила тока въ амперахъ, при которомъ ку-
лоновъ протекаетъ въ Т секундъ, тогда имѣемъ:
Примѣненный нами вольтаметръ въ практикѣ почти ни-
когда не употребляется. Электротехникамъ некогда отсчитывать
кулоны, а они достигаютъ цѣли гораздо быстрѣе посредствомъ
другого прибора, такъ павыв. амперметра. Амперметръ прямо
показываетъ силу тока, точно такъ же какъ вогштмстръ прямо
показываетъ разность потенціаловъ.
32
Закапчивая эту главу, я прибавлю еще одно замѣчаніе, кото-
рое вамъ- покажетъ, насколько я билъ правъ, говоря, что элек-
трическія и гидравлическія явленія не вполнѣ тождественны
между собою, а представляютъ только болѣе или менѣе поверх-
ностную аналогію.
Почему токъ жидкости, при соединеніи двухъ сосудовъ И и В,
усиливается, когда мы увеличиваемъ разность уровней обоихъ
сосудовъ? Вы отвѣчаете па это: очень просто, потому что ско-
рость жидкости увеличивается, а вмѣстѣ съ тѣмъ и количество
жидкости, протекающей въ каждую единицу времени, тоже долж-
но увеличиться.
Это несомнѣнно.
Но въ случаѣ электрическаго тока это ужо не такъ. Были
сдѣланы очень точные опыты, которые показали, что скорость
электрическаго тока совершенно не зависитъ отъ разности потен-
ціаловъ. Можно увеличивать разность потенціаловъ на концахъ
проводника съ 100 вольтъ па 10.000, и это нисколько ио измѣ-
нить быстроту электрическаго тока,— опа всегда останется въ
300.000 километровъ вч, секунду ’)
Это обстоятельство означаетъ, что электрическій токъ — это
только особаго рода суевѣріе, что наше сравненіе электрическаго
тока съ потоком'ь жидкости представляетъ только грубую анало-
гію, которая имѣетъ мало общаго съ тѣм'ь, что происходить въ
дѣйствительности. Если бы это было такъ, и если бы электриче-
скій токъ дѣйствительно находился внутри проволокъ, по кото-
рымъ мы его пускаемъ, то какимъ образомъ можно было бы объ-
яснить его дѣйствіе на магнитную стрѣлку, которая находится
внѣ проволоки и па нѣкоторомъ разстояніи отъ нея * 2)?
Мы дошли здѣсь, правда, до очень важныхъ, по и до очень
трудныхъ вопросовъ. Лучше оставимъ ихъ,—іпш намъ не йодъ
силу, а повторпм'ь пройденное.
') Мы умышлено оставили здѣсь ото замѣчаніе Клода, ио ѳтотъ примѣръ сюда вс
подходитъ. 300.000 километровъ въ секунду ость скорость распространенія олок-
тричеекихъ волнъ, а не скорость движеніи электричества. Это такая же разница
какъ скорость движенія волнъ жидкости и скорость движенія самой жидкости.
Какъ извѣстно, 300 метровъ въ секунду—ото скорость движенія звуковыхъ полкъ
въ воздухѣ; но ова ие равна скорости вѣтра. ]Грим. реи.
2) И тѣмъ не менѣе аналогія между движеніемъ жидкости и электричества
можетъ быть примѣнена при изученіи электрическихъ явленій. Іірил. ра).
Содержаніе главы.
Электрическія величины, какъ и всякія другія, могутъ быть
измѣряемы. Для этого необходимо, чтобы для каждаго сорта ве-
личинъ была установлена соотвѣтственная единица.
Единица разности потенціаловъ есть 1 вольтъ.
Электродвижущею силою элемента называется разность потен-
ціаловъ па его электродахъ, когда онъ не работаетъ (разъединенъ).
Электродвижущая сила тоже измѣряется въ вольтахъ. Для ка-
ждаго типа -элементовъ электродвижущая сила имѣетъ опредѣ-
ленную величину, которая зависитъ отъ состава элемента, но не
зависитъ ни отъ его величины, пн оп> его формы. Электродви-
жущая сила различныхъ псточшжовъ ) ісктрпчсства (элементы,
дііііамо-машппы и т. д) моящтт быіь весьма различна: отъ одной
милліонной доли вольта до мп піона вольтъ.
Количество электричества измѣряется единицей, которая на-
зывается кулономъ. Одинъ кулонъ выдѣляетъ въ вольтаметрѣ
0,327 миллиграммовъ мѣди.
Смотря по тому, проходитъ ли данное количество электриче-
ства по проводнику въ болѣе или менѣе короткое время, мы на-
зываемъ -силу тока большею или меньшею. Силу тока измѣряютъ
количествомъ кулоновъ, протекающимъ въ каждую секунду; 1 ку-
лона» въ секунду называется амперомъ.
з
ГЛАВА III.
Описаніе употребительнѣйшихъ элементовъ.
Поляризація элемента.
Гальваническій элементъ, который мы съ вами сдѣлали, не
претендуетъ на техническое значеніе. Это мнѣ слѣдовало бы
сказать вамъ раньше, для того чтобы вы не дѣлали себѣ отно-
сительно его достоинствъ никакихъ иллюзій. Ужъ если ші то по-
шло, я вамъ прямо скажу, что нами построенъ очень плохой
элементъ, и онъ имѣетъ только одно преимущество, а именно,
простоту своего устройства. Если вы попробуете получить изъ
него болѣе пли менѣе сильный токъ, то вы тотчасъ же убѣди-
тесь въ справедливости моихъ словъ; токъ пойдетъ нѣкоторое
время, затѣмъ онъ ослабится, а затѣмъ, къ нашему полному
отчаянію, и совершенію прекратится.
Не правда ли, какъ это жалко, въ оеобенггости постѣ такого
удачнаго начала? Однако изслѣдуемъ причины пашей неудачи.
Мы увидимъ сейчасъ, что причиной этому служить очень замѣ-
чательное явленіе.
Въ самомъ дѣлѣ, вѣдь мы уже съ самаго начала замѣтили,
что въ нашемъ элементѣ 'на цинковой пластинкѣ появляются
маленькіе пузырьки водорода. Но если наблюдать поіши.матсль-
иѣе, то замѣтимъ, что во время работы элемента пузырьки водо-
рода появляются н па мѣдной пластинкѣ. При дальнѣйшей ра-
ботѣ элемента пузырьки понемногу покрываютъ всю мѣдную
пластинку болѣе или менѣе толстымъ слоемъ газа. Этотъ слой-
газа представляетъ собою непроводникъ электричества п, окуты-
вая собою всю пластинку, служить препятствіемъ для удовлетво-
рительнаго дѣйствія элемента. Какъ именно дѣйствуетъ это про-
35
пятс-твіе, мы выяснимъ себѣ впослѣдствіи, когда мы дойдемъ
до понятія о внутреннемъ сопротивленіи элемента; но уже того,
что мы сейчасъ замѣтили, вполнѣ достаточно для того, чтобы
указать, какъ избавиться отъ этого препятствія.
Вы, можетъ быть, и сами сейчасъ же скажете, что если слой
газа мѣшаетъ дѣйствію нашего элемента, то нужно постараться
сдѣлать такъ, чтобы этотъ слой газа по образовался. Это дѣйстви-
тельно вполнѣ вѣрно. Но вѣдь это только постановка вопроса, а
но отвѣтъ. Рѣшеніе этой задачи, повидимому, но такъ просто,
потому что надъ нимъ работало очень много электротехниковъ.
Явленіе, которое мы только что описали, называется поляри-
заціей элемента, поэтому, для того чтобы получить хорошій
элементъ, нужно помѣшать ему поляризоваться.
Усилія электротехниковъ, направляемыя къ достиженію этой
цѣли, были не совсѣмъ безрезультатны. Мы теперь совершенно
точно знаемъ, какъ помѣшать элементу поляризоваться. Болѣе
того, вы, можетъ быть, даже будете затруднены въ выборѣ одного
изъ многочисленныхъ пре.дложешіых'ь для этой цѣли способовъ.
Самый естественный способъ состоитъ въ томъ, чтобы сметать
съ пластнпки образующіеся на ней пузырьки водорода какимъ-
нибудь механическимъ способомъ, папр., двигая пластинку въ
жидкости пли: пропуская постоянно по ея поверхности струю
воздуха. Одпако, если это и самый естественный способъ, то
все же нельзя назвать его самымъ практичнымъ.
Далѣе, можно устранить образованіе газоваго слоя, заставляя
жидкость циркулировать въ элементѣ. Этотъ способъ примѣняется
въ такъ называемыхъ элементахъ съ движущейся жидкостью, ко-
торые часто употребляются любителями домашняго электрическаго
освѣщенія, а потому мы будемъ о нихъ говорить въ этой книгѣ
немного позже.
Третій способъ—деполяризовать элементъ, который чаще всего
и употребляется—состоитъ въ томъ, чтобы поглотить выдѣляю-
щійся водородъ какимъ-нибудь другимъ химическимъ веществомъ.
Водородъ получается, какъ мы уже знаемъ, при разложеніи
воды, когда кислородъ воды соединяется съ цинкомъ. Освободив-
шись отъ кислорода, водородъ переходитъ па положительный по-
лютъ, т.-е. къ мѣдной пластинкѣ, гдѣ онъ и причиняетъ намъ
различныя непріятности. Если это такъ, то нельзя ли поймать
з*
36
водородъ на пути межда двумя илектродамп и поглотить его ка-
кцмъ-ішбудт. 1-плыю окисляющимъ Ві’іцеетвомъ. Такими еіі.'іыці
окисляющими веществами могутъ служить двухромокнсльШ каліи
пли азотпая кислота, которые окисляютъ водородъ, превращая его
снова въ воду.
Какъ и но многомъ другомъ, такъ и здѣсь отліі'шлея фран-
цузскій физикъ Беккерель, который впервне примѣнилъ щ. вло-
житахъ пршщшіъ химической деполярігаащп.
Въ настоящее время этотъ принципъ примѣняется весьма раз-
нообразно. Болыііио частью ограппчпва.ются тѣмъ, что раствори-
Рис. 19. Батарея сі> дпухромокпелымъ ка.ііс.мъ к подъемными
электродами.
1’нс. 20. Э.П’МІЧГГЬ
ютъ деполяризующее вещество пли деполяризаторъ въ самой жид-
кости элемента. Этотъ случай встрѣчается въ элементахъ съ дву-
хромокислымъ каліемъ, напримѣръ, въ батареѣ съ подъемными
пластинками (рис. 19) пли въ элементѣ Грена съ подъемной цин-
ковой пластинкой (рис. 20). И въ тѣхъ и въ другихъ элементахъ
налитъ растворъ сѣрной кислоты (1О°/о), въ которомъ растворя-
ютъ двухромокислый калій пли натрій (150 грамм. на литръ). По-
ложительными электродами служатъ пластинки изъ ретортнаго
угля *), отрицательными—пластинки изъ цинка. '-Хігоктродвпжуіцая
сила такого элемента—около 2 вольтъ.
’) Такъ называемый „ретортный уголь" есть уголь, который образуется въ
ретортахъ при добываніи свѣтильнаго газа сухой перегонкой каменнаго угля
(кокса) или нефтяныхъ остатковъ. При.ч. ред.
37
Элементы съ двумя жидкостями.
Однако этотъ способъ — растворять деполяризаторъ въ самой
жидкости элемента—тоже не особенно практиченъ. И это по весьма
понятнымъ причинамъ. Дѣйствительно, при такомъ способѣ мы
не имѣемъ: возможности использовать всю находящуюся въ эле-
ментѣ кислоту, и когда алемеитъ сдѣлается все слабѣе и слабѣе,
то намъ ничего другого не остается, какъ вылить всю жидкость
изъ элемента въ кухонную раковину. Если бы дѣло шло только
о сѣрной кислотѣ, то это было бы еще не такъ плохо, потому
что сѣрная кислота очень дешева. Но не забывайте, что вмѣстѣ
съ сѣрной кислотой мы должны будемъ вылить въ раковину и
растворенный въ ней деполяризаторъ; а это уже болѣе непріятію,
такъ какъ деполяризаторы: сравнительно дороги.
Однако, какъ всегда, изъ непріятностей рождаются новыя
счастливыя идеи.
Такъ и в'ь этомъ случаѣ Нашчи возможнымъ, не смѣшивая
деполяризаторъ съ жидкостью пемсніа, помѣстить его какъ разъ
тамъ, гдѣ онъ болѣе всего иѵ'кепъ, і -е около положительной
пластинки. Для того, чтобы деполяризаторъ пе смѣшивался <и>
жидкостью элемента, его помѣщаютъ вмѣстѣ съ положительной
пластинкой въ особый сосудъ изъ слабо обожженной пористой
глины, который ставятъ внутри сосуда съ кислотой. Пористый
сосудъ, который иногда замѣняется растительнымъ пергаментомъ,
препятствуетъ быстрому смѣшенію деполяризатора съ жидкостью
элемента, но .не препятствуетъ движенію водорода внутри жид-
кости.
Такимъ образомъ можно вылить кислоту изъ элемента послѣ
того, какъ она вся уже использована, оставляя въ пористомъ со-
судѣ деполяризирующую жидкость нетронутою, если эта послѣд-
няя еще не испортилась.
Можно употребить расположеніе и обратное предыдущему.
Такъ, напр., въ элементѣ Радпге, съ цѣлые уменьшить по воз-
можности расходъ цинка и облегчить новое наполненіе элемента,
цшгкь съ сѣрной кислотой помѣщенъ въ пористомъ сосудѣ, тогда
какъ деполяризаторъ и угольная пластинка помѣщены въ наруж-
номъ сосудѣ. ІІринцішіалыгаго различія при этомъ способѣ, ко-
нечно, не достигается.
38
Вотъ мы съ вами познакомились съ такъ называемыми эле-
ментами „съ двумя жидкостями", и внаемъ для чего понадобились
эти двѣ жидкости: одна изъ нихъ служитъ причиной
электродвижущей силы, а другая служитъ только
для деполяризаціи.
Особое преимущество этихъ элементовъ съ двумя жидкостями
состоитъ въ томъ, что деполяризаторъ, вмѣсто того чтобы быть
распредѣленнымъ во всой жидкости элемента, концентрированъ
въ той его части, гдѣ дѣйствіе деполяризатора болѣе всего не-
обходимо. Такимъ путемъ мы получаемъ гораздо болѣе постоян-
ный элементъ, чѣмъ тотъ, который былъ у насъ въ самомъ на-
чалѣ и который такъ .быстро привелъ насъ въ отчаяніе.
Вліяніе вещества электродовъ.
Въ большинствѣ примѣняемыхъ въ настоящее время элемен-
товъ, изъ которыхъ мы нѣкоторые сейчасъ разсмотримъ, положи-
тельный электродъ состоитъ изъ одной плп нѣсколькихъ угольныхъ
пластинокъ. Пластинки изъ мѣди, которыя употреблялись нами въ
элементѣ Вольты, въ настоящее время почти не употребляются.
Легко догадаться, позему уголь представляетъ ііре.ішуще.ство
передъ мѣдью.
Мы уже ранѣе выяспилп себѣ, что разность потенціаловъ па
двухъ полюсахъ элемента обусловливается разностью химическихъ
дѣйствій на обоихъ электродахъ. Чѣмъ больше будетъ разное,то
химическихъ дѣйствій, тѣмъ больше будетъ и. разность потенціа-
ловъ даннаго элемента. Вы легко поэтому поймете, что химиче-
ское дѣйствіе на положительномъ электродѣ пе только бтешолезпо,
по прямо-таки вредно, потому что оно уменьшаетъ разность хими-
ческихъ дѣйствій на обоихъ электродахъ и тѣмъ самымъ умень-
шаетъ электродвижущую силу элемента.
Отсюда пепоередствешіо слѣдуетъ, что положительный элект-
родъ нужно выбрать изъ такого матеріала, па который жидкость
элемента совсѣмъ по дѣйствуетъ химически, По этой причинѣ въ
настоящее времи мѣдные электроды оставлены и. замѣнены уголь-,
иыии электродами, которые дешевы, прочны, хорошо проводить
электричество, и на которые ни какіякислоты химически не дѣй-
ствуютъ.
39
Какъ видите, уголь имѣетъ цѣлую серію преимуществъ.
Благодаря атому спросъ на уголь повысился и газовые заводы,
которые получали ретортный уголь какъ продуктъ побочный, не
могли болѣе доставлять его въ томъ количествѣ, которое требо-
валось электротехниками. Поэтому въ быстрое время возникло но-
вое производство съ исключительною цѣлью фабриковать уголь
для электротехническихъ цѣлей. Необходимо замѣтить, что при-
мѣненіе угля въ электротехникѣ не ограничивается только галь-
ваническими элементами, такъ какъ уголь нуженъ кромѣ того и
для электрохимическихъ цѣлей и, наконецъ, для электрическаго
освѣщенія въ дуговыхъ лампахъ.
Но если, съ одной стороны, положительный электродъ долженъ
быть по возможности химически индифферентенъ къ жидкости
элемента, отрицательный электродъ по тѣмъ же причинамъ дол-
женъ быть по возможности легко разъѣдаемъ кислотою.
Многіе изобрѣтатели предлагали вмѣсто цинка употреблять
для отрицательнаго электрода желѣзныя пластинки. Это, конечно,
хорошо, потому что желѣзо дешевле цинка. Тѣмъ не менѣе до
сихъ поръ отдаютъ предпочтеніе цппку, потому что, несмотря на
свою болѣе дорогую цѣну, онъ все-такп болѣе выгоденъ, ибо на
него гораздо сильнѣе дѣйствуютъ употребляемыя въ элементахъ
жидкости, чѣмъ на желѣзо; вслѣдствіе этого, при прочихъ рав-
ныхъ условіяхъ, цинкъ даетъ и большую электродвижущую силу,
чѣмъ желѣзо.
Конечно, можно было бы предложить и другіе металлы, на
которые кислоты дѣйствуютъ еще сильнѣе, чѣмъ на цинкъ, на-
примѣръ, литій или натрій. Такъ, напримѣръ, употребляя натрій
какъ отрицательный электродъ въ элементѣ съ хромовой кисло-
той, можно получить электродвижущую силу до 4,5 вольтъ, тогда
гакъ лучшіе наши элементы даютъ только 2 вольта. Къ сожалѣ-
нію, однако, цѣна всѣхъ этихъ металловъ настолько высока, что
нельзя даже п- думать о примѣненіи ихъ въ гальваническихъ
элементахъ. Поэтому будемте скромны и удовлетворимся цинкомъ,
получая при этомъ сравнительно дешево гальваническій элементъ
съ электродвижущей силой въ 2 вольта. Сравнительно дешево-—
Ото означаетъ, , что мы предполагаемъ, что въ нашемъ распоря-
женіи не имѣется другихъ источниковъ электричества, кромѣ
гальваническихъ- элементовъ.
40
Амальгамированіе цинка.
Итакъ, во всѣхъ элементахъ мы встрѣчаемъ цинкъ м притомъ—
такова ужъ несчастная его судьба—жидкость элемента его всегда
разъѣдаетъ!..
'Впрочемъ, процессъ разъѣданія цинка соііроіюждается’ очень
интереснымъ явленіемъ.
Если вы для отрицательнаго электрода элемента возьмете
обыкновенный' цинкъ, какимъ онъ встрѣчается въ продажѣ, то
вы легко замѣтите, что этотъ цинкъ быстро растворяется нъ кис-
лотѣ. совершенно независимо отъ того, пользуетесь ли вы эле-
ментомъ или нѣтъ.
Электротехники говорятъ въ такихъ случаяхъ, что адемсшъ
изнашивается въ раскрытомъ состояніи, т.-е. когда онъ не зам-
кнутъ проводникомъ, и когда имъ но шлыуюгся совсѣмъ , для
полученія тока. Это, конечно, большой недостатокъ, потому что въ
такомъ элементѣ дорого стоящій цинка, будетъ иосдояино раство-
ряться, не принося.никакой пользы.
Это обстоятельство невольно папомиваеть вамъ нзвоя'іичыо
лошадь, которая ѣстъ овесъ съ одинаковой жадностью какъ въ
тѣ дни, .когда она работаетъ, такъ и въ тѣ дни, когда опа ни-
чего не дѣлаетъ.
Мы можемъ однако устранить вышеупомянутый недостатокъ
цинка, если мы амальгамируемъ его поверхность. Эго дѣлается
такимъ образомъ. Наливаютъ въ плоскій сосудъ немного ртути
и немного раствора сѣрной кислоты и, натираютъ этою смѣсью
поверхность щшка посредствомъ жесткой щетки. Если послѣ
этого цинковую пластинку употребить какъ отршщтолыіый элект-
родъ въ элементѣ съ двумя жидкостями, тогда, мы замѣтимъ,
что, пока элементъ не работаетъ, цинкъ очень мало растворяется,
а въ нѣкоторыхъ элементахъ совсѣмъ не тратится. Трата цинка
начинается только тогда, когда элементъ начинаетъ работать, т.-с.
когда мы получаемъ отъ него токъ 5).
О Продажный цинкъ содержитъ разныя примѣси. Поэтому въ тѣхъ точкахъ,
гдѣ въ цинкѣ вкраплояы другіе металлы, образуются мѣстныя электродвижущія
силы к мѣстные токи, обусловливающіе разъѣданіе цинка. Такой элементъ на
самомъ дѣлѣ работаетъ постоянію, хотя его полюсы и-разомкнуты, поработаетъ
онъ безполезно. При амальгамированіи цинкъ, образуя со ртутью амальгаму, дѣ-
41
Это явленіе можно объяснить такъ. Когда элементъ и<: рабо-
таетъ, водородъ осаждается на цинкѣ, вслѣдствіе чего металлъ
покрывается тонкимъ слоемъ газа. Газъ препятствуетъ соприкос-
новенію металла съ жидкостью и химическое дѣйствіе прекра-
щается. Это тоже своего рода поляризація, только па этотъ разъ
она намъ выгодна.. Эта поляризація наступаетъ почти мгновенно,
потому что выдѣлившійся при окисленіи цинка водородъ остается
у самой цинковой пластинки. Съ того момента однако, какъ
элементъ начинаетъ работать, т,-е. начинаетъ идти токъ, водо-
родъ освобождаетъ цинкъ отъ покрова, входитъ въ жидкость,
чтобы итти къ положительному электроду, іи, обнажая такимъ
образомъ цинкъ, предоставляетъ его поверхность новымъ энер-
гичнымъ дѣйствіямъ кислоты жидкости.
Элементъ при этихъ новыхт, условіяхъ дѣйствуетъ такъ, какъ
именно намъ желательно. Ибо во время его покоя въ немъ почти
не тратится ни цинка, ни кислоты, и трата этихъ матеріаловъ
происходитъ только во время работы элемента, л притомъ безъ
всякаго съ нашей стороны вмѣшательства Послѣ такого усовер-
шенствованія нашъ элементъ уже нельзя боіьше сравнивать съ
извозчичьей лошадью, а бо іѣе подходящимъ будетъ сравненіе
его съ автомобилемъ, который конечно граниь матеріалъ во время
движенія, но и не думаетъ о томъ, чтобы во время покоя въ
гаражѣ безполезно поглощать бензинъ.
Однако для того, чтобы амальгама достигала своей цѣли,
необходимо, чтобы опа была сдѣлана по вовможвоош тщательнѣе,
поэтому иногда погружаютъ нижнюю часть цинка въ элементѣ
въ маленькій сосудъ со ртутью; вслѣдствіе капиллярности ртуть
постоянно поднимается изъ этого сосуда и покрываетъ собою всю
поверхность цинка (Радиге).
Другой, тоже хорошій, способъ состоитъ въ томъ, чтобы амаль-
гамировать цинкъ во всей его массѣ, а не только на поверхности:
для этого берутъ хорошо просушенную ртуть, завертываютъ ее
фунтикомъ въ' бумагу и погружаютъ ее въ расплавленный цинкъ.
Затѣмъ какъ можно скорѣе охлаждаютъ цинкъ, иначе ртуть
лаетъ поверхность электрода вполнѣ однородною, а потому мѣстныхъ электро-
движущихъ силъ получиться не можетъ.
Конечно, черезъ нѣкоторое время дѣйствія элемента цинкъ на поверхности
истратится и приходится амальгамировать слѣдующій слой. Дрмяь ред.
42
успѣетъ испариться (пары ртути очень ядовиты). Черезъ нѣкото-
рое время ртуть распространяется во всей массѣ цинка, и мы
получаемъ амальгаму.
Сама ртуть не .играетъ никакой роли въ химическихъ про-
цессахъ, происходящихъ въ элементѣ, и когда весь цинкъ раство-
рится, мы можемъ найти ртуть па днѣ элемента въ видѣ малень-
кихъ блестящихъ шариковъ.
і Однако, какъ бы мы ни расхваливали амальгамированіе цинка,
г мы должны признаться, что въ нѣкоторыхъ случаяхъ и этотъ
способъ не достигаетъ цѣли. Поэтому въ элементахъ съ двухро-
мокнелымъ каліемъ (стр. 36) имѣются спеціальныя прпспособле-
і нія для выниманія цинка изъ жидкости па то время, когда эле-
с ментъ не работаетъ. Если, бы мы не приняли этихъ прсдосторож-
і. постой, то цинкъ, какъ бы хорошо амальгамированъ онъ пи былъ,
г продолжалъ бы растворяться въ кислотѣ и при раскрытомъ
элементѣ.
і Причину этого явленія нужно искать въ томъ обстоятельствѣ,
і что въ этихъ элементахъ съ одною 'Шідкоетые деполяризаторъ
растворенъ во всей массѣ Яіидкости, а потому поглощаетъ водо-
і родъ вездѣ, гдѣ онъ ого встрѣчаетъ. Между прочимъ оігь обиа-
жатъ цинкъ отъ охраняющей его газовой оболочки соворшешіо
такъ же, какъ онъ обнажаетъ уголь отъ газовой оболочки, слу-
і жащей причиной поляризаціи.
і Тѣмъ по менѣе и въ этомъ случаѣ амальгамированіе цинка
все-таки полезно, такъ какъ расходъ цинка амальгамированнаго
все же значительно меньше, чѣмъ безъ амальгамы.
Элементы.
Я хочу дать вамъ понятіе о нѣкоторыхъ наиболѣе употреби-
тельныхъ гальваническихъ элементахъ и вкратцѣ опишу паибо-
і лѣе важные типы. Я упоминалъ уже раньше, когда говорилъ о
деполяризаторахъ, что въ нѣкоторыхъ элементахъ, а нмеішо въ
элементахъ подъемныхъ и въ элементахъ Грене, сохраняютъ
цинкъ отъ безполезнаго разъѣданія, вынимая его изъ жидкости
па-то время, когда элементъ не работаетъ. Тѣмъ не менѣе цинкъ
разъѣдается въ этихъ элементахъ во время самой работы гораздо
болѣе, .чѣмъ это бы слѣдовало но- теоріи; наконецъ, всѣ этц эле-
43
менты мало постоянны. Все ото вмѣстѣ взятое говоритъ не въ
пользу этихъ типовъ элементовъ съ одной жидкостью, а потому
на практикѣ чаще употребляются элементы съ двумя жид-
костями.
Элементъ Даніэля.
Этотъ элементъ былъ изобрѣтенъ въ 1836 году. Ему слѣдо-
вало бы, сообразно со своимъ возрастомъ, быть уже сѣдымъ и без-
зубымъ. Тѣмъ не менѣе однако жъ элементъ Даніэля, благодаря
своему замѣчательному постоянству, и до сихъ поръ не имѣетъ
себѣ соперниковъ.
Обыкновенно элементъ Даніэля (рис. 21) состоитъ изъ стеклян-
наго стакана, въ которомъ помѣщена разведенная сѣрная кислота
и амальгамированный цинкъ. Въ серединѣ
стый глиняный сосудъ, внутри котораго
находится мѣдная пластинка въ раііворѣ
мѣднаго купороса; для того, чтобы м Ьдпаі о
купороса было всегда достаточно, ьтадуіь
ого въ жидкость съ излишкомъ нь видѣ
отдѣльныхъ кристалликовъ «).
Дѣйствіе элемента слѣдующее
Въ наружномъ сосудѣ при раствореніи
цинка въ сѣрной кислотѣ образуется сѣрно-
кислый цинкъ, или цинковый купоросъ;
оставшійся отъ этой химической реакціи
водородъ входить во внутренній сосудъ и,
соединяясь съ мѣднымъ купоросомъ, даетъ
сѣрную кислоту, тогда какъ мѣдь отла-
стакапа стоитъ цори-
-'ТОЩ
ГѴѴѴѴТТ—
Рпе. 21. Элементъ Даніэля
(ннпкъ, сѣрная кислота—
пористыя сосудъ—мѣдный
купоросъ, мѣдь).
гается на мѣдной пластлпкѣ. Электродвижущая сила элемента
равна 1,08 вольтъ. Элементъ выдерживаетъ токи до 2 амперъ.
Какъ іі всякія хорошія вещи, такъ п элементъ Даніэля поро-
дилъ цѣлый рядъ подражателей, изъ. которыхъ нѣкоторые имѣ-
ютъ практическія преимущества.
Элементъ Майдшігера представляетъ собою сосудъ, въ кото-
ромъ ішжпяя часть немного уже верхней (рпс. 22). Въ этотъ
сосудѣ опрокинута бутылка В. На. днѣ сосуда стоитъ небольшой
стаканъ О, содержащій въ себѣ положительный электродъ въ
*) Чаще ветѣчается обратное расположеніе: снаружи—мѣдь п мѣдный купо-
росъ, въ пористомъ сосудѣ—цинкъ и сѣрная кислота. Дщмі. ред. •
44
видѣ мѣднаго кольца; изолированная проволока отъ «того кольца
проведена кверху. Ня выступахъ, образуемыхъ наружнымъ сосу-
домъ внутри, поставленъ цинковый цилиндръ.
Няполиепіе этого элемента требуетъ нѣкотораго искусства,
зато, разъ составивши, мы можемъ оставлять ого безъ ухода на
нѣсколько лѣтъ. Благодаря такому качеству этотъ элементъ часто
употребляется въ разныхъ домашнихъ устройствахъ: звонкахъ,
сигналахъ и т. н. (.'ославляютъ элементъ слѣдующимъ образомъ.
Рпс. 22. Эломоктіі МаГідшіітра (бутылка еь мѣднымъ купоросомъ, мѣдь и шишъ).
Сперва наполняютъ наружпп!! сосудъ 10% растворомъ горь-
кой соли (сѣрнокислая магяеаія). Затѣмъ наполняютъ бутылку В
кристаллами мѣднаго купороса и прибавляютъ туда немного воды.
Когда это все готово, устанавливаютъ въ стеклянный сосудъ ста-
канъ съ мѣднымъ цилиндрома., а также и цинковый цилиндръ,
и, наконецъ, туда же опрокидываютъ бутылку съ мѣднымъ ку-
поросомъ, и притомъ такъ, чтобы выходящая изъ горлышка бу-
тылки трубочка приходилась у мѣднаго цилиндра.
Что же происходитъ въ этомъ элементѣ? Вода въ бутылкѣ
растворила въ себѣ мѣдный купоросъ сколько только могла. Но
все же его еще осталось очень много въ запасѣ въ кристалли-
ческомъ видѣ. Снаружи, гдѣ стоитъ цинковый цилиндръ, мы
имѣемъ растворъ горькой соли. Но растворъ мѣднаго купороса
тяжелѣе раствора горькой соли, а потому купоросъ остается въ
литой части сосуда, тогда какъ сверху па немъ плаваетъ рас-
творъ горькой соли. Такимъ образомъ цппкъ всегда будетъ на-
ходиться въ растворѣ горькой соли, а мѣдь—въ растворѣ мѣд-
наго купороса. Благодаря этому обстоятельству мы моліемъ обой-
тись безъ нористаго сосуда.
45
Во время работы элемента па. мѣдной пластшіи-Г. осаждается
мѣдь и растворъ мѣднаго купороса дѣлается слабѣе, тогда, изъ
бутылки сейчасъ же вновь растворяется купоросъ и добавляетъ
недостатокъ его въ растворѣ. Элементъ продолжаетъ дѣйствовать
такимъ образомъ до тѣхъ поръ, пока не истратится весь мѣдный
купоросъ въ бутылкѣ,—а его хватитъ на очень долгое время.
Электродвижущая сила, этого элемента около 1 вольта.
Элементъ Крюгера.
Этотъ элементъ основанъ на томъ же принципѣ, какъ и эле-
ментъ Майдиигера, только онъ гораздо проще, а потому и
дешевле.
Онъ состоитъ ивъ обыкновеннаго цилиндрическаго стакана,
(рис. 23) на днѣ котораго лежитъ свинцовая пластинка, служащая
положительнымъ электродомъ. Отъ центра этой пластинки ведетъ
кверху металлическій стержень, покрытый лакомъ для того, чтобы
онъ былъ изолированъ отъ жидкости. Отрицательнымъ электро-
домъ служитъ цинковый цилиндръ, висящій на троихъ стакана по-
средствомъ трехъ крючковъ Цинкъ амалычпшвованъ и въ верх-
ней своей части тоже покрытъ лакомъ, это « +
сдѣлано для того, чтобы кристаллы сопи
загрязняли собою верхнюю часть цинка.
Элементъ наполняютъ 10% растворомъ
горькой соли, вставляютъ въ него оба элек-
трода и всыпаютъ около 100 граммовъ кри-
сталловъ мѣднаго купороса. Мѣдный купо- [Г-"Ч
росъ погружается на дно, райворяотся здѣсь
насколько возможно, избытокъ жо его остается
нераствореішымъ. На образовавшемся такимъ РпІ._ 23. э.мммт, КрЮ.
образомъ болѣе тяжеломъ растворѣ плаваетъ п>р».
болѣе легкій растворъ горькой соли. Дѣйствіе
этого элемента совершенно такое же, какъ элементовъ Даніэля п
Майдиигера: на свинцовой пластішкѣ осаждается мѣдь, тогда какъ
цинкъ понемногу переходитъ въ растворъ. Когда мѣдный купо-
росъ истощится, 'въ элементъ всыпаютъ новую его порцію.
Съ этимъ элементомъ нужна та же предосторожность и даже
въ большей степени, чѣмъ при элементѣ Майдиигера, а именно,
необходимо его устанавливать на мѣсто по возможности безъ со-
46
трясенія. Дѣло въ томъ, что если обѣ жидкости, по неосторож-
ности нашей, перемѣшаются, тогда уже это не будетъ элементъ съ
двумя жидкостями, а будетъ элементъ съ одной жидкостью, а мы
знаемъ, что въ такихъ элементахъ цинкъ очень быстро разъ-
ѣдается.
Если однако принять это во вниманіе, то этотъ элемента—одинъ
изъ наиболѣе дешевыхъ и пріятныхъ. На практикѣ онъ оказался
очень постояннымъ и до сихъ поръ еще употребляется па нѣко-
торыхъ небольшихъ телеграфныхъ станціяхъ. Его электродвижу-
щая сила около 1 вольта, а внутреннее сопротивленіе очень мало.
Благодаря простотѣ его устройства каждый любитель можетъ
легко сдѣлать сто себѣ самъ 'безъ всякаго опасенія потерпѣть
неудачу.
Элементъ Сименса.
Къ тому же типу относится фціафрагмошіый эломіштъ-), Симен-
са. Его, правда, нельзя построить самому, но ояъ имѣетъ пренму-
Рке. 24. Эллмоп-н. Сіі-
ясиса.
щества—не быть такимъ чувствительнымъ къ
сотрясеніямъ, какъ предыдущіе типы.
Вмѣни пористаго сосуда онъ заключаетъ
въ сібѣ такъ натыкаемую діафрагму, состоя-
щую и іъ особаі о картона, сдѣланнаго изъ ра-
стительныхъ волоконъ (рис. 24). На днѣ сосуда
стоитъ глиняная бутылка со стекляннымъ гор-
лышкомъ и безъ дна. Внутри этой бутылки
наливается растворъ мѣднаго купороса и кла-
дется мѣдная пластинка. На картонъ кладется
кольцо изъ сукна, па которомъ поставленъ
цинковый цилиндръ, служащій отрицатель-
нымъ электродомъ. Жидкостью служпта 10*/,
растворъ сѣрной кислоты; однако можно упо-
треблять и растворъ горькой соли.
Этотъ элемента и до сихъ поръ еще употребляется въ Гер-
маніи.
Элементъ Бунзена.
Какъ и его товарищъ Даніэль, элементъ Бунзена состоитъ изъ
двухъ жидкостей, но деполяризаторомъ служитъ здѣсь азотная
кислота. Д’Арсоиваль, иавѣстпнП французскій электрикъ, пред-
почитаетъ вмѣсто азотной кислоты употреблять смѣсь соля-
47
ной и азотной кислотъ, взятыхъ въ равныхъ количествахъ и раз-
бавленныхъ двойнымъ количествомъ воды. Въ
(рис. 25) помѣщается деполяризаторъ (азотная
кислота) и угольный стержень. служащій по-
ложитсльнымъ полюсомъ. Снаружи пористаго
сосуда, слѣдовательно внутри стекляннаго,
опять мы имѣемъ цинкъ въ растворѣ сѣрной
кислоты.
; Нужно сознаться, что это элементъ въ
высшей степени непріятный: при работѣ изъ
него выдѣляются азотистые пары, которые
вредно дѣйствуютъ на легкія.
Электродвижущая сила этого элемента въ
началѣ» бываетъ 1,9 вольтъ, и онъ выдержи-
ваетъ токи до 5 амперъ и болѣе.
пористомъ сосудѣ
Рис. 25. Элементъ Бун-
зена (цинкъ, сѣрная
кислота—пористый со-
судъ — азотная кисло-
та, уголь).
Элементъ Радиге.
Въ элементахъ съ двухромокпелымъ каліемъ пли натріемъ мы
не встрѣчаемъ тѣхъ непріятностей, которыя встрѣтились намъ въ
Рис. 26. Элементъ Радиге (снаружи: уголь
въ иодкнелбиномъ растворѣ двухромокислаго
натрія; внутри: цинкъ въ растворѣ сѣрной
кислоты. Цинкъ стоитъ въ небольшомъ со-
судѣ со ртутью).
элементѣ Бунзена.
Кромѣ того, если амальга-
мировать цішкъ, и амальгами-
ровать тгца гелыго, то въ такихъ
элементахъ, устроенныхъ для
двухъ жидкостей, можно дос-
тичь очень хорошихъ резуль-
татовъ. Такихъ типовъ тоже
очень много, изъ которыхъ,
по словамъ изобрѣтателей
одинъ типъ идеальнѣе дру-
гого, а это можетъ привести
насъ съ .вами въ смущеніе: не
знаешь, который изъ нихъ вы-
брать. Мы считаемъ однако, что
элементъ Радиге — одинъ изъ
паилучіпііхъ.
Деполяризаторъ (двухромо-
кислый. кали) находится здѣсь
48
въ наружномъ пространствѣ, и здѣсь же помѣщенъ уголь. Цинкъ
въ видѣ стержня или пластинки находится внутри пористаго со-
суда—такое расположеніе позволяетъ помѣстить цинкъ въ не-
большую чашечку со ртутью для постояннаго поддержанія цинка
въ амальгамированномъ состояніи. Благодаря такому приспосо-
бленію цинкъ можно долго оставлять въ жидкости, не боясь его
разъѣданія.
Элементъ всегда готовъ къ употребленію, и батарея изъ та-
кихъ элементовъ можетъ служить и для электрическаго освѣщенія.
Электродвижущая сила этого элемента въ началѣ имѣетъ 2
вольта. Элементъ высотою въ 21 сантиметръ можетъ давать 2,5
ампера въ теченіе 10—12 часовъ. Послѣ этого необходимо замѣ-
нитъ сѣрную кислоту новою, деполяризатора же хватаетъ па срокъ
въ четыре раза большій.
Элементъ Лекланше.
Этотъ элементъ—наиболѣе распроетранелиый. Сколько сотенъ
тысячъ электрическихъ звонковъ, разсыпшпіыхъ по всему земному
шару, приводить этотъ элементъ..въ движеніе. Уже ради' этого
стоитъ немного поговорить о ігемъ.
Элементъ Леклаше заключаетъ въ себѣ 15’/0 растворъ (150 грпм.
па 1 .шітръ воды) нашатыря (хло-
Рис. 27. Эимеита Лсклйтко (цинкъ и уголь
въ рас'ічіор'І! лаіпа'Піілпі).
ристый аммой Ій); въ этомъра-
створѣпогруженаналочка цин-
ка. Ді'цоляріітіаторомъ служитъ
твердое тѣло, аимоішоиорекись
марганца, которая легко нахо-
дится въ природѣ въ готовомъ
видѣ. Все это лічі'гіі, удобно,
по надо имѣть въ виду, что де-
поляризація этимъ веществомъ
происходить довольно мед-
ленію. Поэтому если брать отъ
элемента слишкомъ сильный
токъ, то деполяризація по по-
спѣваетъ дѣйствовать, и па
угольной пластинкѣ образуется
газовый слой, вслѣдствіе чего
токъ быстро ослабѣваетъ. Но если дать элементу отдохнуть, то
деполяризаторъ понемногу деполяризуетъ элементъ и приведетъ
его снова въ исправное состояніе.
Вы видите, что при сильныхъ токахъ этотъ элементъ нельзя
считать постояннымъ, а потому онъ совершенно негоденъ для
электрическаго освѣщенія, но зато его дурныя привычки ни-
сколько не мѣшаютъ его хорошему дѣйствію въ тѣхъ случаяхъ
когда имъ пользуются не непрерывно, а давая ему отъ времени до
времени отдыхъ. За этимъ элементомъ громадное достоинство-
это его дешевизна. Кромѣ того, когда элементъ не дѣйствуетъ,
цинкъ нисколько по тратится, и причина этого явленія заклю-
чается В'ь томъ, что деполяризаторъ здѣсь твердый и не можетъ
смѣшиваться съ жидкостью, онъ не, можетъ слѣдовательно дойти
до цинка и обпаяшть его отъ предохраняющаго его газоваго
слоя, какъ это дѣлаютъ другіе деполяризаторы (ср. стр. 42).
Приготовивъ три или четыре такихъ элемента, мы можемъ
оставить ихъ безъ призора на нѣ-
сколько мѣсяцевъ, и они будутъ»
приводить въ дѣйствіе звонки, те-
лефоны, электрическіе часы и т. и,
и за все это время мы потратимъ
не болѣе двухъ ихъ трехъ малень-
кихъ цинковыхъ палочекъ.
Кто же въ состояніи конкуриро-
вать съ такимъ элементомъ?
Купронъ-элементъ.
Совершенно новый типъ элемен-
товъ представляетъ собою купронъ-
элементъ, изобрѣтенный недавно
французомъ Лаландомъ (рис. 28).
Положительный электродъ состо-
итъ изъ окиси или перекиси мѣди, т.-е. соединенія мѣди съ кис-
лородомъ. Жидкостью служитъ растворъ ѣдкаго натра, а отрица-
тельнымъ электродомъ, какъ и всегда, цинковая пластинка.
Дѣйствіе элемента слѣдующее. Цинкъ растворяется въ растворѣ
ѣдкаго натра, и освобождающійся при этомъ водородъ идетъ,
какъ всегда, къ положительной пластинкѣ, чтобы сдѣлать намъ
4
Рис. 28. Купронъ-элементъ. Сила то-
ка 16 амперъ. Емкость 400 амперъ-
часовъ. Внутреннее сопротивленіе:
0,007й омъ.
50
непріятности и поляризовать элементъ. Но это ому здѣсь не
удается, потому что, подойдя къ окиси мѣди, онъ отнимаетъ у
нея кислородъ и образуетъ .воду. Такъ какъ эта деполяризація
происходитъ очень быстро, то купрояъ - элементъ выдерживаетъ
сильные токи безъ замѣтной поляризаціи. Сопротивленіе этого
элемента, благодаря отсутствію пористаго сосуда, очень мало: такъ,
напр., въ элементѣ высотою въ 25 сантим, сопротивленіе всего
только 0,0075 омовъ.
Но самое замѣчательное еще впереди. Когда весь деполяри-
заторъ истраченъ, т-с. когда черпая, пластинка окиси мѣди пре-
вратится въ чистую мѣдь, тогда элементъ, конечно, шѵіпегь по-
.гчризоватьег. Но для приведенія его снова въ порядокъ не
требуется пи выішяіть дорогую деполяризующую жидкость, пи
вливать новую. Ничего этою не нужно. А просто вышімакиъ ію-
лояштелыіую пластішку изъ ьлеѵонта. обмывать со водой п
кладутъ па нѣкоторое время іи, какос-чіібудь теплое мѣсто. Тогда
мѣдная іліастішка понемногу сама собою окпгляптся кислородомъ
воздуха и опять обращается въ пластинку окиси мѣди п дѣлается
черною, какою опа быта вначалѣ.
Во всѣхъ другихъ ремонтахъ намъ нужно было въ деполя-
ризаторѣ имѣть кислородъ, іг оль входилъ въ тшхъ, образуя
болѣе или менѣе дорого стоящее химическое вещество, здѣсь же
мы получаемъ необходимый для деполяризатора кислородъ со-
вершенію даромъ—изъ сгружающаго пасъ воздуха.
Это ли не дешево? х)
Сухіе элементы й).
Очень удобны и въ практикѣ довольно часто употребляются
такъ называемые сухіе элементы. Я говорю „такъ называемые'*
потому, что на самомъ дѣлѣ эти элементы сухіе только снаружи,
іщугри-же оші содержатъ растворы солей, и потому сухими быть
не могутъ. Впрочемъ, растворы этп такъ хорошо упакованы, что
7) И тѣмъ не менѣе купронъ-олементъ не получилъ широкаго распространенія;
вѣроятно, онъ оказался па практикѣ неудобенъ. Л/тл. ред.
®) Вышеприведенная серія наиболѣе употребительныхъ гальваническихъ эле-
ментовъ почему-то пе содержитъ въ себѣ весьма употребительный типъ „сухого
элемента". Поэтому мы рѣшили пополнить этотъ пробѣлъ, Лрим. рв<).
51
сІМЗЗ-
съ таьпмъ элементомъ можно обращаться такъ, какъ будто бы
«ять весь состоялъ только изъ твсрдыѵъ тѣлъ, безъ жидкости.
Одинъ изъ элементовт,, принадлежащихъ къ этому типу, мы они-
.ііемь, я именно элементъ Геллезепа, выпущенный фирмою „Си-
менсъ и Гальскеѣ Въ центрѣ этого
элемента помѣщена угольная палоч-
ка (рис. 291, служащая положитель-
нымъ полюсомъ; опа окружена пе-
рекисью мсргаіща, заключеннаго въ
мѣшечкѣ изъ пергаментной бумаги-
Перекись марганца служитъ здѣсь
деполяризаторомъ, а пергаментъ за-
мѣняетъ собою пористый сосудъ-
Отрицательнымъ полюсомъ элемента
служитъ цинковая пластинка, окру-
жающая пергаментный мѣшечекъ;
все остальное пространство заполне-
но особой массой, составляющей се-
кретъ изобрѣтателя (часто _»го—дре-
весные опилки), прошіісПшой растворомъ нашатыря.
Какъ видите, составь с\ѵого нимепта одинаковъ съ составамъ
зпемепта .Чекланше; да іг свойства обоихъ элементовъ тоже сходны
между собою. Электродвижущая сила этого
1,5 вольтъ и сопротивленіе около 0,1 омъ.
элемента — около
ГЛАВА IV.
Электрическое сопротивленіе.
Вліяніе размѣровъ проводника.
Мы познакомились съ разностью потенціаловъ и съ элсктрп-
ческпмъ токомъ. ПереНдомъ еще къ одному важному понятію,
которое мы прежде всего выяснимъ вп примѣрѣ еъ жидкостью.
Вы, навѣрно, хороню .-шаете, что скорость
движенія жидкости по соедпшітелыіой трубкѣ,
должна зависѣть отъ размѣровъ этой трубки.
Р)ІГ. 31. Дни :і.ич;тр()ди
А и 1І сое.іпінчгы двумя
ііриііп.ііікаміі іцііпакііініпі
Нічеіпя, но различной
длины: :>.и‘ктрмч('гкому
току ир('Д<,тквля(‘і”<. боль-
шой (оіірттін.н'ніо бол'Ііе
длнпшііі щнниі.іокіі.
Возьмемъ два сосуда А и В (рис. 30) и соединимъ ихъ двумя
трубками К и В'. Пусть эти трубки одинаковаго сѣчшгія, по раз-
ной длины, при чемъ В' гораздо длиннѣе В. Очевидно само собою,
53
что жидкости будетъ гораздо труднѣе, протекать по длпнноіі
трубѣ, чѣмъ по короткой. Поятому естественно ожидать, что
черезъ болѣе длинную трубу будетъ протекать болѣе слабый по-
токъ жидкости, чѣмъ черезъ короткую. Наше ожиданіе подтвер-
ждается на опытѣ, и такимъ образомъ мы приходимъ къ понятію
о сопротивленіи, которое оказываетъ па-
ша трубка прохожденію по ней жидкости.
Это сопротивленіе мы должны считать
Рис. 33. Дна. электрода эле-
мента соединены двумя іірово-
.нікаміі одинаковой длины, но
различнаго понерочнасо сѣче-
нія: электрическому току нред-
(Тііішіот’ь большее сопротивле-
ніе болѣе тонкая лроволока.
Рис. 32. Дна сосуда А и В сін иыслп ппмі ір\б
налги одинаково!! длины, но разліічинги поперечнаго
сѣченія: лепдкіи-'гп труднѣе пройти черезъ болѣе тон-
кую трубкѵ.
тѣмъ больше, чѣмъ слабѣе мы получаемъ токъ жидкости, при
данной равности уровней. Итакъ, сопротивленіе трубы очевидно
растетъ вмѣстѣ съ ея длиною.
Теперь сдѣлаемъ другое предположеніе, а. пметшо: пусть обѣ
трубки одинаковой длины (рис. 32), но разнаго поперечнаго сѣ-
ченія. Поставимъ себѣ вопросъ: черезъ какую трубку пойдетъ
болѣе сильный потокъ жидкости — черезъ толстую или черезъ
топкую? Я увѣреігь, что надъ этимъ вопросомъ вы не долго
будете ломать себѣ голову. Конечно, сквозь узкую трубку жид-
кости будетъ труднѣе проходить и токъ жидкости будетъ слабѣе,
чѣмъ черезъ толстую трубку. Итакъ, сопротивленіе трубки дѣ-
лается больше, когда поперечное сѣченіе ея уменьшается.
Электрическій токъ, какъ мы видѣли, аналогиченъ потоку
жидкости, а потому нѣтъ ничего удивительнаго, что мы можемъ
цѣликомъ примѣнить только что сдѣланное умозаключеніе и къ
электрическому току въ проволокахъ.
54
а) Изъ двухъ проводниковъ одинаковаго матеріала и одинако-
вой площади поперечнаго сѣченія болѣе длинный проводникъ
представляетъ большее препятствіе прохожденію электрическаго
тока, значитъ имѣетъ большее сопротивленіе, чѣмъ болѣе ко-
роткій. Если мы соединимъ два полюса элемента (рис. 31) двумя
проволоками, изъ которыхъ одна длиннѣе другой, то электриче-
скій токъ пойдетъ по обѣимъ проволоками»; однако по болѣе ко-
роткой проволокѣ току легче будетъ пройти, и коатому здѣсь
токъ будетъ сильнѣе, чѣмъ въ болѣе длинной проволокѣ. При
благопріятныхъ условіяхъ мы можемъ даже замѣтить, что болѣе,
короткій проводникъ нагрѣвается сильнѣе болѣе длиннаго.
в) Теперь возьмемъ два проводника, соединяющіе. дна полюса
элемента (рлс. 33), одинаковой длины, по различнаго попереч-
наго сѣченія. Въ этомъ случаѣ электрическому току будетъ легче
пройти по толстой проволокѣ, чѣмъ по топкой, и въ толстой про-
волокѣ токъ будетъ сильнѣе.
Соединивъ оба эта положенія въ о то, мы можемъ сказать,
что а л ектричееко е сопр от и в.і ец 1 е и р о и о д и и ка тѣмъ
больше, чѣмъ онъ длиннѣе и чѣмъ его поперечное
сѣ че н і е м е и ьш е.
Вліяніе матеріала проводника.
При расчетѣ водопроводовъ, вообще говоря, достаточно для
опредѣленія сопротивленія трубъ знать пхъ размѣры. Однако но
всегда этого бываетъ достаточно,
Вапомшіиъ извѣстную исторію, надѣлавшую такъ много шума
въ Парижѣ. На. улицѣ Бюффопъ было замѣчено, что расходъ
воды но какой-то странной причинѣ сталъ уменьшаться, и вотъ
управленіе водопровода рѣшило доискаться до шніавѣетпой при-
чины этого явленія. Трубы были разрыты, и орнгишшіпое явле-
ніе раскрылось передъ глазами удивленныхъ зрителей. Три чет-
верти всѣхъ трубъ оказались иаиолшишымп густой кашицей, въ
которой весело копошилась цѣлая коллекція червячковъ и дру-
гихъ миленькихъ животныхъ. Управленіе водопровода осталось по
особенно довольно такимъ открытіемъ, а окрестные жители острили,
говоря, что управленіе въ своихъ поистинѣ материнскихъ заботахъ
о жителяхъ этого квартала Парижа снабжало ихъ не только
іштьевой водой, по даже и провіантомъ.
Нравоученіе сей басни заключается въ томъ, что сопротивле-
ніе трубъ оказывается зависимымъ не только отъ ихъ размѣровъ,
но также и отъ того, что онѣ въ себѣ заключаютъ. Но на самомъ
дѣлѣ это только исключительный случай въ водопроводной
практикѣ.
Въ электрическомъ же токѣ—и на это-то мы п хотимъ обра-
тить особенное вниманіе—всегда приходится имѣть въ виду, при
опредѣленіи сопротивленія проводниковъ, что оіш заключаютъ
внутри себя. Правда, здѣсь играетъ роль не засореніе ихъ, какъ
въ трубахъ, а природа и химическій составъ данныхъ проволокъ.
Дѣло въ томъ, что всѣ металлы представляютъ собою проводники
электричества, ро проводники эти не одинаково хороши. Такъ,
напримѣръ, мѣдь проводитъ электричество лучше, чѣмъ золото,
золото лучше, чѣмъ желѣзо, желѣзо лучше, чѣмъ ртуть, и т. д.
Поэтому если мы возьмемъ двѣ проволоки одинаковой длины и
одинаковаго поперечнаго сѣченія, но одну мѣдную, а другую же-
лѣзную, то желѣзная представитъ собою большее с о п р о т и-
вленіо току, чѣмъ мѣдная, или, скажемъ такъ, мѣдная будетъ
имѣть большую электропроводность, чѣмъ желѣзная.
Вотъ мы разобрали съ вами различные факторы, которые ока-
зываютъ вліяніе па гоиротіівлешс проводника: во-цервыхъ, его
д л и и а, во-вторыхъ, его и о и е р о ч и р е е ѣ ч о и і с и, въ-третьихъ,
м а т е р 1 а л ъ, изъ котораго сдѣланъ проводникъ.
Единица сопротивленія. Омъ.
Прежде чѣмъ нтти дальше, мы сдѣлаемъ съ электрическимъ
сопротивленіемъ то же, что мы сдѣлали съ другими алектриче-
скими величинами, а именно: установимъ сдипшіу для электри-
ческаго сопротивленія.
Предположимъ, что проволока соединяетъ два полюса элемента,
электродвижущая сила котораго ррвна какъ разъ 1 вольту. Если
проволока длинная и тонкая, то токъ будетъ довольно слабый.
Можетъ быть, онъ будетъ представлять -только небольшую долю
ампера.
Возьмемъ ножницы и будемъ все укорачивать нашу прово-
локу постепенно. Каждое укорачиваніе проволоки влечетъ за
собою, уменьшеніе сопротивленія, и въ то же время,—хотя пеио*
56
средственно мы этого еще докипать по можемъ, но ужъ это-то вы
мнѣ повѣрите на слово,—съ укороченіемъ проволоки сила тока
все будетъ увеличиваться (па самомъ дѣлѣ, вмѣстѣ съ увеличе-
ніемъ силы тока будетъ уменьшаться п вольтажъ элемента, но па
это обстоятельство мы пока и« будемъ обращать съ вами вниманія.
Уменьшеніе вольтажа будетъ незначительно, и мы будемъ пред-
полагать, что разность потенціаловъ иа концахъ проволоки будетъ
все оставаться равной 1 вольту).
Ну, продолжайте укорачивать проволоку. При этой операціи
наступить моментъ, когда сила тока, постепенно увеличиваясь,
дойдетъ наконецъ до 1 ампера.
Для этого момента сопротивленіе проводника будетъ имѣть
вполнѣ опредѣленную величину. Такъ, папр., если бы мы описан-
ную операцію производили на мѣдной проволокѣ діаметромъ въ
миллиметръ, то мы бхя нашли, что тотъ моментъ, когда мы до-
стигли силы тока въ 1 амперъ, при разности потенціаловъ въ
1 вольтъ проволока оказалась длиною въ 50 метровъ. Прекрасно.
Вотъ эту-то величину сопротивленія мы ч примемъ съ вами за
единицу.
Международной комиссіей эта единица паявшія о м и м ч> въ
честь знаменитаго нѣмецкаго физика Ома.
Итакъ, 1 омъ есть такое сопротивленіе, которое
при разности потенціаловъ вч, 1 волът'ь пропу-
скаетъ ток'ь силою въ I амперъ.
Посмотримъ теперь, почему этотъ омъ играетъ такую болшную
роль въ разговорахъ электротехниковъ другъ е.ъ другом'ь.
Законъ Ома.
Возьмемъ какой-нибудь проводникъ и сообщимъ его копцамъ
какую-нибудь опредѣленную разность иотеіщіімонъ; тогда по про-
воднику пойдетъ опредѣленный электрическій токъ. Въ такомт,
случаѣ мы имѣемъ систему съ разностью потенціаловъ Е вольтъ,
съ сопротивленіемъ въ IV омовч, к съ силою тока въ Г амперъ.
Намъ важно ясно представлять себѣ, что эти три величины не произ-
вольны, а стоятъ въ опредѣленной зависимости другъ отъ друга.
Дѣйствительно, если я увеличиваю разность потеиціаловт, при
томъ же сопротивленіи, то, конечно, сила тока увеличится; если
57
я упшшчігваю сопротивленіе, оставляя разность потенціаловъ безъ
перемѣны, то, конечно, сила тока уменьшится. Другими словами:
если задаться какими-нибудь опредѣленными значеніями двухъ
изо, разсматриваемыхъ величинъ, то третья ужо дѣлается вполнѣ
опредѣлениоіі и зависитъ отъ первыхъ двухъ.
Итакъ, между этими тремя величинами имѣется опредѣленная
зависимость и эту зависимость впервые удалось найти знамени-
тому физику Ому.
Можетъ быть, вамъ уже дѣлается скучно при одномъ словѣ,
„математика", но что же дѣлать, когда проще всего выразить
эту зависимость, найденную Омомъ, математическою формулою,
а именно:
Это означаетъ, что для того, чтобы опредѣлить силу тока, надо
раздѣлить разность потенціаловъ па сопротивленіе.
Такъ, напримѣръ, если памъ дана разность потенціаловъ въ
77=10 вольтъ, а сопротивленіе нашего проводника 1ГГ=2 ома,
тогда мы можемъ безъ всякпхь піміірешй вычислить силу тока.,
раздѣляя одно па друіое и іипіѵііімъ 5 амперъ.
Итакъ, при дѣленіи разности потенціаломъ па сопротивленіе
мы получаемъ силу тока; а если вы теперь вспомните правила
дѣленія и умноженія, то вамъ ничего но будетъ стоить согла-
ситься со мною, что, помножая силу тока на сопротивленіе, я
должеігь получить разность потенціаловъ. Это соображеніе мы
выразимъ опять формулою:
Е = .7-
котор.ая представляетъ собою только другую форму того же за-
кона Ома. Выражая это словами, получаемъ: разность потенціа-
ловъ на копцахъ проводника въ точности равняется произведе-
нію пзта силы тока на сопротивленіе даппаго проводника.
Пусть сопротивленіе будетъ 2 ома и сила тока дана въ 5 амперъ,
тогда ясно, что разность потенціаловъ на копцахъ проводника
будетъ равна 2Х» = 10 вольтъ.
Можно еще иначе представить законъ Ома. Мы можемъ на-
писать: р;
58
а это означаетъ, что можно вычислить сопротивленіе ТГ даннаго
проводника, раздѣляя разность потенціаловъ У? па силу тока .7.
Пусть, напримѣръ, намъ дала разность потенціаловъ въ 10 вольтъ
и сила тока въ 5 амперъ. Отсюда мы заключаемъ, что сопроти-
вленіе нашего проводника —10:5 = 2 ома.
Приведенные здѣсь примѣры примѣненія атихъ трехъ формулъ
показываютъ, насколько онѣ важны въ практикѣ и вы сами со-
гласитесь, что если мы привели паши формулы, то вовсе по для
того, чтобы напрасно надоѣдать читателю математпкоіі.
На практикѣ мы будемъ примѣнять первую формулу .1=
когда панъ извѣстна разность потенціаловъ и сопротивленіе, а
хотѣлось бы опредѣлить силу тока. Вторую формулу .К==.7-ІЕ
мы будемъ употреблять, когда извѣстна сила тока и сопротивле-
ніе и желательно знать разность потенціаловъ. Наконецъ, если
намъ извѣстны разность потенціаловъ Е и сила тока 7, то, іірп-
Е
мѣняя третью формулу ]Ѵ — ~р мы можемъ вычислить сопро-
тивленіе.
Мы совѣтуемъ читателю поупражняться па такихъ нычцелс-
піях'ь, потому что опп Петрѣ,чаются на практикѣ, на каждомъ
шагу; вотъ почему и мы такъ подробно—а намъ навѣрно пока-
залось, что и слишкомъ подробно — остапавлтівались ни этомъ
вопросѣ.
Къ сожалѣнію, мы еще не все сказали. Памъ еіце нужно вы-
яснить, какимъ же образомъ соііротішлепіе зависитъ отъ размѣ-
ровъ проводника.
Мы уже. уяснили собѣ, что сопротишшпіо проводцпіаі будетъ
тѣмъ больше, чѣмъ длиннѣе проволока и чѣмъ мепыііе площадь
ея поперечнаго сѣченія.
. Теперь мы уже немного напрактиковались въ нтоіі области, а
потому поймемъ легко, что въ проводникѣ, котораго длина удвои-
лась, сопротивленіе но только увеличится вообіцо, по увеличится
какъ разъ вдвое, тогда какъ при увеличеніи плоіцадп сѣченія
проводника вдвое сопротивленіе его уменьшится вдвое.
Мы, значитъ, можемъ теперь гораздо точнѣе ныраппться и
сказать, что сопротивленіе проводника пропорціо-
нально его длинѣ и обратно пропорціонально или-
йЭ
Щади его поперечнаго сѣченія. Наконецъ, какъ вы по-
мните, мы выясишш съ вами, что сопротивленіе проводника зави-
ситъ также отъ его матеріала.
Все это вмѣстѣ мы можемъ выразить одною формулою и
если назовемъ черезъ I длину проводника, черезъ -ч площадь по-
перечнаго сѣченія и черезъ ІУ его сопротіпілепіе, то получимъ:
Вошедшій въ эту формулу коэффиціентъ е и выражаетъ зави-
симость сопротивленія отъ матеріала. Коэффиціентъ это'гь назы-
вается удѣ>.][ ьн ы мль сопротивленіемъ даннаго металла и
для различныхъ матеріаловъ будетъ, вообще говоря, различенъ.
Пользуясь этою формулою, мы получимъ сопротивленіе ІГ въ
омахъ, если выразимъ I въ сантиметрахъ, а площадь л- въ ква-
дратныхъ сантиметрахъ. Сантиметръ вообще въ физикѣ при-
знается основною единицею, о чемъ мы поговоримъ съ вами нѣ-
сколько подробнѣе впослѣдствіи. Если взять длину I какъ разъ
равною 1 сантиметру, а поперечное сѣченіе я какъ разъ равнымъ
1 кв. сантиметру, тогда пзь юй ке формулы мы видимъ, что
удѣльное сопротивленіе такого кубическаго сантиметра будетъ
равно его сопротивленію въ омахъ. Удѣльное сопротивленіе вы-
ражается въ омо-сантиметрахъ. Не нужно смѣшивать сопротивле-
ніе съ удѣльнымъ сопротивленіемъ. Изъ нашей формулы прямо
видно, что эти двѣ величины различнаго порядка. Дѣйствительно,
если написать эту формулу такъ:
1> I = ТКз
то мы видимъ, что произведеніе омовъ па длину въ квадратѣ
(па кв. сантиметры) имѣетъ тотъ же размѣръ, что произведеніе
удѣльнаго сопротивленія на длину. Раздѣляя это уравненіе на
длину, мы получаемъ: съ лѣвой стороны—удѣльное сопротивленіе,
"ѣ-е.' омы, помноженные на квадратные сантиметры и дѣлгШ#.п;
на сантиметры, другими словами, произведеніе омовъ па сап-
т и метры.
Эти тонкости только запутываютъ дѣло, скажете вы, да и трудно
съ ними свыкнуться. До нѣкоторой степени вы правы. Но если бъ
вы впали, какъ ужасно вы осрамитесь въ кружкѣ электротехни-
чески образованныхъ людей, если вы вычислите удѣльное сопро-
60
тпвлеше въ омахъ вмѣсто омо-сантиметровъ, тогда бы вы по-
леводѣ стали болѣе интересоваться эттгь вопросомъ.
Въ нижеприведенной таблицѣ помѣщены величины удѣльныхъ
сопротивленій наиболѣе*, часто встрѣчающихся матеріаловъ.
[ ; Уд-Г,льпое соиро- ;
НАЗВАНІЕ МАТЕРІАЛОВЪ. | тпвлеше въ омъ- •
। сантиметрахъ. |
Серебро................................................! 0,000001492
Мѣдь................................................... 0,000000'8-1
Золото.................................................і 0,000002077
ЦИНКЪ .................................................। 0,000005689
.Платина...............................................; 0,000008981
Желѣзо................................................ і 0,000()0!)63(>
Свинецъ.................................................... О,(ММКШІ4(>5
Ртуть.........................% ..................... 0.0000‘МЗѢ)
Растворъ мѣднаго купороса..............................' 2<і
Чтобы показать вамъ, что втп цифры дли чего-шібудь полезны,
я приведу нѣсколько примѣровъ.
1-ый примѣръ. Необходимо опредѣлить со!і|іотіівді*шо мѣд-
ной проволоки ДЛИНОЮ ВЪ 30 МСТрОВЪ И ІІОІІСрІ'Ч (ІИ ГО С'ІМІСЦІЯ ВЪ
2 квадр. миллиметра.
Не забывайте, что въ пашу формулу .надо подставлять числа,
выражающія длину и площадь въ сантиметрахъ. Тогда имѣемъ:
р = 0,000001584 омо-стнітішетршіъ,
I = 3000 саптим.,
я ~ 0,02 кв. саитігм.
Подставляя, получаемъ:
ТК=О,000001584-^ = 0,2370 омовъ.
61
2-6й примѣръ. Какое поперечное, сѣченіе нужно взять въ
желѣзной проволокѣ длиною въ 23 метра, чтобы сопротивленіе
ея было 1. омъ.
Сперва перепишемъ нашу формулу немножко иначе, а именно:
I
А теперь подставляемъ:
Р = 0,000009636,
I ~ 2300 сантиметровъ,
ТК= і омъ,
и получаемъ:
я = 0,000009636-522” = 0,0222 кн. сантимстр.
.Это немного болѣе пім 2 и мпп ппіетра.
В-ій примѣръ. Ьпо і ѵіиіп сіребряной проволоки въ
0,2 кв. миллиметра, илирі ппіо і) и цы п сопротивленія въ
5 омовъ?
Для этого случая мшіпіі омы г тире писать пашу формулу
въ такой формѣ:
Производя вычисленіе, вы найдете длину въ 6700 сантиметровъ,
пли въ 67 метровъ ’).
Кратныя единицы системы С. О. 8.
Только что мы съ облегченнымъ вздохомъ покинули эту скуч-
ную главу о сопротивленіяхъ, какъ вдругъ мнѣ приходитъ въ
голову, что я имѣю еще кое-что сообщить .вамъ.
Мы видѣли, что удѣльное сопротивленіе металловъ выражается
очень малыми дробными частями омо-саитиметровъ.
Въ противоположность этому удѣльное сопротивленіе дурныхъ
проводниковъ (изоляторовъ), какъ, напр., стекла, каучука, эбонита
(твердый каучукъ) и т. и., выражается милліардами и трилліонами
омо-сантиметра.
') Пожалуйста, не забудьте выразятъ площадь въ квадр. сантиметрахъ.
62
Конечно, но только не интересно, по даже и безполезно при
вычисленіяхъ таскать съ собою постоянно цѣлую коллекцію иулсіі:
написаны ли они справа или слѣва даиіпіго числа, это одинаково
обременительно. Поэтому въ электричествѣ такъ же, какъ и въ
другихъ отдѣлахъ физики, условились употреблять кратныя
единицы, которыя отличены особыми приставками къ основнымъ
позваніямъ единицъ. Эти приставки взяты изъ греческаго или
латшгекаго языка, и вы ихъ навѣрно уже встрѣчали, за неболь-
шими исключеніями, въ другихъ отдѣлахъ физики.
Дока—означаетъ величину въ 10 разъ большую. Въ электри-
чествѣ эта приставка рѣдко употребляется.
Гекто — означаетъ величину въ 100 разъ большую. Такъ,
паир., гектоуаттъ есть 100 уаттовъ (уаттъ ость единица мощности,
о которой мы скоро будемъ говорить).
Кило—означаетъ 1000. Такимъ образомъ киловольтъ будить
1000 вольтъ. Килоуатть—1000 уаттъ.
М и р і а—означаетъ 10000. Это рѣдко употребляется.
Мега пли могъ—означаетъ 1 000.000. Такі>, лапр., мсгомъ=
1.000.000 омовъ.
Подраздѣленія пли части едішпцы обозначаются большею
частью латинскими приставками:
Д е ц и—означаетъ •/„, ианр., децпамперъ.
Санти—означаетъ Ѵ1И, такъ, паир., саптнампорі, (рѣдко упо-
требляется).
Милли—означаетъ Чіті, паир.: мшілпамиоръ, миллппо.чьтъ.
Микро—означаетъ ‘/гиоЛ». такъ, іпшр.: микроамперъ, микро-
вольтъ, микромъ, микрокулонъ, мпкромсаптішетръ и т. д.
Такимъ образомъ, вмѣсто того чтобы писать 0,000001(І омосаи-
тимстровъ, вы будете писать проще 1,(і ыпкромоепптиметроігь.
Однако будьте осторожны. Достигнутое нами удобство имѣетъ
и обратную сторону, такъ кака, надо быть болѣе осмотрительнымъ,
чтобы по ошибиться.
Такъ, паир., вч> формулѣ.
1у=(4
сели р выражено въ мпкросантііАшт[>ахъ, то п сопротивленіе
/Ку пасъ получится въ мп [фонахъ. Если же мы желаемъ имѣть
63
ихъ въ оиахъ, то не надо забывать цомпожпть получешшіі ре-
зультатъ на милліонъ!
Узко изъ этого примѣра вы видите, что, пользуясь кратными
единицами на ряду съ основными, необходима особая предосто-
рожность, иначе возможны грандіознѣйшія ошибки.
Изъ предыдущаго вы можете вывести для себя полезное за-
ключеніе о томъ, какъ произошли нѣкоторыя техническія назва-
нія, которыя вы слышали у электротехниковъ и которыя вамъ
казались такпмп непонятными и даже странно звучащими. Такъ,
папр., слово микрокулонъ несомнѣнно можеть испугать не-
подготовленнаго человѣка. Вы же знаете теперь, что тутъ ничего
страшнаго нѣть и что ото слово состоптъ изъ двухъ словъ: изъ
приставки микро, которая означаетъ „наіый“ и которая часто
встрѣчается въ повседневной жизни (микроскопъ, микрометръ и
т. и.), и изъ слова кулона,—имя французскаго фишка Такимъ
же образомъ произошли слова: кплоу.тггъ, мпкроііо.іыі>, мегомъ,
и т. п. ужасы. Всѣ эти названія имѣютъ очень простои ц логич-
ное происхожденіе.
Основныя единицы пропзош.ші отъ шізвашіі великихъ людей,
которые были піонерами въ отысканіи заколовъ ьлоктрпческихъ
явленій. Всѣ эти единицы по выбраны случайно, какъ, папр.,
нѣмецкій футъ, французскій туазъ пли апгшііекііі дюймъ, (кото-
раго англичане не перестаютъ придерживаться и до сихъ поръ—
безъ сомнѣнія, изъ уваженія къ его древнему происхожденію), а
связаны въ одну общую систему.
Мы уже видѣли, что величина ампера опредѣляется величи-
ною кулона, а величина ома опредѣляется вольтомъ и амперомъ.
Однако п величина кулона н вольта опредѣлены въ свою очередь
другими, такъ назыв. основными единицами: единицей длины—
сантиметръ, единицей массы—граммъ и единицей времени—се-
кунда. Изъ этихъ трехъ основныхъ единицъ можно составить
всѣ вышеупомянутыя электрическія единицы па основаніи опре-
дѣленныхъ соотношеній, которыя всѣ вмѣстѣ взятыя составляютъ
систему, называемую С. Сг. & (сеиіітеіге, ртатте, весшніа).
Къ сожалѣнію, мы не можемъ здѣсь останавливаться на этихъ
вопросахъ, такъ какъ намъ нужно спѣшить выясненіемъ еще
очень многихъ другихъ явленій. Однако для того, чтобы указать
вамъ, какое громадное культурное значеніе имѣетъ система С.
64
я скажу только, что она принята всѣми электриками, безъ раз-
личія національностей: нѣмецъ, американецъ, французъ, даже
японецъ—японская электротехника тоже начала дѣлать свои пер-
вые шаги—однимъ словомъ электротехники всего свѣта понима-
ютъ, что такое, ндцр., 1 амперъ. Вы понимаете, какой громадный
прогрессъ достигнутъ этимъ путемъ въ международныхъ сно-
шеніяхъ.
Электротехники очень гордятся этнмъ обстоятельствомъ; они
вмѣстѣ съ математиками, физиками и другими учеными поло-
жили основу для международнаго языка.
Содержаніе главы.
Проводники, такъ же какъ и водопроводныя трубы для воды,
представляютъ для электрическаго тока опредѣ.пенное счшротпвле-
піе, которое тѣмъ больше, чѣмъ больше длина проводника и
чѣмъ меньше площадь его .поперечнаго сѣченія. Сопротивленіе
это кромѣ того зависитъ отъ матеріала проводника, такъ какъ
различные проводники въ различной стснспи пропускаютъ токъ.
-Электрическое сопротивленіе, намѣряется и выражается омами;
1 омъ есть такое сопротивленіе, которое, пропускаетъ токъ сплою
въ 1 амперъ, при разности потенціаловъ въ I вольтъ.
Разность потенціаловъ, сопротивленіе и сила тока въ данномъ
проводникѣ связаны другъ сь дрлюмь закопомъ Ома, благодаря
которому можно опредЬішгь а обую інь лихъ трехъ величинъ,
если извѣстны двѣ другія величины
Закопъ Ома выражается формулою:
,Г=-7г
II)
Самое сопротивленіе проволокъ можно выразить формулою:
I
>0 = () -
которая показываетъ, что сопротивленіе пропорціонально длинѣ
и обратно пропорціонально площади поперечнаго сѣченія. Коэф-
фиціентъ р, различный для различныхъ матеріаловъ, называется
удѣльиым'ь сопротивленіемъ и выражается въ омосаптпметрахъ.
Чтобы не употреблять слишкомъ большихъ чиселъ въ вычис-
леніяхъ, условились обозначать величины кратныя основныхъ
единицъ особыми приставками. Эти приставки тождественны съ
тѣми приставками, которыя для той же цѣли употребляются въ
66
метрической системѣ. Вновь введены только мега, означающее
вт> милліонъ разъ большую величину, и микро, означающее въ
милліонъ разъ меньшую величину. Основныя электрическія еди-
ницы выбраны не произвольно, а соединены съ абсолютной систе-
мой единицъ О- <* & опредѣленными соотношеніями. Абсолютная
же система имѣетъ основными единицами сантиметръ—длина,
граммъ—масса и секунду—время.
ГЛАВА V.
Мощность.
Мощность и энергія.
Намъ нужна теперь новая гпдравлішеская аналогія.
Вотъ передъ вами водопадъ, низвергающій въ .узкое ущелье
свои воды. Вы шідлі’е, какъ опъ спадаетъ съ нѣсколькихъ мет-
ровъ высоты въ видѣ красивой дуги.
Что говоритъ намъ зга картина?
Смотря по тому, пто мы заточимъ увидѣть.
Неправда ли, ландшафтъ воехптггтетепъ; водопадъ „курится*;
въ окутывающей ь сто туманѣ солнце весело играетъ яркими
цвѣтами радуги, мы видимъ бѣлую пѣну, которую песетъ на
себѣ бушующій потокъ, пробиваясь между скапами; мы впиваемъ
ароматъ деревьевъ, склошгвпптхся надъ теченіемъ. На ряду съ
зрѣніемъ и слухъ нашъ очарованъ гармоніей звуковъ.
Все это мы должны признать, если не хотшмъ поссориться съ
художниками и поэтами; этн господа, какъ извѣстно, не отлича-
ются кротостью нрава, когда вздумаешь имъ противорѣчыть.
По если говорить правду, „умыселъ* у пасъ „другой тутъ
былъ*.
Дѣло въ томъ, что мы, электрики, не въ примѣръ поэтамъ и
художникамъ, не позволяемъ себѣ вполнѣ поддаваться очарова-
нію красотъ природы. Водопадъ, конечно, интересуетъ и пасъ,
по съ совершенно другой точки зрѣнія. Мы готовы подойти къ
нему и^попытаться взять у него кое-что своимп нечестивыми
руками.
Что же именно?
Очень просто: нѣкоторую часть его энергіи; эта энергія
5е
68
вдохнетъ духъ жизни въ наши машины; эта анергія, какъ вы
знаете,—нричгшавсей нашей жизни и всякаго движенія. Вопросъ
только т> томъ, можемъ ли мы ваять у водопада ату анергію
въ достаточномъ количествѣ. А то стоить ли ссориться изъ-за
этого съ поэтами и художниками, которымъ мы испортимъ ихъ
чудные виды.
Чтобы рѣшить этотъ, безъ сомнѣнія, важный воиросъ, мы
должны знать мощность нашего водопада, или, выражаясь тех-
нически, количество развиваемыхъ имъ лошадиныхъ силъ.
Что можно сказать объ этой новой величинѣ, съ которой до
сихъ поръ мы еще не встрѣчались'?
Мы пе встрѣчались съ ней потому, что говорили отдѣльно о
разницѣ уровней, рождающей потокъ жидкости, и отдѣльно о
силѣ этого потока.
Мощность ') яге водопада зависитъ пе отъ одной разницы
уровня, т.-е. его высоты. Водопадъ можетъ низвергаться съ боль-
шой высоты, и все-таки онъ будетъ „слабъ", если дастъ только
немного литровъ воды въ секунду (см. рис. 34).
Но знать количество протекающей воды также пе достаточно
для учета „силы" водопада Огромныя массы воды обладаютъ
очень небольшой мощпосіыо, когда высота ихъ паденія всего
нѣсколько сантиметровъ (см. рис. 35).
Водопадъ развиваетъ большую силу въ томъ случаѣ (см. рис.
37), когда онъ одновременно отличается и высотой, и богатствомъ
своего потока.Вго сила оцѣнивается произведеніемъ этихъ
двухъ величинъ. Вели мы будемъ выражать высоту въ метрахъ,
а количество воды, протекающей въ секунду,—въ литрахъ (пли,
что то же, въ килограммахъ, такъ какъ литръ воды вѣсить рщшо
1 килограммъ), то полученное произведете дастъ намъ мощность
водопада въ килограммометрахъ въ секунду.
Одна л о ш а д и пая си л а р а в и я е т с я 75 к и л о гр а м >і о-
м е т р а и ъ въ с е к у и д у; поэтому полученный результатъ нужно
только раздѣлить на 75, чтобы получить величішу мощности во-
допада, выраженную въ лошадиныхъ силахъ.
Что касается энергіи или работы, совершоппой водопа-
домъ за опредѣленный промежутокъ времени, то ея величина
Менѣе точно—его „сила".
69
1’ці-. !>-!. Радпуі'ііііі
бо.і І-ІІІ оі'і
іи). Гй),іднш.і,'I.
71
36. Вл.і'ь пч. Гари;!; (Оксртал!,), Водопадъ ма.іоіі ні.іеоты, бѣдпыі'і ііодіж; малая
мощносіч..
72
73
равна произведенію мощности на время (ее и выра-
жаютъ въ „сило-часах'ь", иод].»азумѣвая здѣсь именно лошадиную
„силу"). Это ясно—потому что въ два. или три часа времени во-
допадъ, конечно, іт])0і[зведетъ работы въ два или три раза больше,
чѣмъ въ одинъ ласъ.
Итакъ, если водопадъ окажется для пасъ достаточно мощ-
нымъ, мы не будемъ смущаться эстетическими соображеніями,
а смѣло возьмемся за сто утилизацію.—Тѣмъ хуже для поэтовъ!
Такъ оно и происходить въ наше утилитарное время: много
могучихъ водопадовъ, къ великому ужасу туристовъ, стали уже
„полезными работниками?'. А придетъ день — и всѣ кас-
кады Ніагары будутъ изливаться въ гигантскія трубы па великую
пользу промышленности. Начало атому уже положено.
Изложенныя элементарныя соображенія можно цѣликомъ пере-
нести въ ученіе объ элект]ншествѣ.
Электрическій токъ можетъ проходить по проводнику, преодо-
лѣвая его сопротивленіе. А можетъ онъ ею преодолѣть только
потому, что источникъ электричества обладаетъ' извѣстной мощ-
ностью, которая п потребляс'іся вщѵгріі проводника, являясь тамъ
въ видѣ тепла.
Мощность и энергія источника электричества.
Источникъ электрическаго тока, пли, какъ говорятъ, „генера-
торъ", соотвѣтствуетъ въ нашей гидравлической картинѣ тому
источнику, которымъ питается водопадъ. Чтобы можно было на-
звать генераторъ „сильнымъ4*, онъ, съ одной стороны, долженъ
отличаться большой высотой электрическаго уровня, т.-е. большой
электродвижущей силой; съ другой стороны, даваемый имъ токъ
долженъ быть великъ; п совершенно подобно тому, какъ это было
. въ случаѣ водопада, м о іц н о с т ь г е н с р а т о р а б у д о тъ и з и ѣ-
р я т ь с я и р о и з в е д е п і е м ъ э л с к т р о д в и ж у щ е й с и л ы (въ
вольтахъ) па силу тока (въ амперахъ). Для единицы мощности
умѣстно было бы предложить названіе в ол ьтъ - амп еръ. Однако
для сбереженія времени (правило американской мудрости „вре-
мя—деньги" сохраняетъ свою силу и въ ученіи объ электриче-
ствѣ) вмѣсто вольтъ-амперъ, говорятъ: „уаттъ". Это названіе
установлено въ честь знаменитаго англійскаго инженера Уатта—
строителя первыхъ паровыхъ машинъ.
74
Если, паприм., гальваническій -элементъ съ электродвижущей
силой въ 2 вольта даетъ токъ въ 5 амперъ, то его мощность—
10 уаттовъ.
Механическая и электрическая работа легко превращаются одна
въ другую посредствомъ дпііамо-машшгь и электродвигателей.
Поэтому полезно запомнить, что 10 уаттовъ соотвѣтствуютъ при-
близительно одному килограммометру въ секунду; 730 уаттовъ
составляютъ одну лошадиную силу ’)
Работа источника, идя энергія, доставленная имъ за опре-
дѣленный промежутокъ времени—вполнѣ аналогично случаю водо-
пада,—равна произведенію мощности па время. Ее
выражаютъ въ уаттъ-часахъ2).
Напримѣръ, если источникъ при 20 вольтахъ дастъ 10 Дмит-
ровъ, то его мощность—200 уаттовъ, и въ теченіе 5 часовъ онъ
отдаетъ
200X5 = 1-000 уатть-часовъ,
пли одинъ ішлоуаттъ-часъ, или
1000 , ор
-„- = І.ЗЬ епло-часовъ,
730
такъ какъ, вѣдь, лошадиная сила, какъ мы помнимъ, равна 736
уаттамъ.
Мы только что видѣли, что
Ъ (въ уаттахъ) === 2? (въ вольтахъ) Х«^ (в'ь амперахъ)
пли =
Если мы положимъ въ этомъ уравненія 7?=1 вольту и 7 — 1
амперу, то получимъ:
Ь — 1 вольтъ X1 амперъ
а такъ какъ единожды одинъ — одинъ, то Ъ= 1.
Это значитъ, что уаттъ, паша единица мощности, пли
еще иначе „эффекта", есть мощность, доставляемая
9 Мощность динамо-машинъ часто выражаютъ въ килоуаттахъ (.--1.000 уат-
товъ). Кнлоуаттъ нѣсколько болѣе лошадиной силы, а именно въ 1,36 ралъ.
2) Единица работы, употребляемая въ научныхъ сочиненіяхъ, есть джауль
пли уаттъ-секунда. По от-а единица слишкомъ мала для практическихъ при-
мѣненій. Эта единица, какъ и многія ей подобныя, къ сожалѣнію, удобна только
своимъ короткимъ названіемъ.
75
токомъ въ I амперъ при разницѣ электрическихъ
уровней (т.-е. при электродшикущей силѣ) въ 1 вольтъ.
Мощность и энергія, поглощаемыя въ цѣпи.
Изложенныя соображенія примѣняются не только къ мощности,
доставляемой источникомъ, по и къ мощности, потребляемой въ
цѣпи съ сопротивленіемъ. Такъ, пусть мы имѣемъ токъ силой въ
1 амперъ, проходящій черезъ проводникъ съ малымъ сопроти-
вленіемъ; для этого потребуется дѣйствіе малой электродвижу-
щей силы, и въ результатѣ — малая мощность. Увеличимъ со-
противленіе; тогда, чтобы получить токъ той же силы, мы прину-
ждены будемъ увеличить влектродвііжущую силу и, слѣд., мощ-
ность. Итакъ, для расчета потребляемой въ цѣпи мощности мы
также должны брать произведеніе вольтажа въ цѣпи на силу
тока (въ амперахъ). Поэтому мы можемъ опредѣлить уаттъ, какъ
мощность, потребляемую въ проводникѣ при разницѣ потен-
ціаловъ на концахъ его въ I войть и при сипѣ токавъ 1 амперъ.
Примѣръ. Лампа накачиванія, шімемал 'іокомъ въ 0,5 ам-
пера при напряженіи въ 100 вольтовъ, поглощаетъ мощность въ
50 уаттовъ.
Мы нашли, такимъ образомъ, нѣкоторое постоянное соотноше-
ніе между мощностью, силой тока и электродвижущей силой. Это
соотношеніе позволитъ намъ рѣшить цѣлый рядъ задачъ. Прежде
всего, съ нимъ можно предпринять цѣлый рядъ преобразованій,
вполнѣ аналогичныхъ тѣмъ, которыя мы продѣлывали съ закономъ
Ома (см. стр. 67). Наше ур-іе можно написать и въ такомъ видѣ:
Ь = ............. (1)
Е=4......................(2)
е/
или еще, въ слѣдующемъ:
/=4..................... (3)
Всѣ три вида этого уравненія, конечно, выражаютъ одинъ и
тотъ же законъ, но каждый видъ имѣетъ свою область при-
мѣненія.
Первая формула
І=^Х*7
76
даетъ величину мощности, потребляемой въ цѣпи, когда даны
электродвижущая сила и сила тока.
Наирин., пусть извѣстно, что черезъ проводникъ протекаетъ
токъ въ 2 ампера при электродвижущей силѣ .въ 10 вольтъ; мы
сейчасъ же, прилагая первую формулу, найдемъ потребляемую
мощность:
10\2 = 20 уаттовъ.
г
Вторая формула Е—у- примѣняется, если требуется найти
ровницу потенціаловъ па концахъ проводника, при чемъ извѣстны:
токъ, проходящій по проводнику, и мощность, которая при этомъ
въ немъ потребляется.
Если я знаю, папр., что токъ равенъ 2 амперамъ п что при
этомъ потребляется мощность въ 20 уаттовъ, то мнѣ легко заклю-
20
нить отсюда, что дѣйствующая электродвижущая сила .Е = -Т- =
— 10 вольтовъ.
Наконецъ, третья формула
Е
говорптъ намъ, что въ цѣпи, въ которой, при іпшряжоіііц въ Е
вольтовъ, расходуется Е уаттовъ мощности, сила, тока ,) = -уу
амперовъ. Если, наприм., Ь = 20 уаттовъ, а Е-- 10 вольтовъ, то
т 20 <>
іо = 2 ампера.
Резюмируемъ: если изъ трехъ велпчішъ Е, Е и Е для какого-
шібудь проводника извѣстны двѣ, то третью можно всегда вы-
числить. Если неизвѣстно X, пользуются первымъ уравлепіемъ.
Если ищутъ Е, то полезнымъ оказывается второе. Если, (пікопецъ,
извѣстны X и Е, то для отысканія обращаются кь третьему.
П р и м ѣ р ы.
1. Сколько мощности потребляется въ лампѣ накаливанія, ко-
торая беретъ 1,5 амперъ при 50 вольтахъ напряженія? — Отвѣть:
75 уаттовъ.
2. Какова разница потенціаловъ па концахъ проволоки, кото-
рая при .0,5 ампера поглощаетъ 18 уаттовъ?—Отвѣть: 3(і вольтовъ.
77
3. Какъ силенъ токъ черезъ лампу, которая при напряженіи
въ 110 вольтовъ поглощаетъ 50 уаттовъ?—Отвѣтъ: 0,45 амперовъ.
Уравненіе Е = ЕХУ допускаетъ и другія важныя преобразо-
ванія. Вспомнимъ, что по закопу Ома (стр. 57) Е=
величину В мы можемъ подставить въ наше уравненіе и по-
лучимъ:
Ж/ХУ=- ТК.7Ѣ
Съ этимъ новымъ уравненіемъ мы могли бы предпринять цѣ-
лый рядъ преобразованій и примѣрныхъ вычисленій, на подобіе
приведенныхъ выше. Предоставляемъ ихъ самому читателю, на-
стойчиво указывая на ихъ огромную пользу. Полученное нами
новое выраженіе для потребляемой въ проводникѣ мощности
і= ЖР будетъ въ дальнѣйшемъ примѣняться неоднократно.
Замкнутый электрическій токъ.
Вернемся опять къ нашимъ двумъ сообщающимся сосудамъ
А и В (рис. 38). Ужъ много разъ мы обращались къ нимъ, п не
разъ случалось, что вся вода вы-
текала изъ сосуда А. Тогда мы долж-
ны были выливать воду изъ сосу-
да В и пополнять ею сосудъ А.
Этотъ обратный процессъ требу-
етъ отъ пасъ затраты нѣкоторой ра-
боты въ нашихъ мускулахъ — за-
траты энергіи. Безъ этого обойтись
никакъ нельзя: вѣдь эпергія расхо-
довалась при теченіи жидкости—на
созданіе движенія, на тренія и т. п.
Откуда нашъ аппаратъ могъ бы воз-
мѣстить эту затрату, откуда взялось
бы все движеніе, если бы мы не по-
полняли какимъ-либо образомъ по-
терянную энергію, по крайней мѣрѣ
отъ времени до времени?
Если же мы хотимъ имѣть по-
Рис. 38. Когда жидкость вытекла,
изъ А, нужно вновь заставить оо
перейти въ А изъ Б; этимъ доста-
вляется энергія, которая потребляет-
ся при теченіи жидкости.
78
стояіпшй токъ жидкости, то мы должны усовершенствовать пашу
систему. Мы должны прибавить къ ней нѣкоторый, внѣшній источ-
никъ анергіи, для того чтобы «тотъ источникъ постоянію поды-
малъ воду изъ нижняго сосуда, въ верхній.
Для такой цѣли можно, напримѣръ, примѣнить насосъ
(ср. рис. 39).
Итакъ, мы приходимъ, къ слѣдующему заключенію: если мы
хотимъ сдѣлать токъ жидкости постояннымъ,—жидкость должна
Рис. 39. Эно.рі'ін, расходуемая на дѣіг-
ствіс насоса, ііоллориишаотъ ризницу
уровней в'і> сосудахъ, хотя жидкость
часты» оттекаетъ по И.
Рис. 40. Энергія, іюлуілгоіціиіея м, іырмоптѢ
насчетъ химическихъ репкцііі, служитъ для
того, чтобы поддерживать разность потсіг-
ніалонъ между полюсами, несмотря на те-
ченіе йлоктрнчсстнн.
продѣлывать полный круговой процессъ: въ одной пасти аппа-
рата (въ пасосѣ) жидкости сообщается энергія при поднятіи ея
па нѣкоторую высоту; въ другой его части, а именно въ трубкѣ Н,
эта энергія тратится на ирсодолѣніе тренія, или опа можетъ быть
использована па производство какой-нибудь работы,—на приве-
деніе въ дѣйствіе небольшой турбішкп л т. и.
Совершенно такъ же обстоитъ дѣло и съ электричествомъ. Мы
знаемъ, что между полюсами элемента существуетъ нѣкоторая
электрическая разность уровней, благодаря которой и идетъ элек-
7Ѵ
Рис. 41. Электрическій токъ течетъ
не только по внѣшнему проводнику,
но и по элементу. Цѣпь тока оказы-
вается замкнутой.
трическій токъ по соединительной проволокѣ. Почему же электри-
ческій токъ не прекращается черезъ короткій промежутокъ вре-
мени?—Да потому, что химическій процессъ, происходящій въ
элементѣ, есть такой же .источникъ энергіи, какъ тотъ химиче-
скій процессъ,
который проис-
ходитъ въ на-
шихъ муску-
лахъ, при ра-
ботѣ насосомъ.
Раствореніе
цинка въ жидкости элемента въ
каждый моментъ его дѣйствія со-
общаетъ элементу все новыя и но-
выя количества энергіи, и эта энер-
гія, несмотря на расходы во внѣш-
ней цѣпи, поддерживаетъ разницу
} ровней между полюсами постоян-
ной (рпс. 40).
Мы можемъ представлять себѣ
раствореніе цинка вполнѣ аналогич-
нымъ дѣйствію нашего насоса; энер-
гія, появляющаяся благодаря этому
растворенію, подымаетъ отъ отрица-
тельнаго полюса элемента къ поло-
жительному то количество электри-
чества, которое за то же время ус-
пѣваетъ пройти по наружному про-
воднику отъ положительнаго полю-
са къ отрицательному.
Такимъ образомъ мы приходимъ
къ воззрѣнію, что электричество двигается не только по соедини-
тельной проволокѣ, но что оно проходитъ и внутри элемента. При
этомъ внутри элемента электричество течетъ отъ отрицательнаго
полюса къ положительному (ер. рис. 41).
Итакъ, кругъ вполнѣ замкнутъ.
Этотъ электрическій круговоротъ характеризуется тѣмъ, что
въ одной его части (въ элементѣ, или генераторѣ) постоянно
80
получатся новые запасы энергіи посредствомъ химическаго про-
цесса; въ другой же части круга (наружной цѣни) энергія расхо-
дуется и проявляется въ видѣ теплоты, свѣта, физіологическихъ,
химическихъ дѣйствій и т. п. и можетъ быть нами использована
для самыхъ разнообразныхъ цѣлей.
Все, что мы только что сказали, можно примѣнять не только
къ гальваническому элементу, по и ко всякому другому источ-
нику электричества. Единственная разница состоитъ въ томъ, что,
напримѣръ, въ электростатическихъ машинахъ и въ особенности
въ діпіамо-машішахъ въ электрическую энергію переводится по
химическая, а механическая работа. Въ термоэлементахъ для той
же цѣли служитъ тепловая энергія, въ актпиоулсктрнчсскихъ
элементахъ—энергія свѣтовыхъ лучей и т. д.
Очспь важно замѣтить, что понятія, изложенныя въ этой
главѣ, ведутъ къ цѣлому ряду новыхъ терминовъ, съ которыми
намъ часто придется встрѣчаться въ дальнѣйшемъ: сюда отно-
сятся такія выраженія: „разомкнутая цѣпь", „цѣпь зам-
кнутая" и т. и.
Кромѣ того, всѣ понятія, съ которыми намъ приходится имѣть
дѣло, пріобрѣтаютъ, какъ вы видите, все большую опредѣлен-
ность и законченность.
Внутреннее сопротивленіе.
Мы установили новое понятіе замкнутой цѣпи тока, а это при-
вело пасъ къ убѣжденію, что токъ циркулируетъ не только по
внѣшнему проводнику, по и но самому элементу. Отсюда ужъ
недалеко до предположенія, что п въ этой части цѣни токъ встрѣ-
чаетъ своему движенію извѣстное сопротивленіе.
Такое предположеніе тѣмъ болѣе вѣроятно, что вѣдь току
приходится пройти между электродами нѣкоторое разстояніе по
жидкости элемента, а всѣ жидкости, какъ извѣстно, проводить
электричество гораздо хуже металловъ 1).
Удѣльное сопротивленіе, папр., сильно разведенной сѣрной
кислоты—приблизительно 1-омъ-сантиметр'ь, т.-е. почти въ 600.000
разъ болѣе, чѣмъ для мѣди.
9 Въ этомъ отношеніи единственнымъ исключеніемъ является ртуть; по по
всѣмъ ея исключительнымъ свойствамъ легко ожидать, что опа и въ атомъ отно-
шеніи умудрится представить собоіі исключеніе изъ общяго правила.
81
Рлс. 42. Когда 11 закрытъ, т.-е. жидкость
по топотъ по трубкѣ, разность уронней
имѣетъ самое большее изъ нсѣхъ возмож-
ныхъ значеній.
Внутреннее, сопротивленіе элементовъ—таковъ общепринятый
терминъ — дѣйствительно всегда довольно велико. Имъ отнюдь
нельзя пренебрегать, когда дѣло идетъ объ общемъ сопротивленіи
всей цѣпи. (Общее сопротивленіе равно суммѣ внѣшняго сопроти-
вленія IV и внутренняго н>). Мы часто будемъ встрѣчаться съ
такими случаями, когда внутреннее сопротивленіе будетъ виной
цѣлаго ряда осложненій.
Первый примѣръ такихъ осложненій представляетъ собою
тотъ важный фактъ, о которомъ мы уже и упоминали,—а именно,
что напряженіе на борцахъ элемента уменьшается, если элементъ
„замкнуті>“ проводникомъ.
Подходящее гидравлическое сравненіе дастъ намъ ключъ къ
объясненію этого явленія.
Пусть два сосуда (г и <7' (рис. 42) наполнены водой до раз-
ныхъ уровней. Онн соединены трубкой .В съ крапомъ. Въ со-
судѣ съ болѣе низкимъ уров-
немъ имѣется насосъ Р; если
его привести въ дѣйствіе, онъ
перекачиваетъ воду въ О; по
насосъ мы устроили такъ, что
онъ перекачиваетъ воду только
до уровня ІѴ. „Почему не вы-
ше?" спросите вы. Да потому,
что тогда изъ в' будетъ вы-
качана вся вода! Этотъ насосъ,
доставляющій нужную для под-
нятія воды энергію, позволяетъ
намъ осуществить непрерыв-
ный токъ жидкости. Мы видѣ-
ли, что такова же функція на-
шего элемента. Но аналогія
идетъ еще дальше: треніе, ко-
торое жидкость испытываетъ внутри насоса, соотвѣтствуетъ вну-
треннему сопротивленію к. Большой насосъ при большой про-
изводительности отличается очень малымъ внутреннимъ сопро-
тивленіемъ и наоборотъ.
Если, мы закроемъ соединительную трубку краномъ, то насосъ
можетъ поднять жидкость въ Ѳ до ея самаго высокаго уровня Ж
в
82
Тогда разница уровней въ & и О' достигнетъ наибольшей изъ
всѣхъ своихъ возможныхъ величинъ.
Эта наибольшая разница уровней соотвѣтствуетъ электродви-
жущей силѣ элемента въ разомкнутомъ состояніи (рис. 43).
Откроемъ теперь крапъ II (рис. 44); этимъ мы, какъ гласить
обычный терминъ, замкнемъ токъ. Тогда уровень въ в стре-
Рис. 43. Когда элементъ не ра-
ботаетъ, тогда напріпкошс на бор-
лахъ. т.-е. рнзлость лотспшімеіп>
между ними, достигнетъ наиболь-
шей изъ возможныхъ' величинъ;
они равна пі'кі'родвіыліцоТ <інЬ
элемента.
Рнс. 44. Когда // открытъ, уменьшается раз-
лила уровней пп', несмотря на работу насоса,
н уменьшается тѣмъ больше, чѣмъ шире сосдн-
иігтелыгая трубка.
мптся понижаться, въ (?--подниматься. Насосъ начинаетъ пере-
качиванье, такъ какъ его всасывающій конецъ погружается въ
жидкость.
Далѣе явленіе можетъ протекать различно. Положимъ, 'во-пер-
выхъ, что трубка 11 длинна и топка, а. насосъ большой произ-
водительности (внутреннее сопротивленіе мало, внѣшнее велико).
Въ этомъ случаѣ жидкость, притекающая въ 6?', будетъ почти
немедленно цѣликомъ перекачиваться вверхъ въ О, разница
уровней измѣнится весьма мало.
Разберемъ случай противоположный: трубка Л широка въ
сравненіи съ насосомъ (внутреннее сопротивленіе велико, внѣш-
нее—мало, „короткое замыканіе"). Тогда насосъ не будетъ успѣ-
вать откачивать всю переливающуюся въ Ѳ‘ воду; поэтому уро-
вень въ & будетъ опускаться, въ подниматься, а токъ черезъ
трубку будетъ замедляться. Наконецъ, она опустится до такого
83
низкаго уровня, что п]>оігзводгшый этой слабой разницей уровней
токъ какъ разъ уравновѣсится дѣйствіемъ насоса.
Если трубка В, очень широка, разница уровней сдѣлается со-
вершенно ничтожной.
Всѣ эти разсужденія мы дословно перенесемъ па дѣйствіе
элемента.
зомкнутъ (рис.
43), напряженіе
па борііах7> под-
—| р41 держиваетсяхи-
мпчсскими дѣй-
ствіями на максимальной высотѣ;
это максимальное напряженіе и на-
зывай гея з л і> т р о д в и ж \ щ е й
Рис. -15. Когда элементъ начинаетъ
работать, напряженіе на борцахъ
уменьшается, и падаетъ тѣмъ силь-
нѣе, чѣмъ больше токъ, производи-
мый элементомъ.
Но пакъ только мы замыкаемъ
цѣпь внѣшнимъ сопротивленіемъ,
напряженіе момента іыіо шідяегь,
питому что часть электродвижу-
щей гиты теряется внутри элемента
вс іѣдстше „трепія“ э.гектріп'оскаго
тока--и’. Чѣмъ меньше внѣшнее со-
ііротшшшш ію сравненію съ шіу-
грешшмъ, чѣмъ сильнѣе тикъ, тВмъ
больше внутреннее треніе, тѣмъ
(плыіьо падаетъ напряѵкеніе на бор-
иахъ. Ес’іп ішЬшніп проводникъ ко-
ротокъ и толстъ, химическая энер-
гія не можетъ достаточно быстро
„перекачивать* электричество, что-
бы создать замѣтную разницу по-
тенціаловъ па борцахъ: вся электро-
движущая сила теряется внутри племшіта, напряженіе па его бор-
цахъ падаетъ до нуля. Въ тіюмь случаѣ говорятъ, оломептъ
„ к о р о т к о з а м кнутъ*.
Теперь вы предупреждены: если вы въ одинъ прекрасный доіп.
съ горестью замѣтите, что электродвижущая сила вашей батареи
6*
84
равна пулю, вы съ большой степенью вѣроятности можете апло-
доэрѣть существованіе какоі’О-иибудь нечаяннаго к о р о т к а г о
соединенія проводниковъ или электродовъ. Торопитесь тогда
отыскать и устранить это короткое соединеніе: мы уже указали,
что таротко-замкиутый элементъ быстро истощается.
Всѣ эти выводы имѣютъ огромную практическую важность.
Поэтому небезынтересно провѣрить ихъ на опытѣ.
Положимъ, что вы рѣшили уже избавиться отъ неудобныхъ
элементовъ Вольты, съ которыми намъ пришлось продѣлывать
наши первые опыты, и завели себѣ нѣсколько описанныхъ нами
элементовъ Грене.
Положимъ также, что вы уже умѣете ихъ соединять такъ,
І’гіс. 46. При ааяиьаііііі выключатели Ц уменьшается свѣченіе лачкы Ѣ. Эти июіеіііо
обусловлено внутренней. сопротивленіемъ батареи В.
чтобы они дѣйствовали согласно—это искусство не мудреное.
Составивши такимъ образомъ батарею, мы обозначаемъ ее па
схематическомъ рисункѣ (рис. 46) черезъ В.
Замкнемъ пашу баттарею черезъ лампочку накаливанія ѣ. Но
къ борцамъ батареи Іс и к' мы прикрѣпимъ не только провод-
ники, идущіе къ лампочкѣ, но еще пару проводниковъ, соеди-
няющуюся черезъ небольшое сопротивленіе Ж. Вторую образо-
вавшуюся такимъ образомъ цѣпь мы будемъ по желанію замы-
кать и размыкать посредствомъ выключателя V.
И вотъ, когда. 6Л открытъ, лампа работаетъ вполнѣ нормально.
Но стоитъ замкнуть выключатель, и лампа почти совсѣмъ гаснетъ.
Дѣло въ, томъ, что теперь батарея должна питать двѣ цѣпи,
токъ черезъ иее увеличивается, треніе внутри элемента растетъ
85
настолько, что результатъ ясно сказывается въ уменьшеніи напря-
женія на. борцахъ. Разомкните выключатель- -лампа опять засвѣ-
тится съ пормалыпіР силой.
Полезная работа и вредное сопротивленіе.
Вы не можете по согласиться со мной, что мы крайне воздер-
жанны въ пользованіи математическими формулами. Но на этотъ
разъ безъ нихъ не обойтись—въ умѣренной, впрочемъ, дозѣ...
Полное сопротивленіе цѣпи слагается ивъ внутренняго сопро-
тивленія источника и изъ внѣшняго сопротивленія проводника
И7 въ общую сумму 1Ѵ- [ гѵ. Тогда по закону Ома
Ж-|- '№ ’
а если мы приведемъ это выраженіе къ другому виду (стр. 57),
то получимъ, что электродвижущая сила
Л=(Ж- ,ю) .7.- +
Примѣра.. Есіш внутреннее сопротивленіе і» = 0,5 ома, а
внѣшнее Ж=2 она л при этомъ токъ, проходящій по цѣпи,
17=0,8 ампера, іо т пч тродвпжущая сила элемента вычисляется
такъ:
Е= 2 X 0,8 + 0,5 X 0,8 = 2 вольта.
Но наше уравненіе скрываетъ въ себѣ и другой смыслъ, почти
философской важности!
Если вы еще помните наши соображенія по этому поводу, то
вы должны знать, что сопротивленіе №, по которому идетъ токъ
7, потребляетъ разность потенціаловъ ЖХ'^ вольтовъ (стр. 57),
и что па внутреннемъ сопротивленіи іѵ, черезъ которое течетъ
тотъ же токъ тратится іо X ? вольтовъ. Предыдущее уравненіе
показываетъ, что сумма
ЖХЖН7Х^ = Д
т.-е сумма разницъ потенціаловъ на этихъ двухъ частяхъ цѣпи
какъ разъ равна электродвижущей силѣ элемента.
Теперь замѣтьте: нашъ элементъ даетъ разность потенціаловъ
Е, но при движеніи электричества внутри элемента тратится
часть этой разности, равная гоу<г].
86
Конечно, на борнагь элемента можетъ оказаться лишь то, что
осталось, а именно:
Е—гі>Е.
Но это и есть разпостг. потенціаловъ па бортахъ, или „напря-
женіе на борцахъ", которое мы будемъ обозначать черезъ е.
Съ другой стороны, мы видѣли, что Е = и слѣдова-
тельно напряженіе на'бориахъ е или Е — ѵ>Е можно вычислить
и такъ:
(!=И-иь7= 1Ѣ7,
т.-е. какъ разъ И'./,
А это и есть разность потенціаловъ, потребляемая во внѣш-
ней цѣни. Вполнѣ понятно, почему получается такое совпаденіе.
Очевидно, во внѣшней цѣпи можетъ и должно потребляться какъ
разъ то напряженіе, которое существуетъ на борцахъ.
Что касается величины иі X Л то ве называютъ „п а д е и і е м ъ
п о т е и ц і а л а в и у т р и э л е м е и т а и р и р а б о т ѣ“.
Изъ этихъ формулъ мы моліемъ теперь вывести все, что до
сигъ порч> намъ приходилось только угадывать.
Прежде всего, шпепіе иогепша іа вп.И'рп илемеита тѣмъ больше,
чѣмъ больше внутреннее соцро'і ііъш ше.
Но оно завиеигь также и отъ другого множителя въ произ-
веденіи «X а именно отъ силы тока Е-, послѣдняя же тѣмъ
больше, чѣмъ меньше внѣшнее сопротивленіе лѣпи, питаемой
элементомъ. Въ предѣльномъ случаѣ, т.-е. когда, полюсы элемента
замкнуты черезъ толстый и короткій проводникъ (короткое замы-
каніе, ѢК = 0), соотношеніе Е ~ Ж/ -|- юЕ упрощается:
Е — гоЕ.
Это значитъ, что Е теперь настолько велико, что вся: электро-
движущая сила поглотилась внутри элемента. Напряженіе па
борцахъ теперь равно нулю.
Все это мы могли предвидѣть па основаніи пашей гидравли-
ческой аналогіи.
Потеря потенціала внутри работающаго генератора, конечно,
не представляетъ ничего пріятнаго для сердца электротехника.
Вѣдь при этомъ уменьшается „полезная" электродвижущая сила,
т.-е. та разница потенціаловъ, которую элементъ создаетъ на
концахъ внѣшняго проводника. Впрочемъ, то же самое проіісхо
87
дитъ и въ водопадѣ, гдѣ такъ же можно использовать лишь
часть его высоты. Вся мощность водопада равна произведенію
высоты па количество протекающей воды, но „полезная" мощ-
ность составляется изъ произведенія количества воды на дѣй-
ствительно использованную высоту, а это послѣднее произведе-
ніе, по весьма понятнымъ причинамъ, всегда меньше перваго.
Совершенію такъ же общая мощность элемента равняется произ-
веденію его электродвижущей силы на силу тока 7, т.-е. Еу^.Т.
Полезная яге, производительность равняется меньшей величинѣ
еХ'Л гдѣ е — напряженіе на. боркахъ. Разница между вееіі мощ-
ностью и ея полезной частью равна Е,Т—е^=(Е—е) .7: это есть
„потеря мощности", идущая исключительно на преодолѣйте
внутренняго сопротивленія элемента; она проявляется въ его на-
грѣваніи.
Замѣтимъ, что въ послѣднемъ уравненіи (Е—е) есть не что
иное, какъ потеря напряженія внутри работающаго элемента. А
мы видѣли раньше (стр. 85), что эта шнеря равна а’Е
Выраженіе потерянной въ элементѣ мощности (Е— е) /можно
поэтому7 замѣнить такимъ: гг/Х/—н>/2.
Итакъ, вы видите, что, если мы заставляемъ элементъ произ-
водить извѣстную работу, мы изъ этой работы непроизводитель-
но тратимъ на нагрѣваніе самого элемента въ каждую секунду
часть «а/», которая тѣмъ больше, чѣмъ больше внутреннее сопро-
тивленіе гѵ.
Вотъ первое неудовольствіе, которое мы позволяемъ себѣ вы-
разить по адресу внутренняго сопротивленія, Дальше поводовъ
къ неудовольствію окажется еще больше.
Конечно, такая потеря ничего пріятнаго изъ себя не пред-
ставляетъ: попробуйте-ка выяснить, во что намъ обходится это
безполезное нагрѣваніе элементовъ за нѣсколько лѣтъ!
Не менѣе непріятное обстоятельство заключается въ томъ, что
батарея, обладающая большимъ внутреннимъ сопротивленіемъ,
теряетъ внутри себя большую часть своего напряженія (эта по-
теря равна, вѣдь, и/). При измѣненіи силы тока въ такой бата-
реѣ сильно измѣняется напряженіе на борцахъ; на это неудобство
мы уже обратили вниманіе на одномъ изъ прежнихъ, нашихъ
примѣровъ (стр. 84). ,
Въ самомъ дѣлѣ, при такой измѣнчивости напряженія нельзя
88
включить въ.сѣть вторую лампу, не ослабляя свѣта первой. Во-
обще, при большомъ внутреннемъ сопротивленіи элемента, всѣ
питаемые имъ аппараты стоятъ въ самой плачевной зависимости
другъ отъ друга.
Представьте себѣ только, какъ неравномѣрно горѣли бы лампы
въ цѣлой сѣти электрическаго освѣщенія отъ указанной причины;
вѣдь въ такой сѣти количество включенныхъ лампъ постоянно
мѣняется, а, слѣдовательно, постоянно мѣнялась бы и сила свѣта
отдѣльныхъ лампъ. Къ счастью, тѣ дииамомашшш, которыя за-
мѣняютъ собой элементы па станціяхъ, обладаютъ, въ сравненіи
съ послѣдними, очень малымъ внутреннимъ сопротивленіемъ, а
потому все вредное дѣйствіе внутренняго сопротивленія, со всѣми
его послѣдствіями для эксплоатаціи сѣти, здѣсь совершенно
отпадаетъ.
Итакъ, внутреннее сопротивленіе есть недостатокъ, хуже кото-
раго врядъ ли можно себѣ и представить.
Поэтому наши усилія должны быть направлены къ его устра-
ненію—не полному, конечно, это было бы совершенно невозмож-
но, но по крайней мѣрѣ пастотько насколько это въ нашихъ
силахъ. Что же мы моъіл ь предпринятъ для этого въ гальвани-
ческихъ элементахъ?—Н\ тто не такъ трудно отвѣтить.
Мы видѣли, что внутреннее сопротивленіе зависитъ отъ того,
что токъ долженъ пройти черезъ слой жидкости, раздѣляющей
электроды. Этотъ слой есть проводникъ, хотя и весьма дурной.
А чтобы уменьшить сопротивленіе проводника, нужно, по мѣрѣ
возможности, увеличить размѣры его поперечнаго сѣченія. Цѣле-
сообразно для этого одинъ электродъ совершенно окружить дру-
гимъ. Вотъ почему обыкновенно придаютъ углямъ и циикамъ ци-
линдрическую форму. Конечно, кромѣ увеличенія поперечнаго
сѣченія, желательно уменьшить и длину проводника: для этого
электроды устанавливаютъ по возможности ближе другъ къ другу.
Теперь ясно, что внутреннее сопротивленіе элемента тѣмъ
меньше, чѣмъ самъ онъ больше, такъ какъ поперечное сѣченіе
жидкаго слоя при этомъ увеличивается. Такимъ образомъ эле-
менты большихъ размѣровъ, вмѣстѣ съ большею долговѣчностью
въ дѣйствіи, обладаютъ и другимъ важнымъ преимуществомъ
надъ маленькими, а именно—меньшимъ внутреннимъ сопротивле-
ніемъ. Но пе будемъ забывать, что электродвижущая сила (стр, 26),
89
одинакова для всѣхъ элементовъ даннаго типа, будь онъ хоть
гигантскихъ пли, наоборотъ,чуть не микроскопическихъ размѣровъ.
Коэффиціентъ полезнаго дѣйствія источника электри-
чества.
Очень недавно (стр. 87) мы говорили о полезномъ дѣйствіи
элемента и о вредномъ его сопротивленіи. Это приводитъ пасъ
къ понятію о коэффиціентѣ его полезнаго дѣйствія.
Элементъ работаетъ дурно, когда большая масть его работы
тратится па безполезное нагрѣваніе его жидкости. Это, конечно,
всѣмъ ясно.
Наоборотъ, дѣйствіе элемента удовлетворительно, если почти
вся производимая имъ работа отдается внѣшней цѣпи, гдѣ она
можетъ приносить пользу.
К о э ф ф и ц і о іі т омъ по л е з и а г одѣ й с т в і я н а з ы в а ю т ъ
отношеніе полезной работы ко всей работѣ эле-
мента. Этотъ коффпціелггъ всегда меньше единицы, такъ какъ
величина полезной работы можетъ быть только меньше общей
величины всей работы элемента, по по можетъ съ пей сравнять-
ся, а тѣмъ болѣе ие можетъ никогда ее ігревозойти.
Коэффиціентъ полезнаго дѣйствія выражаютъ въ сотыхъ до-
ляхъ, т.-е. въ процентахъ: напр., говорятъ, что онъ равенъ 90%,
когда полезное дѣйствіе элемента составляетъ 9%оо его общаго
дѣйствія. Мы видѣли раньше, что если
Е есть электродвижущая сила, а
е—напряженіе на бориахъ элемента въ работѣ,
то полезное дѣйствіе составитъ а общее дѣйствіе
Поэтому коэффиціентъ полезнаго дѣйствія есть
«XX *
Напр., если
1?==2,0 вольта и
а — 1,6 вольтъ,
то искомый коэффиціентъ есть
Л=Ь%80%,
90
а если е упадетъ до 1,2 вольтъ—ато случится, если мы въ пад-
лежаіцей мѣрѣ увеличимъ силу тока, уменьшивъ для этого внѣш-
нее сопротшиеті:,—то п коэффиціентъ иолезпаго дѣйствія также
1 2
упадетъ до -- = 60%.
Чѣмъ меньше работа, которую мы задаемъ элементу, тѣмъ
ближе е къ Е. Ото значитъ, что утилизація элемента
тѣмъ лучше, чѣмъ онъ меньше работаетъ.
Существуетъ такимъ образомъ извѣстный расчетъ въ томъ,
чтобы заставлять .элементы нести легкую работу, чтобы не быть
ристочятельпымъ въ отношеніи драгоцѣнной энергіи. Но съ этимъ
сопряжено и извѣстное неудобство: если мало, то элементъ до-
ставляетъ только малую мощность .7*.% далекую отъ максимума
возможной производительности, мы его использовали лишь въ
слабой степени.
Въ обратномъ случаѣ—при большомъ </, при большой работѣ
элемента,—его мощность велика, коэффіщіеигь полезнаго дѣйствія
ничтоженъ. Нужно держаться одинаково далеко отъ обѣихъ этихъ
крайностей и брать у элемента токъ нѣкоторой средней силы.
При такихъ обстоятельствахъ внутри самаго элемента обыкно-
венно приходится тратить около 20—30% общей мощности, такъ
что коэффиціентъ полезнаго дѣйствія получается въ 70—-80%.
іѴІы еще знаемъ, что
е = Ж/
(стр. 85), и что
Е=(1Ѵ+ ш) 1
Поэтому нашъ коэффиціентъ у, можно выразить еще слѣдую-
щимъ образомъ:
УХ-г ік
(1Ѵ+п)Х'Г^ №Ч-<0
Отсюда можно усмотрѣть, что коэффнцелть полезнаго дѣйствія
тѣмъ больше (тѣмъ ближе къ единицѣ), чѣмъ меньше внутрен-
нее сопротивленіе.
Если бы внутреннее сопротивленіе было равно нулю, та коэф-
фиціентъ А равнялся бы т.-е,, независимо отъ нагрузки .эле-
мента, постоянно былъ бы равенъ единицѣ. Это попятно: если
91
внутреннее сопротивленіе элемента равно нулю, то пѣтъ никакой
траты энергіи внутри элемента.
Къ сожалѣнію, элементъ безъ внутренняго сопротивленія едва
ли не сродни легендарной бѣлой воронѣ...
Самые лучшіе изъ элементовъ съ двумя жидкостями (санти-
метровъ 20— 25 высоты) обладаютъ сопротивленіемъ не менѣе
0,1 ома. При нагрузкѣ элемента въ 5 амперъ это даетъ вредную
потерю въ г«Х«^2 = 2>5 уатта—потеря, несомнѣнно,большая и по-
тому непріятная.
Есть одинъ случай, когда полезное дѣйствіе элемента дости-
гаетъ теоретической максимальной величины. Л именно, если
внѣшнее сопротивленіе очень велико, можно въ пашемъ выра-
женіи А пренебречь -и сравнительно съ IV, и тогда
А ~ -.-.г — переходить въ = 1.
Іг -|- іѵ 1 II
Но тогда токъ очень слабъ, и элементъ не совершаетъ почти ни-
какой работы.
Другими словами: коэффиціентъ полезной работы великъ тогда,
когда элементъ совсѣмъ не работаетъ! - Но тогда какой же въ
немъ толкъ!
Однако прекратимъ паши вычисленія, хотя мы могли бы еще
варіировать ихъ на разные лады. Но уже и послѣ сдѣланныхъ
нами варіацій внимательный читатель не безъ удовлетворенія
можетъ замѣтить, что всѣ формулы прочно имъ усвоены и что
ему пе придется вновь тратить время па ихъ выводы и на раз-
гадку ихъ таинственнаго смысла...
Содержаніе пятой главы.
Какъ мощность водопада опредѣляется по его высотѣ и коли-
честву протекающей воды, такъ и мощность источника электри-
чества дается произведеніемъ ТіУ-его электродвижущей силы на
силу тока. Это произведеніе выражается въ уаттахъ. Уаттъ есть
мощность (производительность, эффектъ) источника, дающаго
одинъ амперъ при одномъ вольтѣ напряженія.
Подобно тому какъ теченіе воды между сообщающимися со-
судами остановилось бы, если бы не было приспособленія, кото-
рое на счетъ внѣшней энергіи перекачиваетъ воду изъ нижняго
сосуда въ верхній (насосъ), такъ же и токъ между борцами эле-
мента быстро истощился бы, если бы химическая реакція внутри
элемента не поддерживала постоянно разности электрическихъ
уровней между его полюсами. При этомъ въ каждый данный мо-
ментъ перетекшее по внѣшнему проводишь къ отрицательному
полюсу элемента электричество переносится внутри элемента
къ его положительному полюсу.
Систему проводниковъ, по которымъ проходитъ токъ, надо
представлять себѣ какъ замкнутую цѣпь, такъ что токъ идетъ и
но проволокѣ н внутри элемента. Элементъ, такъ же какъ и внѣш-
няя цѣпь, представляетъ для тока извѣстное сопротивленіе, на-
зываемое внутреннимъ. Вслѣдствіе этого часть работы эле-
мента пропадаетъ (т.-е. расходуется непроизводительно), тратится
па нагрѣваніе элемента. Остальное количество работы потребляется
во внѣшней цѣпи н называется полезнымъ дѣйствіемъ.
К о э ф ф и ц і е н т о и ъ поле з и а г о дѣйствія называютъ от-
ношеніе между полезной и общей работой источника. Если мы
хотимъ, чтобы этотъ коэффиціентъ былъ великъ, элементъ дол-
женъ обладать малымъ внутреннимъ сопротивленіемъ л долженъ
быть не слишкомъ сильно нагруженъ (не слишкомъ сильный токъ).
Внутреннее сопротивленіе является причиной того, что напря-
женіе на борлахъ элемента всегда меньше его электродвпжугцей
силы и что это пгіпряян'піе мѣняется съ шпрузкой. Чтобы из-
бѣжать этихъ колебанііі и вмѣстѣ увеличить полезную отдачу,
нужно стремиться къ уменьшенію внутренняго сопротивленія.
Этого достигаютъ увеличеніемъ элемента, устройствомъ охваты-
вающихъ другъ друга электродовъ и яхъ возможнымъ сближе-
ніемъ.
ГЛАВА VI.
Борьба съ внутреннимъ сопротивленіемъ.
Уничтоженіе пористаго сосуда.
Мы теперь внаемъ, что поляризація—по единственный врагъ
злсмепта. Внутреннее сопротивленіе—но менѣе опасный врагъ.
Оба прага даже не совсѣмъ и чужды другъ другу. Вѣдь газовая
оболочка, которая образуется па положительномъ полюсѣ злсмепта,
вредна еще и потому, что опа непроницаема для тока, и увеличи-
ваетъ съ своимъ появленіемъ внутреннее сопротивленіе элемента
во много разъ.
Въ одной изъ предшествовавшихъ главъ мы изыскивали
способъ уничтожить поляризацію. Поищемъ теперь практическихъ
способовъ отдѣлаться и отъ внутренняго сопротивленія. Перваго
успѣха мы достигнемъ, если увеличимъ размѣры яломепта, что
ужо было выяснено раньше.. Но попятно, что слишкомъ далеко
пттп въ атомъ направленіи невозможно: вѣдь элементы гигант-
скаго размѣра, па ряду съ нѣкоторыми' выгодами, являли бы и
очень существенные недостатки: оші громоздки, ихъ покупная
стоимость и стоимость ихъ поддержки очень велика.
Особое вниманіе слѣдуетъ обратить па одно мѣсто въ эле-
ментѣ—это его пористый сосудъ. Послѣдній представляетъ для
тока большое сопротивленіе, составляющее крупную долю въ об-
щей величинѣ внутренняго сопротивленія элемента
Но мы знаемъ, что пористый сосудъ играетъ весьма почетную
роль въ дѣлѣ борьбы съ поляризаціей (гл. III, стр. 37 и слѣд.),
>) Въ элементахъ Даніеля и имъ подобныхъ поры итого сосуда понемногу
засоряются и сопротивленіе можетъ возрасти до нѣсколькихъ омовъ.
ІТрѵм. ред.
95
и уничтожить сто совсѣмъ было бы несправедливо, т.-с. нсосмо-
трптслыіо. Но можно его видоизмѣнить. На мѣстѣ слабо обожжен-
ной глины можно употреблять животную перепонку или расти-
тельный пергаментъ. Эта блестящая идея одушевляла не одну
сотню пзобрѣтателе.й. Но тутъ есть одпн крупная непріятность на
пути: мы достигаемъ несомнѣннаго уменьшенія внутренняго со-
противленія, такъ какъ пергаментъ гораздо болѣе проницаемъ
для тока: но, къ великому сожалѣнію, онъ проницаемъ во столько
же разъ болѣе и для жидкостей элемента. Черевъ пергаментъ депо-
ляризаторъ и другая жидкость легко смѣшиваются, и черезъ корот-
кій промежутокъ времени мы стоимъ вновь передъ всѣми неудоб-
ствами деполяризующагося элемента съ одною жидкостью (стр. 37).
Такимъ образомъ мы, избѣгая Сцпллы, попали, согласно Го-
меру, въ Харибду.
Тогда ужъ лучше просто употреблять элементы съ одной жид-
костью, которые, по крайней мѣрѣ, откровенны въ своихъ недо-
статкахъ, а если и поѣдаютъ свой цппкъ при разомкнутой цѣпи,
то дѣлаютъ это открыто, а не сюрпризомъ для хозяина. У нихъ,
при всѣхъ ихъ дурныхъ сторонахъ, и другое, преимущество—ма-
лое внутреннее сопротивленіе. Такъ, элементы съ хромовой жид-
костью, при 20 саитігмстрах'ь высоты, обладаютъ сопротивленіемъ
въ 0,07 — 0,08 ома, въ то время какъ соотвѣтствующіе элементы
съ двумя жидкостями—напр., элементъ і’адпгс—имѣютъ уже со-
противленіе в’ь 0,15—0,20 ома.
Но все же. нельзя, конечно, считать эти примитивные эле-
менты хорошими работниками ’)
Элементы съ движеніемъ жидкости.
Вы помните конечно, что слой той жидкости, которая раздѣ-
ляетъ электроды п по которой долженъ иттп токъ, представляетъ
изъ себя проводникъ, со всѣми его свойствами; стало быть, можно
уменьшить сопротивленіе этого проводника, уменьшая его длину,
т.-с. толщину слоя жидкости.
1) За симъ въ подлинникѣ слѣдуетъ описаніе элемента Меритана безъ по-
ристаго сосуда. Но л не нашелъ возможнымъ помѣстить ого въ переводѣ, во-
первыхъ потому, что онъ мнѣ неизвѣстенъ, а во-вторыхъ, потому, что дѣйствіе
его для меня непонятно. При», ред.
!И>
Отсюда вы легко сдѣлаете слѣдующій выводъ: стоитъ ли тогда
вообще заниматься такъ долго вопросомъ о внутреннемъ сопро-
тивленіи? Вѣдь у насъ въ рукахъ превосходное сродство умень-
шить его въ кикой угодно степени! Для этого нужно только сбли-
зить до послѣдней возможности электроды—только не до сопри-
косновенія, конечно,—иначе будетъ короткое соединеніе.
Ваше предложеніе совершенно правильно — въ теоріи. Но по-
пробуйте осуществить его па дѣлѣ,—и вы немедленно потерпите
полнѣйшую неудачу.
Почему?
Во-первыхъ, вы въ вашихъ стремленіяхъ сблизить электроды
забыли о пористомъ сосудѣ. Во-вторыхъ, іи, вашемъ разсужденіи
забыто и еще пѣчто восьми существенное: сели пластинки будутъ
очень близки другъ другу,—напримѣръ, на разстояніи всего на
1—2 мш.,—то циркуляція жидкости въ элементѣ, будетъ чрезвы-
чайно затруднена, и какъ только вся жидкость тонкаго слоя вой-
детъ въ химическую реакцію—а на это потребуется нѣсколько
мгновеній,—дѣйствіе элемента момрптально прекратится, точно по
командѣ.
Электродвижущая сила исчезнетъ, какъ свѣтъ керосиновой
лампы, въ которой нѣтъ болѣе керосина. Итакъ, чего же вы до-
стигли?
Внутреннее сопротивленіе, дѣйствительно, уменьшилось, но
электродвижущая сила—не принимая даже, во вниманіе поляри-
заціи—стала такъ мала, что по преодолѣваетъ и этого малаго со-
противленія. Нужно сознаться, результатъ но изъ важныхъ!
Вы, можетъ быть, попробуете спасти дѣло, прорѣзавъ въ элект-
родахъ рядъ отверстій, для того чтобы жидкость, находящаяся
за электродами, легче могла проникнуть въ пространство между
тілаепшкамп—дѣло отъ этого улучшится, по въ очень слабой
степени.'
Вотъ почему па практикѣ, между электродами оставляютъ про-
странство, достаточное для того, чтобы туда умѣстился и пори-
стый сосудъ и еще необходимый запасъ жидкости. При этомъ
всегда устанавливается медленная циркуляція жидкости — подъ
вліяніемъ нагрѣванія, образованіемъ разностей удѣльныхъ вѣ-
совъ, образованіемъ газовъ и т. и. Вслѣдствіе этой циркуляціи
жидкость между электродами постоянно возобновляется. Вотъ въ
97
этомъ случаѣ и отверстія въ электродахъ тоже могутъ оказать
извѣстную пользу.
Мы, однако, попутно нашли одинъ крупный .недостатокъ въ тѣхъ
элементахъ, которые были описаны до сихъ поръ.
Что такое, въ сущности говоря, элементъ? Это—аппаратъ, ко-
торый посылаетъ во внѣшнее пространство нѣчто — въ данномъ
случаѣ электрическую энергію, — а самъ ничего изъ внѣшняго
міра не получаетъ, начиная съ того момента, какъ опъ былъ за-
ряженъ, и до новой зарядки.
Но какъ мы пе можемъ требовать работы отъ лошади, которую
мы пе хотимъ кормить, такъ мы пе получимъ работы и отъ эле-
мента, если не примемъ мѣры къ его питанію; по мѣрѣ того какъ
онъ потребляетъ свою пищу, т.-е. тѣ жидкости, которыми мы его
заряжаемъ, падаетъ и работоспособность элемента, уменьшается
его электродвижущая сила.
На практикѣ это обстоя гсььс'іво ваегь себя чувствовать весьма
тяжело: мы должны доводить ослабленіе элемента до очень силь-
ной степени, чтобы по вовмпжнпстп полно использовать химиче-
скіе реактивы передъ ііѵь вічобнов іешемъ Вь противномъ слу-
чаѣ мы будемъ тратить ихъ слишкомъ расточительно и удоро-
жимъ стоимость тока, а опа при иояучсні і тока изъ элементовъ
и такъ достаточно высока.
Вы видите теперь, что терминъ „постоянный элементъ"
сильно сбивается на простую рекламу: онъ означаетъ только одно—
что „постоянные" элементы немного постояннѣе тѣхъ, кото-
рыхъ и пе пытаются называть постоянными.
Условія, которымъ долженъ удовлетворять хорошій
элементъ.
Какъ же избавиться отъ истощенія жидкости элемента? Не-
трудно догадаться: не нужно дѣлать жидкость въ элементѣ стоя-
чей, а, напротивъ, подновлять ее медленно, но постоянно, такъ
чтобы въ каждый данный моментъ потребленная жидкость замѣ-
нялась новой, способной къ дѣятельности. При такихъ условіяхъ
элементъ всада будетъ оставаться неизмѣннымъ и въ теченіе
произвольно долгаго времени будетъ давать дѣйствительно до-
стоянную электродвижущую силу.
7
8,8
Только цинкъ нужно будетъ періодически замѣнять новымъ.
Для осуществленія такого элемента съ движеніемъ яшдкостп
мы, слѣдовательно, должны заставить жидкость циркулировать
между электродами. При этомъ само собой создается еще одно
важкое преимущество: здѣсь вѣдь можно воспользоваться вашимъ
предложеніемъ и сблизить насколько возможно электроды. Но
во всякомъ случаѣ надо не забыть оставить мѣсто для пористаго
сосуда. Вѣдь благодаря пористому сосуду мы можемъ удешевить
эксплоатацію элемента, такъ какъ пористый сосудъ избавитъ пасъ
отъ опасности, что цинкъ будетъ разъѣдаться при разомкнутомъ
элементѣ.
Впрочемъ, несмотря на сохраненіе пористаго сосуда, выигрышъ
относительно внутренняго сопротивленія очень великъ.
Но элементы съ движеніемъ жидкости замѣчательны не только
въ смыслѣ своего постоянства, въ смыслѣ своего малаго внутрен-
няго сопротивленія, хотя и эти свойства сами по себѣ очень
важны.
Обыкновенный элем< иі ь долженъ быіь заряженъ большими
количествамп нужныхъ реакіивовь Опь представляетъ изъ себя
поэтому довольно объемікіое соорудиші, да, къ тому же еще и
дорогое. Батарея въ 10—20 такихъ шіемепговъ, уже пи говоря о
цѣнѣ, занимаетъ довольно бо іьшое прошраиство, а не у всѣхъ
есть для этого въ распоряженіи цълая „машинная. комната".
Въ батареѣ съ движущейся жидкостью объемъ элементовъ
крайне сокращается въ виду сближенія электродовъ. Жидкость
въ каждомъ элементѣ занимаетъ, если угодно, всего нѣсколько
десятковъ кубическихъ сантиметровъ,—нужно только достаточно
энергично ее подновлять. Такимъ образомъ, размѣры самой ба-
тареи сокращаются до минимума; все громоздкое, что еще остается,
сосредоточивается .1) въ сосудахъ питающихъ и 2) въ пріемни-
кахъ отработавшей жидкости.
Кромѣ того, если циркуляція жидкости происходитъ доста-
точно быстро, появляется еще одно очень существенное благо-
пріятное обстоятельство, а именно, движущаяся жидкость увле-
каетъ съ собой -водородъ, отдѣляющійся па положительномъ по-
люсѣ, а это, какъ мы знаемъ, улучшаетъ деполяризацію, обезпе-
чиваетъ большее постоянство элемента.
Вотъ у насъ цѣлый рядъ свойствъ, которыя такъ выгодно
отличаютъ элементы съ движущейся жидкостью. Скажемъ еще
нѣсколько словъ объ ихъ практическомъ осуіцествлеіпи.
Прежде всего надо замѣтить, что такіе элементы по употре-
бляютъ въ одиночку, а обыкновенно соединяютъ въ батареи1).
При этомъ можно заставить жндкості.» переливаться изъ одного
элемента въ другой и такимъ образомъ осуществить достаточно
быструю циркуляцію при относительно полномъ использованіи
реактивовъ. Тогда элементы располагаютъ этажами, одинъ надъ
ругамъ. Такое, расположеніе приложено «первые Камалю. Когда
жидкость протекла черезъ послѣдній элементъ, можно ее выли-
вать, какъ вполнѣ отработавшую.
При этихъ условіяхъ, послѣдніе элементы, т.-е. расположенные
въ самомъ низу, обладаютъ, правда, нѣсколько меньшей электро-
движущей силой, -чѣмъ верхніе, такъ
какъ они питаются уже истощенной жид-
костью. Но зато эта электродвижущая
тла остается постоянной, такъ какъ со-
ставъ жидкости каждаго лсмегпа бага-
реи со временемъ но мй пяеті я Д ія о< в !--
щенія, напримѣръ, важно имѣть илепно
?рого постоянную ) н ктродвижущу ІО
силу, не особенно гоняясь за ся боль-
шой величиной.
Батарея Модюи.
Опишемъ теперь батарею такого типа,
которая въ нѣкоторой мѣрѣ осуществля-
етъ только что изложенныя соображенія.
Въ ея элементахъ только одна жидкость,
но въ оправданіе ей нужно поставить ея
простоту, которая позволяетъ всякому
любителю самому ее построить.
Батарея Модюи состоитъ изъ нѣсколькихъ отдѣльныхъ эле-
зитовъ, которые расположены одинъ надъ другимъ на пѣсколь-
і) Въ слѣдующей главѣ мы подробнѣе покажемъ, какъ слѣдуетъ соединять въ
батарею отдѣльные элементы, чтобы они дѣйствовали, такъ сказать, соединен-
ными силами.
Рис. 47. Батарея Модюи.
7;
100
кпхъ кольцахъ буниеиовскаго штатива (рис. 47) пли особой дере-
вянной этажерки, которую легко соорудитъ всякій столяръ-люби-
тель; при чемъ цѣлесообразно строить ее такъ, чтобы па каждомъ
этажѣ могло стоять по нѣскольку элементовъ.
Внѣшними сосудами отдѣли,пыхъ элементовъ у Модкш, по
очень странной его фантазіи, служатъ обыкновенные глиняные
цвѣточные горшки. Чтобы они достойно выполняли ту высокую
миссію, къ которой олъ ихъ предназначаетъ, онъ смазываетъ пхъ
внутри горячей смѣсью слѣдующаго состава:
ііОО рг. смолы
100 „ асфальта
50 „ сѣры
Наверху находится сосудъ (Ѣ) сл» свѣжей жидкостью: онъ
снабженъ крапомъ, чтобы можно было регулировать притокъ жид-
кости или совсѣмъ его останавливать. Вишну—сосудъ (Г') для
отработавшей жидкости. Чтобы жидкость перетекала .изъ верх-
нихъ элементовъ въ нижніе, достаточно въ отверстіе, имѣющееся
въ цвѣточномъ горшкѣ, вставить прямую трубку, при чемъ опа
должна доходить почти до верхняго края сосуда (рис. 48а).
’фЖЖ
Рііг. 40. Стокъ •аііі,-і,і>ін"г>і въ элементахъ Модиш.
По если поступить такимъ образомъ, то внизъ будетъ стекать
верхній слой жидкости каждаго элемента. .Между тѣмъ, къ не-
счастью, какъ разъ отработавшая жидкость тяжелѣе свѣжей, а
потому иа поверхности находится какъ разъ не та часть жидко-
сти элемента, которую желательно было бы перелить. Нужно за-
ставить переливаться именно іпіжній слой жидкости.
Значить, мы должны согнуть отводную трубку такъ, чтобы ея
копецъ доставалъ до дна (рис. 48Ь). По и это по особенно прак-
тично. Дѣйствительно, если отогнуть конецъ трубки внизъ, то у
ласъ образуется изъ каждаго элемента такъ называемый „кубокъ
101
Тантала". Жидкость пе вытекаетъ изъ сосуда, пока онъ не на-
полнится вровень съ погибомъ трубки. По рань онъ ігапоипплея
до этой высоты, жидкость начинаетъ течь, и течетъ не переста-
вая, пока пе опорожнится весь сосудъ.—Какъ же тутъ быть?
Модюи выходитъ изъ этого затрудненія очень остроумію. Трубка
у него свинцовая. И вотъ какъ разъ въ самой верхней точкѣ оя
изгиба онъ прокалываетъ въ пей крошечное отверстіе О(рпс. 48с)
величиной не болѣе игольнаго ушка.
Какъ только жидкость, протекая изъ верхняго сосуда, покро-
етъ собой изгибъ трубки, такъ что послѣдняя вся окажется подъ
уровнемъ яшдкостп, такъ сейчасъ же жидкость устремится въ
нижній сосудъ. Отверстіе 0 не представляетъ собою никакого не-
удобства, потому что его діаметръ слишкомъ малъ въ сравненіи
съ діаметромъ самой трубки. Поэтому жидкость изъ верхняго со-
суда переходитъ въ нижній сосудъ, начиная съ самыхъ низкихъ,
тяжелыхъ, отработавшихъ слоевъ, какъ если бы отверстія 0 и не
существовало.
Но какъ только благодаря быстрому стеканію уровень жидко-
сти понизится, то отверстіе О окажется въ воздухѣ. Воздухъ не-
медленно устремляется въ сіи(іоішуи> трубку, и опа перестаетъ
дѣйствовать. Накопившаяся за время ея бездѣйстія жидкость
вновь поднимется, закроетъ 0 и тѣмъ вызоветъ новое стеканіе
по трубкѣ.
Жидкость въ этомъ элементѣ состоитъ изъ подкисленной дву-
хромокаліевой соли, а электроды—пластинки угля п цинка—рас-
положены по обѣ стороны трубки.
Мы видимъ, что элементъ Модюи, сравнительно съ обыкновен-
ными элементами того же химическаго состава, отличается только
однимъ достоинствомъ — постоянствомъ электродвижущей силы,
при простотѣ устройства.
Батарея Флорины.
Въ смыслѣ уменьшенія внутренняго сопротивленія гораздо
лучше спроектирована батарея итальянца Флорины.
Эта батарея, подобно предыдущей, дѣйствуетъ только съ одной
жидкостью. Система стока, который здѣсь происходитъ - съ верх-
няго. уровня, правда, менѣе совершенна, чѣмъ въ элементахъ
Модюи, по это обстоятельство въ данномъ случаѣ мало суще-
102
Рнс, 49. Батарея Флоршш.
ствеііпо, потому что высота отдѣльныхъ элсмептов'ь достигаетъ
едва нѣсколькихъ сантиметровъ.
Батарея Флорины изображена па рпс. 40. Каждый элементъ
состоитъ изъ плоскаго четырехугольнаго фаянсоваго сосуда съ
центральнымъ отверстіемъ, черезъ которое
проходитъ сточная трубка, и съ четырьмя
отверстіями по угламъ. Черезъ эти послѣд-
нія отверстія проходятъ четыре мѣдныхъ
бруска, которые играютъ двойную ролы во-
первыхъ, опн служатъ подставками, кото-
рыми верхній сосудъ стоитъ па положитель-
номъ полюсѣ ишкияго сосуда; во-вторыхъ,
они же служатъ для соединенія элементовъ,
для чего верхніе копцы брусковъ прохо-
дятъ черезъ дно верхняго сосуда и скрѣ-
пляются съ цинкомъ, лежащимъ па днѣ его.
Ноложитсльны/і полюсь состоитъ изъ уголь-
ной пластинки, лежащей па особыхъ вы-
ступахъ (цѣпокъ сосуда, вверху его. (Такое
соединеніе иемоіповъ другъ за другомъ
называется послѣдовательнымъ. См. слѣд.
главу.) При этомъ уголь и цинкъ каждаго элемента раздѣляются
лишь топкимъ слоемъ жидкости.
Эта батарея заслуживаетъ вниманія какъ по своей компактно-
сти, такъ и по своему малому внутреннему сопротивленію. При
12 элементахъ она можетъ 4 часа питать одновремешю 4 лампочки
накаливанія по 16 свѣчей каждая (требующихъ 2,5 ампера при 20
вольтахъ). Эю соотвѣтствуетъ полезной мощности въ 200 уаттовъ.
За указанное время потребляется 20 литровъ жидкости, въ
которой растворено 2,25 килограмма двухромокпелаго кали.
Батарея Дево.
Мы окончимъ ату главу описаніемъ батареи, которая практи-
чески наиболѣе удачно соединяетъ въ себѣ всѣ преимущества
батареи съ движущимися жидкостями.
Эта батарея построена Дево. Нужно прибавить, что въ про-
дажѣ ея не существуетъ, и всѣ, желающіе ею пользоваться, дол-
жны построить ее сами.
• 103
Первое важное обстоятельство и вмѣстѣ съ тѣмъ первое пре-
имущество батареи: въ пей двѣ жидкости.
Второе: сосуды, изъ которыхъ состоитъ каждый элементъ,—и
внутренніе и наружные,—сильно сплющены, чтобы въ иихъ умѣ-
щалось меньше жидкости. Такъ увеличивается комнакгпость ба-
тареи, и одновременно уменьшается ея внутреннее сопротивленіе.
Изъ сосудовъ внѣшній — стеклянный, внутренній — пористый
глиняный. У тѣхъ и у другихъ имѣются носики для стока.
Далѣе, изобрѣтатель выяснилъ, что
главная жидкость (возбудитель) долж-
на съ одинаковой силой дѣйствовать
на всѣ элементы, если Мы требуемъ
отъ нихъ, чтобы они одинаково ра- I
ботали.
Это — очень важное замѣчаніе, ко-
торое прежніе изобрѣтатели оставляли I /7
безъ вниманія, такъ какъ не знали, ///
какъ помочь дѣлу,—извѣстная басня о 1-к. Л/
лисицѣ и виноградѣ! Но какъ бы ни ЁЙЕКГ/У^
было желательно осуществись этотъ
принципъ на практикѣ, это совершеп- <->
ІЮ невозможно, если ЖИДКОСТЬ пере- Рпс. 50. Б&тгарея Депо. Жид-
кости чередъ трубки доставляются
текаетъ изъ одного элемента въ дру- . иа ДНо «осудовъ.
гой; тогда опа непремѣнно въ послѣд-
немъ элементѣ окажется значительно истощенной.
Ясно, что въ каждый внѣшній сосудъ, гдѣ находится раство-
римый электродъ, должна притекать своя порція свѣжей жид-
кости, для чего долженъ быть устроенъ особый распредѣлитель-
ный аппаратъ; отработавшая жидкость отнюдь не допускается въ
слѣдующій элементъ, а должна удаляться послѣ того, какъ она, про-
текая снизу, передвинется но электроду до верхняго края сосуда.
Придирчивый критикъ возразитъ пожалуй, что утекающая
жидкость при такихъ обстоятельствахъ будетъ еще очень мало
использована, что это—непростительная расточительность и т. и.
Послушаемъ однако, какъ Дево хорошо' справляется съ этими
критиками:
„Возбуждающая жидкость, простая соляная кислота, сильно
разведенная- притомъ, вовсе не представляетъ изъ себя дорогого
матеріала.
104
„Дорогъ деполяризаторъ, и вотъ его-то и нужно поятому исполь-
зовать до послѣдней капли.
„Отсюда слѣдуетъ, что вполнѣ цѣлесообразно доставлять ка-
ждому элементу отдѣльную порцію возбудителя, но столь же
цѣлесообразно заставлять поляризаторъ переливаться изъ одного
элемента въ другой по порядку, а для этого элементы нужно
расположить въ видѣ лѣстницы'4.
Безъ сомнѣнія, такая двойная система циркуляціи нѣсколько
усложняетъ батарею. Зато при этомъ мы дѣйствуемъ въ иаилуч-
шемъ согласіи съ логикой, а это такая счастливая рѣдкость, что
ей можно принести въ жертву и нѣкоторыя неудобства...
Все же остается одинъ упрекъ, который нужно сдѣлать бата-
реѣ Депо,—да и гдѣ на землѣ искать совершенства?—и который
заключается въ томъ, что жидкость стекаетъ съ верхняго уровня.
Но необходимо также добавить, что движеніе жидкости совер-
шается слишкомъ быстро, чтобы при небольшихъ размѣрахъ
элементовъ успѣла установиться въ разныхъ мѣстахъ разная
плотность.
Жидкости, которыя Дево особенно рекомендуетъ для правиль-
ной работы элементовъ, имѣютъ слѣдующій, по правдѣ сказать,
довольно курьезный составъ:
Деполяризаторъ.
Волы...................10П литровъ
Двухромокнслаго натра. . . 5 кплограм.
Квасцовъ . . •.........2,5 „
Поваренной соли ...... 2,5
Желѣзнаго купороса .... 2,5 „
Сѣрной кислоты..........15 „
Возбудитель.
Воды....................30 литр.
Соляной кислоты.......... I „
Поваренной соли ...... I м,.ю
Своей батареей ивъ 10 элеш (каждый въ 18 ст. высоты,
7 ширины) ішобрѣтатель прішиволыю долгое время питаетъ щест-
падцатпевѣчную лампочку, горящую при 20 вольтахъ и берущую
50 уаттовъ. Если палить па дію каждаго элемента немного рту-
ти '), то можно оставлять батарею оа|»іжгашо(1 и только остана-
вливать па время бездѣйствія перетеканіе жидкости.
’) Для постояннаго амальгамированія цинка, какъ въ элементѣ Раднге
(стр. 17). _
ГЛАВА VII.
Соединеніе элементовъ и сопротивленій.
Рпс. 51. Три сосуда, ііііс.й;-
донате.іыю іоедипеины.ѵі.
дли питаніи гімбкн Л.
Послѣдовательное и параллельное соединеніе элементовъ.
Мы подходимъ къ вопросу, который имѣетъ огромное практи-
ческое значеніе.
Пусть въ нашемъ распоряженіи имѣется нѣсколько элементовъ.
Легко представить себѣ, что ихъ можно соединить и такимъ
образомъ достичь болѣе сильнаго дѣйствія,
чѣмъ отъ отдѣльныхъ элементовъ. „Едине-
ніе—сила". Этотъ бельгійскій девизъ бу-
детъ, конечно, справедливъ и въ странѣ
гальваническихъ элементовъ.'
Да, но для этого еще необходимо знать,
какъ нужно соединить элементы для того,
чтобы они дѣйствовали сообща.
Къ счастью, задача эта при ближайшемъ
разсмотрѣніи оказывается не изъ трудныхъ.
Въ самомъ дѣлѣ, въ чемъ состоить эта
задача? Вотъ у насъ есть проводникъ съ
сопротивленіемъ, скажемъ, лампочка нака-
ливанія, и мы хотимъ ее накалить до свѣ-
ченія. Дня этого мы присоединяемъ се къ
полюсамъ одного элемента. Лампочка пе
желаетъ свѣтиться. Нужно взять еще одинъ
элементъ. Но что пужпо сдѣлать, чтобы
второй элементъ дѣйствовалъ въ одну сторону съ лервым'ь и
помогъ накалить лампочку? Какъ присоединить сюда третій эле-
ментъ, если и двухъ окажется недостаточно, и т. д., и т. д.?-
106
Переведемъ это на „гидравлическій языкъ”:
Проводникъ, по которому долженъ иттп токъ, это здѣсь—тру-
ба .К (рис. 51). Источники,' которыми мы для этого будемъ поль-
зоваться,—это сосуды А, В, С, при чемъ разность уровней въ
каждомъ отдѣльномъ сосудѣ можетъ быть очень малая. Внутрен-
нему сопротивленію элементовъ будетъ соотвѣтствовать треніе
въ трубкахъ г, г', г".
Въ этомъ случаѣ очень легко сообразить, что у насъ есть два
способа, по которымъ
мы можемъ соединить
сосуды для совмѣстна-
го дѣйствія.
При нервомъ спосо-
бѣ мы ставимъ одинъ
сосудъ подъ другимъ
(рпс. 51), такъ что въ
/і жидкость находится
подъ общимъ давлені-
емъ, которое равно сум-
мѣ высотъ сосудовъ.
При этомъ циркуляція
будетъ сильнѣе, чѣмъ при дѣйствіи одного сосуда. .
Пользуясь вторымъ способомъ, мы всѣ сосуды ставимъ рядомъ.
Тогда (рпс. 52) труба В получаетъ жидкость одновременно изъ
всѣхъ сосудовъ, отчего, конечно, теченіе въ В становится сильнѣе.
Въ первомъ случаѣ сосуды соединены послѣдовательно,
во второмъ—соединеніе параллельное.
Оба эти способа примѣняются и тогда, когда дѣло идетъ о
соединеніи элементовъ. Сначала мы будемъ говорить о первомъ
способѣ, который стремится сложить всѣ разности уровней въ
одну.
Вы видѣли, что для этой цѣли достаточно верхній уровень
одного сосуда соединять съ пнжппмъ уровнемъ другоцо сосуда,
поставленнаго надъ первымъ. На электрическомъ языкѣ верхнему
уровню соотвѣтствуетъ положительный электродъ, а нижнему—
отрицательный.
Итакъ, мы будемъ, согласно рис. 53, соединять положитель-
ный полюсъ перваго элемента съ отрицательнымъ .полюсомъ
107
второго, положительный полюсъ второго съ отрицательнымъ
третьяго и т. д.
Когда мы въ концѣ-копцовъ соединимъ такъ всѣ элементы,
то между концевыми проволоками <1 и <?, т.-е. между отрицатель-
нымъ полюсомъ перва-
го элемента и положи-
тельнымъ послѣдняго,
установится электриче-
ская разница уровней,
которая равна суммѣ
отдѣльныхъ _ электро-
движущихъ силъ на-
Ряс. 53. Три ігоелѣдояатальпо соединенныхъ адеяеятн.
піихъ элементовъ, подобно тому какъ ото было для высоты водя-
ного столба въ случаѣ сосудовъ съ водой.
Можетъ быть, это не вполнѣ ясно?
Тогда попробуемъ примѣнить для доказательства и другое
разсужденіе. Вспомнимъ, съ чего мы начали. Мы вѣдь сначала
связали уголь перваго элемента съ цинкомъ второго. Такою
связью мы установили па томъ п другомъ одинаковый потенціалъ.
Это стоитъ внѣ всякаго сомнѣнія: если бы между ними суще-
ствовала хоть самая малая разность потенціаловъ, то по связы-
вающей проволокѣ долженъ былъ бы итти токъ. Но это невоз-
можно, такъ какъ цѣпь наша разомкнута. Поэтому цинкъ второго
элемента имѣетъ потенціалъ, который возвышается надъ цинкомъ
перваго элемента па Е, гдѣ Е— электродвижущая сила перваго
элемента.
По вслѣдствіе химическихъ реакцій внутри второго элемента
уголь второго элемента получаетъ потенціалъ, который выше
потенціала цинка того же элемента на Е. Разница потенціаловъ
второго угля и перваго цинка будетъ, очевидно, равна Е-|- Е = 2 Е,
т.-е. равна суммѣ электродвижущихъ силъ перваго п второго
элемента. Если мы, далѣе, присоединимъ сюда третій элементъ, то
съ помощью такого же разсужденія получимъ, что разница по-
тенціаловъ между крайними электродами трехъ элементовъ будетъ
3 Е и т. д.
Это разсужденіе привело пасъ къ тому яю выводу, , что н
прежнее, а именно: электродвижущая-сила, дѣйствую-
щая между цинкомъ перваго-элемента и углемъ
108
послѣдняго, при ихъ послѣдовательномъсосдпие-
иік, равна суммѣ электродвижущихъ силъ отдѣль-
ц ы п, с о с т а н л я ю ш, и х ъ и л е и е и 'г о и ъ.
Если ми соединимъ эти крайніе полюсы проводникомъ, то въ
иемъ будетъ циркулировать токъ, обусловленный этой общей
электродвижущей силой. Но мы видимъ въ то же время, что
кромѣ сопротивленія внѣшняго проводника этотъ токъ долженъ
преодолѣвать внутреннее сопротивленіе батареи, ранное суммѣ,
внутреннихъ сопротивленій отдѣльныхъ ея элементовъ, такъ
какъ токъ долженъ проходить по всѣмъ этимъ сопротивленіямъ
поочередно.
Можно иначе выразить это такъ: батарея и ослѣ доп а-
т е л ыі о с о е д и н е п и ых ъ э л емент о в ъ э к в и в а л е ит па о д-
и о м у э л е м е и т у, у котораго а л е к т р о д в п ж у щ а я с п л а
равна суммѣ всѣхъ электродвижущихъ силъ от-
дѣльныхъ элементовъ, а внутреннее сопротивленіе
равно суммѣ всѣхъ отдѣльныхъ внутреннихъ со-
прот и вл е п і II.
Примѣръ: 10 элементовъ, каждый съ напряженіемъ въ 2
вольта и съ внутреннимъ сопротивленіемъ въ 0,3 ома, соединен-
ные посл-Ьдовательпо, соотвѣтствуютъ одному: элементу съ элек-
тродвижущей силой въ 20 вольтовъ и внутреннимъ сопротивле-
ніемъ въ 3 ома.
Теперь остается намъ разобрать свойства параллельнаго
соединенія.
При гидравлической аналогіи этого соединенія (рис. 52) ока-
зывалось достаточнымъ соединить
всѣ нижніе копцы сосудовъ въ
одну трубу. Для элементовъ это
видоизмѣняется такъ, что мы
должны (рис. 54) соединить ме-
жду собой всѣ положительные
полюсы и то же ед-ѣлать съ отри-
цательными полюсами, И затѣмъ Рис. 54. Три ігарпд.тслі,ш> соедгаеііныэт,
полученные такимъ образомъ миішгги.
сложные полюсы соединить проводникомъ, въ которомъ мы хо-
тимъ получить токъ.
Каковы же преимущества этого способа соединенія? Вопросъ
109
этотъ требуетъ внимательнаго разсмотрѣнія, такъ какъ на первый
взглядъ существованіе этихъ преимуществъ далеко пе такъ ясно,
какъ въ случаѣ послѣдовательнаго соединенія. Но всякомъ случаѣ
сразу видно, что электродвижущая сила всей батареи ш: выше
і іектродвшкущей силы отдѣльнаго элемента, такъ какъ мы со-
единили другъ съ другомъ тѣ полюсы отдѣльныхъ элементовъ,
которые находятся па одинаковыхъ электрическихъ уровняхъ,
Но зато легко видѣть, что если мы будемъ брать отъ бата-
реи нѣкоторый токъ, то кцждый элементъ долженъ дать лишь
часть общаго потребнаго количества электричества, подобію тому'
какъ это происходитъ въ сосудахъ съ жидкостями (рпс. 52).
Поэтому при той же силѣ тока во ішѣшпсіі цѣпи расходъ
реактивовъ въ каждомъ элементѣ будетъ меньше и батарея
элементовъ, слѣдовательно, можетъ непрерывно давать требуемое
отъ нея дѣйствіе дольше, чѣмъ отдѣльныя элементъ.
Но сеіічасч, вѣдь дѣло не въ томъ, чтобы беречь реактивы.
Мы хотимъ только получить болѣе сильное дѣйствіе. Оказывается,
что и этой цѣли мы можемъ достигнуть посредствомъ параллель-
наго соединенія, и вотъ почему. Мы только что видѣли, что
каждый изъ включенныхъ параллельно элементовъ долженъ дать
только часть общаго тока, паир., четверть, если всего ігь батареѣ
4 элемента. При этихъ обстоятельствахъ потеря „па. треніе" въ
каждомъ элементѣ, конечно, будетъ гораздо меньше, чѣмъ
если бы оігь доставлялъ одинъ весь токь. Вслѣдствіе итога на-
пряженіе па борцахъ элемента будетъ больше и черезъ внѣшній
проводникъ потечетъ большій токъ. Что и требовалось доказать.
То же самое, п притомъ гораздо удобнѣе, можно разсказать па
языкѣ форму,ігь.
Пусть 3 сила тока, даваемаго и э.ііамеитамп, соединенными
параллельно. Потеря потенціала въ элементѣ, остьи’^-, гдѣ №—
внутреиее сопротивленіе элемента. Если бы мы заставили одинъ эле-
ментъ давать нею силу тока 3, потеря была бы и 3 То-ссть, при
иараллельпом'і, соедішепіп п элементовъ потеря потенціала умень-
шается въ п разъ. Иными словами: параллельно соединен-
ная батарея пая, элементовъ дѣйствуетъ какч, одинъ
элементъ, обладающій внутреннимъ сопротивле-
ніемъ, въ и разъ меньшимъ. При этомъ электродви-
110
насъ есть лампочіса ш
ихъ связать другъ съ ,
Конечно, рѣшеніе
спмостп т-і, разныхъ
Возьмемъ спячала
когда сопротивленіе и
питать (Ж), очень
съ внутреннимъ СОНрі
элементовъ Задача
тому случаю въ гпдраі
добиться возможно с
въ длинной и узкой ’
питаемой двумя соеуд
элементовъ; какъ
ж у щ а я с и л а. б а т а. р е и р а в и а л е к т р о д в и ж у іц е й с и л ѣ
одно г о э л е м. е н т а.
Сравнивая теперь свойства параллельнаго и послѣдовательнаго
соединенія, мы можемъ указать, что при послѣдовательномъ
складываются электродвижущія силы элементовъ, а при парал-
лельномъ—даваемые ими токи.
Выборъ соединенія элементовъ.
Мы разсмотрѣли съ вами различные способы соединенія ада-
мситовъ и усвоили свойства этихъ соединеній. Это очень пріятно.
Но этого, къ сожалѣнію, еще мало. Въ самомъ дѣлѣ, къ какому
же способу соединенія мы прибѣгнемъ въ томъ пли другомъ
шаливапія и нѣсколько
другомъ?
его различно, въ зави-
условій.
. тотъ частный случай,
,ѣшг, которую МЫ хотимъ
в е л и ко сравнительно
•тпв. іоніемъ отдѣльныхъ
вполнѣ соотвѣтствуетъ
влпкѣ, когда мы хотимъ
лльлаго тока жидкости
трубѣ В (рис. 55 и 56),
ами А п Д внутреннее
сопротивленіе кото -
рыхъ — очень малое. —
представляется трені-
емъ въ короткихъ тру-
бочкахъ г, г'. Какъ же-
мы рѣшимъ эту гидра-
влическую задачу? Раз-
сужденіе будетъ таково:
имѣемъ ли мы для пнгапія тока въ своемъ распоряженіи одинъ
сосудъ или помѣстимъ рядомъ, на одномъ уровнѣ другъ съ дру-
гомъ, два сосуда (параллельное соединеніе, рис. 56),. въ томъ и
другомъ случаѣ токъ будетъ обусловленъ одной и той же раз-
ницей уровней; треніе же въ обоихъ случаяхъ почти одинаково,
111
такъ какъ оно зависитъ главнымъ образомъ отъ трубки К, а по-
тому и сила тока (количество жидкости, протекающей въ единицу
времени черезъ трубку) тоже не измѣнится болѣе или меігЬо
замѣтно.
Итакъ, въ данномъ случаѣ совершенію нецѣлесообразно со-
единять сосуды параллельно.
Попробуемъ другой типъ соединенія и поставимъ сосуды
одинъ надъ другимъ (рпс. 55). Треніе мало разнится отъ тренія
Рне. 56. Если А и Іі соединены параллельно, токъ жидкости по узкой трубкѣ измѣ-
няется щна замѣтно.
при одномъ сосудѣ. Но разница уровней удвоилась, и потому
увеличивается (почти вдвое) и токъ.
Аналогичное разсужденіе продѣлывается и съ гальваническими
элементами, и также мы приходимъ къ выводу, что при боль-
шомъ сопротивленіи внѣшней цѣпи нужно ео-
е д и н я т ь э л е м е н т ы п о с л ѣ д о в %т е л ь и о, а и о п а р а л-
л ель по.
Такъ ото бываетъ, папр., когда хотятъ токомъ приводить въ
движеніе электрическій звонокъ, который большею частью имѣетъ
большое сопротивленіе.
Теперь разсмотримъ тотъ случай, когда наоборотъ, сопротивле-
нію внѣшней цѣпи очень мало въ сравпашп еъ внутреннимъ
сопротивленіемъ элементовъ.
Въ пашей гидравлической аналогіи это соотвѣтствуетъ очень
широкой трубкѣ И (рис. 57 и 58), питаемой двумя сосудами А и .В
съ большимъ внутреннимъ треніемъ (узкими трубками г и г')..
Остановимся сначала на параллельномъ соединеніи сосудовъ-
11‘3
(рис. 58). Если бы мы. закрыли кранъ сосуда В, а трубка В пи-
талась бы однимъ сосудомъ А, токъ въ В достигъ бы той силы,
которую можетъ пропустить трубка г—въ ней вѣдь сосредоточено
почти все сопротивленіе. Если теперь мы от-
кроемъ сосудъ В, то .жидкость, вытекающая
изъ ікч’о, почти безпрепятственно соединится
сі) жидкостью вытекающей изъ А, такъ какъ
трубка В достаточно широка и пе предста-
вляетъ большого сопротивленія совмѣстному
истеченію двойного количества, жидкости изъ
обоихъ сосудовъ. Итакъ, въ этомъ случаѣ па-
раллельное соединеніе сосудовъ увеличило
теченіе жидкости въ трубкѣ —по чти удвои-
ло его.
Съ другой стороны, остановимся па случаѣ
послѣдовательнаго соединенія сосудовъ А и В
К
Рис. 57. Если А и В соединены іюіоіѢдоіштслі.ііо, потокъ жидкости нъ широкой
трубкѣ 11 измѣняется едва замѣтно.
(рис. 57). При этомъ удваивается разница уровней, но почти во
столько же разъ увеличивается треніе, сосредоточивающееся въ
трубкахъ г и г'. Вслѣдствіе итого токъ черезъ В пе увеличи-
вается. Значитъ, обратно тому, что мы сказали относительно па-
Рие. 58. .Если А и В соединены параллельно, потокъ жидкости ігь широкой трубкѣ
сильно унсличнііаотся.
113
раллельнаго соединенія, совершенно безсмысленно соединять по-
слѣдовательно сосуды съ большимъ внутреннимъ сопротивленіемъ.
Для нихъ годится только параллельное соединеніе.
Опять-таки всѣ яти заключенія можно перенести па гальваниче-
скіе элементы, и мы будемъ помнить слѣдующее правило: если
м ы ж е л а е м ъ п о л у ч и т ь в о з м о ж и о с и л ь п ы й т о к ъ в о
в и ѣ ш и е II ц ѣ п и, с о и р о т и в л е и і е к о т о р о и м а л о в ъ с р а в-
неніи съ внутреннимъ со п ротивлеиі емъ эл ем еп-
т о в ъ, мы до л ж и ы с о е д и н я т ь э л с м е н т ы и а р а л л е л ь п о,
а отнюдь не послѣдовательно.
Дадимъ нѣсколько примѣровъ, которые лучше всего выяснятъ
справедливость этихъ разсужденій.
Первый случай. Желательно получить возможно сплыіЫѢ
токъ во внѣшней цѣпи, сопротивленіе которой—12 омовъ; у насъ
для этого есть 5 элементовъ, у которыхъ:
Е =2 вольта,
й.’ = 0,3 ома.
а) ГІ о с л ѣ д о в а т е ль и о е с о е д и п е и і е.
Электродвижущая сила батареи = 5 X 2 = Ю вольтовъ,
Внутреннее сопротивленіе батареи = 0,3 X 5 = В5 ома.
10
Сила тока — гх-.-,-. = 0,741 ампера.
12 —-1,5 1
Ъ) II а р а л л е л ь и о е с о е д и іг е и і е.
Электродвижущая сила батареи = 2 вольта.
Внутреннее сопротпвлопіс батареи — ~ == 0,06 ома.
2
Сіиатока = -]у-|-д-д(р = 0,169 ампера (только!).
При одномъ элементѣ сила тока достигла бы величины
2
-— = 0,163 ампера.
Вы видите, какъ безполезно оказывается здѣсь параллельное
соединеніе и какъ, наоборотъ, выгодно послѣдовательное.
у
114
Второй случай. Четыре элемента, у которыхъ
і' = 1,5 вольта,
Ж= 0,4 ома,
питаютъ проводникъ съ сопротивленіемъ 0,05 омовъ.
а) Параллель и о о е о е д л и е и і е.
Электродвижущая сила батареи = 1,5 вольта.
О 4 пл.е.
Внутреннее сопротивленіе батареи = —=0,1 шиеровъ.
1 5
Сила тока = 0 у~ / 0 05 = Юамперовъ.
Ь) Послѣдовательное соединеніе.
Электродвижущая сила батареи = 1,5 X 4 = 6 вольтовъ.
Внутренне сопротивленіе батареи = 0,4 X ‘1 =- і >6 омовъ.
Сила тока= ѵ-=-гщ о? = 3 м ампера
1,6-|-0,05
При одномъ элементѣ сттта іона была бы:
о;л^о5 ~~3’33 ампрРа‘
Отсюда ясно, что въ данномъ случаѣ предпочтительно па-
раллельное сДппеше, а послѣдовательное не имѣетъ большого
смысла.
Такимъ образомъ мы пришли къ рѣшенію вопроса, который
поставили себѣ въ началѣ этого отдѣла.
Но рѣшеніе наше недостаточно полно. Въ самомъ дѣлѣ, а
что будетъ, если внѣшнее сопротивленіе не особенно велико и пе
особенно мало въ сравненіи съ внутреннимъ сопротивленіемъ
отдѣльною элемента?
Разсужденія, которыхъ мы здѣсь излагать пе будемъ, приво-
дятъ къ слѣдующему выводу: наибольшую полезную производи-
тельность элементъ (пли батарея) развиваетъ во внѣшней цѣпи
въ томъ случаѣ, когда сопротивленіе этой внѣшней цѣпи какъ
разъ равно внутреннему сопротивленію элемента (пли батареи).
Чѣмъ больше соотношеніе сопротивленій удаляется отъ этого
115
равенства—все равно въ какую сторону,—тѣмъ меньше мощность,
получаемая внѣшнимъ проводникомъ.
Положимъ, мы хотимъ сообщить ВОЗМОЖНО большую МОЩНОСТЬ
данному проводнику—скажемъ, лампочкѣ накаливанія. Если въ
пашемъ распоряженіи находится ограниченное число элементовъ,
то мы должны соединить ихъ таки., чтобы внутреннее сопротивле-
ніе получившейся батарея возможно ближе подходило къ сопро-
тивленію внѣшняго проводника.
Наши прежнія правила соединенія вполнѣ подходятъ подъ это
болѣе общее правило: если внѣшнее сопротивленіе велико, нужно
соединять элементы послѣдовательно, такъ какъ при этомъ всѣ
внутреннія сопротивленія складываются, и получившееся общее
сопротивленіе батареи приближается къ внѣшнему.
Когда внѣшнее сопротивленіе мало, нужно стараться получить
по возможности малое внутреннее сопротивленіе, а для этого,
конечно, нужно отдѣльные элементы соединить другъ съ другомъ
параллельно.
Но возвратимся къ нашему болѣе затруднительному случаю.
Какъ соединить, наітр., 10 элементовъ, чтобы они давали наиболь-
шую мощность во внѣшней цѣпи съ сопротивленіемъ IV, кото-
рое мало отличается отъ внутренняго сопротивленія щ отдѣль-
наго элемента?
Первый случай. IV немного больше гѵ. Тогда нужно нѣ-
сколько увелич ить внутреннее сопротивленіе батареи, и для этого
мы соединимъ всѣ 10 элементовъ послѣдовательно.
Но тогда внутреннее сопротивленіе батареи будетъ равно 10?с,
т.-с. будетъ уже значительно больше Ж Мы, значитъ, пошли
дальше, чѣмъ было нужно, а потому и мощность, которую мы
получимъ, не будетъ возможно-большая.
Второй случай. IV немного менѣе гг. Мы должны умень-
шить внутреннее сопротивленіе баттареи, н соединяема^ элементы
параллельно. Но тогда внутреннее сопротивленіе батареи будетъ
равно , т.-е. уже гораздо меньше Ж И здѣсь мы прошли за
поставленную себѣ цѣль.
Но и въ томъ и другомъ случаѣ мы, очевидно, сдѣлали не
все возможное: долженъ же существовать какой-нибудь способъ
съ 10 элементами добиться лучшихъ результатовъ, чѣмъ съ од-
8*
116
нимъ. Такая возможность дѣйствительно существуетъ: для этого
нужно пользоваться смѣшаннымъ способомъ соединенія.
Возьмемъ для примѣра шесть элементовъ. Если мы соединимъ
ихъ послѣдовательно, мы получимъ (рис. 59а) баттарею съ элек-
тродвижущей силой 6.И и съ внутреннимъ сопротивленіемъ 6и>.
| П і-| И Н П і~
Рнс. 59. Различный соединенія шести элемеитоні».
Мы можемъ, далѣе’, соединить по три элемента послѣдовательно;
такихъ группъ у пасъ получится двѣ. Каждая изъ ннхъ будетъ
представлять изъ себя одинъ элементъ съ напряженіемъ въ З.Е
вольтовъ и внутреннимъ сопротивленіемъ въ 3?.а омовъ, Эти два
элемента мы можемъ соединить параллельно (рис. 59Ъ), что и дастъ
намъ одинъ случай смѣшаннаго соединенія. Электродвижущая
сила нашей системы, по извѣстнымъ намъ правиламъ, будетъ 31^,
3 ю
а внутреннее сопротивленіе вычислится въ — =1.5-іо.
117
Потомъ мы можемъ расположить элементы п параллельно
тремя группами, по два послѣдовательныхъ ігь каждой грушіт,
(рпс. 59с). Электродвижущая сила будетъ тогда 2Е, внутреннее
. 2?/’
сопротпвлен іс — = 0,67н;
Наконецъ, остается еще параллельное соединеніе всѣхъ эле-
ментовъ (рис. 59<1), дающее напряженіе Е п внутреннее сопро-
тивленіе = 0,167«’.
6
Итакъ, различное соединеніе элементовъ даетъ въ результатѣ
различную величину внутренняго сопротивленія батареи. Когда
дѣло будетъ иттн о томъ, чтобы получить но вігѣшпей цѣпи воз-
можио большій токъ, мы выберемъ, очевидно, то соединеніе, вну-
треннее сопротивленіе котораго подходитъ наиболѣе близко къ со-
противленію внѣшней цѣпи.
Для примѣра положимъ, что въ разобранномъ нами случаѣ
Е=2 вольта и и; = 0,2 ома. Мы получимъ всѣ возможныя вну-
треннія сопротивленія баттареи:
6іг=1,2 ома,
1,5іг = 0,3 ома,
0,6710 = 0,134 ома,
0,167ц,'= 0,0334 ома.
Если сопротивленіе внѣшняго проводника ТГГ= 0,25 ома, то,
очевидно, надо взять соединеніе съ внутреннимъ сопротивленіемъ
0,3 ома, т.-е. соединить элементы въ 2 параллельныхъ группы,
по три послѣдовательныхъ элемента въ каждой. И дѣйствительно,
въ этомъ случаѣ сила тока:
•7= 0ДТ0Д5 =10’9 аМІ“1И-
тогда какъ для другихъ соединеній мы получили бы только 8,28;
10,4; 7,1 ампера.
Прежде чѣмъ окончить главу о соединеніи элементовъ, сдѣ-
лаемъ еще одно замѣчаніе: когда элементъ пли батарея рабо-
таетъ при наибольшемъ возможномъ токѣ, т.-е. когда внутреннее
сопротивленіе равно внѣшнему, тогда мощность, потерянная вну-
118
три батареи, равна полезной мощности во внѣшней цѣпи. Коэф-
фиціентъ полезнаго дѣйствія равенъ пли 50%.
Какъ вн видите, коэффиціентъ полезнаго дѣйствія при наи-
большей работѣ элементовъ невеликъ, а потому выгоднѣе, по
брать отъ элементовъ—если это только возможно—максимальный
токъ, которой опп могутъ дать; лучше,, напротивъ, довольство-
ваться болѣе слабыми токами.
Наконецъ, читатель самъ можетъ убѣдиться, пользуясь гидра-
влическими аналогіями (рпс, 51 и 52), что не представляетъ ни-
какихъ неудобствъ послѣдовательное соединеніе моментовъ раз-
личной электродвижущей силы, тогда какъ, съ другой стороны,
никогда не слѣдуетъ такіе элементы соединять параллельно. При
параллельномъ соединеніи элементовъ разнаго напряженія эле-
менты съ болѣе высокимъ напряженіемъ отдавили бы часть сво-
его тока элементамъ болѣе низкаго напряженія, и эта часть тока
пропадала бы для внѣшней цѣпи.
Вліяніе напряженія на свойства электрической энергіи.
Пользуясь изложешшмп свопствамп различно соединенныхъ
элементовъ, Гастонъ Планта, изобрѣтатель аккумуляторовъ, дока-
палъ, что глубокая пропасть, которая якобы существовала между
статическимъ электричествомъ (добываемымъ изъ электростати-
ческихъ машинъ) п гальваническимъ (изъ элементовъ), па дѣлѣ
сводится едва ли даже къ небольшой канавкѣ,- Разница здѣсь не
въ самомъ электричествѣ, а въ электрическомъ напряженіи. Пе-
реходя отъ одного соединенія къ другому, мы въ то же время
мѣняемъ и напряженіе получающагося электричества.
Плаптэ построилъ очень остроумный приборъ (подобный же
приборъ еще ранѣе построилъ Гольтцъ). Этотъ приборъ позво-
ляетъ сразу включить послѣдовательно всѣ отдѣльные элементы
батареи, числомъ до нѣсколькихъ тысячъ.
При зарядкѣ эти аккумуляторы (см. гл, 11) включаются всѣ
параллельно въ цѣпь низкаго напряженія, но большой силы тока.
Когда же мы соединимъ ихъ послѣдовательно, напряженіе на
копцахъ батареи достигаетъ нѣсколькихъ тысячъ вольтовъ, п
батарея можетъ производить такія дѣйствія, которыя ранѣе счи-
119
талітст» возможными только при употребленіи электрпчсскихт» ма-
шинъ: сильныя искры, напомшшющія молніи, свѣтящіеся кисте-
вые разряды, огненные шары, подобные шаровымъ молніямъ, и
т. д. Все ото было воспроизведено Планта съ пеобыкновешіымъ
изяществомъ.
Послѣ того, какъ мы видѣли, что дѣйствія з.лект|)нчсской
энергіи можно мѣнять измѣненіемъ соединенія элементовъ,
Рнс. 00. Рсостатичсская машина Планта.
мы кстати замѣтимъ, что электрическіе токи дѣлаются для чело-
вѣка опасными вообще лишь тогда, когда опп сильны.
Сильны же они могутъ быть въ человѣческомъ тѣлѣ только
при источникахъ большого напряженія, такъ какъ сопротивленіе
человѣческаго тѣла очень велико.
Но еще недостаточно, чтобы разница потенціаловъ была велика,
надо еще, чтобы источникъ могъ пропустить черезъ себя тотъ
сильный токъ, который при этомъ могъ бы возникнуть.
Такъ, прикосновеніе къ такъ называемымъ проводамъ высокаго
напряженія' (въ нѣсколько тысячъ вольтъ) смертельно, потому
что при этомъ черезъ тѣло могутъ пройти токи, достигающіе
нѣсколькихъ амперъ.
Съ другой стороны, токи, доставляемые небольшими электро-
статическими машинами, хотя послѣднія и даютъ напряженіе во
много тысячъ вольтовъ, совершенно безопасны. Это потому, что
внутреннее сопротивленіе этихъ машинъ огромно, такъ что токи
отъ ішхъ совершенно ничтожны.
120
Существуетъ еще одинъ видъ токовъ,— такъ называемыхъ
быстро-перемѣнныхъ (гл. 23),—которые совершенно безопасны для
человѣка. Это будетъ выяснено въ своемъ мѣстѣ.
Странное впечатлѣніе производить фактъ необычайной .чув-
ствительности лошадей: это сильное животное валится замертво
.отъ какихъ-нибудь несчастныхъ 10 вольтовъ.
Послѣдовательное и параллельное соединеніе сопро-
тивленій.
Мы пришли къ вопросу, который встрѣчается почти такъ же
часто, какъ вопросъ о соединеніи алиментовъ; ото — вопрись о
соединеніи сопротивленій.
Каково сопротивленіе цѣни, которая составлена изъ нѣсколь-
кихъ различныхъ проводниковъ?
Сначала мы разберемъ случай, когда всЬ этгг проводники вклю-
чены одинъ за другимъ, і.-е. іюслѣдовательно. Этотъ случай не
представляетъ ггпкакоі о затрудненія. Такь какъ токъ долженъ
проходить поочередно до всѣмъ нтимъ ироіюдішкамъ, то онъ
испытываетъ сопротивленіе ТГ, которое равно суммѣ отдѣльныхъ
сопротивлеиій. Итакъ:
И7 = гѵѵ + іог + ...
Токъ, протекающій по этой цѣпи, если разини,а потенціаловъ
въ пей —е, равенъ:
т _ А ..........’
И7 'IV г -Р + гѵ& + -
Напр., пусть в=10 вольтъ,
щ = 2 ома,
®3 = 4 „
®з= 8 „
«>, = 0 „
Тоіда:
-г Ю „ „
«/ = -^ = 0,5 ампера.
Вы видите, что изъ 10 вольтовъ общаго напряженія въ пер-
вомъ проводникѣ поглащаетея №^,1= 2X0,5 = ! вольтъ;, .во
второмъ гіу = 4 X 0,5 = 2 вольта. и т. д,
121
Теперь разсмотримъ случаи, когда два проводника съ сопро-
тивленіями и соединены параллельно, такъ что каждый
относительно другого представляетъ отвѣтііленіс (рис, 61).
Разсужденіи здѣсь нѣсколько тоньше, по все же сразу бро-
сается въ глаза, что токъ въ мѣстах-ь
развѣтвленія находитъ два пути, вмѣ-
сто одного, что должно облегчить ему
прохожденіе цѣпи. Поэтому токъ уве-
личивается, какъ будто система двухъ
проводппковъ'съ сопротіівлспіямн
и ?с2 замѣнена однимъ съ мешяішм’ь
сопротивленіемъ. Но такого прпблнзи-
Рис. 61. Дна иараллмыго сосди-
неішыхъ сопротивленія ((ітігіітнлс-
ніе, пинтъ).
тельнаго толкованія намъ, конечно, недостаточно: намъ мало ска-
зать, что сопротивленіе уменьшилось,—надо указать, насколько
оно уменьшилось.
Для этоіі цѣли положимъ, что къ системѣ шшгихъ двухъ про-
водішков'ь приложена олеіітродвііжуіца я сила е. Подъ ея дѣй-
ствіемъ въ первомъ проводникѣ, съ сопротивленіемъ возни-
каетъ токъ величины
с
/. • ,
1 ЙД
а во второмъ токъ силы
е
Если бы на мѣстѣ нашей системы находился одинъ проводникъ,
то черезъ него долженъ былъ бы тіттгт токъ
, . , е , е, / 1 . 1 \
7 — к -4— —------I— — — е ( — і—I •
1 1 2 пд 1 м’3 \ и\ 1 га2/
Это выраженіе можно нѣсколько преобразовать и получить
\ '^1^4 I
Что значитъ это выраженіе? Напишемъ его въ формѣ, обычно
служащей для изображенія закона Ома:
7 = --—-----
/ Д’,
4-
122
тогда ,-іегко видѣть, что проподпігк'ь, который вполнѣ иквивалоп-
теігь двумъ ііаіііпмъ проводникамъ, обладаетъ соігротивлепіемъ
-И»-. Стало быть, оно равно ироиаведеиікі двухъ нашихъ со-
да, + «і2
сопротивленіи, дѣлічшому па пхъ сумму.
кМААМАМ
ЛАМ^ЛДА^
ААЛ/ѴѴѴѴЛ-
1К
Примѣръ. Ес.'ііг 4 іг и\ ~ 2 омамъ,
4X2
го эквивалентное сопротивленіе ~ —
= 1,33 ома. Какъ мы предсказывали рань-
ше, это сопротивленіе меньше сопротивле-
нія каждаго изъ составляющихъ провод-
никовъ.
Ту же законность можно выразить и въ
другомъ видѣ, который болѣе удобенъ, ког-
да число параллельно включенныхъ про-
водниковъ больше двухъ (рис. 62). Мы на-
Рис. 62. Три параллельно
сое,і,и пенныхъ (чиіротіпиіе-
пишемъ поцрежтгему: і. — 6 ; е': е и т. д.;
1 1 ?/?! * іг., Л п\
съ другой стороны, если ТК есть эквивалентное сопротивленіе
нашей системы, то, по закопу Она,
т с
е
+ 4-... I; сокращая на е, имѣемъ:
откуда легко вычислить сначала а потомъ и Ж для лю-
бого числа составляющихъ проводниковъ ’). Если проводниковъ
і) Величина — называется электропроводностью даннаго проводника. Мы
видимъ, что при послѣдовательномъ соединеніи складываются сопротивленія,
тогда какъ нрл параллельномъ соединеніи складываются электропроводности от-
дѣльныхъ проводниковъ. ІІрим. ред.
123
всего и, то
1 п тт_ /г
.........., или ѵѵ — -—,
ІИ гѵ.....п'
т.-е. при соединеніи одинаковыхъ проводниковъ въ параллель
общее сопротивленіе уменьшается ігь п разъ.
Вы помните, что такія же слѣдствія (с’Г]>. 109) получаются для
батареи, составленігоіі изъ параллельно соедішекгіых'і» алиментовъ.
Да. и въ самомъ дѣлѣ, такая, батарея въ отношеніи ея. сопроти-
вленія и представляетъ изъ себя не что иное, какъ нѣсколько
параллельно соединенныхъ сопротивленій.
Содержаніе седьмой главы.
Для послѣдовательнаго соединенія нѣсколькихъ элементовъ
связываютъ отрицательный полюсъ каждаго элемента съ положи-
единымъ полюсомъ послѣдующаго, Электродвижущая сила по-
ученной такимъ образомъ батареи равна суммѣ электродвижу-
щихъ силъ отдѣльныхъ элементовъ. Общее внутреннее сопроти-
вленіе батареи рашю суммѣ внутреннихъ сопротивленій отдѣль-
ныхъ элементовъ.
Для параллельнаго соединенія элементовъ связываютъ друіъ
съ другомъ ихъ одноименные полюсы. Злектродшіжущая сила
батареи въ этомъ случаѣ) равна электродвижущей силѣ отдѣль-
наго элемента, по ея внутреннее сопротивленіе въ п разъ меньше
сопротивленія отдѣльнаго элемента (при чемъ н означаетъ число
элемечгговъ). Можно осуществить такяѵе смѣшанное соединеніе;
для этого образуютъ нѣсколько группъ изъ одинаковаго числа
элементовъ, соедпнеішыхъ послѣдовательно, а затѣмъ соединяютъ
этіг группы параллельно.
Чтобы получить наибольшую полезную работу отъ опредѣлен-
наго числа элементовъ, поступаютъ слѣдующимъ образомъ:
I) Если сопротивленіе внѣшней цѣпи велико, соединяютъ эле-
менты послѣдовательно.
2) Въ противоположномъ случаѣ, когда внѣшнее сопротивле-
ніе мало, пользуются параллельнымъ соединеніемъ.
3) Если, наконецъ, сопротивленіе внѣшней цѣпи близко по
величинѣ къ внутреннему сопротивленію отдѣльнаго элемента,
то пользуются смѣшаннымъ соединеніемъ и изъ всѣхъ возмож-
ныхъ соединеній выбираютъ то, внутреннее сопротивленіе кото-
раго по возможности близко подходитъ къ сопротивленію внѣш-
ней цѣпи.
Чтобы заставить элементы работать съ большимъ коэффіщіеіі-
125
томъ полезнаго дѣйствія, приходится отступать отъ мтихъ пра-
вилъ и брать отъ батареи по возможности слабый токъ.
При послѣдовательномъ соединеніи нѣсколькихъ проводни-
ковъ общее сопротивленіе равно суммѣ сопротивленій отдѣль-
ныхъ проводниковъ. При параллельномъ соединеніи двухъ про-
водниковъ эквивалентное сопротивленіе равно произведенію ихъ
отдѣльныхъ сопротивленій, дѣленному на ихъ сумму ).
I) Вообще при параллельномъ соединеніи нѣсколькихъ проводниковъ, общая
ихъ электропроводность равна суммѣ электропроводное# отдѣльныхъ яровод-
явковъ. Лущи. же.
ГЛАВА ѴШ.
Принципы электрическихъ измѣрительныхъ
приборовъ.
Дѣйствіе катушекъ на магнитную стрѣлку.
Теперь мы переходимъ къ темѣ, знакомство съ которой давно
намъ было необходимо.
До сихъ поръ всѣ наши утвержденія, нужно сознаться,
были разсчитаны глиннымъ образомъ на полное довѣріе съ пашей
стороны, такъ какъ никакого прибора для ихъ провѣрки у васъ
не было въ распоряженіи.
Довѣріе—прекрасная вещь, и мы охотно будемъ пользоваться
имъ и впредь. Тіо чтобы отпять у васъ и всѣ поводы къ сомнѣ-
нію, мы лучше дадимъ вамъ въ рукц что-ппбудь бо.тѣо убѣди-
тельное, чѣмъ простое, довѣріе.
То, чему мы вау'т.'іігеь до
сихъ поръ, позволяетъ намъ
есл и во познакомиться съ измѣ-
рпте.тыіыміг аппаратами под-
робно, то, по крайней мѣрѣ,
убѣдите,ея въ ихъ возможности.
Оспонііпіем'і. всѣхъ этихъ аппа-
Рлс. 63. АмпаринскіЙ ,,паблтлатслі>‘‘.
ратовъ—нашихъ полозпѣйіипхъ помощниковъ—будетъ извѣстное
свойство тока дѣйствовать па магнитную стрѣлку.
Во всѣхъ учебникахъ, когда дѣло касается итого предмета,
неизмѣнно является на сцену одна очень услужливая личность—
такъ называемый „человѣкъ Ампера", который помогаетъ
установить направленіе итого дѣйствія тока. Этого человѣка надо
представить себ-ь лежащимъ вдоль проводника, такъ чтобы токъ
127
входилъ ему въ ноги и выходилъ въ голову (рис. 63) (врядъ ли
пріятное положеніе). При этомъ человѣкъ долженъ быть обра-
щенъ лицомъ къ стрѣлкѣ. Тогда оиъ увидитъ, что сѣверный ко-
нецъ стрѣлки (т.-е. тотъ копецъ, который показываетъ на. сѣверъ)
отклоняется влѣво.
Рис. 64. Усиленіе магнитнаго
іЬИствія токи.
одно іі го же направленіе. Иішші
Вся теорія измѣрительныхъ инструментовъ, которая слѣдуетъ
дальше, будетъ опираться именно па этого любезнаго человѣка,
изобрѣтеннаго Амперомъ.
Въ обыкновенныхъ измѣрительныхъ инструментахъ вопросъ о
дѣйствіи тока, на магнитную стрѣлку представляется болѣе слож-
нымъ: въ предыдущемъ при-
мѣрѣ токъ былъ прямолинеенъ,
здѣсь же оиъ обыкновенно ок-
ружаетъ стрѣлку въ видѣ зам-
кнутаго кольца (рис. 64). Но
гдѣ бы ни расположился чело-
вѣкъ Ампера, на нижней про-
волокѣ или на верхней, его
лѣвая рука всегда покажи: ь
словами: отдѣльныя части витка дѣйствуютъ па
е т р ѣ л к у всѣ въ одномъ н а и р а в т с и і и; поэтому дѣйствія
его отдѣльныхъ частей складываются другъ съ другомъ, п откло-
неніе стрѣлки на рис. 64 будетъ больше, чѣмъ на рис. 63.
Въ дѣйствительности это и наблюдается.
Этотъ благопріятный результатъ указываетъ, что мы стоимъ
на вѣрномъ пути; а потому пойдемъ дальше въ томъ же напра-
вленіи.
Итакъ, окружимъ нашу магнитную стрѣлку проволокой, по
навернемъ ее не въ одинъ, а въ два. витка. Обратимся опять къ
любезной помощи человѣка Ампера; онъ немедленно укажетъ
намъ, что и новая проволока дастъ стрѣлкѣ отклоненіе въ преж-
немъ направленіи, а общее дѣйствіе двухъ проволокъ будетъ
больше, чѣмъ одной. И чѣмъ больше увеличимъ мы число вит-
ковъ, тѣмъ энергичнѣе будетъ токъ дѣйствовать на стрѣлку.
Самый слабый токъ выдастъ, такимъ образомъ, свое существованіе
замѣтнымъ дѣйствіемъ; это дѣйствіе можетъ даже достигнуть
очень большихъ размѣровъ, — стоитъ только взять достаточное
число витковъ.
128
Чтобы дать вамъ ясное представленіе о томъ, насколько зтіі
соображенія оказались полезными, достаточно упомянуть, что
на» такихъ приборахъ нерѣдко употребляютъ катушки въ 50.000
и болѣе оборотовъ проволоки.
Рис. 65. Прпстоіі гальніыомі'іръ.
Вотъ вамъ секретъ той большой роли, которую катушки игра-
ютъ въ злектротехппкѣ.
Все ото очень легко провбрінь па опытѣ.
Возьмемъ деревянную тр\бкд сь внутреннимъ діаметромъ въ
5- 6 сантиметровъ, навернемъ на пое
20—30 оборотовъ мѣдной проволоки; про-
волока, конечно, должна быть изоли-
рована обмоткой изъ хлопчатой бума-
ги, чтобы отдѣльные обороты е.я но со-
прикасались другъ съ другомъ и чтобы
токъ былъ вынужденъ проходить но всей
длинѣ проволоки. Внутри итого кольца
мы подвѣсимъ съ помощью шелковинки
пли тонкаго волоса горпзоптальпую.маг-
іштпую стрѣлку, которая, конечно, уста-
новится ио направленію съ юга па сѣверъ.
Теперь пропустимъ токъ отъ одного
элемента (рпс. 65). Магнитная стрѣлка
зпергнчпо отклонится отъ прежняго положенія. Продѣлайте тотъ
же опытъ съ той же стрѣлкой и съ тѣмъ же токомъ, но не на-
матывайте. проводника въ катушку, а сдѣлайте его прямолиней-
нымъ; тогда, отклоненіе, стрѣлки будить гораздо меньше, даже
если вы помѣстите ее очень близко къ проводнику.
129
Вы видите, что подобные аппараты съ катушками: уііе.-шчи-
вшотъ дѣйствіе электрическаго тока-, ихъ называютъ поэтому
м у л ь т и п л и к а т о р а м и (т.-е. множителями).
Впрочемъ, теперь охотнѣе пользуются терминомъ гальва-
нометры", т.-е. приборы, служащіе для измѣренія гальваниче-
скаго тока (рис. 66). Токи же называютъ гальванігіескимп по
имени итальянскаго врача Галыашіг, который своимъ знамени-
тымъ споромъ съ итальяпекпмт» же физикомъ Вольтой о при-
родѣ» животнаго (лягушечьяго!) электричества доставилъ Вольтѣ,
случай открыть гальваническіе элементы.
Теперь перейдемъ къ самымъ способамъ измѣренія: спи, какъ
вы увидите, очень просты.
Амперметръ.
Когда токъ опредѣленной величины проходитъ но катушкѣ
даннаго гальванометра, онъ вызываетъ отклоненіе магнитной
стрѣлки, и это отклоненіе остается вполнѣ опредѣленнымъ и но
измѣняется, покуда не ікшѣтегся самьш токъ. Но если мы уве-
личимъ силу тока, то увеличивается оікномепіе.
Рис. 67. ТІргтшпгі. амперметра (тангенсч.-буссоль).
Такимъ образомъ, каждому отклоненію стрѣлки въ данномъ
гальванометрѣ соотвѣтствуетъ вполнѣ опредѣленное значеніе
силы тока. Пусть, напримѣръ, токъ въ 1 амперъ отклонитъ стрѣлку
па 10°, токъ въ 2 ампера—па 19’ п т. д.
Ничто не мѣшаетъ намъ прикрѣпить подъ магнитной стрѣлкой
картоиный врутъ еъ дѣленіями, при чемъ (рпс. 67) дѣленія эти
мы сдѣлаемъ такъ, чтобы они соотвѣтствовали силамъ тока въ
1 амперъ, въ 2 ампера и т, д.
9
130
Чтобы проставить эти дѣленія, мы должны сравнить иашъ
приборъ съ нѣкоторымъ нормальнымъ приборомъ, пропуская че-
резъ оба прибора токи одинаковой величины. Разъ это сдѣлано,
мы можемъ ужо измѣрять нашимъ приборомъ силу какого-нибудь
Рис. 68. Талгелсі'-буссолі. Гартмана и Врауна (одинъ оборотъ нронолоки).
неизвѣстнаго памъ тока по отсчету положенія стрѣлки па раздѣ-
ленномъ кругѣ. Если, напримѣръ, при неизвѣстномъ намъ токѣ
стрѣлка указываетъ па середину между дѣленіями, соотвѣтствую-
щими 5 и 6 амперамъ, то мы можемъ заключить, что искомая
сила тока равна около 5,5 амперамъ.
131
Гальванометръ, въ которомъ дѣленія соотвѣтствуютъ амперамъ,
называютъ а м л с р м е т р о м ъ.
Какимъ же образомъ измѣрить силу тока, проходящаго въ
какой-нибудь цѣпи?—Для этого мы должны заставить токъ про-
ходить также и по нашему гальванометру, а для этого мы должны
его включить въ нашу цѣпь. Затѣмъ останется только отсчитать
силу тока по шкалѣ, и дѣло съ концомъ. Однако необходимо при-
нтомъ тщательно избѣгать одной возможной ошибки: вводя галь-
ванометръ въ цѣпь, мы можемъ измѣнить силу тока самой цѣпи.
Чтобы этого не случилось, нужно позаботиться о томъ, чтобы
сопротивленіе гальванометра было по возможности мало. Поэтому
въ амперметрахъ пользуются лишь немногими оборотами прово-
локи или даже однимъ оборотомъ (рис. 68), и притомъ довольно
толстой проволоки.
Вольтметръ.
Попробуемъ теперь примѣнить идшъ гальванометръ къ измѣ-
ренію вольтовъ.
Для этой цѣли прр'кде всего ,\даішмъ катушку изъ толстой
проволоки, которую мы усіропли
ля измѣренія силы рока, и за-
мѣнимъ ее другой каіушкоп, со-
стоящей изъ большого числа обо-
ротовъ тонкой проволоки и пред-
ставляющей поэтому большое со-
противленіе.
Конечно, мы можемъ пропус-
кать черезъ такую катушку только
очень слабый токъ Но такъ какъ
здѣсь токъ обходитъ магнитную
стрѣлку очепъ много разъ, то дѣй-
ствіе этого слабаго тока на стрѣл-
ку можетъ быть и большое.
Вы видите, что величиной, оп-
редѣляющей дѣйствіе па стрѣлку,
Рис. (і9. Амперметръ высокой чувстви-
тельности.
является число амиеръ - обо-
ротовъ: дѣйствіе получится одинаковымъ при большой вели-
чинѣ силы тока, если онъ обтекаетъ стрѣлку немного разъ (какъ
182
въ амперметрѣ), и при очень небольшомъ токѣ, обтекающемъ
стрѣлку большимъ числомъ оборотовъ (какъ въ вольтметрѣ).
Итакъ, присоединимъ нашъ гальванометръ съ тонкой длинной
проволокой къ нѣкоторой разницѣ потенціаловъ: въ проволокѣ
пойдетъ токъ, который, смотря по своей
е величинѣ, дастъ стрѣлкѣ нѣкоторое от-
клоненіе.
Величина этого тока будетъ зависѣть
только отъ разности потенціаловъ па его
концахъ, такъ какъ сопротивленіе прово-
локи гальванометра во всѣхъ случаяхъ
сго примѣненія будетъ одно и то же.
Въ концѣ-концовъ отклоненіе такого
гальванометра будетъ зависѣть только
отъ разницы потенціаловъ, и всякой раз-
Ріге. то. Тохюим'.киі ніи- лицѣ будетъ соотвѣтствовать свое откло-
неніе.
Тикъ, напримѣръ, пусть разница..потенціаловъ въ 1 вольтъ
дастъ отклоненіе въ о*. 2 вольта—отклоненіе въ 9°, 3 вольта—въ
12° и т. д.
Слѣдовательно, опять мьг можемъ помѣстить подъ пашей
стрѣлкой картонный кругъ и нанести на немъ дѣленія не но
градусамъ, а прямо по вольтамъ, сравнивъ нашъ приборъ съ ка-
кимъ-нибудь нормальнымъ приборомъ изъ проградуированныхъ
иа вольты.
Положимъ, что мы не знаемъ напряженія нѣкотораго источ-
ника; мы присоединили къ нему нашъ вольтметръ, и стрѣлка ука-
зала иа дѣленіе „6“. Тогда мы можемъ утверждать, что напря-
женіе, даваемое источникомъ, равно 6 вольтамъ.
Разница между двумя разсмотрѣнными нами приборами—ампер-
метромъ и вольтметромъ—состоитъ въ слѣдующемъ: въ ампер-
метрѣ мы измѣряли величину самого тока, который дѣйствовалъ
на магнитную стрѣлку; въ вольтметрѣ, наоборотъ, косвенно
измѣряютъ разницу потенціаловъ.
Но понятно само собою, что какъ вт> томъ, такъ и въ другомъ
случаѣ непосредственно мы наблюдаемъ лишь дѣйствіе тока на
магнитную стрѣлку, и это обстоятельство устанавливаетъ между
амперметрами іг вольтметрами близкое родство.
.34
Такъ, вы можете опредѣлить сопротивленіе проводника, если
опредѣлите разницу потенціаловъ на его концахъ вольтметромъ
и раздѣлите ее па силу тока, идущаго пргг этомъ по проводнику,
измѣренную амперметромъ.
Рис. 71. Различное включеніе вольтметра (К) н алшермеіцні (Д).
Мощность, поглощаемую проводникомъ, вы найдете, напро-
тивъ, умноженіемъ этихъ двухъ величинъ.
Въ физическихъ лабораторіяхъ ученый имѣетъ въ своемъ
распоряженіи цѣлую коллекцію разнообразныхъ измѣрительныхъ
приборовъ, часто весьма сложныхъ. Но электротехникъ-практикъ
довольствуется почти іісклточителыіо двумя ігаппімп новыми
знакомыми—а м п ер м е т ромъ п в о л ь т м е т р о м ъ.
Рие. 72. Употребленіе вольтметра для измѣренія равнины иотоппіплот. ігь двухъ
точкахъ цѣпи.
Содержаніе главы.
Дѣйствіе тока т-іа магнитную стрѣлку растетъ съ силой тока
и съ числомъ оборотовъ, которыми токъ обтекаетъ стрѣлку. Дѣй-
ствіе зависитъ отъ числа амперъ-оборотовъ катушки. На этомъ
принципѣ и основаны гальванометры.
Въ данномъ гальванометрѣ отклоненіе увеличивается вмѣстѣ
съ силой тока. Если гальванометръ предварительно градуированъ
сравненіемъ съ нормальнымъ аппаратомъ, то можно посредствомъ
его измѣрить силу тока въ амперахъ, отсчитывая отклоненія
стрѣлки на шкалѣ.
Въ отомъ случаѣ гальванометръ называется а ми ерм отр о мъ;
онъ включается нспосрсдсгвенно въ цѣпь. Амперметръ долженъ
обладать малыми сопротпв іеніемь, чтобы своимъ введеніемъ не
измѣнять силу ТОКЯ ВЪ Цѣпи, В’Ь ЬОТОруЮ его включаютъ.
Вели, напротивъ, данный гальванометръ долженъ измѣрять
напряженіе или разность потенціаловъ двухъ данныхъ точекъ,
то онъ градуируется на вольты и называется вольтметромъ.
Вольтметръ включается въ отвѣтвленіе къ той цѣпи, гдѣ же-
лаютъ измѣрить разность потенціаловъ, и долженъ обладать боль-
шимъ сопротивленіемъ, чтобы не отнимать отъ цѣпи большого
тока.
ГЛАВА IX.
Лампы накаливанія.
Мы благополучно прошли съ вами самую трудную часть па-
піет’о пути и теперь имѣемъ даже нѣкоторое право поинтересо-
ваться, когда же можно будетъ приложить накопленіи,!я нами
знанія къ практическимъ вопросамъ?
Конечно, въ широкихъ размѣрахъ паши знанія еще не прило-
жимы,—они для этого слишкомъ скудны,-—тѣмъ не менѣе я могу
указать па одно хорошо знакомое намъ явленіе, которое можно
сейчасъ же использовать практически,—это нагрѣваніе провод-
ника электрическимъ токомъ. Вы вѣдь знаете, что это нагрѣва-
ніе, доведенное до извѣстной силы, превращается въ накаливаніе.,—
главное средство полученія электрическаго свѣта.
Мы даже могли бы немедленно запяться расчетомъ домашней
установки батареи для электрическаго освѣщенія, по, я думаю,
умѣстнѣе будетъ сначала указать, какимъ образомъ въ электри-
ческихъ лампочкахъ пользуются накаливаніемъ топкой нити для
цѣлей освѣщенія. Чтобы осуществить такимъ путемт» превращеніе
электрической энергіи въ свѣтовыя волны, и осуществить притомъ
въ возможно лучшихъ условіяхъ, нужно дѣйствовать при воз-
можно высокой температурѣ. Отсюда прежде всего является не-
обходимость подыскать для накаливающейся пити такой матеріалъ,
который бы соединялъ съ хорошей электропроводностью значи-
тельную тугоплавкость. Имѣя это въ виду, попробовали примѣ'
пить для этой цѣли металлъ платину, которая прославилась у
химиковъ своею стойкостью. Однако время быстро разрушило эту
незаслуженную славу: для электрическаго освѣщенія платина
оказалась совершенно непригодною. Дѣйствительно, при умень-
шеніи напряженія па 2—3 вольта ниже расчетнаго, платиновая
іо
138
пить почти совсѣмъ не. свѣтится; при увеличити же его па 2—3
вольта іштг. уже расплавляется. Гораздо лучше оказался для этой
цѣли уголь; именно онъ и служитъ для изготовленія большинства,
лампъ накаливанія.
Волосокъ этихъ угольныхъ лампъ получается выдавливаніемъ
нитей подходящаго діаметра изъ насты, содержащей дерево, кол-
лодіонъ (целлулоидъ) и т. и.: затѣм'ь эту нить обугливаютъ, на-
грѣвая до высокой температуры. Полученная такимъ образомъ
угольная пять имѣетъ весьма неравномѣрную толщину, поэтому
ес наращиваютъ, т.-е. утолщаютъ въ топкихъ мѣстахъ, накаливая
ее электрическимъ токомъ докрасна въ атмосферѣ углеводоро-
довъ *). Углеводороды разлагаются при соприкосновеніи съ нака-
леннымъ углемъ, и густая копоть садится па пить и притомъ
какъ разъ тамъ, гдѣ нужно, т.-е. въ болѣе топкихъ мѣстахъ пити,
которыя вслѣдствіе ихъ большаго сопротивленіи сильнѣе нака-
ливаются токомъ. Весь этотъ процессъ улучшаетъ такимъ обра-
зомъ равномѣрность и прочность пити, которая послѣ него дѣ-
лается годной къ предназначаемой для нея цѣли.
Но уголь горючъ. Если бы такую угольную пить мы стали
накаливать въ воздухѣ, оиа бы покончила свое существованіе
ранѣе, чѣмъ мы успѣли бы полюбоваться ея свѣтомъ. Нто затруд-
неніе устраняется тѣмъ, что заключаютъ лить въ стеклянный
сосудъ, въ которомъ производятъ пустоту. Нить сообщается съ
наружнымъ пространствомъ толь-
ко посредствомъ двухъ тонкихъ
проволокъ, ішаяшіыхъ въ стѣнки
сосуда, которыя и служатъ для
і!одв()да;ѣіек'і'рііческаготока.. Про-
волочки эти должны быть сдѣ-
ланы или изъ платины, пли ни-
келевой стали; только эти два. ма-
теріала при нагрѣваніи расширя-
ются В'Ь одинаковой степени СО
стекломъ.
Для удобной замѣны одной
лампы другою предложено три различныхъ приспособленія:
’) Углеводородами называются химическія соедииопія углорода съ водородомъ.
Для наращиванія угольныхъ нитей часто пользуются парами бензина. (Рсд).
139
1) Сгибаютъ проволочки ігь видѣ петель. Патронъ, т.-е. та не-
ііодвижн.ія часть, въ которую вставляется грушевидный стеклян-
ный сосудъ, и которая
соединена, съ электриче-
скою сѣтью, — патрішъ
СОСТОИТЪ При ЭТОМЪ ИЗЪ
двухъ мЪдшлхъ крюч,-
ковъ, которые задѣваютъ
за петли, и изъ пружин-
ки, которая <ятая кп настъ
сосудикъ отъ патрона и
тѣмъ самымъ прижима-
етъ петли къ крючкамъ.
Нужно, однако, сознать-
ся, что петли легко об-
ламываются и потому та-
кимъ способомъ монти-
ровки пользуіотся Почти
исключительно въ иг-
рушечныхъ лампочкахъ
(рпс. 73 и 74).
2) Далѣе, въ особен-
ности въ Англіи нФраи-
цііг,распрост])і.шепъ такъ
называемый Сна панскій
патронъ. При этомъ про-
волоки выходятъ изъ со-
суда внизу и кончаются
двумя контактами, укрѣ-
Рпс. 75. Лампа для Снаипікясаго нитрона (д.іііііная
нить ііо.ѵтріюшіштся 2-ми стеклянными стержень-
каміі).
подводы, тока оканчиваются двумя пру-
пленными въ гипсѣ; во-
кругъ гипса — металли-
ческая оправа съ двумя
выступами. Въ патронѣ
жинящими контактами. Оправа вставляется въ патронъ, при чемъ
ея выступы идутъ но двумъ сначала продольнымъ, а потомъ кольце-
вымъ пазамъ, вслѣдствіе чего вставленная въ патронъ лампа 11о мо-
жетъ выпасть. Въ то же время пружинящіе контакты патрона при-
жимаются къ контактамъ лампы, н лампа включена въ цѣпь (рис. 75).
іо*
1.40
3) Въ Германіи чаще употреблшися ь'опструкція американца
Эдиссона. Здѣсь топкая металлическая иііращі. обхва'іывающая
нижнюю часть ’іа.мпы, выдавлена. въ ни іъ плита Этстъ влігі ь
соединенъ сь однимъ полюсомъ лаяніи Другой і.ъпецъ піі'іи со-
Ркс. 76, Обыкновенная ламігн для Эдкп ояоп-
скдго патрона.
о НіПеІТЪ гь МѢДНЫМЪ еТср-
,КИТЧЪ, Ь.оторыі‘1 ЛрОХо’ЩТЪ
внутри винтовой оправы и
изолированъ ОТЪ ШЧ! ГІШ-
сомі>. <*амын патронъ со-
С'ІОВГЪ ЛП. ГЯ11К1І, ВЪ Ко-
торую внппчгп.ается вип-
чоікія оправа лампы, низъ
нволпроваші.ию о" ь чея
мбднаго дна; гайка, и мѣд-
ной дно еоедштепы сь сѣтью
проводовъ Когда лампа
піиш’шваотсіГ въ патронь,
то сначала уста пан. ніваетсч
контактъ между впитомъ
и гайкой. 1Ь> тюка мѣдный
сісржі іть лампы еше пе ка-
сается нижней иластшилг,
токъ еще пе шикнуть, и
тампа пе свѣтлой. Только
тогда, когда лампа вполнѣ
ввинчена, и устанавливает-
ся соединеніе інчігральшп'о
стержня лампы съ дномъ
патрона, лампа иачпчасть
сііГ/гінъся. Такпм'ь обра-
зомъ. ПрП ОДИССОШЯИ’КОМЪ
соединеніи лампу можно
потушить, ве выгпі.мал се
чуть ВЫВІ-ПГГІПШТН СО ('рпс. 76—78).
івіъ патроня, а только чуть-
Ирп друппх ь соедішеніяхь
ото невозможно.
Пустоту въ сосудѣ лампы мы могли бы произвести посред-
ствомъ выкачиванія воздуха ртушым’ь масосомч,. но тть такомъ
І-И
случаѣ эта „пустота" оказалась бы самой доіюгоіі и самой ігп-
удобной частью пашей лампы. Тілыіні было бы ііпмпріітьея съ
такимъ обстоятельствомъ, если бы единственной цѣлью пустоты
было помѣшать <:го]ю иі ю
предложить тогда болѣе
практичное рѣшеніе во-
проса, а именно: вы пред-
почли бы лучше напол-
нить сосудъ какимъ-пп-
будь инертнымъ газомъ,
напримѣръ, азотомъ.
Да, это вѣрно, но пу-
стота представляетъ ог-
ромное преимущество ігь
другомъ отношеніи. Пу-
стое пространство есть
лучшій непроводшпсь
тепла, извѣстный въ на-
стоящее время; надо
только, чтобы эта пусто-
та въ возмояшо большей
степени соотвѣтствовала
своему названію. Какой
бы газъ мы ни помѣ-
стили въ лампу, онъ
всегда будетъ лучше
проводить тепло, чѣмъ
пустота, и раскалетгшія
нить слі: ш комъ легко бу-
детъ отдавать окружаю-
щему пространству свою
тепловую энергію. По-
этому для достнжеи ія
инти. Я думаю, что вы сами сумѣли бы
Рис. 77. Лампа на 220 вольтовъ для Эдвссоков-
сісінч» патрона. Лампа снабжена двумя отдѣльными
нитями, включенными нослѣдовательпо, чтобы из-
бѣжите слишкомъ большоі’і длины одной лити.
температуры каленія іг для поддержанія этой температуры въ
нити намъ придется затрачивать большую силу тока и боль-
шую энергію въ томъ случаѣ, когда, нить окружена газомъ,
чѣмъ въ томъ случаѣ, когда нить помѣщена въ пустотѣ. Зна-
читъ, пустота является дѣйствительной необходимостью. Нужно
143
только поискать болѣе дешеваго способа ея производства, Въ но-
выхъ работахъ, касающихся низкихъ темисратурч», .мы находимъ
одно изъ рѣшеній этой задачи ф
„Весьма замѣчательно, что низкія температуры даютъ намъ
въ руки самое дѣйствительное и удобное средство для осущест-
вленія чрезвычайно высокихъ разрѣженіи. Для итого нужно
имѣть въ своемъ распоряженіи жидкій водородъ. Къ сожалѣнію,
этотъ прекрасный способъ доступенъ далеко пе всѣмъ, потому
что жидкій водородъ (вещество еще болѣе удивительное, чѣмъ
жидкій воздухъ, его температура кипѣнія лежитъ на 252° ниже
нуля) полученъ только въ лабораторіи гіроф. Дьюара въ лондон-
скомъ королевскомъ институтѣ2).
Рпс. 78. а—Эднееопокскіл натрои-ь; Ь—контакты внутри патрона: с—тотъ же
нитрилъ съ ні.ііілючат('.:і('.м'ь; <1—і;<як трукніл ні.ік.ііочітмя.
Д-Іо ото все равно. Способъ существуетъ, и мьг увидимъ, что
онъ заслуживаетъ вниманія.
„Сосудъ, изъ котораго хотятъ выкачать воздухъ (Крукеова
трубка, грушевидный еосуд'ь лампы накаливанія, дьюаровскій
сосудъ для сохраненія жидкаго воздуха и т. и.), спаивается сч>
другимъ псбольшплгь стекляннымъ сосудомъ. Послѣдній на ко-
роткое время погружается въ сосуда» съ жидкимъ водородомъ.
При температурѣ жидкаго водорода (минусъ 252°) воздухъ въ
сосудахъ не только сжижается, но даже! замерзаетъ! При ;»томъ
Н Далѣе въ кавычкахъ приведенъ переводъ изъ „Жидкаго воздуха", Ж. Клода.
Парижъ, Дюпо.
Й Съ тѣхъ поръ жидкій водородъ полученъ также Траверсомъ въ лондон-
ской университетской химической лабораторіи сора I. Рамсея, лпамепитаго изслѣ-
дователя радія; въ новѣйшее время, кромѣ того, Каммсрлингъ-Ониссомъ въ
Лейденѣ.
143
давленіе его паровъ дѣлается ничтожнымъ; в(Ш частицы воздуха,
заключающіяся въ выкачиваемомъ сосудѣ, устре.мляпітся въ охла-
ждаемый сосудикъ, гдѣ и превращаются въ твердое спстояше,
въ выкачпваемом'ь же сосудѣ образовались пустота.
„Теперь маленькимъ газовымъ пламенемъ отпаиваютъ сосу-
дикъ съ отвердѣвшимъ воздухомъ отъ выкачпнаемато сосуда, и
этимъ все дѣло копчено. Разрѣженіе, достигнутое въ теченіе нѣ-
сколькихъ мгновеній, такъ велико, что черезъ разрѣженный газъ
не проскакиваетъ электрігческая искра".
При колоссальной стоимости жидкаго водорода этотъ способъ
можно было бы назвать въ лучшемъ случаѣ забавнымъ лабора-
торнымъ опытомъ. Но проф. Дьюару, его изобрѣтателю, удалось
его усовершенствовать и сдѣлать возможной замѣну жидкаго
водорода жидкимъ воздухомъ. Жидкій мсе воздухъ въ настоящее
время технически получается въ большихъ количествахъ и обхо-
дится сравнительно недорого. Усовершенствованіе проф. Дьюара
основано на замѣчательномъ свойствѣ древеснаго угля—сильно
поглощать газы. Достаточно ввести въ сосудъ немного размель-
ченнаго древеснаго угля ччи, еше иѵине. обугленной скорлупы
кокосоваго орѣха, произвести предварительную откачку воздуха
бунзсновеким'Ь водянымъ насосомъ и затѣмъ, охладить сосудъ
жіідким'ь іщздухомъ; результатъ получается такой же, какой до-
стигался раньше при употребленіи жидкаго водорода.
Ж. Клодъ и М. д’Арсоігваль устроили на этомъ принципѣ
простой приборчикъ, позволяющій технически использовать это
свойство древеснаго угля.
Мощность лампъ накаливанія. Практическій совѣтъ.
Мы видѣли, какія сложныя операціи нужно продѣлывать надъ
каждой лампочкой накаливанія и сколько на нихъ затрачено
остроумія и находчивости. Тѣмъ не менѣе нужно сознаться, что
полученный результатъ далеко не оправдываетъ этихъ стараній.
Въ самомъ дѣлѣ, вѣдь лампа, имѣетъ цѣлью освѣщать,’ т.-е.
давать исключительно одни свѣтовые лучи. Но шипа лампа на-
каливанія даетъ сверхъ того неви димые, а потому для паліей цѣли
совершенно безполезные тепловые лучи; болѣе того, на эти безпо-
лезные лучи тратитъ не менѣе 99% поглощаемой лампой энергіи.
144
Это—рекордъ расточительности.
Въ сравненіи с'Ь этимъ даже паровая машина (она даетъ лишь
7% полезнаго дѣйствія, па что техники справедливо смотрятъ
с.ь гримасой) представляетъ еще чудо экономіи ')•
Такимъ образомъ, если въ одинъ прекрасный день и часа»
явится геніальный изобрѣтатель и подаритъ міръ идеальнымъ
приборомъ, который будетъ превращать всю поглощаемую имъ
электрическую энергію въ свѣтъ, мы получимъ этотъ свѣтъ въ
ешо разъ дешевле того, который намъ даютъ современныя лампочки
накаливанія.
Жаль только, что ни этого изобрѣтателя, пи его аппарата мы
не дождемся еще очень и очень долгое время. Правда, къ этому
идеалу приближается Гейслерова трубка съ ея „холоднымъ свѣ-
томъ*, по этотъ свѣтъ такъ слабъ, что думать о его практиче-
скомъ примѣненіи еще слишкомъ рапо. Позже мьс разсмотримъ,
однако, тѣ замѣчательные результаты, которые уже теперь до-
стигнуты въ этомъ отношеніи американцемъ Куперомъ Хьюиттомъ
(см. вторую половину этой главы, а также „Бесѣды о радіи", гл 11).
Въ настоящее время мы должны иі і і кдую „свѣчу* нашихъ
лампъ расходовать отъ 3 до 3,5 уаттовъ и радоваться, если этотъ
расходъ не подымается до 4 и 4,5 уаттовъ.
Но я хочу сдѣлать здѣсь одно замѣчаніе, которое можетъ быть
полезнымъ для многихъ абонентовъ электрическаго освѣщенія,
Й Въ обыкновенной паровой машинѣ съ котломъ тратится около одного
килограмма угля на лошадиную силу въ часъ. Одинъ килограммъ хорошаго угля
сгорая даетъ около 8000 большихъ калорій; если ото сгораніе продолжается цѣ-
8000 о > г
лык часъ, то въ каждую секунду выдѣляется—-^— 2,2 большихъ калорій.
Одна большая калорія представляетъ собою энергію въ 425 килограммо-метрош.;
значитъ нашъ уголъ даетъ 425.2,2 = 935 кплограммо-мстровъ въ секунду, а по-
дучаемъ мы изъ иого на валу машины всего одну лошадиную силу пли 75 ки-
лограммо-метровъ въ секунду т.-е. менѣе Ц1о энергіи даваемой угломъ. Изъ этой
энергіи мы превращаемъ въ свѣтъ въ лампочкахъ накаливанія.^ часть. Та-
кпмъ образомъ изъ энергіи получаемой при сгораніи угля только —часть
(даже менѣе) использована нами для освѣщенія, остальныя пропадаютъ да-
ромъ! Попятно, что па такомъ результатѣ техника остановиться не можетъ; од-
нако придется еще много поработать, чтобы добиться большаго коэффиціента
полезнаго дѣйствія. (РеО.\,.
14а
такъ какъ оно можетъ уменьшить ежемѣсячную ихъ контрибуцію
въ пользу обществъ, дающихъ имъ электрическій токъ.
Электрическое общество, коего данникомъ вы состоите, беретъ
съ васъ за электрическую анергію чрезвычайно дорого; поэтому
вы, съ своей стороны, должны принимать всѣ мѣры къ тому,
чтобы извлечь изъ этой энергіи все возможное. Вы же, желая
получить свѣтъ, пе задумываясь, направляете эту энергію въ лам-
почки и думаете, что такъ „все будетъ къ лучшему въ этомъ
лучшемъ изъ міровъ". Вы ошибаетесь, и довольно сильно: вамъ
стоитъ сдѣлать только очень небольшое измѣненіе въ установкѣ
вашихъ лампочекъ накаливанія, и вы сильно улучшите ихъ
отдачу. Это и не удивительно: отдача такъ мала, что скорѣе
было бы трудно ее уменьшить! Итакъ, вотъ что я вамъ посовѣтую:
перекаливайте ваши лампы, т.-е. немного увеличьте вольтажъ,
съ которымъ онѣ сообщены: вмѣстѣ съ тѣмъ увеличится и погло-
щаемая ими энергія. Вслѣдствіе этого увеличится температура
накаливаемой нити, а также п ея свѣтовая отдача увеличится
значительно; при увеличеніи напряженія па нѣсколько вольтъ
каждая „свѣча", которая стоила раньше отъ 3,5 до 4, уаттовъ,
теперь обойдется отъ 2,5 до.3..
Итакъ, возьмите десятцсвѣчиня лампы, на которыхъ обозна-
чено, что оиѣ сфабрикованы для напряженія въ 90 вольтъ, если
ваша цѣпь даетъ 100 вольтъ; если же ваша цѣпь устроена иа
110 или 120 вольтъ, запаситесь лампочками иа которыхъ напи-
сано 100 и 110 вольтъ. Тогда ваши „десятпсвѣчиыя" лампы да-
дутъ на самомъ дѣлѣ 15 или 16 свѣчей, а вашъ счетчикъ (га. 17)
и не подумаетъ вращаться скорѣе.
Но, возразите вы мнѣ, перекаливаемыя лампы не такъ долго-
вѣчны. Вѣдь нормальная продолжительность жизни лампочки
накаливанія опредѣляется въ 600 или 700 часовъ горѣнія, тогда
какъ жизнь перекаливаемыхъ лампъ будетъ короче, напримѣръ,
200—300 часовъ, или даже еще меньше, въ зависимости отъ сте-
пени перекаливанія. Поэтому, скажете вы, если я буду нагружать
свои лампы непосильной нагрузкой, я долженъ буду чаще ихъ
мѣнять.
Вы совершенно правы, по какое значеніе имѣетъ лишній рас-
ходъ иа замѣну лампочекъ, когда 'расходъ на электрическую
энергію сокращается гораздо сильнѣе?
148
Въ самомъ дѣлѣ, произведемъ расчетъ. Пусть лампочка сто-
итъ 40 кои.; я нарочно беру слишкомъ дорогую цѣну. Положимъ,
что эта лампа вмѣсто нормальныхъ 600 часовъ горитъ, если ее
перекали ватъ, всего только 200 часовъ. Въ 600 часовъ вы вмѣ-
сто одной лампы истратите три; это создаетъ липшій расходъ на.
лампы въ 80 і:оп.
.Но теперь ишпі 16 свѣчей будутъ поглощать по 2,5 уатта па
свѣчу вмѣсто прежнихъ 3, а, а всего, вмѣсто прежнихъ 56, только
40 уаттъ.
Прежде вы платили за
56 X 6°0 — 33600 уаттъ-часовъ,
а теперь вашъ расходъ
40X600 = 24000 уаттъ-часовъ
при 600 часахъ 16-тисвѣчпого освѣщенія.
Примемъ стоимость ішлоуаттъ-чага въ 40 кіш.: тогда вмѣсто
'прежнихъ 13 р. 44 котъ вамъ нрпдіте.п .тетр.лтггь только 9 р. 60 к.;
и вы достигнете экономіи въ 3 р. 84 і.оіі, Оісюда мы должны,
правда, вычесть лиииіін риѵщ;. пі апіііпНі лампы—80 кои. Но
и за вычетомъ этихъ 80 ши вгг і« і гаки получите, экономіи въ
3 р. 04 к.
Какъ видите, экопомі і досіпі.в і ь 2О"/о общаго расхода. Кромѣ
того, вмѣсто обыкновеннаго желтоватаго свѣта лампъ накали-
ванія вы будете имѣть пріятное освѣщеніе осл'Ьиігге.ііыіой бѣ-
лизны.
Итакъ, перекаливайте ваши лампы, порокал пваГіто насколько
возможно, безъ угрызенія совѣсти!
Не правда ли, я устраиваю хорошую рекламу фабрикантамъ
лампъ? Во всякомъ случаѣ, я стараюсь увеличить ихъ доходы
въ три .раза!
Лампа Нернста.
несовершенство лампъ накаливанія, а въ особенности колос-
сальный расходъ тока въ ішхъ естествоино должны были возбу-
дить попытки къ замѣп'Ь ихъ чѣмъ-либо болѣе совершеннымъ.
Но задача оказалась несчастной: тысячи опытовъ безостановочно
слѣдовали одинъ за другимъ, но долго они оставались безуспѣш-
ными. Пробовали воспользоваться для волоска лампы накаливанія
.147
составпь:ми частями аузровскаго чулка, отличающимися огром-
ной лучоііспускат(гіьпой способностью. Но сколько разъ пи пы-
тались наііи'ттг» угольный волосокъ растворами сооч-вѣтствонныхъ
солей— окисью кальція, магнезіей, рѣдкими землями,— волосикъ
Гораздо оригинальнѣе оказалась идея проф. В. Нернста: онъ
сдѣлалъ самую нить изъ магнезіи. Это вещество чрезвычайно
тугоплавко: оно почти совсѣмъ не размягчается въ электрической
печи, въ которой известь течетъ какъ вода.
На первый взглядъ идея Нернста представляется нелѣпой.
Дѣло въ томъ, что нить, пли, вѣрнѣе, стерженекъ изъ магнезіи
при обыкновенной температурѣ совсѣмъ не пропускаетъ электри-
ческаго тока. Но оказывается, что если его нагрѣвать, онъ по-
148-
немпогу становится проводящимъ; при температурѣ краснаго ка-
ленія одъ проводятъ токъ не хуже угля.
Значитъ, если у пасъ въ цѣпь тока включенъ такой магне-
зіальный стерженекъ, то стоитъ только подержать около него
зажженную спичку (курьезное возвращеніе къ стародавнимъ
способамъ зажиганія’),—и стерженекъ начнетъ свѣтиться. При
этомъ онъ распространяетъ вокругъ себя прелестный свѣтъ по-
разительной бѣлизны—нѣчто среднее между свѣтомъ обыкновен-
ной лампы накаливанія и свѣтомъ вольтовой дуги.
Зажиганіе спичкой влечетъ за собой необходимость оставить
стерженекъ въ свободномъ воздушномъ пространствѣ. Но ника-
кихъ затрудненій ото за собой не влечетъ, такъ какъ магнезія,
въ противоположность углю, на воздухѣ не сгораетъ. •
Но понятію, что такой примитивный способъ зажиганія, уни-
чтожающій чуть ли тге главное преимущество электрическаго
освѣщенія, не могъ удовлетворить изобрѣтателя. Въ тѣхъ лам-
пахъ, которыя, подъ паесномъ неристовскнхъ, фабрикуются бер-
линской Всеобщей Компаніей Электричества (рпс. 80), необходи-
мая для зажиганія теплота берется у самаго тока. Для этого
пропускаютъ токъ черезъ топкую платиновую спиральку СВ,
навитую вокругъ стержспькаЛ^; при этомъ спиралька сама на-
грѣвается докрасна и нагрѣваетъ магнезіальный стерженекъ.
Когда стерженекъ достаточно нагрѣлся,—па что нужно се-
кундъ 20,—онъ вспыхиваетъ яркимъ свѣтомъ. Послѣдовательно
съ стерженькомъ въ цѣпь введенъ небольшой электромагнитъ М\
когда черезъ нагрѣтый стерженекъ начинаетъ проходить токъ,
электромагнитъ притягиваетъ къ себѣ якорь Е и этимъ выключаетъ
токъ изъ платиновой спиральки: спиралька сдѣлала свое дѣло и
теперь оказалась больше не нужной.
Эта конструкція, конечно, значительно улуч таетъ первоначаль-
ную модель Нерпстовой лампы. Тѣмъ не менѣе у нея остается до-
вольно крупное неудобство—сравнительно большая продолжитель-
ность времени зажиганія. Этимъ обстоятельствомъ очень тяго-
тятся паши современники, избалованные мгновеннымъ вспыхива-
ніемъ электрическаго свѣта.
Но п изъ этого неудобства найденъ выходъ: тотъ же токъ,
который питаетъ нагрѣвающую спиральку, проходитъ черезъ 2
обыкновенныя лампочки накаливанія. Послѣднія горятъ, пока
Рпс. 81. Оерамопая
лампа для вМсоіагго
напряженія (110
вольтовъ).
ІИі
токъ проходить морозъ спиральку. а поі-др того. какъ веііыхпва-
<ть стерженекъ, онѣ вмѣстѣ со спиралькой выключаются ши, цѣпи.
По сравненію съ обыкновенными лампочками, лампы Периста
экономичнѣе по мепьигей мѣрѣ въ два раза. Лампа въ 40 свѣ-
сй расходуетъ 53 уатта, или 1,25 уатта па свѣчу.
Впрочемъ, распространеніе Неристоноіі лампы не особенно ве-
лико; виной тому нужно считать сложность ея конструкціи.
Ауэровская осьміевая лампа (Осрамовая лампа).
Къ тому же, въ настоящее время уже найдено кое-что п по-
лучше.
Вт> нашъ вѣкъ, при напряженномъ пз,ученіи всего, что такъ
или иначе обогащаетъ промышленность новыми методами (а въ
ряду такихъ новыхъ методовъ пе, послѣднее
мѣсто занимаетъ электрометаллургія), оказы-
вается необходимымъ время отъ времени со-
ставлять опись нашимъ природнымъ богатствамъ.
Уже давно въ спискѣ основныхъ веществъ,—
такъ называемыхъ элементовъ —фигурировали
странные металлы: осьмій, тптапъ, вольфрамъ,
торій, церій и др., свойствъ которыхъ химики
почти п не знали; невѣдѣпіе почти преступное.
Дѣйствительно, нее, чего мы умѣемъ достигать
въ промышленности, связано со свойствами раз-
ныхъ веществъ; пользуясь тѣмъ или инымъ
свойствомъ, мы разрѣшаемъ ту пли иную труд-
ную задачу: при фабрикаціи аккумуляторовъ мы
пользуемся свойствами свинца, при газокалиль-
помъ освѣщеніи—свойствами торія; когда намъ
нужно поглощать водородъ, мы прибѣгаемъ къ
палладію, когда нужно имѣть легкій металлъ—
къ алюминію и т. и.
И вотъ, постепенно были научены и вышеупомянутые рѣдкіе
металлы. У ппхъ были открыты самыя неожиданныя и порази-
тельныя свойства. Такъ, титанъ и вольфрамъ въ небольшой при-
мѣси къ стали, сообщаютъ ей неслыханную крѣпость. Торій и
церій оказываютъ громадную услугу въ газокалильныхъ сѣткахъ,
которыя и сами по себѣ представляютъ торжество газовой про-
150
мышлсипости. Что особенно важно для насъ въ данную минуту,—
оказалось, что нѣкоторые изъ этихъ металловъ необыкновенно
тугоплавки. На ряду съ этимъ опи обладаютъ чрезвычайно вы-
сокой дучеиспускатслг.иой с.поеобиостыо для видимыхъ свѣто-
выхъ лучей. !-)то значитъ, что съ ихъ помощью можно превра-
тить въ свѣтъ очепъ крупную часть сообщенной нмъ энергіи.
Такимъ образом ъ, въ этпх'і, металлахъ фабриканты лампъ пака-
ливаиія получили въ руки могущественное вспо-
могательное средство. Съ этого момента начинает-
ся новый значительный прогрессъ въ дѣлѣ элек-
трическаго освѣщенія, и результаты его въ силь-
ной мѣрѣ сказываются уже и теперь.
Въ этомъ отношеніи нужно прежде всего упо-
мянуть объ изслѣдованіяхъ доктора барона Ауэра
фопъ-Ведьсбаха. Его, очевидно, соблазняла мысль
произвести въ области элоктрпчік-каго освѣщенія
такую же революцію, какая связана съ его име-
немъ въ области освѣщенія газоваго. Первым'ь
практическимъ результатомъ его усилій Пыла
оег.міевая лампа, вывущопшш въ 1900 г. Опа
давала 1 свѣчу па 1,5 уатта.
Точка плавленія осьмія лежитъ вблизи 2500°, а
РисЖе. Оѵрамонпя
лііміііі для іиі ікют
ГЫириікуиін.
іілотпость осьмія около 22,5. Результата, Ауэра, близокъ къ результа-
тамъ Периста, но имѣетъ за собой преимущество ср;іщштслыюй про-
стоты. И дѣйствительно, осьміевая нить и при обыкновенной тем-
пературѣ представляетъ изъ себя проводникъ, подобно угольной
пити; поэтому ішкаких’ь предварительныхъ нагрѣваній тутъ не.
требуется. Осьміевая шіть получается спрессовываніемъ металли-
ческаго порошка осьмія.
Практика не замедлила однако показать нѣкоторые недостатки
лампы, изъ которыхъ на первомъ мѣстѣ слѣдуетъ ностаішть чув-
ствительность инти къ сотрясеніямъ и ея непрочность вообще.
Изъ-за этихъ недостатковъ лампа, не получила широкаго распро-
страненія, несмотря на. ея экономичность и равномѣрность свѣта
во все время ея существованія ').
!) Угольныя лампы накаливанія къ копцу сноеіі жизни тускнѣютъ, отчасти
вслѣдствіе'утонченія нйтіі, отчасти вслѣлстніе осажденія уг.чя на внутреннихъ
стѣнкахъ лампы. ' (Рсд.)
Танталовая лампа Сименса и Гальске.
Иначе сложилась судьба танталовой лампы; ала была выпу-
щена въ 1903 г., а теперь ее .ложно найти почти во всѣхъ боль-
шихъ городахъ. Танталъ—рѣд-
кій металлъ, встрѣчающійся въ
природѣ вмѣстѣ съ 2-мя род-
ственными ему металлами ьа
падіемъ и ніобіемъ. Во мно-
гихъ отношеніяхъ онъ папо-
мшіастъ желѣзо; плотность ею
16,8. Твердость его соотвѣт-
ствуетъ приблизительно твср
цо.сти мягкой стали, н еі о мож-
но вытягивать въ тонкія и
очень крѣпкія проволоки (Го
противленіе при разрывѣ очень
топкихъ проволокъ досшіасть
19000 килограммовъ на I кв
сант. поперечнаго сѣчеш я)
Поэтому, въ ПрОТІІВОІЮЛО/К
постъ . осьміевымъ волос камъ
танталовые получаются просто
вытягиваніемъ. Температура
плавленія лежитъ около 2200°,
по и послѣ этого металлъ при
нагрѣваніи^ еще градусовъ па.
200. не течетъ, а только мед-
ленно размягчается Впрочемъ,
танталовую пить заставляютъ
Ріи*. 83. Таиталошія лампа на 110 польтовъ.
работать при температурѣ не
выше 2000” (угольная нить работаетъ при 1800°).
Въ виду того, что сопротивленіе металла очень мало, прихо-
дится брать длину нити довольно значительной, тикъ, напримѣръ,
пить 32-хсвѣчиой лампы, горящей при 110 вольтахъ, имѣетъ при
толщинѣ въ 0,05 кв. мпл. длину въ 65 сант,
.Вслѣдствіе этого оказывается необходимымъ особый способъ,
прикрѣпленія шіти, и это даетъ лампѣ очень своеобразный видъ
(рис. 83). Расходъ тока въ итпх-і, лампахъ составляетъ 1,7 уатта
па свѣчу, и свѣтъ ихъ отличается бѣлизною.
Лампа можетъ горѣть 500—600 часовъ; съ теченіемъ времени
па внутренней поверхности стекляннаго сосуда садится такой же
черный палетъ, какъ и въ угольныхъ лампахъ, вслѣдствіе чего
свѣтъ лампы падаетъ до 80"/, первоначальной величины.
Цѣпа этихъ новыхъ лампъ въ 4—5 разъ превышаетъ цѣпу
старыхъ угольныхъ. Но это пе мѣшаетъ ихъ распространенію,
такъ какъ потребители убѣдились въ томъ, что лишній расходъ
иа лампы съ избыткомъ окупается экономіей въ расходѣ тока.
Вольфрамовыя лампы.
Повидимому, новый и важный шагъ впередъ сдѣланъ по-
давно съ изобрѣтеніемъ вольфрамовой лампы, такъ какъ, если
вѣрить серьезнымъ свидѣтельствамъ съ разныхъ сторонъ, ея
расходъ на свѣчу составляете только 1 уаттъ. Этотъ неслыхан-
ный результатъ зависитъ, главнымъ образомъ, отъ чрезвычайной
тугоплавкости этого металла. По Вайднеру и Бургоссу точка его
плавленія поразительно высока—.около 3200’! При накаливаніи то-
комъ доводятъ температуру волоска до 2300°, при чемъ однако уже
эта температура вызываетъ у вольфрама, какъ у тантала, нѣкоторое
размягченіе. Вольфрамовыя нити, какъ и осьміевыя, пе могутъ по-
лучаться вытягиваніемъ металла, а выдавливаются прессомъ изъ
металлическаго порошка. Каждая лампа состоитъ изъ 4—5 послѣ-
довательно включенныхъ питой, общая длина ихъ въ 30-тпсвѣч-
пой лампѣ достигаетъ, какъ и у танталовой лампы, 60—70 саптпм.
Продолжительность горѣнія лампъ доходитъ до 700—800 ча-
совъ, при чемъ онѣ, наравнѣ съ осьміевымп, до копца сохраня-
ютъ всю свою св-Ьтящую способность. Затѣмъ, въ противополож-
ность танталовымъ лампамъ, вольфрамовыя одинаково хорошо
допускаютъ питаніе и постояннымъ и перемѣннымъ токомъ.
Вольфрамовыя лампы встрѣчаются іи, употребленіи довольно
рѣдко •), но можно сказать навѣрное, что нхъ малый расходъ тока
(въ 3 раза меньше, чѣмъ у обыкновенныхъ лампъ!) будетъ важнымъ
факторомъ для дальнѣйшаго развитія элоктричеекпго освѣщенія.
Обратная сторона медали: весьма затруднительно приготовлять
Теперь уже часто.
. іампьг съ мстііл.шшчшкмп волосками для напряженія въ 110 воль-
товъ, притомъ небольшой силы свѣта —для этого пришлось
бы брать инти чрезвычайно тонкія. Въ настоящее время самой
мелкой свѣтовой единицей при 110 вольтахъ является лампа въ
20—25 свѣчей. ‘)
Нужно еще упомянуть объ одномъ преимуществѣ металличе-
скихъ лампъ надъ угольными; сопротивленіе металлическихъ ни-
тей при повышеніи температуры не падаетъ, а, напротивъ, ра-
стетъ. Благодаря этому свойству металлическія лампы менѣе
чувствительны къ колебаніямъ напряженія.
Коллоидная лампа.
Кромѣ чистыхъ массивныхъ металлическихъ нитей, употре-
бляютъ также нити, состоящія изъ угля
талломъ. Недавно мы упоминали, что
уголь въ большинствѣ случаевъ умѣетъ
отдѣлываться отъ постороннихъ примѣ-
сей. Однако удалось осадить металлы па
готовую угольную нить изъ тікъ назы-
ваемыхъ коллоидалыи т\ ь растгэрэръ.
Такія лампы оказались вполнѣ удовле-
творительными: по расходу въ ішхъ тока
онѣ приближаются къ лампамъ съ чи-
стыми металлическими волосками.
Подобная лампа, въ которой угольная
пять покрыта вольфрамомъ, изображена,
на рис. 84. Это—такъ называется Юстова.
коллоидная лампа.
и только покрытыя мс-
коллоодтал лампа).
Расчетъ домашняго освѣщенія съ помощью элементовъ.
Выборъ и расчетъ батареи для домашняго освѣщенія.
Мы можемъ теперь исполнить наше обѣщаніе п приступить
къ разработкѣ проекта небольшого домашняго освѣщенія при
помощи батареи гальваническихъ элементовъ. Не думайте, что
освѣщеніе съ помощью элементовъ можно было бы особенно ре-
Р Теперь (1909) ужо фабрикуютъ и 16-ти свѣчныя лампы. (Ре.д.)
И
154
комепдовать,—мы уже неоднократно высказывали противополож-
ное мнѣніе,—по, во-первыхъ, эта задача представляетъ изъ себя
превосходное упражненіе въ приложеніи нашихъ формулъ, а во-
вторыхъ, на этомъ примѣрѣ мы научимся практически обращаться
съ „электротехническимъ инвентаремъ11; попутно выяснятся нѣ-
которыя новыя свойства электричества.
Такъ какъ дѣло идетъ объ освѣщеніи, то нужно выбрать такіе
элементы, которые были бы но возможности постоянны и обла-
дали притомъ возможно малымъ внутреннимъ сопротивленіемъ;
тогда, при измѣненіи числа горяшлхъ лампъ, колебанія вольтажа
будутъ мало замѣтны.
Далѣе, нашъ элементъ долженъ быть въ постоянной готов-
ности къ дѣйствію, которое должно начинаться пспосродствсппо
послѣ» включенія лампы въ цѣпь при помощи простого выклю-
чателя.
По всѣмъ этимъ соображеніямъ мы воспользуемся батарей
съ двумя жидкостями, и притомъ съ движущимися жидко-
стями !).
Какова должна быть мощность пашей батареи?—Это, конечно,
зависитъ отъ размѣровъ устраиваемаго освѣщенія. Пусть въ дам-
помъ случаѣ мы предполагаемъ зажигать одновременно пе болѣе
трехъ лампъ, въ пять свѣчей каждая.
Каждая свѣча, при хорошемъ состояніи лампы, потребуетъ
мощности въ 3 уатта * 2)
Слѣдовательно, общая нужная намъ мощность составляетъ
3X5X3 = 45 уаттъ. Мы зададимся мощностью въ 50уаттъ, такъ
какъ нужно принять въ расчетъ неизбѣжную потерю энергіи ігь
проводахъ.
Если, напримѣръ, мы пользуемся элементами съ хромовой
жидкостью вольта), у которыхъ внутреннее сопротивленіе
О Если бы мы узко были знакомы съ аккумуляторами, я обязательно приба-
вилъ бы здѣсь: а ощѳ лучше аккумуляторной батареей, которую можно заря-
жать батареей съ движущимися жидкостями. Но объ аккумуляторахъ будетъ
рѣчь впереди.
2) Какъ только появятся въ продажѣ вольфрамовыя или танталовыя лампы
для низкаго напряженія, олоктротехпики-любители должны тотчасъ же ими вос-
пользоваться, такъ какъ цѣна энергіи, доставляемой его элементами, необычайно
высока, а, чѣмъ дороже энергія, тѣмъ выгоднѣе эти лампы. Осріімовыя лампы
для низкихъ напряженій существуютъ въ продажѣ уже и теперь.
I 55
составляетъ 0.06 ома, то оіш могутъ при п;іпръіачіш въ 1,7 вольта
давать 5 ампсроиъ; это сищ вполнѣ іірилівшьКі коэффиціентъ
полезнаго дѣііетвія (см. стр. 103). При атомъ іоіждіѣі элементъ
будетъ давать 8,5 уаттовъ полезной мощности, [[того ішмъ нова-
50
добится — 5,882 элемента.—5,882 элемента!—-Что за ки.мпчсскііі
результатъ!—Я однако полагаю, что вы уже сами догадываетесь,
что не стоитъ доводить чуть ли не до пятаго знака вычисленія,
въ которыхъ уже первая цифра, результата ненадежна. Поэтому
вы не будете себѣ ломать голову, какъ это взять 5,882 элемента,
а просто-напросто возьмете цѣлыхъ 6 элементовъ.
Способъ соединенія.
Какимъ образомъ мы соединимъ паши П элементовъ? — Это
зависитъ всецѣло отъ напряженія, для котораго сфабрикованы
наішг лампы.
Мы знаемъ, что каждая пятисвѣчпая лампа, поглощая по В уатта
па свѣчу, потребуетъ па свое горЬніе 15 уаттовъ. Но эти 15 уат-
товъ могутъ быть потреблены самыми разнообразными способами:
при большомъ вольтажѣ и малой силѣ тока или, наоборотъ, при
маломъ вольтажѣ и большой силѣ тока. Впрочемъ, лампы фаб-
рикуютъ для любого напряженія, давая пити соотвѣтственное
сопротивленіе. Выберемъ паши лампы такъ, чтобы ихъ напряженіе
было намъ удобно, т.-с. чтобы его можно было получить, соеди-
няя такъ или иначе паши элементы.
Вообще маловольтовыя лампы тѣмъ лучше, чѣмъ выше то
напряженіе, для котораго онѣ сфабрикованы. Высокое напряженіе
имѣетъ за собой и то преимущество, что мы при немъ пользуемся
менѣе сильнымъ токомъ, и соотвѣтственно уменьшается потеря
энергіи въ проводахъ.
Значитъ, есть извѣстный расчетъ выбрать возможно высокое
напряженіе, а для этого слѣдуетъ соединить всѣ элементы по-
слѣдовательно, при чемъ мы получимъ напряженіе въ 12 вольтъ.
Принимая въ расчетъ потерю напряженія въ проводахъ и въ
батареѣ, мы возьмемъ 10-тивольтовыя лампочки. При этомъ тѣ
15 уаттовъ, которые поглощаются каждой лампочкой, предста-
вятся произведеніемъ изъ вольтъ на ,7=1,5 ампера.
и*
156
На три лампы потребуется всего 4,5 ампера. Для пашей баттареи
это вполнѣ по силамъ, т. к. мы упомянули, что ея элементы мо-
гутъ давать сравнительно экономично токъ до 5 амперовъ.
Разсчитаемъ еще потерю напряженія въ батареѣ; опа, какъ
извѣстію, дается величиной произведенія и>Х«7, гдѣ го—внутрен-
нее сопротивленіе. Но го = 6 X 0,06 = 0,36 ома. Включая одну
лампу, мы такимъ образомъ теряемъ напряженіе въ батареѣ въ
1,5 X 0,36 = 0,6 вольта.
0,5 вольта при общемъ напряженіи въ 12 вольтъ! — Это уже
очень сильное измѣненіе!
Если въ цѣпь ввести только одну лампу, то опа будетъ испы-
тывать лишнее напряженіе въ 1,5 вольта, такъ какъ вольтажъ
въ этомъ случаѣ равенъ II,5.вольтъ (12 —0,36ХМ); при вклю-
ченіи двухъ лампъ напряженіе достигаетъ 11 вольтъ, и при
трехъ оно все еще выше 10 вольтъ, а именно 10,5 вольта.
При горѣніи одной лампы лапрлясеніс, слѣдовательно, отли-
чается на 1 вольтъ отыіанряжснія при горѣніи 3-хъ лампъ, что
очень замѣтно при общемъ пішряжепіп всего въ 12 вольтъ.
Мы ни въ какомъ случаѣ по можемъ похвастаться равномѣр-
ностью нашего освѣщенія Еіли мы хотимъ, чтобы лампы горѣли
ровно, мы должны ихъ зажигать всѣ 3 одновременно.
Установка батареи.
В* свое время мы, кажется, достаточно подробно говорили объ
устройствѣ баттареи и соединеніи элементовъ. Поэтому я увѣ-
ренъ — у васъ соединенія производопы тщательно: каждая про-
волока крѣпко завинчена въ ея зажимъ (клемму). Въ правиль-
ности соединенія и въ отсутствіи короткихъ соединеніи
вы убѣдились тщательной повѣркой отдѣльныхъ частей бата-
реи помощью вольтметра.
Остается такъ же тщательно соединить концы батареи съ
сѣтью проводовъ.
Сѣть.
Что такое собственно сѣть? Это —система проволокъ, которыя
служатъ для того, чтобы переносить напряженіе, создаваемое
батареей, во всѣ стороны, т.-с. въ разныя комнаты дома, или
вообще куда намъ желательно.
157
Чтобы устроить сѣть, мы пользуемся мѣдной проволокой, изо-
лированной гуттаперчей шіи просто обернутой двумя слоями
бумажной пряжи. Мы должны позаботиться о томъ, чтобы про-
волока имѣла достаточно большое поперечное сѣчеліе, иначе
она будетъ поглощать слишкомъ много анергіи. Легко ішчпелпті.
приблизительно необходимую величину этого сѣченія.
Конечно, сѣченіе должно быть тѣмъ больше, чѣмъ больше
сила тока и чѣмъ обширнѣе сама сѣть.
Положимъ, что паша сѣть будетъ заключать въ себѣ 20 мет-
ровъ мѣдной проволоки, діаметромъ въ 2 мпл.; такая сѣть будетъ
обладать общимъ сопротивленіемъ въ 0,10 ома (ср. формулы па
стр. 60).
Когда черезъ эти 0,10 ома будогь протекать нашъ максималь-
ный токъ въ 5 амперовъ, мы потеряемъ въ проводахъ напряженіе
въ 0,1X5 = 0,5 вольта, причемъ поглотится 0,5 X5 = 2,5 уінта
изъ общаго числа 60-ти уаттовъ. Такую потерю въ проводахъ
можно допустить.
Избранную проволоку мы пош ц-мі (< м рпе. 85) въ видѣ 2-хъ
проводовъ (отъ каждаю полоса баиреи по одному проводу) къ
самой удаленной: точкѣ, въ которой пам-ь понадобится токъ. Оба
провода укрѣпимъ на ыЬпѣ <ъ помощью і_)-обра:щыхъ или вы-
гнутыхъ крючкомъ КОСІЫіКи
Если начала нашихъ проводовъ соединены съ борцами ба-
тареи, то между двумя любыми точками двухъ проводовъ будетъ
существовать разница потенціаловъ въ 12 вольтъ. Если отъ
этой главной артеріи мы хотимъ устроить отвѣтвленіе въ какую-
нибудь сторону, намъ нужно только обнажить отъ изолировки
металлъ въ двухъ соотвѣтственныхъ точкахъ главныхъ проводовъ
и при помощи плоскозубцевъ ііріікрѣшп-ь къ обнаженнымъ мѣ-
стамъ концы двухъ другихъ изолированныхъ проволокъ, намо-
тавъ эти концы спиралькой.
Мѣсто соединенія для лучшаго контакта просто обертываютъ
станиіолемъ (листовымъ оловомъ), или лучше припаиваютъ копцы
отвѣтвленія къ главнымъ проводамъ. Послѣ этого мѣсто соединенія
обертывается резиновой бумагой или изолирующей лентой, во
избѣжаніе короткихъ соединеній. Наконецъ, все прикрѣпляется
къ стѣнѣ коотыликами.
Все это сооруженіе называется отвѣтвленіемъ,
158
11а каждой сѣти пріятно знать безъ долгихъ розысковъ, какая
проволока соединена съ какимъ полюсомъ батареи. Поэтому при
прокладкѣ сѣти помнятъ два простыхъ правила: въ мѣстахъ, гдѣ
сѣлъ проходитъ горизонтально, ведутъ пологкптслыіый проводъ
выше; гдѣ опа идетъ вертикально, положительный проводъ идетъ
слѣпа.
Рпс. 80. МатерЫть дли проводя»: а—прополъ; і—скобки; с—постыло; <1 п е—шюлл-
торы; {—Д!і<ѣш;ні пропо,о,.
159
На рис. 85 главные провода вдутъ, слѣдовательно, правильно,
а отвѣтвленія наоборотъ, неправильно. Изгибы па отвѣтвленныхъ
Рпс. 87, Схема установки трехъ лампъ, включаемыхъ но одиночкѣ —лампа,
8—выключатель).
проводахъ на схемѣ (рпс. 85) означай ь. что проволоки прохо-
дятъ одна надъ другой, безъ моталлшпіскаго соприкосновенія.
Теперь наша сѣть готова. Надо только умѣть ею пользоваться.
Рис. 88. Схема соединеніи двухъ лампъ, включаемыхъ к выключаемыхъ по)одиночкѣ
съ помощью ОДНОГО ПСрС'КЛЮЧИТОЛЯ.
Мимоходомъ укажемъ иа аналогію пашей сѣти съ водопро-
водной. Водопроводная сѣть имѣетъ цѣлью переносить во всѣ
мѣста, гдѣ это нужно, то давленіе воды, которое создается ре-
160
зервуаромъ; тогда, во всѣхъ этихъ мѣстахъ можно получить
струю или лотокъ воды. Совершенно таково же назначеніе элек-
трической сѣти: она во всѣ мѣста, гдѣ она проложена, перено-
ситъ электрическое давленіе (разность потенціаловъ, тгапрлжешс),
благодаря чему-мы можемъ тамъ получить электрическій токъ.
Чтобы пустить сѣть въ ходъ, можно просто въ каждое отвѣт-
вленіе ввести (рис. 87) по лампочкѣ. Для включенія и выклю-
ченія этихъ лампочекъ служитъ особый приборъ, введенный по-
слѣдовательно съ каждой лампочкой, такъ называемый ключъ или
выключатель, который помѣщаютъ на стѣнѣ, въ мѣстѣ, гдѣ до
него легко достать рукой.
Въ другихъ случаяхъ удобнѣе пользоваться болѣе сложными
схемами. Такъ, напрпмѣр'ь, па рис. 88 представлено расположеніе,
при которомъ одновременно съ выключеніемъ лампы въ одной
комнатѣ загорается лампа въ другой: какъ видно, это дости-
гается съ помощью одного переключателя.
Схема, изображенная на рнс. 89, дастъ возможность зажигать
и тушить лампу изъ двухъ различныхъ мѣстъ, гдѣ находятся
два различныхъ выключателя (соединеніе для гостиницы, для
спальной комнаты) *).
О Талъ, напримѣръ, входя въ спальню, вы освѣщаете сю, повертывая выклю-
чатель, ноліѣіцеішый у входной двери, а тушите свѣтъ при помощи выключателя,
Помѣщеннаго у постели. Можно и наоборотъ.
Наконецъ, схема рис. 90 оказывается полезной, когда мы же-
лаемъ, идя пн анфиладѣ комнатъ, послѣдовательно зажигать
лампу въ слѣдующей комнатѣ и одновременно тушить ее въ той,
которую мы оставляемъ. Для этого въ каяадой комнатѣ долженъ
находится переключатель, который мы должны переставлять но
направленію нашего движенія. Когда мы пойдемъ назадъ, мы
можемъ съ удобствомъ продѣлать то же самое, по только въ
обратномъ направленіи,
Конечно, это только примѣры возможныхъ комбинацій, кото-
рыя вообще могутъ быть чрезвычайно разнообразны.
Стоимость освѣщенія при помощи элементовъ.
Кшіоуаттъ-часъ, получаемый изъ хорошо приготовленныхъ
элементовъ съ хромовой жидкостью (это значитъ: 1000 уаттовъ
въ продолженіе одного часа, или: 50 уаттовъ въ теченіе 20 ча-
совъ и т. д.),—килоуаттъ-часъ стоитъ приблизительно 1 р. 50 коп.
Такъ какъ каждая свѣча требуетъ расхода по крайней мѣрѣ
въ 3 уатта, то, папр., 10-тисвѣчиая лампа, потребляющая 30 уат-
товъ, въ 33 часа поглотитъ килоуаттъ-часъ, и слѣдовательно
стоить въ часъ около 5-ти копеекъ. Это приблизительно въ
162
6 разъ дороже, чѣмъ соотвѣтственный расходъ иа 10 свѣчей
при керосиновомъ освѣщеніи, принимая стоимость керосина 25 коп.
за литръ. Въ то же время это въ четыре раза дороже того слу-
чая,. когда токъ полу чается съ центральной станціи, гдѣ онъ до-
бывается съ помощью дітамо-мапппіы. При пользованіи вольфра-
мовыми лампами стоимость освѣщенія всего въ два раза больше
керосиноваго. Пусть любители-электротехники подумаютъ объ этихъ
цифрахъ передъ тѣмъ, какъ устраивать свою сѣть.
ГЛАВА V.
Электрохимія.
Обратимость электрическихъ и химическихъ дѣйствій *).
Мы подходимъ къ такимъ явленіямъ, которыя въ удивитель-
ной степени расширятъ для пасъ область приложенія электри-
чества; я говорю о явленіяхъ электрохимическихъ. Мы уже
познакомились съ однимъ интереснымъ, съ практической точки
зрѣнія, примѣромъ электрохимическихъ явленій, а именно съ
гальваническимъ элементомъ; теперь же мы познакомимся еще
съ цѣлымъ рядомъ такихъ явленій, при чемъ чуть не каяадое
изъ нихъ,уже легло въ основу особаго отдѣла промышленности.
Вотъ краткій перечень этпхъ приложеній:
Электрическіе аккумуляторы, которые употребля-
ются иа центральныхъ станціяхъ электрическаго освѣщенія и
трамваевъ.
Гальвано и ластика, гальваническое серебреніе и золоче-
ніе распространены повсюду.
Э л е к т р о м е т а л л у р г і я—еще сравнительно молодая отрасль
промышленности; однако и она завоевываетъ себѣ съ каждыми,
днемъ все большее и большее поле дѣйствія въ обработкѣ и
очисткѣ (раффинпровкѣ) металловъ.
Наконецъ, э л е к т р о л и т и ч е с к а я ф а б р и к а ц і я со д ы,
хлора, хлористаго кали, кальцій-карбида, а также
многихъ другихъ химическихъ продуктовъ вытѣсняетъ старые
химическіе способы производства 'изъ ихъ, казалось, наиболѣе
прочно захваченныхъ областей.
і) Эту главу пришлось сально измѣнить въ русскомъ переводѣ, такъ какъ
Ж. Клодъ, а-за вимъ и В. Оствальдъ примѣняютъ теорію змктрохимическихъ
явленій, давно уже оставленную наукой, о'ѵ).
Не правда, ли, изученіе такихъ важныхъ явленій заслуживаетъ
и времени, и труда, которые намъ на лихъ придется затратить?
Мы видѣли въ свое время — это чуть ли не самая большая
драгоцѣнность въ инвентарѣ нашихъ эдсктротехшпіескнхъ по-
знаній,—что химическія дѣйствія могутъ служить источникомъ
электрической энергіи. Послѣ этого врядъ .ш покажется удиви-
тельнымъ, что и обратно, электрическій токъ можетъ вызвать
х цмяч ескі я дѣйствія.
Мы получаемъ слѣдовательно здѣсь обращеніе первоначаль-
наго дѣйствія.
Такъ, напримѣръ, гальваническія элементы обратимы, но край-
ней мѣрѣ теоретически; это значитъ, что мы можемъ, послѣ исто-
щенія оігсм-чіга, пропустить черепъ него токъ отъ другого источ-
ника л притомъ въ обратномъ шьіран.пепіи, і» ототъ токъ возста-
новнгь всѣ химическія составныя части шіемента въ прежнемъ
виді., т.-е. регеішрпруегь элсмсшь.
Вь и п-мептѣ Дянірля, при тихомъ 'обр.иценіи тока, образовав-
шійся при цинкѣ цинковый купоросъ, Т-<’ сѣрнокислый цинкъ,
вновь будетъ раз і.ігл'1 ься, и цинкъ осядетъ ни цинковомъ элект-
родѣ, который воиемпозу будетъ увеличиваться до прежнихъ
своихъ размѣровъ: въ то же время сѣрнокислый остатокъ будетъ
направляться черезъ моры глинянаго сосуда къ положительному
электроду; тамъ онъ начнетъ растворять осѣвшую при дѣйствіи
элемента на положительномъ полюсѣ мѣдь; тѣмъ самымъ возста-
навливается мѣдный купоросъ.
Понятно, что для того, чтобы: провести электрическій токъ че-
резъ элементъ въ обратномъ направленіи, нужно истощенный эле-
ментъ связать съ большей электродвижущей силой, направленной
въ сторону, противоположную его собственной электродвижущей
силѣ.
Тѣ.же явленія разложенія химическихъ веществъ электриче-
скимъ токомъ пли, какъ ихъ принято называть, явленія элек-
тролиза, происходятъ не только въ жидкостяхъ помѣщенныхъ
въ гальваническихъ элементахъ, но и вообще въ растворахъ со-
лей и кислотъ.
Такъ напримѣръ, если въ подкисленную воду погрузить про-
волоки, связанныя съ полюсами батареи, то вода разлагается па
водородъ н кислородъ (рис. 91).
Водородъ отдѣляется на отрицательномъ полпосѣ; тамъ его
можно собрать въ пробирку и сжигать. Кислородъ, въ свою оче-
редь, отдѣляется па положительномъ электрородѣ, и если его
тоже собрать въ другую пробирку, то легко произвести е-ъ нимъ
всѣ опыты, демонстрирующіе его интересныя свойства: тлѣющая
лучинка въ немъ ярко загорается и т, п.
Необходимое условіе электролиза.
Важная подробность ѵогя разложеніе воды электрическимъ то-
комъ идетъ, повидимому,
чрезвычайно легко, всфкс
мы не могли бы произве-
сти этого опыта съ однимъ
элементомъ Даніеля. Бо-
лѣе того: мы пе можемъ
произвести этого опыта
даже съ цѣлой батаре-
ей даігіелевсктъ элемен-
товъ, если они соедгі-
п е и ы п а р а л л е л ь и о.
Вода просто не будетъ
разлагаться. Что .же озна-
чаетъ эта неудача?
Дѣло вотъ въ чемъ.
Когда мы пропускаемъ
черезъ подкисленную во-
ду электрическій токъ, то
Рпс. 92. Аппаратъ дли ялоктролитпчеекаго про-
изподстшь кислорода и водорода въ большихъ ко-
личествахъ.
въ первые моменты вода разлагается,
иш
при чемъ ея продукты разложенія--кислородъ и водородъ—-осѣ-
даютъ на электродахъ, опущенныхъ въ воду. Одинъ электродъ
покрывается кислородомъ, другой водородомъ, и мы полупаемъ
здѣсь знакомое намъ явленіе—по ляризацію электродовъ.
Болѣе того: оба электрода у пасъ, какъ видите, получились разные
и погружены въ растворъ сѣрной кислоты, т.-о. образуютъ собою
не что иное какъ гальваническій элементъ; это такъ на-
зываемый „газовый элементъ41, предложенный физикомъ Грове.
Электродвижущая сила такого элемента около 1,5 вольта, она-то и
противодѣйствуетъ дальнѣйшему прохожденію тока, и вода больше
не разлагается.
Естественно поэтому, что для электролитическаго разложенія
воды нужна электродвижущая сила, превышающая полтора вольта.
Это выражаютъ еще нѣсколько иначе, говоря, что вода противо-
ставляетъ электролизу обратную электродвижущую силу въ пол-
тора вольта.
Теперь ясно, что ни одинъ элементъ Даніеля, іпг цѣлая ба-
тарея ихъ въ параллельномъ соединеніи не оказываются въ со-
зтояиіи разложить воду, такъ какъ элшпродвижущая сила ихъ
ае превышаетъ 1,1 вольта. II дѣйствительно, токъ отъ такой ба-
тареи черезъ воду не пойдетъ.
Но возьмемъ два даніелевскихъ элемента—пусть они будутъ
хоть микроскопическихъ размѣровъ—и соединимъ ихъ послѣдо-
вательно; разложеніе воды будетъ происходить безъ затрудненія'.
То же будетъ, если мы возьмемъ одинъ элементъ съ хромовой
жидкостью, такъ какъ его электродвижущая сила составляетъ
приблизительно два вольта.
Электрическій токъ разлагаетъ не только воду, но и многія
другія соединенія, которыя химія считаетъ наиболѣе прочными.
Для этого нужно только ввести токъ достаточнаго напряженія,
чтобы преодолѣть противодѣйствующую электродвижущую силу
поляризаціи; послѣдняя впрочемъ никогда но превосходитъ 5—6
вольтъ. Такимъ образомъ въ нашихъ рукахъ могущественное
разлагающее средство.
Такъ напримѣръ, окись калія представляетъ чрезвычайно
прочное соединеніе калія съ кислородомъ; д,пя разрушенія этого
соединенія химики хватались за самыя отчаянныя средства, са-
мыя высокія температуры и т. п. Но того, что химикамъ едва.
167
удавалось съ такими героическими усиліями, того электротех-
никъ свободно достигаетъ съ 3-мя или 4-мя элементами. Не слѣ-
дуетъ однако преувеличивать этой разницы между химикомъ или
электротехникомъ. Въ пагші времена всякій химикъ, не желающій
отстать отъ вѣка, долженъ быть немного и электрикомъ. Электрикъ
обыкновенно въ немъ дремлетъ. Но является необходимость,—и
онъ просыпается, и съ замѣчательнымъ искусствомъ — сейчасъ
видна выучка—комбинируетъ элементы, вольты, амперы и т. и.
Понятно, что такое могучее средство, какъ электролизъ, позво-
лило получить въ чистомъ видѣ цѣлый рядъ веществъ; среди
нихъ было и много новыхъ, до того времени йена вѣстныхъ. Такъ,
элементы: калій, натрій, кальцій, барій впервые были открыты
знаменитымъ англійскимъ ученымъ Дэви посредствомъ электро-
лиза. Дэви представляетъ изъ себя примѣръ блестящаго соеди-
ненія въ одномъ лицѣ химика и электрика.
При разложеніи токомъ стойныхъ сѣть металлы и водородъ
направляются къ отрицаю. іьиотп отекгроду, а кислоты, кисло-
родъ и металлоиды—хлоръ бромъ, іодъ и т. п.,—къ положитель-
ному. Такимъ образомъ тіріг щекгро инѣ движеніе продуктовъ
разложенія обратно тому і второе имѣетъ мѣсто въ элементѣ; это
видно хотя бы на примѣрѣ водорода, юторъій въ элементѣ, при-
его дѣйствіе, направлялся іъ по ю кнтспыіому электроду, гдѣ и
производилъ его поляризацію (см. етр. 35). Такъ оно и должно
быть: мы уже говорили, что обратный токъ долженъ возстанавли-
вать, регенерировать элементъ, а электролизъ представляетъ собой
такой обратный токъ.
Можно охватить оба явленія и сказать, что водородъ и м е-
таллы двигаются всегда по направленію тока, т.-е.
вмѣстѣ съ положите льнымъ эл ектрич о с т в о мъ; кис-
лоты и металлоиды движутся въ обратномъ напра-
вленіи, т.-е. вмѣстѣ съ .отрицательнымъ электриче-
ствомъ.
Законы электролиза. Вычисленіе химической работы
электролиза.
Теперь мы побесѣдуемъ о законахъ химическаго дѣйствія тока.
Одинъ изъ НИХ'Ь мы уже знаемъ: чтобы производить электро-
литическое разложеніе, токъ долженъ исходить изъ источника съ
168
такой электродвижущей силой, которая по меиыпей мѣрѣ равна
противодѣйствующей электродвижущей силѣ поляризаціи. Токъ
будетъ -итти черезъ электролитъ только въ -томъ случаѣ, если
исполнено это условіе; въ противномъ тока не будетъ. Положимъ
.однако, что это условіе исполнено, и изслѣдуемъ токъ съ по-
мощью вольтметра и амперметра (рис. 93).
Рііг. 93. Токъ, иро.ходііщігі но вольтаметру растетъ быстр'Ііе, чѣмъ плсктро-
двпжуадая Л',
Мьт замѣтимъ совершеніи) цсожіід.іипое явленіе, возьмемъ сна-
чала Е только земного больше, чѣмъ протнвочѣйгіъуіоі'рмі элеь-
тродвпжущая сила. Е'; тогда токъ очень слабъ.
Но когда мы увеличимъ Е только въ 2 раза, то, къ лашгму
удивленію, токъ увеличится рать въ 5 ігш въ 10.
Что это значитъ? Вѣдь по закону Ома токъ, при удвоеніи
электродвижущей силы, можетъ увеличиться только въ 2 раза.
Но вы забыли, что въ закопѣ Ома фигурируетъ не только жшіі
прилагаемая нлоктродвшкуіцая сила Е гго вся элекіродвші^ іцая
сила цѣни, значить пуяшо принять во вниманіе также и ллоктро-
дилжущую силу поляризаціи электродовъ въ пашемъ электролитѣ
На этомъ основаніи въ пашей теперешней цѣпи сила, тока
уже ис можетъ выражаться формулой
а необходимо примѣнить формулу;
г_ Е—Е‘
"....'>..’
169
т.-е., кромѣ электродвижущей силы нашей батареи, мы должны
при этомъ принять въ расчетъ протиподѣйствующую электродвн-
жую силу поляризаціи въ электролитѣ, которую нужно вычесть
изъ электродвижущей силы батареи.
Возьмемъ примѣръ: пусть электродвижущая сила батареи
равна 4-мъ вольтамъ, а обратная электродвижущая сила электро-
лита равна 2-мъ вольтамъ: если сопротивленіе равно 4-мъ омамъ
то сила тока въ этомъ случаѣ
7 4 — 2 о -
Д = - о— = 0,о ампера.
4 1
Но увеличимъ нашу батарею вдвое, т.-е. возьмемъ 8 волглъ
тогда сила тока будетъ
г 8 — 2 , „
.7 = —у- = 1,а ампера.
т.-е. втрое больше.
Теперь вамъ все ясно, и ничего удивительнаго въ этомъ явле-
ніи нѣтъ.
Итакъ, только часть нашей электродвижущей силы Е—Е слу-
житъ для произведенія тока, а другая, равная Е, только уравно-
вѣшиваетъ поляризацію
Далѣе слѣдуетъ вопросъ: не требуетъ ли нашъ электролизъ
извѣстной работы? Конечно, и мы сейчасъ вычислимъ ея ве-
личину.
Нашъ элементъ съ электродвижущей силой Е даетъ силу тока
/: независимо отъ того, въ какомъ видѣ потребляется энергія,
мы можемъ выразить работу элемента въ единицу времени про-
изведеніемъ Еу^,1.
Изъ этой работы часть переходитъ въ тепло, и мы помнимъ, что
количество развитой теплоты выражается- формулой (см. стр. 77.)
Ь=Т'ГХ^2-
Преобразуемъ это выраженіе слѣдующимъ образомъ: Д=Ж7хX
и вмѣсто послѣдняго ,7' подставимъ его выраженіе:
гЕ^~Е
тогда получимъ
12
170
Итакъ, элемента развиваетъ мощность въ теплоту же
переходитъ, какъ мы видимъ, только часть этой мощности, рав-
ная (Е—Е'УУ^-, остатокъ появляется въ какомъ-то другомъ видѣ.
Этотъ остатокъ, равный и представляетъ изъ себя мощ-
ность, которая была нужна для разложенія электролита.
Законъ Фарадея.
Теперь перейдемъ къ слѣдующему важному. закону. Изъ пре-
дыдущаго видно, что энергія элемента расходуется1 въ вольтамет-
рѣ двоякимъ образомъ: на нагрѣваніе и иа химическую работу.
Вели мы хотимъ получить максимумъ полезной химической
работы, то, какъ вполнѣ очевидно, мы должны, насколько воз-
можно, ослабить нагрѣваніе всѣхъ пассивныхъ частей цѣпи; это
значитъ, что всѣ эти сопротивленія должны быть возможно малы.
Съ другой стороны, что значитъ выраженіе: „получить мак-
симумъ полезной химической работы"?—Это значитъ, что мы же-
лаемъ, расходуя данное количество электрической энергіи, разло-
жить, возможно большее количество электролита,— напримѣръ,
отложить возможно большее количество мѣди, если мы зани-
маемся гальванопластнкоп Калъ теперь опредѣлится это „воз-
можно большее количество"?»
Это довольно просто извѣстныя вѣсовыя количества двухъ или
нѣсколькихъ тѣлъ, при соединеніи, даютъ всегда опредѣленное
количество энергіи, величина которой точно опредѣлена хими-
ками. Возьмемъ образовавшееся тѣло и подвергнемъ его дѣй-
ствію совершенно такого же количества энергіи, и пусть эта
энергія будетъ электрическая, взятая при опредѣленномъ напря-
женіи. Въ результатѣ—образовавшееся ранѣе соединеніе окажется
вновь разложеннымъ; большее количество его, конечно, не разло-
жится, и даже, напротивъ, окажется нѣкоторый остатокъ нораз-
ложившагося тѣла, такъ какъ всегда найдутся причины для по-
тери энергіи, которыя уменьшатъ величину полезной отдачи.
Такимъ образомъ, въ данномъ вольтаметрѣ данное количество
электрической энергіи разлагаетъ пе болѣе чѣмъ вполнѣ опредѣ-
ленное количество извѣстнаго электролита, и это количество за-
виситъ отъ химической природы электролита. Въ единицу вре-
мени мы разложимъ количество электролита, которое пропорціо-
нально вычисленной иами химической работѣ тока Е'УСЕ.
171
Но Е’ есть величина для даннаго электролита вполнѣ опре-
дѣленная (электродвижущая сила поляризаціи) и если количе-
ство вещества р, разлагаемаго въ единицу времени, пропорці-
онально Е'у^,], то, согласно послѣднему замѣчаніи», это только
значитъ, что разложенное въ единицу времени количество дан-
наго электролита пропорціонально силѣ тока 7,
Итакъ
Коэффиціентъ пропорціональности и называется электрохимиче-
скимъ эквивалентомъ; онъ бываетъ различнымъ для разныхъ
веществъ.
Что касается общаго количества вещества, которое отложится
по истеченіи опредѣленнаго времени, то ясно, что оно будетъ
пропорціонально (объ этомъ мы уже говорили па стр. 30) общему
количеству электричества 7\ Т, и р о т е к ш е м у ч о р е з ъ в о л ь-
таметръ за время Т *).
Итакъ полное количество вещества (і разложившееся во время
Т подъ дѣйствіемъ тока 7 будетъ ,
<2 - І;7Т.
Это—первый законъ Фарадея.
Мы прежде приводили названіе единицы количества электри-
чества—кулонъ (= амперу, помноженному на секунду). Эта еди-
ница для практики слишкомъ мала, и потому пользуются другой
единицей—амперъ-часомъ, которая представляетъ изъ себя количе-
ство электричества, протекающаго черезъ цѣпь при токѣ въ одинъ
амперъ въ теченіе часа, т.-е. 3.600 секундъ. Амперъ часъ равенъ,
слѣдовательно, 3.600 кулонамъ.
Въ слѣдующей таблицѣ (см. табл. на стр. 172) приведены тѣ
количества (въ граммахъ), которыя отлагаются однимъ амперъ-
часомъ на электродахъ.
Если мы остановимся на этомъ рядѣ чиселъ повнимательнѣе,
то, можетъ быть, замѣтимъ между ними одно замѣчательное со-
отношеніе, которое было впервые открыто Фарадеемъ. Сравнимъ
і) Не слѣдуетъ смѣшивать количество электричества, т.-е. произведеніе силы
тока иа время, съ количествомъ электрической энергіи ш электрической работы;
послѣдняя, какъ мы выяошші изъ аналогіи съ водопадомъ, равняется произве-
денію электрической мощности на время (см. стр. 74).
12*
количество отдѣляющихся веществъ съ количествомъ отдѣляю-
щагося водорода. Окажется, ото, иапр пагрія отдѣлится въ 23
раза больше, чѣмъ водорода, ісребра ги> 108 разъ и т. д. Но, по
даннымъ химіи, атомъ натрія именно въ 23 раза тяжелѣе атома
водорода, и атомъ серебра—именно въ 108 разь
Названіе отдѣляющагося вещества. І| Количество вещества въ грам.
Водородъ.............................
Калій ...............................
Натрій ..............................
Алюминій.............................
Серебро..............................
Золото ..............................
Ртуть.........................
Желѣзо..............................
Никель ......................... .
Цинкъ....................
0,03738
1,45950
0,85942
0,34018
4,02500 •
1,17700
3,73450
1,04480
1,09530
1,21330 |
Такимъ образомъ электрохимическіе эквиваленты элементовъ
пропорціональны ихъ химическимъ эквивалентамъ.—Это второй
законъ Фарадея.
Что мы можемъ вывести отсюда?
Очевидно, нѣкоторое опредѣленное количество электричества
выдѣляетъ одинаковое количество атомовъ, независимо отъ вѣса
этихъ атомовъ а). Современныя теоріи принимаютъ, 'что электри-
ческій зарядъ на всемъ своемъ пути къ электроду связанъ съ
*) Такъ просто дѣло обстоитъ только при одноатомныхъ элементахъ—водоро-
дѣ, хлорѣ, каліи и т. п. Когда дѣло касается двухатомныхъ и трехатомныхъ
веществъ (желѣзо, никель, алюминій), тогда легко убѣдиться изъ таблицы, что
количество выдѣленныхъ атомовъ меньше, но меньше какъ разъ въ два раза
для двухатомныхъ и въ три раза для трехатомныхъ веществъ.
2) Это опять-таки относится къ одноатомнымъ веществамъ; многоатомные элемен-
ты несутъ съ собою заряды во столько разъ большіе, во сколько ихъ атомность
больше единицы. Слѣдовательно, вообще можно сказать, что каждая единица,
химическаго сродства соединяется съ однимъ электрономъ, какъ будто бы элек-
тронъ представлялъ собою атомъ одноатомнаго вещества (РеЗ.).
173
собтѣвтствующимъ атомомъ, и такое соединеніе атома съ заря-
домъ называютъ іономъ. Изъ закона Фарадея слѣдуетъ, что за-
рядъ, сопровождающій атомъ- въ процессѣ электролиза, имѣетъ
одну и ту же величину при самыхъ различныхъ въ химическомъ
отношеніи атомахъ.
Впослѣдствіи мы еще разъ—и притомъ очень неожиданно—
встрѣтимся съ этимъ элементарнымъ количествомъ электричества
и увидимъ, что его величина остается топ же при совершенно
другихъ условіяхъ (см. бесѣды о радіи). Именно постоянство этой
величины и приведетъ пасъ къ убѣжденію, что мы имѣемъ дѣло
съ постояннымъ, недѣлимымъ количествомъ электричества, т.-е.
атомомъ электричества. Йтоть атомъ элсктрігіества называется
а л е к т р о н о м ъ.
Электролизъ при неполяризующихся электродахъ.
Мы видѣли (стр. 165), что іиіірніи ьтриіми нѣі оіорпи рі ши-
цы потенціаловъ, зависящій ои ооршпи ниіро щиі іц<й іиіы
поляризаціи.
Однако при этомъ мы чолиппо предпо іи і іи что шмргды
при процессѣ электро ива не івмѣи іюня химики и і п і >го
дѣйствительно происходитъ, если они едѣіаиы ширимѣръ изъ
угля или платины. Но дѣло измѣняется, когда электроды прини-
маютъ участіе въ процессѣ.
Разсмотримъ случай, когда электролитъ представляетъ изъ
себя растворъ мѣднаго купороса, а электроды состоятъ изъ погру-
женныхъ въ него мѣдныхъ пластинокъ. Что произойдетъ въ этомъ
случаѣ?
При прохожденіи тока мѣдный купоросъ, какъ было выяс-
нено, разлагается. Мѣдь отлагаясь па отрицательномъ электро-
дѣ, будетъ покрывать его все болѣе толстымъ слоемъ. Но этотъ
электродъ у пасъ ужъ и такъ мѣдный, поэтому ничего новаго
при этомъ пе произойдетъ. Освободившійся изъ мѣднаго купо-
роса сѣрнокислый остатокъ пойдетъ къ положительному элект-
роду и здѣсь, встрѣтивъ мѣдную пластинку, соединится съ
мѣдью снова въ мѣдный купоросъ; вслѣдствіе этого мѣдная пла-
стинка станетъ только немного тоньше, но все же не перестанетъ
быть мѣдной. Итакъ, при двухъ мѣдныхъ электродахъ разложе-
174
кіе мѣднаго купороса даетъ все тѣ же два одииаковные мѣдные
электрода, а потому никакой противодѣйствующей электродви-
жущей силы мы здѣсь пе получаемъ—электроды не поляри-
зуются.
Съ точки зрѣнія прихода и расхода энергіи при электролизѣ
мы можемъ разсуждать такъ:
На отрицательномъ полюсѣ происходить разложеніе мѣднаго
купороса; но въ то же время па положительномъ полюсѣ совер-
шенно такое же количество мѣднаго купороса образуется вновь.
। Первый процессъ требовалъ затраты энергіи; второй служитъ
источникомъ энергіи, и отдаетъ ее въ томъ же количествѣ, въ
какомъ она была затрачена въ первой половинѣ процесса. Въ
результатѣ электролизъ происходитъ безъ всякой затраты: работы,
если не считать той, которая поглощается въ видѣ Джаулева
тепла.
Замѣтимъ еще, что при такомъ электролизѣ не мѣняется и
составъ жидкости въ ваннѣ, и все измѣненіе за время процесса
ограничивается переносомъ нѣкотораго количества металла съ
положительнаго полюса (анода) къ отріщатілыіому (катоду).
Въ скоромъ времени мы увидимъ, кикъ удалось практически
воспользоваться этими интересными случаями электролиза при
растворимомъ анодѣ. На нихъ основаны: гальванопластика и элек-
трическая раффішировка металловъ.
Содержаніе главы.
Какъ химическая энергія служитъ источникомъ электриче-
ской, такъ, обратно, электрическая энергія можетъ возбуждать
химическія дѣйствія, напримѣръ, разлагать химически сложныя
тѣла на ихъ составныя части. Это называется э л с к т р о л и з о м ъ.
Для электролиза необходима извѣстная разница потенціаловъ;
она должна превосходить, такъ называемую, обратную электродви-
жущую силу поляризаціи электродовъ. Путемъ электролиза были
впервые получены нѣкоторые извѣстные элементы.
При электролизѣ изъ той энергіи, которая доставляется источ-
никомъ .ЕД потребляется въ единицу времени часть Е X •?, гдѣ.
Е есть обратная электродвпяіущая сила электролиза, остальная
часть (Е—Е) ! тратится па Джау.чево тепло.
По первому закону Фаредея количество разлагающагося въ
единицу времени элеиро.шга заппчітъ отъ силы тока Д За вре-
мя I токъ разлагаетъ кочпчоетво вещеетв'ь, пропорціональное
количеству электричества Л\ которое за это время протекаетъ
черезъ вольтаметръ. По второму закону Фарадея вѣсовыя коли-
чества веществъ, полученныхъ при разложеніи однимъ и тѣмъ
же токомъ въ одно и тоже время, пропорціональны ихъ хими-
ческимъ эквивалентамъ.
Количество электричества обыкновенно выражаютъ въ амперъ-
часахъ, такъ какъ кулонъ (амперъ-секунда) слишкомъ малъ для
практическихъ примѣненій.
Когда оба электрода состоятъ изъ одного и того же металла
и погружены въ растворъ соли того же металла, то электроды
вольтаметра пе поляризуются, и весь переносъ металла съ анода
на'катодъ происходитъ безъ затраты работы. На этомъ принципѣ
основаны гальванопластика, электрометаллургія и другія отрасли
химической промышленности.
ГЛАВА XI.
Электрическіе аккумуляторы.
Значеніе аккумуляторовъ.
Положимъ, что вы—счастливый владѣтель водопада. Въ такомъ
предположеніи, конечно, не заключается ничего непріятнаго.
Но пусть этотъ водопадъ—далеко не Ніагара; пусть это—тон-
кая струйка, падающая съ нѣсколькихъ метровъ высоты, то-есть
водопадъ вашъ относится къ числу тѣхъ, которые мы, по извѣст-
нымъ соображеніямъ, отнесли (стр. 68) къ маломощнымъ.
Но людямъ хочется казаться богаче, чѣмъ они богаты на са-
момъ дѣлѣ. И вы возымѣли желаніе, чтобы вашъ водопадъ имѣлъ
внушительный видъ, напоминающій о знаменитыхъ каскадахъ
дворца Сата-Суси, л чтобы онъ могъ вращать сильную турбину.
Нельзя ли сдѣлать что-нибудь для осуществленія этого ва-
шего желанія?
Можно, и вотъ какимъ образомъ: нужно остановить теченіе
тонкой струйки, которая никуда не годится, и отвести ее въ
пріемникъ, гдѣ бы вода понемногу набиралась—а к к у м у л и р о-
валась. Когда воды наберется достаточное количество, вы мо-
жете насладиться желаннымъ эффектомъ, т.-е. или пустить вашъ
водопадъ могучими каскадами по устроеннымъ для этого „ска-
ламъ", или направить сильную струю въ вашъ водяной двигатель,
Этимъ искуснымъ пріемомъ вы совершенно измѣнили харак-
теръ вашего водопада: вы собрали воедино всю энергію, которую
онъ накоплялъ часами, а затѣмъ всю ее использовали въ очень
короткій промежутокъ времени, чѣмъ и достигли большей мощ-
ности. Благодаря этому вы заставили водопадъ дѣлать то, на что
онъ раньше былъ неспособенъ, а потому и цѣнность вашего во-
П7
допада увеличилась. Понятно, что такой же интересъ возбуж-
даетъ соотвѣтствующая задача, и въ электротехникѣ.
Тѣ источники электричества, съ которыми вы познакомились
до сихъ поръ, т.-е. элементы, обладаютъ очень малой мощностью.
Но зато они могутъ работать въ продолженіе долгаго времени,
хоть круглыя сутки, безъ особаго за ипми наблюденія. Между тѣмъ
ихъ работа бываетъ нужна чаще всего только въ теченіе нѣсколь-
кихъ минутъ или часовъ въ день (папр., для освѣщенія только
вечеромъ).
Поэтому было бы очень цѣлесообразно заставить нхъ работать
непрерывно и собирать ихъ работу въ особый аппаратъ, подоб-
ный запасному резервуару: въ свос время этотъ аппаратъ можно
заставить дѣйствовать въ теченіе болѣе короткаго временя, но съ
большею мощностью. Такимъ образомъ, можно использовать ба-
тарею гораздо полнѣе и заставить ее производить дѣйствіе, на
которое она раньше была бы неспособна, подобно тому какъ это
было съ вашимъ водопадомъ.
Такой запасный реіерщірь олскгричеекой энергіи дѣйстви-
тельно существуетъ, и пиыіаютг. его, и (гласно его прямымъ
функціямъ, электрич< сипъ акк\ муляторомт. (т.-е. со-
бирателемъ). Вы уже, могли іамѣыіть чю жктрпки любятъ упо-
треблять раціональные термины п моіѵіь въ этомъ отношеніи
служить образцомъ для мпоіпхь ірмпхь отраслей техники.
Примѣромъ съ элементами я хотѣлъ только освѣтить вамъ
значеніе аккумуляторовъ, но вы не должны думать, что употреб-
леніе аккумуляторовъ ограничено исключительно элементами и
что онн поэтому нуяшы только электротехипку-люблтелю. Напро-
тивъ, это самое маловажное изъ ихъ примѣненій: аккумуляторы
принадлежатъ въ числу широко распространенныхъ техническихъ
средствъ, и ихъ настоящее мѣсто на фабрикѣ, гдѣ производится
электрическая энергія, т.-е. па электрической центральной станціи.
Городскія центральныя станціи имѣютъ въ настоящее время
главной задачей доставлять обывателямъ свѣтъ, для чего станція
соединена съ квартирами надземными или подземными проводами.
На этихъ станціяхъ электрическая энергія вырабатывается при
помощи цѣлаго ряда дорогихъ аппаратовъ—паровыхъ котловъ,
паровыхъ машинъ и динамо-машинъ. Безъ другихъ вспомогатель-
ныхъ аппаратовъ станція можетъ быть использована только въ
178
тотъ промежутокъ времени дня, когда обыватели зажигаютъ свои
лампы; все остальное время дорогія машины принуждены без-
дѣйствовать.
И вотъ, вмѣсто этого прискорбнаго бездѣйствія, мы можемъ
получить непрерывное дѣйствіе машинъ и котловъ, заставляя ихъ
работать, заряжая аккумуляторы, въ продолженіе почти 24 часовъ
въ сутки, а пользоваться электрическимъ токомъ отъ аккумуля-
торовъ только тогда, когда оігь требуется,'—напримѣръ, вечеромъ
и ночью для освѣщенія. При такомъ способѣ дѣйствія' станціи,
можно оборудовать ее машинами. гораздо меньшей мощности (и
потому значительно болѣе дешевыми), такъ какъ всю работу
машинъ, накопленную въ теченіе цѣлыхъ сутокъ, аккумуляторы
отдадутъ въ теченіе нѣсколькихъ часовъ вечера и ночи, т.-с. съ
большею мощностью. Если же мы имѣемъ уже станцію данной
мощности, то, присоединяя къ пей батарею аккумуляторовъ, мы
тѣмъ самымъ сильно повышаемъ ея рабоі’осііособпость
Отівш съобра?ыччямц вііо.ііігЬ оправдывается техническое при-
мѣненіе акіуѵ\ тяіоровь Теперь мы переніемъ кь очшанію не-
устройства.
Принципъ аккумуляторовъ. Открытіе Плантэ.
Производя электро.іпіз'ь подкисленной воды между двумя
свинцовыми электродами Л и Б (рис. 94), мы увидимъ, что
въ теченіе нѣкотораго промежутка газы на электродахъ не вы-
дѣляются пузырьками. Напротивъ, они остаются у электродовъ,
собираются ка инхъ; при этомъ самые электроды измѣняютъ
179
свой видъ: тамъ, гдѣ долженъ выдѣлиться водородъ, на свинцѣ
получается черноватый налетъ; гдѣ, выдѣляется кислородъ,—
палетъ темно-бурый. Мы можемъ узнать своего стараго врага—
поляризацію электродовъ. Но пѣть, теперь это отнюдь не врагъ!
Напротивъ, поляризація, какъ вы увидите, теперь будетъ намъ
очень полезна.
Послѣ того, какъ мы поляризовали электроды, отнимемъ ихъ
отъ батареи п соединимъ ихъ проволокой черезъ амперметръ
(рие. 95). Мы сейчасъ же
обнаружимъ, что по про-
волокѣ идетъ сильный
токъ отъ того электрода,
который былъ соединенъ
съ положительнымъ полю-
сомъ батареи. Какъ только
мы замыкаемъ токъ, кисло-
родъ и водородъ, собрав-
шіеся на электродахъ,
стремятся вновь соеди-
ниться и при этомъ соединеніи отдаютъ намъ назадъ ту энергію,
которую мы затратили (изъ батареи) на ихъ раздѣленіе.
Итакъ, мы въ нашей системѣ собрали часть отданной бата-
реей энергіи, собрали такъ, что легко можемъ ее использовать
въ любое время. Подумаемъ теперь о томъ, какъ можно собирать
энергію въ достаточномъ количествѣ.
Мы помнимъ, что при разложеніи подкисленной воды электри-
ческая энергія должна быть сообщаема, при разности потенціа-
ловъ въ 1,5 вольта—это есть величина обратной электродвижу-
щей силы воды. Соединяясь вновь, элементы воды должны да-
вать ту же разность потенціаловъ. Но если мы смѣримъ электро-
движущую силу вторичнаго элемента (такъ называютъ иногда
аккумуляторъ), мы увидимъ, что она не ниже 2-хъ вольтъ.
Можно установить, что и для заряженія аккумулятора нужно
было имѣть электродвижущей силы ие менѣе этого.
Что значитъ такое несогласіе въ цифрахъ? Оно показываетъ,
что явленіе значительно сложнѣе, чѣмъ простой электролизъ воды;
оно усложняется дѣйствіемъ освобождающихся газовъ на свинецъ
электродовъ.
180
Оказывается, что при заряженіи на томъ электродѣ, гдѣ
выдѣляется кислородъ (положительный полюсъ), образуется слой
перекиси свинца, а на отрицательномъ полюсѣ выдѣляющійся
водородъ возстанавливаетъ свинецъ, если онъ былъ окисленъ.
Это обстоятельство и влечетъ за собою появленіе добавочной
электродвижущей силы.
При разряженіи перекись свинца раскисляется въ окись,
а металлическій свинецъ вновь окисляется.
Впрочемъ, нужно считать это объясненіе только первымъ при-
ближеніемъ къ истинѣ; настоящая теорія аккумуляторовъ гораздо
сложнѣе, .и до сихъ норъ еще по мало ученыхъ продолжаетъ
основательно ломать надъ ней свою голову.
Своеобразныя свойства свинцовыхъ электродовъ были впервые
изслѣдованы Гастономъ Плаитэ въ 1860 году. Онъ сейчасъ же
понялъ ту пользу, которую можно извлечь изъ ихъ примѣненія.
И дѣйствительно, ему удалось съ помощью особаго расположенія
(си. далѣе) получить изъ пиніо нірп гнорі очень сильныя
дѣйствія.
Сближая электроды и увс шлнач пхь поверхность, мы можемъ
уменьшить сопротивленіе акі \му іяіщи ні < іииіько угодно, и тогда
въ нашемъ распоряженіи но іѵлііея какъ разі такой приборъ, о
которомъ мы мечтали они мо і (іь паі оіііі иь )п« ктрическую энер-
гію и отдавать се съ ббльпий мопгпоиыо и благодаря своему
малому сопротивленію, будеіь шіЬгь боияноп каеффиціентъ по-
лезнаго дѣйствія.
Аккумуляторъ Плаитэ.
Аккумуляторъ Плаитэ въ своемъ первоначальномъ видѣ со-
стоитъ (рис. 96) изъ стекляннаго цилиндра, содержащаго разве-
денную сѣрную кислоту, въ которую погружены электроды. По-
слѣдніе состоятъ изъ двухъ свинцовыхъ листовъ, свернутыхъ
параллельными спиралями, которыя изолированы друга» отъ друга
резиновыми прокладками въ нѣсколько миллиметровъ толщины.
При такомъ расположеніи мы достигаемъ наибольшей поверхности
электродовъ при данномъ объемѣ сосуда.
Но если бы эти электроды были сдѣланы изъ простого свинца,
изъ лихъ не вышло' бы практически: годнаго аккумулятора. Какъ
только поверхность свинца, соединеннаго съ положительнымъ по-
ІН1
лгосомъ заряжающей батареи,окислится, т.-е. какъ только получится
тонкая пленка перекиси свшща, процессъ окисленія пакон'інтся;
такъ какъ кислородъ но можегь пройти сквозь чту пленку внутрь
свинца, то онъ и буп’цггл. выдѣляться па поверхности въ видѣ
газа. И дѣйствительно, уже черезъ нѣсколько ми-
нутъ послѣ напала зарядки мы видимъ, какъ [ [
газы выдѣляются ВЪ видѣ пузырьковъ II УХОДЯТЪ, I I
на что безполезно тратятся всѣ далыгѣіііііія ігор-
ціи сообщаемой аккумулятору энергіи. Нужно по-
думать о томъ, какъ увеличить емкость элек-
тродовъ, и этого Планта достигъ посредствомъ I»
курьезной операціи, которую онъ назвалъ ф о р м о- | > &
в а и і е м ъ э л е к т р о д о в ъ.
Формовка состоитъ въ томъ, что черезъ акку- ^ліііТіішг85^
муляторъ пропускаютъ электрическій токъ до тѣхъ |
поръ, пока не начнутъ выдѣляться ппырьки га- *
зовъ, а затѣмъ направляють токъ вь обратную і
сторону. Токъ развиваетъ па одномъ элекіродѣ’.
кислородъ и образуетъ на немъ бурый стой перо- '
кіісіг свинца; иа другомъ доносѣ ществовавішй Рис. 96. ПерЧій
' аккумуляторъ
тамъ слой перекиси возстанавлшзасісч водородомъ іілакг.і '
въ металлическій свинецъ чернаго цвѣта и губ-
чатаго строенія. При слѣдующемъ обращеніи тока кислородъ
окисляетъ эту губчатую массу очень легко и можетъ, кромѣ того,
проникнуть на нѣсколько большую глубину, окислить еще нѣко-
торый слой массивнаго свинца. Толщина затронутаго такимъ обра-
зомъ свинца растетъ при каждомъ обращеніи тока, и емкость
электродовъ параллельно съ этимъ .всо увеличивается.
Послѣ нѣсколькихъ мѣсяцевъ такого разрыхленія электродовъ
процессъ формовки законченъ.
При первыхъ дѣйствіяхъ электрическаго тока уже послѣ
сколькихъ минутъ зарядки показывались пузырьки газовъ; теперь
же они появляются только тогда, когда вся разрыхленная масса
свинца, имѣющая несравненно большую поверхность, насытится
кислородомъ и обратится въ перекись, а для этого приходится
заряжать аккумуляторъ часами. Аппаратъ пріобрѣлъ техническій
смыслъ, такъ какъ можетъ на каждый килограммъ своего вѣса,
давать уже изрядное количество амперъ-часовъ электричества.
182
Но это удовольствіе стоитъ не дешево, если принять въ расчетъ
время, затраченное для формовки. Можно себѣ представить по-
этому удовлетвореніе Плантэ, когда онъ открылъ способъ умень-
шить время, необходимое дата формовки аккумулятора, до одной
трети и даже одной четверти первоначальной величины; для этого
нужно погрузить электроды на двое сутокъ въ разведенную азот-
ную кислоту. Очевидно, при этомъ разрыхляется поверхность ме-
талла, вслѣдствіе, чего облегчается доступъ отдѣляющимся при
прохожденіи тока газамъ.
Аккумуляторъ Фора.
Въ настоящее время формовка по способу Планта, хотя и усо-
вершенствованному, вышла изъ употребленія. Теперь прибѣгаютъ
обыкновенно къ другому простому способу, изобрѣтенному Форомъ.
Форъ разсуждалъ такъ: зачѣмъ тратить трудъ и деньги па
то, чтобы превратить топкій верхній слой свинцовой пластины въ
перекись.овинца’ Не проще .іп намазать пластины искусственнымъ
слоемъ окиси свинца’ Тогда, при прой,;сканіи тока, слой па
положительномъ полюсѣ нреч]>апіаего въ перекись свинца, а па
отрицательномъ—въ губчатый металлическій свинецъ. Теперьата
идея кажется намъ проще, чѣмъ яйцо Колумба, по и ео нужно
было найти, и, повидимому, найти было нелегко, потому что акку-
муляторъ Плантэ изобрѣтенъ въ 1860 г, а произведеніе. Фора
увидѣло свѣтъ только въ 1881 году, т.-е. только 21 годъ спустя.
Замѣтьте, что мы можемъ безъ вреда для дѣйствія аккуму-
лятора сдѣлать пскусствснпнй слой окиси любой толщины, тогда
какъ въ аккумуляторахъ Плантэ активный слой едва можетъ
быть доведенъ до 0,1 миллиметра, поэтому и емкость аккумуля-
торовъ Фора несравненно больше, чѣмъ Плантэ.
Не слѣдуетъ однако думать, что можно увеличить толщину
активнаго слоя безгранично; дѣло въ томъ, что его вещество
представляетъ изъ себя дурной проводникъ электричества. Кромѣ
того иа, положительной пластинкѣ слой во время зарядки и во
время разрядки сильно вспучивается; при большой толщинѣ слоя
цѣлые куски его могутъ вываливаться и давать начало непріят-
нымъ короткимъ соединеніямъ.
Въ настоящее время разныя конкурирующія конструкціи акку-
муляторовъ стремятся къ тому, чтобы увеличить прочность актив-
наго слоя; для этого ого вмазываютъ въ особый остовъ, въ свин-
цовую рѣшетку, снабженную остроумію скочбшіировашшші вы-
ступами и углубленіями. Оставлена также и спиральная форма
аккумуляторовъ Плантэ. Теперь устраивають вмѣсто этого чере-
дующіяся положительныя и отрицательныя плоскія пластины.
а
ёееееаеоеё
ВвСВ©®©®®®®
Беѳеееве®®
Ёееевеееее
ве®в8е®св®®©в
веэеэ®еэ®в8вѳѳ
й®сэе»®<®е®®в
в©еее®®®ее
Б®©©®е®®®в
Ев»а©сэев®е®«
«в®®®®»®®®®
Ъ®®в®®®»®2
гееееесссг
ів©®®®©®®®®
.Рис. 97. Аккумуляторъ, а—формированныя пластинки системы Фора; Ъ—банка съ
уступами; с—свинцовая р'Іяпѳткй для устройства электродов-ь; (I—эбонитовая крышка:
е—аккумуляторъ въ собранномъ видѣ.
при чемъ одноименныя пластины связываютъ однимъ свинцовымъ
стержнемъ. Два такихъ стержня служатъ борцами элемента
(рис. 97—98).
Нѣкоторыя фирмы предотвращаютъ выпаденіе активнаго слоя
тѣмъ, что всовываютъ пластинку въ продырявленный футляръ
изъ целлулоида. Къ такому же способу прибѣгалъ еще въ 1.881 г.
Форъ, только у него футляръ былъ суконный.
184
Вообще нужно замѣтить, что активная масса Фора при всѣхъ
своихъ премуществахъ представляетъ и крупныя неудобства; опа
ни въ коемъ случаѣ не моясет’ь сра-
Рис. 98. Техническій аккумуля-
торъ.
виться по прочности и долговѣчности
съ микроскопическимъ слоемъ аккуму-
ляторовъ Плаитэ.
Поэтому теперь замѣчается нѣкото-
раго рода реакція, возвращеніе отъ си-
стемы Фора къ старой системѣ Плаитэ,
при чемъ стараются уменьшеніе тол-
щины слоя вознаградить величиной по-
верхности электродовъ. Такъ, наприм.,
въ аккумуляторахъ системы Уніонъ от-
рицательныя пластинки сдѣланы по
Фору, а положительныя — по Планта.
По подобному пути идутъ и нѣкоторыя
другія системы (Тюдоръ).
Недостатки современныхъ аккумуляторовъ.
Упомянутый возвратъ къ старинѣ наглядно показываетъ, что
современные аккумуляторы не удовлетворяютъ электротехниковъ
и еще далеки отъ совершенства.
И въ самомъ дѣлѣ, аккумуляторы при наибольшей ёмкости
даютъ не больше 15 амперъ-часовъ па каждый килограммъ своего
общаго вѣса. Такъ какъ токъ получается при напряженіи въ два
вольта, то запасаемая энергія составляетъ 30 уаттъ-часовъ на
килограммъ. Вели изъ этихъ данныхъ мы вычислимъ полезную
часть вѣса, т.-е. ту часть, которая превращается въ перекись
свинца, то окажется, что она составляетъ всего нѣсколько про-
центовъ общаго вѣса. Такимъ образомъ, на 4—а частей полезнаго
вѣса приходится около 95 совершенно безполезнаго. Тагамъ обра-
зомъ, свинцовый электродъ въ толщинѣ своей представляетъ
огромный мертвый грузъ. Но, къ сожалѣнію, мы не умѣемъ его
замѣнить ничѣмъ другимъ.
Современные аккумуляторы при данномъ вѣсѣ могутъ дать
въ 50 разъ меньше механической энергіи, чѣмъ керосинъ, и въ
30 разъ меньше, чѣмъ уголь. Эти цифры сами по себѣ достаточно
краснорѣчивы.
185
Несмотря па это ііііходп.пит. люди, которые серьезно предла-
гали запасать энергію для морскихъ судовъ не въ видѣ угля, а
въ видѣ аккумуляторовъ. Отсюда видно, что нѣтъ такси нелѣ-
пости, которую нельзя бы,то бы поднести съ г. іубокомыслепно-
учетшмъ видомъ.
Кромѣ незначительной емкости, аккумуляторы страдаютъ и
общимъ, недостаткомъ .всѣхъ электрическихъ приборовъ—внутрен-
нимъ сопротивленіемъ. Правда, оно мало. Но все же, при зарядкѣ
13
186
аккумуляторовъ, часть энергіи переходитъ въ теплоту, и при
разрядкѣ тоже извѣстная часть энергіи тратится такимъ же не-
производительнымъ образомъ.
По всѣмъ этимъ причинамъ полезная производительность акку-
муляторовъ не особенно велика, въ особенности когда зарядка и
разрядка происходятъ быстро, а между ними протекаетъ много
времени.
Даже при большихъ батареяхъ, какія употребляются па цен-
тральныхъ электрическихъ станціяхъ (см. рпс. 99), нужно счц-
іть особенной удачей, когда коэффиціентъ полезнаго дѣйствія
достигаетъ величины въ 80°/,; даже 60’/, полезнаго дѣйствія счи-
тается не слишкомъ плохой отдачей.
Тѣм'ь не менѣе радовать такой результатъ никого не можетъ,
: нужно надѣяться, что на этихъ цифрахъ мы не остановимся,
и что современные свинцовые аккумуляторы не будутъ вѣчные.
Но есть ли надежда для этой мечты?—Съ теоретической точки
зрѣнія эта надежда вполнѣ законна.
Мы знаемъ, что всѣ электролитическія дѣйствія въ принципѣ
обратимы; любой электролитъ, разложенный токомъ, доставляетъ
огромное количество энергіи, вогца его составныя части вновь
соединяются. Нѣтъ сомнѣнія, что когда-нибудь сумѣютъ восполь-
зоваться этими дѣйствіями при несравненно лучшихъ условіяхъ,
чѣмъ тѣ, въ которыхъ дѣйствуетъ свинцовый аккумуляторъ. Въ
этихъ цѣпяхъ уже сдѣланы попытки устройства аккумуляторовъ
изъ мѣди, цинка и кадмія, но результаты этп еще недостаточно
осязательны. Такъ, лѣтъ десять тому назадъ Эдисеонъ съ вели-
имъ шумомъ и трескомъ (онъ имѣетъ эту слабость) возвѣстилъ
міру объ изобрѣтеніи новаго аккумулятора—не то изъ никеля съ
желѣзомъ, пе- то изъ никеля съ мѣдью. Но, повидимому, и на
этотъ разъ „гора родила мышь!"
Но что можно предсказать относительно тѣхъ неожиданностей,
которыя въ этомъ отношеніи подаритъ намъ проникновеніе въ
міръ внутріатомныхъ превращеній,—въ тотъ таинственный міръ,
у вратъ котораго мы познакомились съ радіемъ (см. „Бесѣды
о радіи и новыхъ лучахъ")?
Человѣческой наукѣ нужно будетъ пройти немалый путь,
преявде чѣмъ она приблизится къ полному знанію и могуществу,—
Будемъ ждать и надѣяться...
187
Приложеніе аккумуляторовъ.
А пока за неимѣніемъ чего-нибудь лучшаго постараемся ис-
пользовать насколько возможно аккумуляторы въ современномъ
ихъ видѣ.
Кромѣ способности запасать энергію, что позволяетъ лучше
использовать машины центральныхъ станцій (си. выше, стр. 177),
аккумуляторы отличаются очень малымъ внутреннимъ сопротив-
леніемъ; въ большихъ элементахъ это сопротивленіе не превы-
шаетъ нѣсколькихъ тысячныхъ долей ома.
Аккумуляторы употребляютъ на. центральныхъ станціяхъ какъ
приспособленіе, аналогичное маховому колесу: въ часы относи-
тельнаго бездѣйствія станціи батарею заряжаютъ машинами, въ
часы же усиленной работы —вечеромъ, при усиленномъ спросѣ
на освѣщеніе—ее включаютъ параллельно машинамъ, и она, сов-
мѣстно съ послѣдними, пптаеті, сѣть. Эта комбинація — машины
и батарея—обладаетъ чрезвычайно маіымь внутреннимъ сопро-
тивленіемъ, а потому, несмотря па перемѣнное требованіе тока въ
цѣпи, вольтажъ остается постояннымъ
Подобную же роль аккумуляторная батарея можетъ играть въ
установкѣ освѣщенія у электротехника-любителя. Можно вклю-
чить аккумуляторъ параллельно съ батареей элементовъ и заря-
жать аккумуляторы батарей. Когда потребленіе тока въ сѣти из-
мѣнится—вслѣдствіе включенія или выключенія' лампъ—то воль-
тажъ на борнахъ этого аггрегата — батареи элементовъ и бата-
реи аккумуляторовъ—останется почти неизмѣннымъ, что чрезвы-
чайно благопріятно отзывается на равномѣрности свѣта лампочекъ.
Зарядка и уходъ за аккумуляторами.
Въ зависимости отъ заряда аккумуляторовъ ихъ электродви-
жущая сила измѣняется отъ 2 до 1,8 вольта на элементъ. Когда
разность потенціаловъ опустилась до 1,8 вольта, нужно вновь
заряжать баттарею.
Для зарядки батареи надо имѣть электродвижущую силу но
2,5 вольта на каждый послѣдовательно іиапочеиньтй аккумуля-
торъ. Для зарядки нужно соединить полюсы заряжающей ' элек-
тродвижущей силы еъ одноименными полюсами аккумуляторной
13*
1.88
батареи. Если заряжаютъ батарею динамо-машиной, иужг
чала пустить ее въ ходъ, а уже потомъ соединить съ бат
Въ цѣпь включаютъ при этомъ амперметръ и наблюдаю
ІЧіе. 100. Установка .ыряжійя квкумуляторвой батарея ш, 10 алсяовт
іпыоічью І'юлвхербиской тѳрмобатареи.
тѣмъ,, чтобы токъ не превышалъ одного ампера па кплогр
вѣса электродовъ.
Если въ нашемъ распоряженіи нѣтъ достаточной бол
электродвижущей силы, чтобы заряжать всю послѣдоваті
189
соединенную батарею, то батарею разнимаютъ иа двѣ п-ти три
части, которыя заряжаютъ отдѣльно или д.ія зарядки он'дпиякт,
параллельно. Такъ, папр., съ помощью 5 элементовъ съ хромовой
ягидкостью (Е==10 вольтовъ) можно зарядить 8 аккумуляторовъ,
но для этого сосдпняют'ь ихъ ігь двѣ параллельныя группы, ію
4 послѣдовательныхъ аккумулятора ігь каждой. Такимъ обра-
зомъ па каждый акк.ѵмулятор’ь, включенный послѣдовательно,
придется эъчлродвижущая сила ігь 2,5 вольта.
й'оіда зарядка окончена (ото обнарулаівается по обильному
ВЫДѢЖЧПЮ иу Шірьковъ Газа), МОЖНО опять соединить всѣ, аК'.К’Ѵ-
му тяторьг пос.гЬдователыю, причемъ оіш дадутъ папряжепіі' въ
16 вольтъ!
Если напряженіе па полюсахъ аккумулятора падаетъ до пуля
(отъ времени до времени тщательно повѣряютъ ихъ вольтмет-
ромъ), это весьма подозрительный симптомъ: обыкновенно онъ
указываетъ па то, что часть электродовъ разрушилась и при
этомъ произошло короткое замыканіе.
При зарядкѣ, а равно и при разрядкѣ,, нужно остерегаться на-
гружать аккумуляторы слишкомъ большими токами, болѣе 1 пли
максимума, 2 амперъ па кинограммъ вѣса: иначе пластинки вспу-
чиваются и коробятся А но ірошг.ь пе шуточными послѣд-
ствіями. Всю батарею ісі ко іакимь образомъ привести въ совер-
шенную негодность.
Гальванопластика. Химическое осажденіе.
Гальванопластика.
Мы видѣли, что электролпзуя соль какого-шібудь металла и
употребляя тогъ же металлъ въ качествѣ анода, мы получаемъ
непрерывный переносъ металла съ анода па ту пластинку, кото-
рая образуетъ катодъ.
Вы еще не усматриваете въ этомъ большого значенія? Дѣй-
ствительно, спросите вы, зачѣмъ намъ можетъ понадобиться пе-
реносить металлъ съ одной пластинки на другую?—Можетъ быть,
это годится для упражненія, по врядъ ли для какой-нибудь дру-
гой цѣли. Все это такъ, но при извѣстныхъ условіяхъ этотъ опытъ
можетъ, оказаться чрезвычайно полезнымъ. .
Прежде всего, мы знаемъ относительно отрицательнаго элек-
190
трода, что его составъ совершенно безразличенъ; достаточно, чтобы
онъ состоялъ изъ проводника,—и онъ будетъ при электролизѣ по-
немногу покрываться все болѣе и болѣе толстымъ слоемъ металла,
выдѣляемаго изъ раствора. Но онъ можетъ быть даже изъ гуттаперчи
и все же будетъ служить проводникомъ, если только его поверх-
ности сдѣлать электропроводными, для чего достаточно натереть
гуттаперчу графитовымъ порошкомъ. А разъ электродъ можетъ
быть сдѣланъ изъ гуттаперчи, то можно, предварительно размяг-
чивъ гуттаперчу въ теплой водѣ, сдѣлать изъ нея форму или
напримѣръ, слѣпокъ съ монеты, съ медали и т. п., и уже
потомъ употреблять какъ катодъ.
Теперь вы понимаете, что хотя явленіе будетъ состоять'толыго
въ простомъ переносѣ металла съ анода къ катоду, по зато от-
дѣляющійся при этомъ металлъ заполнитъ собой всѣ углубле-
нія нашего слѣпка (матрицы) и воспроизведетъ его прототипъ со
всѣми мельчайшими подробностями. Снимемъ теперь металлъ съ
матрицы,—металлъ не пристаетъ къ графиту—и у пасъ готова
прекрасная репродукція медали Притомъ, теоретически, она ни-
чего не стоитъ, такъ какъ вся ота тонкая операція по требуетъ
шпгакой затраты энергіи (ем. стр 173)
Это и есть гальванопластика.
Случай играетъ большую роль въ наукѣ, и знающіе люди ут-
верждаютъ, что и это открытіе было сдѣлано Якоби въ 1838 г.,
случайно, при наблюденіи осадка мѣди въ элементѣ Даніэля;
Якоби обратилъ вниманіе па то, что этотъ осадокъ чрезвычайно
точно передаетъ всѣ неровности электрода.
Впрочемъ, это замѣчаніе не должно слуяшть къ умаленію за-
слугъ Якоби: умѣніе наблюдать, умѣніе выводить практическія
слѣдствія изъ самаго незначительнаго, повидимому, факта,—это
свойство рѣдкихъ, достойныхъ удивленія умовъ.
Для гальванопластики пользуются обыкновенно насыщеннымъ
растворомъ мѣднаго купороса, который чуть-чуть подкисляютъ
сѣрной кислотой.
Анодомъ служитъ мѣдная пластинка, площадь которой должна
быть нѣсколько больше матрицы. Послѣднюю дѣлаютъ обыкно-
венно изъ гуттаперчи, по иногда пользуются также стеариномъ,
желатиной или легкоплавкимъ металломъ Вуда. Получивъ слѣ-
покъ, тщательно натираютъ его графитомъ и опускаютъ въ ванну
191
па мѣдной проволокѣ, которую обвязываютъ вокругъ матрицы, а дру-
гимъ концомъ присоединяютъ къ ітгршштельному полюсу батареи.
Какъ только замыкаютъ токъ, тотчасъ пачипается осажденіе
мѣди на матрицѣ.
Свойства осадка—его красотап прочность—зависятъ главнымъ
образомъ отъ силы тока: слишкомъ сильный токъ даетъ черный
осадокъ, слабый токъ даетъ осадокъ кристаллическій и хрупкій.
Кромѣ того, слѣдуетъ все время энергично помѣшивать пашіу,
чтобы во все время опыта поддерживать ее постоянной концен-
траціи.
Что касается источника электричества, то въ данномъ случаѣ
совсѣмъ не требуется большой электродвижущей силы, такъ какъ
она должна преодолѣть только пассивное сопротивленіе цѣпй
(см. стр. 173). Самое важное свойство, которое требуется отъ
источника, это—еі'о постоянство, такъ какъ электролизъ продол-
жается въ теченіе довольно значительнаго времени,—иногда нѣ-
сколько часовъ. Для гальванопластики вполнѣ пригоденъ эле-
ментъ Даніеля. Можно также пользоваться элементомъ съ хро-
мовой жидкостью и другими.
Но какъ ни интересно само по себѣ> полученіе такихъ репро-
дукцій съ медалей, однако современная гальванопластика зани-
мается и болѣе серьезными дѣлами. Передъ пей стоятъ болѣе
трудныя задачи, напр., художественная репродукція статуй боль-
шихъ размѣровъ, и притомъ сразу цѣликомъ, т.-е. безъ спайки
отдѣльныхъ частей.
Техническія приложенія гальванопластики.
Не менѣе интересны приложенія гальванопластики въ дру-
гихъ отрасляхъ промышленности. Такъ, ею съ успѣхомъ пользу-
ются при печатаніи гравюръ.
Послѣ того, какъ граверъ своимъ рѣзцомъ нанеся» рисунокъ
на мѣдную дощечку, покрытую воскомъ, ничего не стоитъ сдѣ-
лать съ этого рисунка готовое для печати клише. Для этого по-
гружаютъ его въ вапну съ растворомъ мѣднаго купороса и дѣ-
лаютъ анодомъ; тогда металлъ начинаетъ растворяться всюду,
гдѣ онъ былъ обнаженъ рѣзцомъ» художника, и на мѣди полу-
чается точно выгравированное воспроизведеніе рисунка.
1Й2
Подобный, же образомъ пользуются гальванопластикой при
гравированіи по дереву. Прежде пользовались для печатанія,
какъ клише, самой гравюрой по дереву; но тогда опа, конечно,
быстро приходила въ негодность. Теперь снимаютъ съ гравюры
Рпс. 101. Установка для гильшниінластики н гальваностегія.
по дереву гуттаперчевый слѣпокъ; этотъ слѣпокъ передаетъ всѣ
мельчайшія детали гравюры; послѣ атого снимаютъ, въ свою оче-
редь, съ этого слѣпка гальвапопластпческую копію. Послѣднюю
еще укрѣпляютъ, наливая на нее сзади болѣе легкоплавкій, по
твердый металлъ. Въ результатѣ получается точное воспроизве-
деніе первоначальной гравюры, но изъ прочной мѣди, а не изъ
мягкаго дерева; оно и слуяштъ какъ клише и отличается при
этомъ необычайной прочностью: такими гальвано-клише можно
сдѣлать до восьмидесяти тысячъ отпечатковъ. Если даже это
клише съ теченіемъ времени наносится, то въ нашемъ распоря-
женіи все еще остается деревянный оригиналъ и гуттаперча-
193
вый слѣпокъ, съ которыхъ можно сдѣлать новое гальвано - кли-
ше и т. д.
Точность передачи, посредствомъ т;іпикъ гіільвашяіластиче-
скііх'іэ процессовъ (гальванотипія) настолько велика, что съ по-
мощью пхъ переводятъ па клише самые тонкіе, фотографическіе
СІШМІШ.
Золоченіе, серебреніе и никелированіе.
Нашъ токъ, переносящій металлъ, можетъ однако дѣлать и
много другихъ, если не такихъ красивыхъ, но зато еще болѣе
полезныхъ вещей.
Такъ, напримѣръ, мы можемъ заставить его дѣйствовать въ
золотой ваннѣ, т.-е. въ растворѣ какой-нибудь соли золота. При
этомъ анодомъ мы сдѣлаемъ золотую пластинку; на катодѣ мы
повѣсимъ какіе-нибудь металлическіе пли мсталлпзоваішьіе пред-
меты—чайныя ложки, вилки и
т. д. Тогда проходящій по ван-
нѣ токъ покроетъ пхъ блестя-
щимъ, обманчивымъ на видъ
слоемъ. Такъ совершается галь-
ваническое золоченіе, искусно
поддѣлывающее настоящее зо-
лото,—правда, только снаружи.
Трудно назвать образовав-
шійся слой даже накладнымъ
золотомъ, такъ какъ при самой
щедрой позолотѣ па ложкѣ,
напримѣръ, осядетъ этого до-
рогого металла едва лн болѣе
чѣмъ па 15 коп.
Рис. 102. Гіі.п.нііігичіч-ііоо млаченіе.
Но зато работа и мпогочислошіыя предосторожности, необхо-
димыя при позолотѣ, по своеіі цѣнности значительно превосхо-
дятъ расходъ ші еамыіі металлъ. А именно, предметы, подвер-
гаемые позолотѣ, нужно самымъ тщательнымъ образомъ очистить
отъ покрывающаго ихъ всегда жирнаго слоя (вспомните плову-
чую иглу вашего компаса); жиръ помѣшалъ бы не только проч-
ному приставанію золота, по и самому его осажденію. Поятому
предметы передъ золоченіемъ погружаютъ въ растворъ соды, по-
194
томъ въ чистую воду, затѣмъ еще въ кислую ванну; послѣ этого
ихъ моютъ л энергично трутъ щеткой. Наконецъ, чтобы ойпз-
печпть прочное прилипаніе къ нимъ золота, ихъ пропускаютъ
еще порозъ крѣпкія кислыя ванны, такъ наливаемыя протравы.
Теперь ихъ моютъ еще разъ п затѣмъ переносятъ въ ванну для
золоченія, при чемъ избѣгаютъ до шгхъ касаться, хотя бы въ пер-
чаткахъ, иначе можно ихъ загрязнить и тѣмъ испортить все дѣло.
Нѣкоторые металлы не удовлетворяются и такой предваритель-
поіі обработкой; чтобы золото садилось па нихъ прочно, необхо-
димо ихъ еще покрыть гальваническимъ слоемъ мѣди пли серебра.
Наима для золоченія составляется приблизительно такъ:
2 грамма хлористаго золота растворяются въ 2-хъ литрахъ воды,
съ прибавленіемъ нѣкотораго количества ціанистаго калія.
ІІы но можемъ здѣсь останавливаться па подробностяхъ
этого дѣла, скажемъ только, что можно вести процессъ золоченія
скорѣе, если нагрѣвать нанпу До 70е.
Вы спросите: это все?
Ни въ какомъ случаѣ.
Когда вынимаютъ предметъ изъ ванны, онъ имѣетъ тусклый
видъ, совершенію не напоминающій блестящей внѣшности зо-
лота. Нужно подвергнуть его энергичной чисткѣ при помощи
щетки изъ топкой латупиоіі проволоки, затѣмъ подвергнуть его
особой фігзико-хпяпческоіі операціи, послѣ которой золото полу-
чаетъ свой привычный цвѣтъ; только послѣ этого предметы по-
лируютъ, при 'темъ поверхностныя частички металла раздавли-
ваются стальнымъ или агатовымъ инструментомъ. Послѣ поли-
ровки, предметъ готовъ.
Всѣ перечисленныя операціи требуютъ величайшей тщатель-
ности, и вы поймете, что въ сравненіи съ громаднымъ трудомъ,
затраченнымъ надъ ложкой, цѣнность покрывшаго е.е золота ока-
жется исчезающе малой величиной.
Подобнымъ же образомъ предметы серебрятъ. Предваритель-
ная обработка металла та же самая. Ванна состоитъ изъ 25-ти
граммовъ азотнокислаго серебра (съ небольшой примѣсью ціа-
нистаго калія) па литръ воды. Четырехъ элементовъ Буизепа
достаточно, чтобы, при быстрой работѣ, отложить въ четыре часа
500 гр. серебра на 5000 ложекъ.
Гальваническое никелированіе относится къ этому же роду
195
производства; оио получило широкое развитіе благодаря проч-
ности никеля и его блестящей поверхности. Дли никелировки
пользуются двойной сѣрнокислой солью никеля И ЭММОИІЯ. ІГЬ
количествѣ 50-ти граммовъ на литръ воды. Анодъ при «томъ
долженъ, конечно, состоять изъ пнксля.
Токомъ можно отлагать, въ различныхъ цѣляхч>, и разные
други; металлы *).
Если мы имѣемъ въ виду покрыть какой-нибудь предметъ
мѣдью, то можно воспользоваться тѣмъ наблюденіемъ, которое мы
въ свое время сдѣлали надъ элементомъ Даніеля (см. стр. 43):
а именно, мы видѣли, что на его положительномъ электродѣ от-
дѣляется мѣдь. Повѣсимъ па мііето итого о широта предметъ,
который мы хотимъ покрыть мѣдиіо тоіда вь нашемь распоря-
женіи будетъ аппаратъ, который одновременно являйся вапной
для осажденія мѣди и элементомъ, энергію ыпорап» мы можемъ
использовать,какъ хотимъ Еініг ъіы не н^ж'ишмея въ игомъ по-
бочномъ дѣйствіи, полюсы соединяются к о р О Т К О.
Могущество га іьвашшластическаго процесса ш ш.штъ гра-
ницъ и не останашцтагіея ни передъ какими препятствіями.
Такъ напримѣръ, теперь серебрятъ и золотятъ даже фрукты:
каждый экземпляръ ихъ погружаютъ въ алкогольный растворъ
азотнокислаго серебра (ляписа), а затѣмъ окуриваютъ ихъ сѣро-
водороднымъ газомъ. При этомъ на плодахъ образуется черный
слой проводящаго электричество сѣрнистаго серебра. Послѣ этого
ихъ вѣшаютъ на мѣсто анода и подводятъ токъ иглой. Плодъ
немедленно покрывается металлическимъ слоемъ, воспроизводя-
щимъ всѣ подробности его, даже его тончайшій пушокъ. Можно
также гальванически металлизировать насѣкомыхъ, бабочекъ,
цвѣты и другія растенія, получать цѣлые букеты необычайной
прочности и поразительнаго изящества.
Пробовали также золотить дамскіе бальные- туалеты; они при
этомъ представляются сказочно-богатыми, хотя золота въ нихъ
врядъ ли больше, чѣмъ на нѣсколько копеекъ.
Электрическая раффинировка металловъ.
Переносомъ металла съ анода на катодъ воспользовались и
въ другихъ цѣляхъ.
!) Подробности см. Г. Лангбѳйнъ. Руководство къ осажденію металловъ.
(Ред.).
19С>
Было замѣчено, что. когда анодная пластинка состояла изъ но
вполнѣ чистаго металла, а содержала іюгторшшія металлическія
ирпмѣси, то эти примѣси не направляются къ катоду вмѣстѣ съ
главной составной частью пластинки, а падаютъ на дно ванны
въ видѣ грязнаго осадка.
На катодѣ, самъ собою отдѣляется совершенно чистый металлъ
и для его очищенія намъ уже не приходится прибѣгать къ тѣмъ
сложнымъ химическимъ процессамъ, которые обычно для этоі'о
употреблялись ранѣе. Если мы вспомнимъ еще, что электриче-
ству почти не стоить никакого труда производить перепос’ь -ме-
талла (на это почти не затрачивается никакой энергіи), тогда
станетъ понятіи), что изъ этого наблюденія техники не замедлили
вывести всѣ возможныя практическія слѣдствія. Въ настоящее
время электрическая раффшшровка мѣди п свинца производится
въ огромныхъ размѣнахъ.
Электрохимическое производство химическихъ про-
дуктовъ.
До сихъ пор'ь мы ограничивались разсмотрѣніемъ тѣхъ при-
мѣненій электролиза, которыя были основаны па принципѣ раство-
римаго анода. Но существуютъ и другія приложенія, пользую-
щіяся электролизомъ вт» собственномъ смыслѣ слова и ставящія
себѣ цѣлью разложеніе веществъ и полученіе В7э чистомъ видѣ
их'і. составныхъ элементовъ.
Здѣсь, конечно, ужо не можетъ быть рѣчи о даровой ра-
ботѣ электричества. Напротивъ, эти процессы требуютъ огром-
ныхъ затратъ энергіи. Если бы у техники не было въ распоря-
женіи болѣе дешевыхъ источниковъ электричества, чѣмъ гальва-
ническіе элементы, то эта отрасль промышленности врядъ ли
получила бы значительное развитіе, тогда какъ гальванопластика
и родственныя ей производства пострадали бы сравніітсльпо
очень мало.
Къ счастью, средства электротехники не такъ ограничены. Въ
то время, какъ гальваническіе элементы питаются дорого стоящей
химической энергіей, динамо-машина, какъ вы навѣрное помните,
довольствуется для своего питанія механической энергіей. А эту
механическую энергію Аш имѣемъ всюду—въ рѣкахъ, текущихъ
107
по руслу, въ водопадахъ, ревущихъ въ горахъ, въ вѣтрѣ, бу-
шующемъ надъ имшгмп головами, и вездѣ это драгоцѣнное со-
Рис. 103, Гпіроэлектрнчеекая группа па 500 кнлоуаттъ.
кровище— энергія—непрерывно восполняется. Утилизація водопа-
довъ идетъ уже широкимъ шагомъ, но недалеко и то .время,
198
когда мы научимся пользоваться гигантскими запасами энергіи
морскихъ волнъ л воздушныхъ теченій.
Во всякомъ случаѣ уже теперь вода даетъ намъ десятки ты-
сячъ лошадиныхъ силъ, которыя получаются помощью могучихъ
водяныхъ турбиігь п превращаются въ электрическую энергію
посредствомъ огромныхъ динамо-машинъ (см. рис. 103).
Эта дешевая энергія употребляется, между прочимъ, и на то,
чтобы электролпзовать морскую соль (хлористый натръ): при
этомъ получаются ѣдкій натръ и хлоръ, пиритомъ такъ дешево,
что іш одинъ чисто химическій способъ производства пе можетъ
конкурировать съ электрическимъ.
На другихъ заводахъ пользуются болѣе сложными электри-
ческими реакціями и превращаютъ хлористый калій въ берто-
летовую соль, соли марганца въ марганцовокислое кали, из-
влекаютъ пз'Ь корней фіалки пахучее какъ ваниль вещество—
іононъ.
Электролігзом'ь также добываютъ алюминій, главнымъ образомъ
пзч, расплавленной двойной хлористой соли натрія и алюминія
(способъ Галля, Геру и др.).
По этому способу фабрикуются ежегодно нѣсколько тысячъ
тоннъ алюминія, этого замѣчательнаго металла, заключающагося
въ глинѣ и призваннаго, можетъ быть, играть крупную роль въ
будущей металлургіи.
Маленькая таблица покажетъ вамъ, каковы успѣхи этого про-
и з в о д ст в а:_,______________________________
і Годъ. Міронос нроиаподство.
1003 6.000 тоннъ.
1904 7.000 „
: 1005 15.000 ;
1006 20.000 ,
Подобтіымч» образомъ добываютт, магній, обладающій также
замѣчательными свойствами: кака, извѣстно, онъ горючъ, и при
горѣніи свѣтится ослѣпительно бѣлымъ свѣтомъ, вслѣдствіе чего
имъ пользуются фотографы для моментальныхъ снимковъ вт>
темпомъ помѣщеніи; не мѣшало бы имъ въ это время съ бла-
109
годарностью вспомнить объ элс'ктрпчествѣ. которому магній обя-
занъ своимъ существованіемъ.
Далѣе, слѣдуютъ кальцій и сплави разныхъ металловъ съ
ікелѣзо.мъ: феррохромъ, ((хфровольфрам’ь, феррованадій и лр. Оіш
находятъ ігь мста.тлургіп все больше и больше примѣненій: по-
средствомъ ихъ, во-первыхъ, освобояьтаіоп. желѣзо отъ вредныхъ
примѣсей (сѣры, фосфора и т. и.), а во-вторыхъ, эти металлы
сообщаютъ желѣзу особо полезный свойства (напримѣръ, воль-
фрамовая сталь).
Рле. 104. Дішонетрадіонвдя алоктрнчеекуя печь.
Даже желѣзо, несмотря иа крайне дешевое производство его,
пытаются—и съ успѣхомъ—получать изъ рудъ электрическимъ
путемъ (въ Швеціи, Италіи и Канадѣ).
Другіе электрическіе заводы занимаются тѣмъ, что при высо-
кой температурѣ возстанавливаютъ негашеную известь посред-
ствомъ угля и получаютъ при этомъ кальцій-карбидъ. Ѳто за-
мѣчательное соединеніе, соприкасаясь съ водой, даетъ ацетиленъ,
газъ съ удивительной свѣтящей способностью. Впрочемъ, здѣсь
электричество не служитъ для разложенія. Для соединенія каль-
ція съ углемъ нужна только необыкновенно высокая температура,
что и достигается электрическимъ путемъ, и притомъ въ та-
кихъ размѣрахъ, о какихъ безъ него нельзя и думать. Это про-
изводство быстро получило огромное развитіе, которое должно
200
пойти еще дальше послѣ предстоящаго прекращенія срока дѣй-
ствія патента Бюльс. Въ настоящее время мощность, потребляе-
мая ншмг. нроіі р<> р и очь. превосходитъ 100.000 лошадшіыхт,
силъ: ііігоиі прол ію ц гво около 100.000 тоннъ, на сумму
8.000 <кю р\ > гпі'ііп по пн ппа продукта выдѣлывается во Франціи.
По щбпым ь (юра ю\ ь ф ібрикуется карборундъ—вещество, отли-
чающееся [[< обпчан гоіі нердосн.ю и уступающее въ этомъ отно-
шеніи іо ьы авап гюіорому сію и составляетъ крупную кон-
куренцію і ь < і о ы \нн и । кикъ примѣненіяхъ; карборундъ есть
криста і шч< и <и пн щініпе углерода п кремнія.
Рпс, 105. Кйрборуи.цчяін печь въ дѣшовш.
Карборундъ былъ открытъ въ 1893 г. Муассаномъ и съ тѣхъ
норъ готовится въ большихъ количествахъ съ помощью электри-
ческой печи двумя американскими фирмами. Его примѣняютъ
главнымъ образомъ для фабрикаціи точильныхъ камней, а такяге
въ металлургіи. Вначалѣ, когда онъ былъ полученъ, думали, что
онъ будетъ продаваться какъ исщусствеііішй драгоцѣнный камень,
такъ какъ его кристаллики необыкновенно красивы.
Подобнымъ же образомъ нѣсколько американскихъ фирмъ
получаютъ искусственный наждакъ сплавленіемъ глинозема въ
электрической печи. 500 лошадиныхъ силъ переплавляютъ въ
день 4.000 .килограммовъ глинозема.
Муассанъ и его послѣдователи получили съ помощью элект-
рической иечп даже небольшіе алмазы и тѣмъ раскрыли тайну
201
ихъ происхождепія, Правда, этимъ алмазикамъ далеко еще до
какого-нибудь „великаго Моголіа“, но почемъ знать, чѣмъ пода-
ритъ пасъ въ этомъ откошеніи ближайшая же будущность?
Та же. электрическая дуга служитъ для сжиганія азота воз-
духа по способу Біщкеланда и Эйде. Такіе заводы расположены
главнымъ образомъ у могучихъ водопадовъ Норвегіи. Получаю-
щіяся при этомъ азотистыя соедішенія со временемъ призваны
играть огромную роль, какъ искусственное удобреніе *).
Наконецъ, упомянемъ, что пропусканіемъ электрической искры
черезъ воздухъ получается озонъ, примѣняемый при бѣленіи
тканей, а также для дезинфекціи поды 2)
Мы получили теперь приблизительное представленіе о глав-
ныхъ техническихъ примѣненіяхъ электрохиміи; не забудемъ, что
она только недавно вступила па этотъ путь: а между тѣмъ какъ
много уже успѣла она сдѣлать!
Ѣ Въ Россіи подобный же способъ разработанъ В. Ф. Миткевнчемъ.
2) Въ настоящее время находится въ продажѣ простой аппаратъ для озони-
заціи воздуха (въ конюшняхъ, въ жилыхъ помѣщеніяхъ, въ курильняхъ). Аппаратъ
состоитъ изъ вентилятора, продувающаго струю воздуха мимо накаленнаго стер-
женька лампы Нернста; ври атомъ озонъ получается въ небольшомъ и безвред-
номъ, но совершенно достаточномъ количествѣ.
14
ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМЪ.
ГЛАВА ХИ.
Магнитная индукція.
Связь между электричествомъ и магнетизмомъ.
Вотъ па столѣ гальваническій элементъ и магнитъ.
Это довольно различныя вещи, и безъ особаго доказательства
вы врядъ ли мнѣ повѣрите, что медщу ними существуютъ узы
тѣснаго родства.
Между тѣмъ это такъ.
Прежде всего вы должны вспомнить о томъ таинственномъ
дѣйствіи, которое токъ, даваемый элементомъ, оказываетъ на маг-
нитную стрѣлку. А вѣдь магнитная стрѣлка представляетъ изъ
себя просто небольшой магнитикъ.
Далѣе, насыпьте желѣзныхъ опилокъ па проводникъ, соеди-
няющій полюсы элемента, и вы, къ немалому своему удивленію,
увидите, что опилки повиснутъ вокругъ проводника; значитъ, онъ
обладаетъ магнитными свойствами.
Наконецъ, возьмите стальной стержень, обмотайте его прово-
локой въ видѣ катуткп, съ большимъ количествомъ оборотовъ.
Если вы послѣ этого пропустите черезъ проволоку токъ, то вашъ
стержень, когда вы его вынете изъ катушки, неожиданно ока-
жется сильнымъ магнитомъ!
Итакъ, вы видите, что я былъ нравъ, утверждая, что электри-
чество и магнетизмъ родственны другъ съ другомъ. Амперъ
рядомъ остроумныхъ изслѣдованій показалъ, что они въ сущ-
ности связаны въ нѣчто единое. Это единство уже нынѣ исполь-
203
иовапо человѣчествомъ такъ, какъ врядъ ли какое-нибудь другое
свойство природы. Именно па него опираются г.іавцѣііппя иріі-
мѣпеііія электричества..
Около 1820 года въ
научныхъ кругахъ про-
извело геисацію откры-
тіе Эрстеда О'р- стр. 16),
послѣ котораго послѣ-
довала» цѣлый рядъ но-
выхъ открытій по элек-
тромагнетизму. Всѣ
они резюмируются од-
нимъ положеніемъ Ара-
Рие. 100. Нішагиіічііиаиіи желѣзнаго стержня токомъ.
го: электрическій токъ дѣйствуетъ
на ненамагниченноѳ желѣзо: Араго
минутый опытъ съ опилками.
Амперъ, которому Араго сооб-
щилъ объ этомъ опытѣ, немедленно
сообразилъ, что если свертываніе
проволоки въ нѣсколько оборотовъ
усиливаетъ дѣйствіе тока іш маг-
нитную стрѣлку 1), то представляет-
ся весьма вѣроятнымъ, что такимъ
же образомъ можно увеличить на-
магничивающее дѣйствіе тока, от-
крытое Араго. И вотъ онъ обмоталъ
желѣзный стержень изолированной
проволокой и пропустилъ токъ (см.
рис. 106). Оказалось, что, пока токъ
проходитъ по проволокѣ, стержень
можетъ притягивать большіе куски
желѣза; но эти куски сейчасъ же
отпадаютъ послѣ прекращенія тока.
не только па магнитъ, но и
же пр: іыіпеугго-
Рис. 107. Электромагнитъ.
Такъ былъ открытъ электромагнитъ!
Амперъ при этомъ замѣтилъ, что только мягкое желѣзо те-
і) Швейгеръ тогда только . что открылъ дѣйствіе мультипликатора (см.
стр. 127).
14’
204
ряло свои магнитныя свойства съ прекращеніемъ тока--сталь,
напротивъ, оставалась магнитной.
Отсюда—новый способъ приготовлять постоянные магниты.
Такимъ образомъ электрическій токъ не только можетъ на
разстояніи дѣйствовать на магнитную стрѣлку, по и самъ воз-
буждаетъ въ тѣлахъ магнитныя свойства. Нужно ли послѣ этого
какія-ішбудь новыя доказательства родства между электрнчсствомт.
п магнетизмомъ? Развѣ только еще опыта, который бы показалъ,
что и магниты съ своей стороны могутъ производить электриче-
скія дѣйствія.
Токи, индуцированные магнитами. Магнитное поле.
Колладонъ и Фарадэй.
По этому пути пошелъ въ 1832 г. великій англійскій ученый
Фарадэй.
Фарадэй разсуждалъ такъ *): желѣзный или стальной стержень
магнитится, находясь во внѵтррниости катушки, по которой те-
четъ токъ. Но слѣдуетъ ля ожидать и обратнаго явленія, т.-е. пе
пойдетъ ли по катушкѣ токъ, если мы вдвинемъ внутрь ее
магнить?
Что бы вы сдѣлали па мѣстѣ Фарадэя, если бы вамъ пришла
такая мысль? Вы должны были бы произвести опытъ. Этотъ опытъ
очень простъ.
Нужно соединить катушку съ гальванометромъ и приблизить
магнитъ. Это и продѣлалъ Фарадэй (рис. 108).
Къ своему великому удовлетворенію онъ увидѣлъ, что стрѣлка
гальванометра при этомъ сильно отклоняется.
Фарадэй, конечно, почувствовалъ при этомъ большое удовле-
твореніе: вѣдь ко всѣмъ своимъ научнымъ заслугамъ онъ этимъ
прибавилъ еще одно новое и важное открытіе такъ называемой
электромагнитной индукціи, т.-е. основного явленія чуть не всей
современной электротехники.
Но честь этого открытія едва не досталась другому.
За нѣсколько мѣсяцевъ передъ тѣмъ одинъ молодой женев-
9 Разсуждалъ ли Фарадэй дѣйствительно такъ, какъ предполагаетъ Ж. Клодъ,
неизвѣстно, но здѣсь это не имѣетъ значенія; лишь бы разсужденія были пра-
вильны. Ред.
205
сшй физикъ съ ревностью занимался опытами съ гальванометра-
ми и проволочными катушками, какъ и многіе другіе, ученые
того времени. II онъ, подобно Фарадою, подозрѣвалъ, что магнитъ
долженъ возбуждать токъ, такъ же какъ и токъ возбуждаетъ
магнитныя дѣйствія;
для доказательства
онъ рѣшилъ произ-
вести соотвѣтству-
ющій опытъ.
И вотъ, въ одинъ
прекрасный день онъ
приготовилъ опытъ
какъ разъ въ томъ
видѣ, въ какомъ поз-
же онъ былъ про-
дѣланъ Фарадэемъ,
ввелъ въ цѣпь ка-
тушки гальвано- -^8. бш,(Т71 ФіЦЖИЯ (открытіе олсктромаглііткой
НИДѴКЦІІі).
метръ и вложилъ въ
пее магнитъ. Въ результатѣ ничего!.. Онъ поворачивалъ магнить
на всѣ» лады и все же не могъ ничего замѣтить.
Послѣ нѣсколькихъ часовъ безплодныхъ опытовъ онъ, сбитый
съ толку, оставилъ ихъ, убѣдившись, что своей гипотезой о на-
веденіи (индукціи) онъ самъ былъ „наведенъ" па ложный путь.
Этотъ юный экспериментаторъ былъ не кто иной, какъ знаме-
нитый впослѣдствіи физикъ Колладонъ, умершій сравнительно
недавно. Можно себѣ представить его огорченіе, когда черезъ
короткое время онъ узналъ объ открытіи Фарадэя и о шумѣ, под-
нявшимся вокругъ этого открытія!
Какъ же такой внимательный и предусмотрительный наблю-
датель, какъ Колладонъ, могъ впасть въ такую несчастную ошиб-
ку? Что случилось? Случилось просто то, что стрѣлка отклоня-
лась, какъ и слѣдуетъ, но Колладонъ не видѣлъ этого!
Для этого была своя причина.
Въ это время Колладонъ былъ почти неизвѣстенъ; лаборато-
рія его была мала, и опыты свои онъ присужденъ былъ дѣлать
одинъ, въ самой скромной обстановкѣ. Отчасти по недостатку мѣ-
ста, отчасти для того, чтобы предохранить стрѣлку гальванометра
208
отъ прямого дѣйствія магнита, Колладопъ помѣстилъ гальвано-
метръ и соединенную съ нимъ катушку въ двухъ различныхъ
комнатахъ.
Нашъ изслѣдователь былъ убѣжденъ въ томъ, что подобію
тому, какъ намагниченіе токомъ продолжается во всс время тока,
такъ п токъ, вызнанный магнитомъ—разъ такой токъ дѣйстви-
тельно существуетъ—долженъ продолжаться во все время, пока
магнитъ находится внутри катушки. Поэтому, вложивши магнитъ
въ катушку, онъ по спѣша отправлялся въ другую комнату на-
блюдать гальванометръ; ко ко времени его прихода стрѣлка уже
успокаивалась и становилась на прежнее мѣсто.
Вотъ что значитъ опоздать хоть иа одну секунду!
Колладопъ не зналъ, что ипдуцпровапные токи мгновенпы,
что они, какъ мы скоро убѣдимся, возникаютъ только па счетъ
энергіи руки, двигающей магнитъ, а потому и прекращаются
сейчасъ же послѣ того, какъ прекращается двшкеніе магнита.
Если бы онъ зналъ всс это, онъ бы навѣрное при опытахъ сво-
ихъ поспѣшилъ нѣсколько бочѣе къ гальванометру и успѣлъ бы
добѣжать до него прежде, нежели стрѣлка успокаивалась. Тогда
прекрасное открытіе фарадэя доставило бы честь другому.
Итакъ, ппдуцпроваіпшо токи получаются только во время са-
мого движенія магнита и тотчасъ же прекращаются съ прекра-
щеніемъ этого движенія, а это именно и просмотрѣлъ Колладопъ.
Если вдвигать въ катушку магнитъ и выдвигать ого оттуда и
повторять эту операцію много разъ подрядъ, можно создать боль-
шія количества электрической энергіи, которая проявится въ цѣпи
въ видѣ теплоты. Но сколько бы разъ мы ни повторяли этоть
опытъ, мы не замѣтимъ, ішкакпхт. магнитныхъ или другпх'ь из-
мѣненій вдвигаемаго стержня. Ясно поэтому, что энергія можетъ
создаваться только за счетъ сдипствеішаго остающагося источ-
ника—изъ работы экспериментатора.
И дѣйствительно, если бы у насъ были достаточно чувстви-
тельные приборы, они несомнѣнно обнаружили бы, что при вдви-
ганіи и выдвиганіи магнита затрачивается нѣкоторое усиліе, ко-
торое тѣмъ болѣе, чѣмъ меньше сопротивленіе цѣпи съ катуш-
кой, ибо при маломъ сопротивленіи цѣпи индуцированные токи
получаются сильнѣе и соотвѣтственно съ этимъ требуютъ для
своего произведенія больше работы.
207
Движеніе магнитовъ относительно замкнутыхъ металлическихъ
проводниковъ представляетъ изъ себя самое удобное средство
превращенія механической энергіи въ электрическую.
На этомъ принципѣ построены почти всѣ техническіе источ-
ники тока (динамо-машины).
Но прежде, чѣмъ мы перейдемъ къ ихъ описанію, попробуемъ
отдать себѣ отчетъ о нѣкоторыхъ подробностяхъ происхожденія
индукціонныхъ токовъ, а для этого необходимо подробнѣе позна-
комиться съ свойствами магнитовъ.
Магнитное поле, линіи силъ.
Такъ какъ естественные и искусственные магниты играютъ
такую крупную роль электротехникѣ, то умѣстно подарить имъ
нѣсколько минутъ нашего вниманія.
Вы знаете, конечно, изъ собственнаго опыта, (кто же въ наше
время не держалъ въ рукахъ магшіта?), что все пространство
вблизи магнита находится въ какомъ-то особенномъ, замѣчатель-
номъ состояніи.
Кусокъ желѣза, попавшій въ это пространство, притягивается
къ магниту, даже сели оиъ отдѣленъ отъ него какой-нибудь ма-
теріальной преградой, напримѣръ, стеклянной пластинкой или
листомъ картона.
Это выражаютъ такъ: желѣзо находится въ магнитномъ
полѣ магнита. Это выраженіе заимствовано изъ обыкновеннаго
разговорнаго языка; мы говоримъ, напримѣръ, что такая-то вещь
находится въ полѣ дѣйствія такого-то лица.
Знакомство съ магнитнымъ полемъ намъ необходимо потому,
что отъ существованія этого іюля зависитъ электромагнитная
индукція, съ которой мы только что познакомились.
Въ каждой точкѣ магнитнаго поля обнаруживаются магнит-
ныя силы и, какъ всякія силы, онѣ имѣютъ опредѣленную вели-
чину и опредѣленное направленіе въ пространствѣ. Если мыслен-
но провести въ каждой точкѣ поля маленькія черточки, указываю-
щія направленіе этихъ силъ, то всѣ эти черточки вмѣстѣ образу-
ютъ собою линіи, которыя и называются линіями силъ.
Не думайте, что эти линіи можно провести только мысленно
и что онѣ существуютъ только въ нашемъ воображеніи. Нѣтъ,
208
объективное существованіе пхъ можетъ быть до нѣкоторой сте-
пени доказано опытомъ. Опытъ этотъ настолько интересенъ и въ
то же время такъ простъ, что его можно сейчасъ же сдѣлать.
Возьмемъ какой-нибудь магнитъ (рис. 109) и положимъ на
пего сверху листъ бумаги; па бумагу насыплемъ желѣзныхъ ошъ
лок'ь и слегка встряхнемъ бумагу. При этомъ опилки подвер-
Рігс. ПО. Поле тгодковообразиііго мпглпта.
гаются дѣйствію магнита, но вмѣсто того, чтобы устремиться
къ полюсамъ магнита, какъ вы, можетъ быть, ожидали, опилки
30!)
располагаются правильными нитями, идущими отъ одного полюса
къ другому.
Этп линіи суть по что иное какъ линіи силъ, которыя такимъ
образомъ сдѣланы видимыми.
Полученный нами рисунокъ линіи силъ можно закрѣпить, если
предварительно намазать бумагу гумми-арабикомъ и высушить,
а послѣ полученія рисунка смочить ее съ помощью пульвери-
затора.
Рисунокъ ПО показываетъ видъ магнитныхъ линіи около под-
ковообразнаго магнита.
Всѣ линіи силъ безъ исключенія идутъ отъ одного полюса къ
другому, описывая болѣе пли менѣе длинные пути. Въ этомъ
легко убѣдиться на опилкахъ, взявши только достаточно большой
листъ бумаги.
Магнитный потокъ.
Разныя соображенія привели къ тому, что ученые стали смо-
трѣть на этп линіи силъ, какъ на направленіе нѣкотораго потока
(аналогичнаго электрическому току или потоку жидкости) >), Этотъ
*) Постараемся хоть вкратцѣ, но все же немного подробнѣе, чѣмъ въ текстѣ
познакомиться съ понятіемъ о магнитномъ потокѣ. На опытѣ съ опилками вы
легко можете замѣтить, что даже если вы постараетесь по возможности равно-
мѣрно распредѣлить опилки по бумаги, онѣ лягутъ все-таки неравномѣрно по
всему полю и около полюсовъ лягутъ гуще, чѣмъ въ другихъ мѣстахъ поля. Оче-
видно ато происходитъ оттого, что около полюсовъ сила магнитнаго поля больше.
Назовемъ силу магнитнаго поля черезъ ЗГ. Далѣе проведемъ мысленно гдѣ-либо
въ полѣ небольшую площадку въ одинъ квадратный сантиметръ и притомъ пер-
пендикулярно къ линіямъ силъ; эти линіи силъ, очевидно, будутъ проходить
сквозь площадку въ большемъ или меньшемъ количествѣ. Назовемъ черезъ В гу-
стоту линій, т.-е, число ихъ, приходящееся на каждый квадратный сантиметръ.
Величина В носитъ названіе магнитной индукціи, и величина ея очевидно зави.
ситъ отъ силы поля М. Эта зависимость для различныхъ тѣлъ различна и мо-
жетъ быть характеризована нѣкоторымъ коэффиціентомъ у, который принято
называть коэффиціентомъ проницаемости. Такимъ образомъ
Для пустоты ц=і, для большинства тѣлъ, а въ особенности для газовъ
(слѣд. и для воздуха), р близко къ единицѣ, для никеля и кобальта и — около 200,
для желѣза р доходитъ до 3000. Итакъ, при данномъ внѣшнемъ магнитномъ полѣ
желѣзо даеть-3000 разъ больше магнитной индукціи, чѣмъ воздухъ. Это и попятно,
вѣдь желѣзо обладаетъ свойствомъ само сильно намагничиваться и потому къ
внѣшнему полю прибавляетъ еще свое собственное магнитное поле.
Вы помните, что В есть число линій силъ, приходящееся па каждый квад-
210
нотокъ, вмѣстѣ съ представляющими его линіями силъ, исходитъ
изъ сѣверкаго полюса магнита и, проходя но воздуху болѣе пли
менѣе кривыми путями, приходить къ южному полюсу; затѣмъ
онъ идолъ внутри магнита, возвращаясь снова къ сѣверному по-
люсу. Такимъ образомъ магнитный потокъ, какъ и линіи силъ,
оказывается замкнутымъ. Къ этому замкнутому потоку примѣ-
няютъ всѣ соображенія, относящіяся къ электрическому току, ко-
торый, какъ мы знаемъ, тоже всегда образуетъ замкнутую цѣпь:
говорятъ о магнитодвижущей силѣ, какъ о причинѣ маг-
нитнаго потока (апажнчітао-электродвпжущей силѣ, порождающей
электрическій токъ), говорить о магнитномъ сопротивле-
п і и, встрѣчаемомъ па пути магнитнымъ потокомъ, при чемъ ока-
зывается, что ото сопротивленіе ігь воздухѣ значительно больше,
чѣмъ въ желѣзѣ. Желѣзо отличается громадной магнитной
проницаемостью ’).
ратный сантиметръ, а потому, если паша площадка имѣетъ а квадратныхъ сан-
тиметровъ п поле въ предѣлахъ площадки можно считать раппомѣрнымъ, то
все число линій матштшіі индукціи пронизывающихъ площадку будетъ Ва. Эта
величина (обозначимъ ов черезъ Лг) и называется магнитнымъ потокомъ.
Итакъ,
Н=В(і — [лМа.
Магнитный потокъ играетъ палевую роль въ электротехническихъ расчетахъ.
Ред.
’) Аналогія между электрическимъ токомъ и магнитнымъ потокомъ видна изъ
нашей формулы
Лг = ц Ми.
которую можно представить такъ:
гдѣ /—нѣкоторая длина, взятая въ магнитномъ полѣ перпендикулярно къ площад-
кѣ а т.-е- вдоль по линіямъ силъ.
Сравнимъ эту формулу съ формулой Ома для электрическагб тока
Теперь мы видимъ, что магнитный потокъ аналогиченъ электрическому току;
величину МІ можно назвать магнитодвижущей силой, по аналогіи съ электро-
движущей силой Е и, наконецъ, 1/ца будетъ магнитное сопротивленіе, а ц удѣль-
ная магшітовроводность, которую принято называть проницаемостью.
Но не будемъ забывать, что эта аналогія только формальная; она можетъ
быть полезна для болѣе легкаго запоминанія формулъ, но съ аналогіей самихъ
явленій не имѣетъ ничего общаго. Ред.
211
Мы не будемъ долго осгашпіливаться іііі --тяхъ соображеніяхъ.
Замѣтимъ только мимоходомъ, что такое представлепіо о потокѣ
дѣлаетъ вполнѣ попятнымъ тотъ фактъ, что линіи сила, предпо-
читаютъ избирать себѣ возможно болѣй короткіе пути отъ одного
полюса, къ другому. Потому-то у подіднян неравнаго магнита линіи
силъ сосредоточены главнымъ образомъ между полюсами вну-
три подковы (рис. 110).
Магнитное поле токовъ.
Теперь мы познакомимся съ другимъ оспоіяіымч, фактомъ, съ
магнитнымъ полемъ электрическаго тока. Впрочемъ, этотъ фактъ
вамъ уже знакомъ, такъ какъ вы знаете, что токи дѣйствуютъ
на магнитную стрѣлку. Но теперь мы употребимъ другое болѣе
Рис. П1. Магнитное поле іірн.'іо.шіісііиаг'о
така.
Рис. 112. Магнитной
поле круглаго тока.
научное выраженіе и скажемъ, что токи образуютъ вокругъ себя
магнитное поле. Въ этомъ полѣ, конечно, тоже можно провести
линіи силъ и даже продемонстрировать ихъ желѣзными опилками
(см. стр. 202). Форма линій силъ зависитъ отъ формы, какую
имѣютъ проводники, по которымъ течетъ токъ.
Такъ, напримѣръ, около длинной прямолинейной проволоки,
по которой течетъ токъ, линіи силъ имѣютъ видъ круговъ, обхо-
212
дящпхъ кругомъ цронолокн, которая приходится какъ разъ въ
центрѣ зтих’ь круговъ (см. рис. 111).
Токъ, идущій Ш) круглому проволочному кольцу, образуетъ
поле., изображенное па рис. 112.
Рігг. НЗ. Магнитное ии.к' силспопдіі (катушки).
Длинная катушка даетъ поле, чрезвычайно похожее да поле
прямого магнита (см. рпс. 109 и 113). При этомъ такая катушка,
обтекаемая токомъ, въ магнитномъ отношеніи не отличается рѣ-
шительно ничѣмъ отъ постояннаго прямого магнита *).
Движеніе проводника въ магнитномъ полѣ.
Изъ всего этого мы постараемся извлечь практическіе выводы.
Возьмемъ магнитную систему, дающую между полюсами 2Ѵ"іі 5
(рис. 114) магнитное поле. Перпендикулярно къ направленію этого
поля помѣстимъ въ пемъ проводникъ АВ и соединимъ его концы
съ гальванометромъ. Потомъ будемъ двигать проводникъ такъ,
чтобы онъ при этомъ движеніи пересѣкалъ воображаемыя линіи
силъ. Гальванометръ покажетъ, что при этомъ возникаетъ токъ,
продолжающійся все время, въ теченіе котораго проводникъ, пе-
редвигаясь вблизи магнитовъ, пересѣкаетъ линіи силъ.
1) Магнитодвижущая сила электрическаго тока равна 4к/, а магнитодвижу-
щая сила катушки изъ п оборотовъ равна 4~пІ. Этимъ выраженіемъ пользуются
для расчета электромагнитовъ. Расчетъ магнитнаго потока въ электромагнитѣ
ведется вполнѣ аналогично расчету электрическаго тока въ сѣти проводниковъ.
Ред.
213
II дѣйствительно, линіи силъ оказываютъ извѣстное механи-
ческое сопротивленіе прохожденію черезъ нихъ Н]и»в<чдішк;і, ео-
ставляьмцаго часть заміпгутой. цѣпи. Онѣ ві-дутт. себя такъ, какъ
будто бы онѣ были матеріальными шггями; двигая черезъ эту
(•ОПроТПВЛЯЮЩуЮГЯ Среду ТІрОІЮДІШКЪ, приходится употреблять
извѣстное усиліе, толкать проводникъ, затрачивая энергію: галь-
ванометръ показываетъ, что эта энергія немедленно переходить
въ электрическую. Но если цѣпь не замкнута, въ ней не можетъ
возникнуть токъ, II можно убѣдиться опытомъ въ томъ, что тогда
проводникъ при своемъ движеніи наперерѣзъ линіямъ силъ не
испытываетъ никакого сопротивленія. Все сопротивленіе, которое
проводникъ испытываешь. когда онъ составляетъ часть замкнутой
цѣпи, зависитъ, такимъ образомъ, отъ поглощенія электрической
энергіи въ цѣпи. Вотъ что мы можемъ вывести изъ нашего опыта!
Если сопротивленіе, встрѣчаемое проводникомъ, зависитъ отъ
необходимости пересѣкать линіи силъ, то очевидно, что это со-
противленіе будетъ тѣмъ больше, чѣмъ въ данномъ мѣстѣ эти
пересѣкаемыя линіи силы будутъ многочисленнѣе, гуще.
Рпс. 114. Индукціонный токъ въ проводникѣ, движущемся въ магнитномъ нолѣ.
Мы говорили, что эти линіи силъ особенно густы между по-
люсами подковообразнаго электромагнита. Прекрасно! Будемъ же
двигать нашъ проводникъ съ равномѣрной скоростью изъ про-
странства, расположеннаго между полюсами, гдѣ линіи силъ густы,
въ тѣ мѣста, гдѣ онѣ рѣдки, поскольку это можно заключить по
виду линій силъ, образуемыхъ опилками. Тогда гальванометръ
покажетъ намъ па существованіе въ проводникѣ тока, который
вначалѣ великъ, а затѣмъ, по мѣрѣ того, какъ пересѣкаемыя
линіи дѣлаются малочисленнѣе, слабѣетъ п сходитъ на пѣтъ.
214
Итакъ, опытъ вполнѣ подтвердилъ нашп теоретическія сообра-
женія.
Далѣе понятію,, что въ каждый данный моментъ проводникъ
пересѣчетъ тѣмъ больше линій силъ, чѣмъ скорѣе онъ будетъ
двигаться черезъ поле. И дѣйствительно, нашъ гальванометръ
показываетъ гораздо большее отклоненіе тогда, когда мы дви-
гаемъ проводникъ быстрѣе. Выражаясь короче: электродвижущая
сила, наведенная .магнитомъ въ проводникѣ, тѣмъ больше, чѣмъ
больше число линій силъ, пересѣкаемыхъ проводникомъ въ еди-
ницу времени.
Замѣтьте пожалуйста, что проводникъ долженъ двигаться по
возможности перпендикулярно къ линіямъ силъ, если мы хотимъ,
чтобы при данной скорости движенія онъ пересѣкъ возможно
большее число ихъ; если же проводникъ будетъ двигаться въ
направленіи линій силъ, онъ при своемъ движеніи совсѣмъ ихъ
пересѣкать не будетъ.
Послѣ всего изложеннаго вы не удивитесь, если узнаете, что
въ динамо-машинахъ, гдѣ задаются цѣлью получить большія элек-
тродвижущія силы, двигаютъ для этого съ очень большой ско-
ростью проводники въ очень сильныхъ магнитныхъ поляхъ.
Еще одно простое замѣчаніе: проводникъ, перемѣщающійся
па перерѣзъ магнитному полю, очевидно, пересѣкаетъ тѣмъ бо-
лѣе линій силъ, чѣмъ онъ длиннѣе. Если, напримѣръ, его длина
составляетъ всего 1 сапт., онъ пе пересѣчетъ большого числа
линій силъ, даже если олъ движется съ очень большою скоростью
и притомъ въ очень сильномъ магнитномъ полѣ. Итакъ, чтобы
усилить электрическія дѣйствія индукціи, чтобы получить боль-
шую мощность, мы должны удлинить проводникъ. Но, съ дру-
гой стороны, поле, образованное нашимъ магнитомъ (или, какъ
говорятъ, индукторомъ), по необходимости имѣетъ ограни-
ченные размѣры, или, вѣрнѣе говоря, имѣетъ большую интен-
сивность только въ ограниченномъ пространствѣ. Если мы сильно
удлинимъ проводникъ, то мы не достигнемъ никакого осязатель-
наго результата, такъ какъ концы его окажутся въ тѣхъ частяхъ
ноля, гдѣ линіи силъ сравнительно уже рѣдки.
Отсюда съ необходимостью слѣдуетъ, что мы должны весь
проводникъ умѣстить въ тѣ части пространства, гдѣ поле сильно.
Ясно, что намъ придется для этого прибѣгать къ наматыванію
проводника въ нѣсколько оборотовъ, я потому и здѣсь н а ту ш к и
играютъ значительную роль.
Наконецъ, послѣднее важное замѣчаніе. Когда мы пересѣка-
емъ линіи силъ въ опредѣленномъ направленіи, напримѣръ,
когда мы вдвигаемъ ітроіюдиіікъ въ часть пространства., за-
ключающагося между полюсами подгдяюобразішго магнита, мы
получаемъ токъ вполнѣ опредѣленнаго направленія г|.
і) Для того, чтобы опредѣлить направленіе этого тока, существуетъ очень
простое правило, такъ называемое правило Флемминга, или правило „правой
рука": мы должны вытянутый указательный палецъ правой руки направить
по линіямъ силъ поля, а большой палецъ по направленію перемѣщенія провод-
ника. Тогда токъ въ проводникѣ произойдетъ въ направленіи, указываемомъ
среднимъ пальцемъ (перпендикулярно къ двумъ названнымъ ранѣе) (см. рис. 115).
Ііаііранлі'іііс
движеніи.
/
Направленіе про-
водника и тока.
Рис. 115. Правило Флемминга о превращеніи механической анергіи въ электрическум.
Если мы хотимъ при томъ же направленіи поля узнать, каково будетъ на-
правленіе тока при противоположномъ направленіи движенія проводника, то
направленіе указательнаго пальца должно остаться прежнимъ, а всю руку нужно
повернуть въ суставѣ такъ, чтобы большой палецъ, ранѣе указывавшій вверхъ,
повернулся книзу. Тогда и средній палецъ покажетъ не влѣво, какъ раньше, а
вправо, т -е. токъ въ проводникѣ перемѣнитъ свое направленіе.
Далѣе, можно убѣдиться въ томъ, что при измѣненіи направленія линій силы
(при чемъ перевертывается въ обратную сторону указательный палецъ) и при
сохраненіи движенія проводника вверхъ (большой палецъ) средній палецъ опять-
216
При измѣненіи направленія движенія стрѣлка гальванометра
энергично отклоняется въ обратную сторону. Это значитъ, что и
направленіе тока измѣнилось въ обратную сторону. Если мы те-
перь не переставая будемъ двигать проводникъ то въ одномъ,
то въ другомъ направленіи (взадъ и впередъ), то мы получимъ
токъ, поочередно идущія въ одномъ и въ другомъ направленіи.
Такой токъ называется перемѣннымъ.
Этотъ перемѣнный токъ по многимъ своимъ свойствамъ сильно
отличается отъ по стоя и на го тока, даваемаго, папр., элемен-
тами, и изученіе его гораздо труднѣе. Впослѣдствіи мы очень
долго будемъ заниматься его особенностями. Теперь же мы по-
смотримъ, какимъ образомъ можно посредствомъ индукціи полу-
чить знакомый намъ постоянный токъ.
Замѣтимъ еще, что всѣ паппт результаты обыкновенно выра-
жаютъ въ болѣе удобной формѣ.
Проводникъ, который мы двигаемъ въ полѣ, составляетъ
вмѣстѣ съ сѣтью, которую онъ питаетъ, одну замкнутую цѣпь,
которая обхватываетъ опредѣленное число магнитныхъ линій
опредѣленный магнитный потокъ. Если проводникъ двига-
ется такъ, что площадь, охватываемая его контуромъ, увелігчп-
вается, то, очевидно, увеличивается и число линій силЦ, прони-
зывающихъ эту площадь, т.-е. увеличивается силовой потокъ; мы
знаемъ, что при этомъ въ проводникѣ индуцируется токъ вполнѣ
опредѣленнаго направленія. При противоположномъ движеніи
проводника площадь, пронизываемая потокомъ, уменьшается,
уменьшается и величина самого потока; мы знаемъ, что при этомъ
но проводнику пройдетъ токъ обратнаго направленія.
Пользуясь этими соображеніями, связываютъ величину элек-
тродвижущей силы индукціи не съ числомъ линій силъ, пере-
сѣченныхъ проводникомъ, по съ измѣненіемъ числа линій силъ,
пронизывающихъ площадь, обтекаемую проводникомъ. Въ сущ-
ности говоря, оба разсужденія приводятъ къ одному и тому же
результату, по второе приводитъ къ очень простому выраженію
электродвижущей силы индукціи: оказывается, что эта электро-
движущая сила пропорціональна скорости измѣненія силового
таки обернется направо. Отсюда видно, что направленіе тока можно измѣнить
какъ измѣненіемъ направленія движенія проводника, такъ и измѣненіемъ на-
правленія поля.
217
потока, пронизывающаго площадь, охватываемую даннымъ про-
водникомъ. Направленіе' тока также зависитъ при этомъ отъ на-
правленія, въ которомъ происходитъ измѣненіе этого потока.
Можетъ дана; показаться, что пата новая формулировка не
кіотъ ничего новаго. Но одинъ примѣръ покажетъ, что часто
она позволяетъ чрезвычайно сильно упростить довольно длин-
ныя разсужденія, связанныя съ первой формулировкой.
Пусть кольцеобразный проводникъ параллельно самому себѣ
движется въ равномѣрномъ магнитномъ іюлѣ. Оказывается, что
въ немъ пе индуцируется никакой электродвижущей силы, не-
смотря па то, что онъ пересѣкаетъ очень много линій силъ. Дѣло
въ томъ, что линіи силъ, пересѣкаемыя переднею частью провод-
ника, даютъ электродвижущую силу въ одномъ направленіи, а
пересѣкаемыя заднею частью—въ обратномъ, и такъ какъ число
гѣхъ и другихъ линій силъ одинаково, то въ результатѣ—ихъ
дѣйствія взаимно уничтожаются. Вмѣсто этого длиннаго разсу-
жденія мы приходимъ къ тому же результату значительно ско-
рѣе, если примемъ въ расистъ чіо птицахъ, охватываемая коль-
цомъ, во время движенія не измѣняется, а слѣдовательно, не
мѣняется и число пронизывающихъ ее ситовыхъ линій. А разъ
не мѣняется величина этого магнитнаго потока, то пе можетъ
быть и никакой электродвижущей силы индукціи.
Другой случай: пусть наше кольцо-проводникъ вращается
вокругъ одного изъ своихъ діаметровъ. Мы сразу можемъ ска-
іать, что въ пемъ возникаютъ большія индукціонныя электродвп-
кущія силы, потому что величина потока, пронизывающаго пло-
щадь кольца, будетъ все время измѣняться.
Кромѣ того, второе выраженіе электродвижущей силы индук-
ціи имѣетъ еще одно преимущество надъ первымъ: оно гораздо
общѣе, такъ какъ описываетъ явленіе пс только въ случаѣ дви-
женія проводника (только при движеніи и можетъ происходить
іересѣкаиіе линій силъ), но и въ случаѣ, напр., измѣненія силы
поля въ мѣстахъ, охватываемыхъ проводникомъ.
Напримѣръ, когда мы приближаемъ кусокъ желѣза къ маг-
ниту, находящемуся внутри катушки, мы этимъ умспьшаем'ь
магнитное сопротивленіе; вслѣдствіе этого мѣняется величина
магнитнаго потока, пронизывающаго катушку, а потому въ пей
возбуждается индукціонный токъ.
15
Содержаніе главы.
Электрическія и магнитныя явленія представляются родствен-
ными другъ другу; С'Ь одной стороны, токъ возбуждаетъ магнит-
ныя дѣйствія: отклоненіе магнитной стрѣлки, притяженіе желѣз-
ныхъ опилокъ проводникомъ, по которому идетъ токъ, временное
намагниченіе желѣзнаго стержня, помѣщеннаго внутри катушки
съ токомъ (электромагнитъ); съ другой стороны, магнитъ
производитъ электрическія дѣйствія: такова индукція тока въ
катушкѣ посредствомъ вдвиганія въ нее магнита.
Этотъ индукціонный токъ производится за счетъ энергіи, рас-
ходуемой при движеніи магнита. Такимъ образомъ можно пре-
образовать механическую энергію въ электрическую. Именно па
этомъ принципѣ основаны динамо-машпны.
Всякій магнитъ образуетъ вокруп. себя магнитное поле — со-
вокупность линій силъ, идущихъ отъ одного полюса къ другому
и наглядно демонстрируемыхъ желѣзными опилками. Въ слу-
чаѣ подковообразнаго магнита линіи силъ сосредоточены преиму-
щественно впутрп подковы, между полюсами магнита.
Если проводникъ, двигаясь, пересѣкаетъ магнитныя линіи,
въ немъ возбуждается электродвижущая сила индукціи, пропор-
ціональная числу перерѣзываемыхъ въ единицу времени линій.
Поэтому въ динамо-машинахъ заставляютъ въ очень силь-
номъ магнитномъ полѣ двигаться ст> большой скоростью
длинны й проводникъ, свернутый въ видѣ, катушки.
Другое выраженіе электродвижущей силы индукціи таково:
эта сила пропорціональна скорости измѣненія магнитнаго потока,
пронизывающаго площадь, охватываемую даннымъ проводникомъ.
Направленіе тока при этомъ зависитъ отъ направленія, въ ко-
торомъ происходитъ измѣненіе магнитнаго потока.
ГЛАВА XIII,
Приложеніе электромагнитовъ.
Форма электромагнита.
Драгоцѣнное свойство, открытое Амперомъ и состоящее въ
томъ, ’іто катушка, но которой проходить токъ, временно полу-
чаетъ магнитныя свойства, которыя немедленно исчезаютъ съ
прекращеніемъ тока, — это свойство послужило основаніемъ для
цѣлаго ряда приложеній.
Мы опишемъ только нѣкоторыя изъ этихъ приложеній, н
начнемъ съ одного, если и по самаго полезнаго изъ всѣхъ, по,
во всякомъ случаѣ, самаго популярнаго.
Я говорю о вашемъ хорошемъ .знакомомъ, а именно объ ялок-
тричесвомъ звонкѣ.
Прежде всего нужно сказать, что при примѣненіяхъ электро-
магнита ему почти никогда по придаютъ той формы, іи, которой
онъ открытъ Амперомъ и которая изображена па рпс. 116. Пргг
этой формѣ можно получить лишь очень слабое притяженіе
якоря А.
Для того чтобы получить болѣе сильное притяженіе, постара-
лись устроиться такъ, чтобы дѣйствовали одновременно оба по-
люса—идея простая и вполнѣ законная. Такъ возникли подково-
образные магниты (рис. 117),
Но такимъ видоизмѣненіемъ магнита достигается не только
усиленіе дѣйствія вдвое, какъ могло бы показаться при поверх-
ностномъ взглядѣ. Нѣтъ, усиленіе идетъ гораздо дальше: дѣло
въ томъ, что теперь магнитнымъ силовымъ линіямъ нужно про-
ходить по воздуху лишь очень небольшой промежутокъ, такъ
какъ почти весь путь идетъ внутри желѣза. Вслѣдствіе этого
сильно уменьшается магнитное сопротивленіе поля, увелнчи-
15*
220
вается магнитны» потокъ (число линіи сил^). а соотвѣтственно
и притягательная способность магнита. Кстати замѣтимъ, что при-
тяженіи магнитомъ якоря имѣетъ слѣдствіемъ еще дальнѣйшее
уменьшеніе магнитнаго сопротивленія: линіи силы ведутъ себя
такъ, какъ будто омѣ были сдѣланы изъ каучука, растянутаго
въ ихъ направленіи и старающагося сократиться; при этомъ онѣ
увлекаютъ за собой и якорь.
Проводникъ, необходимый для намагниченія подковы, обыкно-
венно навертываютъ па оба ея копца- Конечно, это нужно сдѣлать
такъ, чтобы матшгпшя дѣйствія обѣихъ катушекъ складывались,
т.-е. чтобы магнитные потоки, вызываемые ими, были одинаково
направлены внутри желѣзнаго стержня. Чтобы это случилось,
нужно помнить только одно простое практическое правило, при-
надлежащее Максвеллу, такъ называемое „правило штопора".
Правило штопора.
Всякій знаетъ, что штопоръ ввинчивается, движется впередъ,
если вращать его ручку по направленію движенія часовой стрѣлки,
и вывинчивается, если вращать ручку противъ направленія дви-
женія часовой стрѣлки. 1 к»обра-шмь аччіерь. что мы .вращаемъ
ручку штопора въ такомъ
направленіи, въ какомъ токъ
обтекаетъ стержень ш> ка-
тушкѣ. Тогда но правилу
Максвелла магнитный но-
токъ, порождаемый этимъ
токомъ, будетъ направленъ
по направленію поступатель-
наго движенія штопора (см.
рис. 118).
Обратно, мы можемъ, ру-
ководясь правиломъ Макс-
велла, опредѣлить, въ ка-
комъ направленіи идетъ
токъ по катушкѣ, если зна-
емъ, въ какомъ направленіи
проходитъ магнитное по-
ле. Для этого соображаютъ,
какъ нужно вращать ручку
штопора, чтобы самъ опъ
перемѣщался по направле-
нію поля.
Этимъ правиломъ мы бу-
демъ, между прочимъ, поль-
зоваться при разсмотрѣніи
теоріи кольца Грамма.
Въ настоящее же время
мы, приложивъ это правило
къ нашему электромагниту,
немедленно увидимъ, ЧТО Рис. П9. Почему обмотка подковообразнаго
, - _ электромагнита па двухъ его полюсахъ иапра-
ОбМОТКа должна ИДТИ на влена въ иротлвоположпыя стороны?
двухъ концахъ электромаг-
нита въ противоположныхъ направленіяхъ, какъ это и изобра-
жено па рис. 117.
Въ данномъ случаѣ можно придти къ этому результату нѣ-
сколько проще. Для этого представимъ себѣ сначала, что стер-
222
жсль электромагнита имѣетъ прямолинейный видъ (рис. 119а).
Намотаемъ па этотъ стержень проволоку, затѣмъ, имѣя въ виду
о
Рпс. 120. Электрическій звонокъ, крошииідн-
щій одппъ ударъ.
впослѣдствіи согнуть стержень въ видѣ
подковы, сдвинемъ обмотку къ двумъ
концамъ его, оставивши въ серединѣ пе-
обмотапный промежутокъ (рпс. 119Ь).
Направленіе обмотки въ обѣихъ образовавшихся катушкахъ, при
этомъ, конечно, должно остаться прежнее—иначе магнитныя дѣй-
Рпс. 121. Обыкновенный электрическій звонокъ,
звонящій нео время, пока нажата кнопка.
ствія ихъ взаимно уничтожатся. Если
мы, наконецъ, согнемъ стержень (рпс,
119с), то получившееся расположеніе
обмотокъ въ точности совпадетъ съ
изображеннымъ ранѣе на рис. 117.
Разсмотримъ теперь цѣпь, содержащую подковообразный элек-
тромагнитъ и батарею В; кромѣ того, пусть въ цѣпи находится
замыкатель ігь видѣ кнопки, схематически изображенный на
рис. 120 у 13. Противъ элг-ктромпгипта ШЛГГ.Щ’ШЪ і-1'о подвиж-
ный якорь Л. который вверху 11Срі‘Х.і>;ШГЪ ВЪ И.Т'к-КуіО пружину
І*\ а впиз.у снабженъ небольшимъ мега.і.іическпмъ шаромъ, кото-
рый можетъ ударяться о колоколъ О. Нели мы нажмемъ кнопку
Зічлилгь въ раіпорнномъ гпгдѣ
и этимъ замкнемъ токъ, то улектромагшітъ
притянетъ якорь, и шарикъ ударится о ко-
локолъ.
Рпс. 122. Зщлилгь въ разобранномъ іиг іѣ
1—желѣзный оі-гоні., служащій твжжп і
якоремъ для электромагнита; 2—якорь і-і
контактной прулашоІІ и ударникомъ; 3 -од
на изъ двухъ катушекъ з.іектромагвитіі;
4—колокольчикъ; 5—стержень колокольчи-
ка; 6—контактный винтъ; 7—звонокъ въ
собранномъ ішдіі.
Вотъ простой электрическій звонокъ.
Нужно только устроить такъ, чтобы послѣ удара шарикъ не
остался въ соприкосновеніи съ колоколомъ, для чего и служитъ
пружина, поддерживающая якорь. Если не сдѣлать этихъ пру-
жинъ, то шарикъ, ударившись о колоколъ, не отскочитъ отъ него,
а прижавшись къ колоколу, заглушитъ его колебанія.
Однако при этихъ предосторожностяхъ нашъ аппаратъ все же
не даетъ того, чего мы привыкли ожидать отъ электрическаго
звонка: все оканчивается однимъ ударомъ, такъ какъ якорь оста-
ется притянутымъ все время, пока нажата кнопка В.
Чтобы получить рядъ быстро слѣдующихъ другъ за другомъ
ударовъ—обыкновенный звонъ домашняго электрическаго звон-
ка,— нужно ввести нѣкоторое видоизмѣненіе.
А именно, вмѣсто того, чтобы соединять оба, полюса батареи съ
клеммами электромагнита, мы проведемъ отъ электромагнита одну
изъ проволокъ къ подвижному якорю, такт» чтобы токъ, войдя
въ якорь (рнс. 121 и 122), могъ выйти черезъ пружинку Ь и со-
прикасающійся съ ней упоръ К, а затѣмъ идти черезъ Б къ
другому полюсу батареи. Упоръ К со-
стоитъ изъ серебрянаго или платино-
ваго острія, которое касается пружин-
ки Б, покуда токъ пе прошелъ черезъ
электромагнитъ. Когда же это случит-
ся, электромагнитъ притянетъ якорь,
почему и произойдетъ первый ударъ
колокольчика; по одновременно съ
якоремъ пружинка Ь отойдетъ отъ
острія К, и токъ прервется.
Электромагнитъ перестанетъ тогда
прптшіпзать якорь, и якорь отойдетъ
въ прежнее положеніе, при чемъ пру-
жинка Б опять придетъ въ соприко-
сновеніе съ остріемъ Ки опять дастъ
току возможность пройти черезъ элек-
тромагнитъ. Произойдетъ второй ударъ
молоточка о колокольчикъ и т. д., и
Рис. 123. Герметически закрыва-
ющійся звонокъ для сырыхъ по-
мѣщеніи.
т. д. Непрерывный рядъ такихъ ударовъ будетъ продолжаться
все время, пока- нажата кнопка II Электро,движущей силы въ
4—5 вольтъ оказывается достаточно, чтобы привести такой зво-
нокъ въ дѣйствіе. При этомъ пользуются, по извѣстнымъ сооб-
раженіямъ (см. стр. 48), тремя или четырьмя элементами Ле-
клапше.
Различныя комбинаціи.
Обыкновенно требованія, предъявляемыя къ электрическому
звонку, довольно ограничены: его функціи состоятъ лишь въ
томъ, чтобы изъ одного мѣста въ домѣ передать сигналъ въ дру-
гое мѣсто дома. Между тѣмъ тотъ же звонокъ можетъ оказать
225
пахъ гораздо болѣе сжожлыя услуги. Мы дадимъ нѣсколько при-
мѣрныхъ схемъ такихъ болѣе сложныхъ примѣненій.
Во-первыхъ, можно приводить звонокъ въ дѣйствіе откуда
угодно—для этого нужно только во всѣхъ пупктахъ, откуда хо-
тятъ подавать сигналъ, устроить но кнопкѣ. Обыкновенно при
нтомъ пользуются расположеніемъ, изображеннымъ на рис. 124.
Отъ батареи элементовъ Леклапше ведутъ магистральные про-
вода, какъ мы это описывали, когда говорили о домашнемъ освѣ-
щеніи >). Съ однимъ изъ этихъ проводовъ соединена одна изъ
Рігс. 124. Схема соединеній обыкновеннаго звонка (3 киініки, при нажатіи которыхъ
дѣйствуетъ одинъ и тотъ ;кс звонокъ).
клеммъ звонка, а другой проводъ соединяютъ отвѣтвленіями со
всѣми кнопками; наконецъ всѣ кнопки соединены другой своей
клеммой со второй клеммой звонка. Изъ чертежа видно, что ка-
кую бы кнопку вы гш нажали, вы этимъ осуществите для тока
замкнутую цѣпь, а потому токъ приведетъ звонокъ въ движеніе.
Но въ такомъ видѣ сигнализація не особенно удобна. Сиг-
налы, подаваемые изъ разныхъ комнатъ, всѣ одинаковы. Можно,
однако, устроить дѣло такъ, чтобы оии отличались другъ отъ
друга, — чтобы звонокъ звонилъ различно, когда, напримѣръ,
>) См. стр. 167. Здѣсь провода дѣлаютъ значительно тоньше, такъ какъ про-
ходящій токъ невеликъ. Достаточно взять изолированную мѣдную проволоку
діаметромъ въ 1 миллиметръ.
226
„барыня" требуетъ чаю въ гостиную и когда „баринъ" звонитъ изъ
кабинета, чтобы ему подали лампу, вѣдь иначе прислуга будетъ
въ затрудненіи, пе зная, куда бѣжать. Соотвѣтствующее устрой-
ство вовсе пе сложно, какъ показываетъ рпс. 125 іг относящіяся
къ нему объясненія.
Обыкновенно у электрическаго звонка имѣется двѣ клеммы
(парно. 125 отмѣченныя I и 1П), изъ которыхъ первая соединена съ
началомъ обмотки электромагнита, а вторая—съ контактнымъ
остріемъ у якоря.
Рпс. 125. Схема соединеніи электрическаго звопка, дающаго ля-п. разлпчпих'і.
сііпіа:юнъ.
Прибавимъ сюда еще третью клемму (II), которая прямо ве-
детъ ко второму концу обмотки электромагнита, не заходя въ
контактный впитъ.
Затѣмъ устроимъ въ разныхъ комнатахъ пять кнопокъ —
ЖѴе 1, 2, 3, 4 и 5; каждая кнопка соединена одной своей клем-
мой съ одной изъ магистралей. Дальше начинается разница между
отдѣлыіыми киопкам и.
Кнопка № 1 (въ столовой) соединена второй клеммой съ клем-
мой III звонка. При ея нажатіи вволокъ звонитъ обычнымъ спо-
собомъ.
Кнопка № 2 (въ кабинетѣ) соединена такъ же, но въ одномъ
мѣстѣ ея провода включено сопротивленіе АѴ, состоящее изъ не-
большой катушки тонкой проволоки; при нажатіи этой кнопки
образуется замкнутая цѣпь съ нѣсколько большимъ сопротивле-
ніемъ, вслѣдствіе чего и дѣйствіе звонка, по существу то же са-
мое, будетъ значительно слабѣе.
Кнопка № 3 связана одной клеммой съ вспомогательной клем-
мой звонка (II). При нажатіи ея произойдетъ только однократное
притяженіе, т. с. звонокъ от-
зовется на это нажатіе только
однимъ ударомъ (см. также
рис. 120).
Кнопки Л» 4 и К» 5 пусть
также будутъ соединены съ
вспомогательной клеммой П,
но сами имѣютъ притомъ осо-
бую конструкцію, изображен-
ную на рис. 126 и 127. Легко
сообразить, что при нажатіи
кнопки рис. 126 токъ замы-
кается на короткое время, и
это замыканіе повторится, ко-
гда мы отпустимъ кнопку.
Итакъ, изъ этой комнаты си -
Гі'З . 126. Кнопки, дикниии при іхпжатігг и
опусканіи 2 удара звонки.
Рис. 127. Кнопка, дающая три удара .-молка.
гналъ получается въ видѣ двухъ звонковъ. Подобнымъ же обра-
зомъ кнопка № 5 даетъ при нажатіи и послѣдующемъ отпуска-
ніи три удара.
Само собою разумѣется, что мождо разнообразить сигналы еще
больше. Каждый 'изъ васъ можетъ изобрѣсти цѣлый рядъ новыхъ
каибинацій, немного поломавъ надъ этимъ себѣ голову.
Предоставляю это вамъ, любезные читатели...
Принципъ электрической телеграфіи.
Телеграфъ Морзе.
Идея электрическаго телеграфа возникла немедленно вслѣдъ
за открытіемъ Эрстеда; кто-то и предлагалъ его, но его объявили
сумасшедшимъ. Сколькимъ изобрѣтателямъ пришлось испытать
то же самое!
Однако теперь мы должны признать, что предложеніе это было
вполнѣ разумно.
228
Дѣйствіе электрическаго тока на магнитную стрѣлку, при не-
обычайной скорости распространенія электричества, дастъ въ
руки всѣ элементы для практическаго рѣшенія вопроса.
Въ самомъ дѣлѣ, представьте себѣ, что два мѣста, которыя
желаютъ сообщить телеграфомъ, соединены двадцатью пятью цѣ-
пями проводниковъ, ивъ которыхъ каждая въ моментъ замыканія
тока дѣйствуетъ на отдѣльную магнитную стрѣлку. Пусть далѣе
каждая цѣль со своей стрѣлкой соотвѣтствуетъ олной изъ 25-ти
буквъ латинскаго алфавита. Тогда послѣдовательнымъ замыка-
ніемъ тока въ соотвѣтственныхъ цѣпяхъ отправитель можетъ по-
слать на другую станцію, гдѣ находятся стрѣлки, отдѣльныя
слова и цѣлыя фразы. Нѣть спора, что эту систему нельзя на-
звать іпі экономной, ни особенно удобной. Но если подумать, какая
удивительная вещь подобная, хотя бы и несовершенная, пере-
дача мысли на разстояніе, то, право же, необходимо признать, что
изобрѣтатель этой системы заслуживала-, ие однѣхъ насмѣшекъ
и обидныхъ намековъ.
Рис. 128. '1'елсѵрафпый ключъ Морзе.
Современный телеграфъ, слѣдовательно, болѣе недавняго про-
исхожденія. Послѣ нѣсколькихъ попытокъ Генри, оставшихся
безъ практическаго результата, только въ 1840 г. американецъ
Морзе придумалъ воспользоваться для этой цѣли тѣми неоцѣ-
ненными преимуществами, которыми обладаетъ электромагнитъ,
22‘і
иа пятна щдіь іЬіь пер» ц, Иліь и 'мбрЬншныЛ Амперамъ. Морзе
внесъ, ишаки. вь .но оікршіе и мівиогвиегп: иаобрѣтешіый имъ
аппарм і ь шнші вь пгп шЬішшвшь ші еохраиплся и теперь ві»
громадномъ боіышпи іьЬ іе к*ірафныхь <т;шцій міра.
Рис. 129. Аппаратъ Морзе.
Телеграфъ Морзе настолько общеизвѣстенъ, что почти всѣмъ
приходилось видѣть его въ дѣйствіи; поэтому достаточно будетъ
въ нѣсколькихъ словахъ изложить принципъ его устройства.
230
Посылающій аппаратъ, или ключа», состоитъ просто ши, пре-
рывателя особой системы, такъ называемаго ключа Морзе (рис.
128), которымъ посылающій депешу чиновникъ производитъ за-
мыканіе тока на разные промежутки времени. Токъ пробѣгаетъ
по линіи туда и назадъ, проходя па станціи полученія черезъ
принимающій аппаратъ. При огромной скорости распространенія
электричества сму потребуется лишь незначительный проме-
жутокъ времени, чтобы пробѣжать но линіи. На пріемной стап-
Рис. 130. Лпнарагь Сименса.
ціи токъ приводитъ въ дѣйствіе электромагнитъ, къ которому при-
тягивается его якорь. При каждомъ протяженіи связанный съ яко-
ремъ штифтика, проводить черточку на бумажной полосѣ, кото-
рая съ помощью часового механизма медленно проводится около
штифтика. Смотря по продолжительности замыканія ключа на
сгаіщіи отправленія, па бумажной полосѣ станціи полученія по-
лучается короткая пли длинная черта, т.-е. точка или черточка.
Изъ комбинаціи черточекъ и точекъ составленъ весь алфа-
витъ Морзе.
232
На развитіе телеграфнаго дѣла имѣло большое вліяніе одно
открытіе, сильно уменьшившее стоимость первоначальнаго устрой-
ства: оказалось, что можно уничтожить вторую соединительную
проволоку въ линіи и пользоваться для обратнаго тока просто зе-
млей. Уничтожить половину необходимаго матеріала — это уже
очень много для современныхъ электротехниковъ, которые теперь
мечтаютъ, какъ бы совсѣмъ обойтись безъ проволокъ.
Въ настоящее время, кромѣ простыхъ аппаратовъ Морзе, поль-
зуются другими, усоверпісистповашіыми; таковы системы Сименса,
Бодо, Юза и т. д. Эти аппараты печатаютъ депеши прямо бук-
вами въ готовомъ видѣ, и каждый изъ ішхъ по своей работоспо-
собности можетъ замѣнить ис мепѣе 10-ти аппаратовъ Морзе.
Принципъ телефона.
Но самое удивительное приложеніе электромагнита, предста-
вляетъ изъ себя телефонъ. Этотъ сказочный приборъ превращаетъ
въ ничто огромное разстояніе и передастъ отъ одного человѣка
Рпс. 132. Принципъ
микрофона.
ВТГ
ь
къ другому не только содержаніе
мысли, по іг ея внѣшній обликъ-
слово, со всѣми, самыми топкими
оттѣнками голоса; передача эта со-
вершается съ невѣроятной быстро-
той, напоминающей скорость свѣта.
И съ какой поразительной просто-
той людямъ удалось достигнуть та-
кихъ необычайныхъ результатовъ!
Сначала разсмотримъ устройство
станціи отправленія (рис. 132). На
пей главную роль играетъ микро-
фонъ РК. Онъ состоитъ изъ нѣсколькихъ угольныхъ стержень-
ковъ К, слабо зажатыхъ между двумя угольными же пластинками.
Вся эта комбинація находится вблизи упругой пластики Р. Если
передъ этой пластинкой говорятъ, то звуковыя волны ст^ чрезвы-
чайной точностью передаются мѣстамъ соприкосновенія стержень-
Рлс. 133. Разрѣзъ 'гс.івфошгоіі тпчС.і.
ковъ съ пластинками. Оказывается, что происходящія при •
измѣненія силы взаимнаго нажатія стерженьковъ и пласт
влекутъ за собой очень сильное измѣненіе электрическаго с<
тивленія микрофона. Цѣнъ со-
стоитъ изъ микрофона, батареи,
линіи въ нѣсколько метровъ или
километровъ длины и пріемнаго
аппарата другой станціи, къ ко-
торому мы сейчасъ и перейдемъ.
Каковъ же будетъ результатъ
дѣйствія микрофона?
Подъ вліяніемъ звуковыхъ со-
трясеній сопротивленіе микрофо-
на все время будетъ мѣняться,
а слѣдовательно будетъ мѣняться
и пропускаемый черезъ него токъ
отъ батареи. Эти измѣненія тока
въ точности соотвѣтствуютъ го-
лосовымъ вибраціямъ у пластин-
ки микрофона и въ такомъ видѣ
передаются и всей лиши. Пора-
зительно при этомъ, какъ пла-
стинка успѣваетъ слѣдить за зву-
ковыми колебаніями, совершаю-
щимися иногда нѣсколько ты-
сячъ разъ въ секунду!
Измѣненія тока по линіи при-
ходятъ на пріемную станцію.
Пріемный аппаратъ еще проще
передающаго. Это просто электромагнитъ съ намагниченнымъ
донникомъ; противъ него топкая желѣзная пластинка, служа:
одновременно якоремъ и передатчикомъ звука (рис. 133).
Перемѣнный токъ, приходящій со станціи отправленія, пр<
гая по обмоткѣ электромагнита, производитъ измѣненія въ і
тягивающей способности электромагнита, и якорь его, т.-е. зв
вая пластинка, начинаетъ колебаться и издавать соотвѣтствія!
этимъ колебаніямъ звуки. А такъ какъ пластинка пріемнаго
парата, т.-е. телефона, совершаетъ тѣ же самыя колебанія, і
і
234-
пластипка передающаго, т.-е. микрофона, то мы услышимъ въ те-
лефонѣ тѣ же звуки, какіе попадаютъ на микрофонъ на станціи
отправленія.
какъ ото просто!
На практикѣ приходится, конечно, нѣсколь-
ко отступать отъ этой простой схемы.
Прежде всего приходится считаться съ
тѣмъ, что при удлиненіи линіи ея сопроти-
вленіе дѣлается велико въ сравненіи съ со-
противленіемъ микрофона.
Тогда измѣненія сопротивленія микрофона мало отзываются
на общемъ сопротивленіи цѣпи. Приходится помогать дѣлу, вводя
въ цѣпъ т рано ф о р м а т о р ъ. Мы пе будемъ останавливаться
здѣсь на объясненіи ого дѣйствія, такъ какъ для этого намъ при-
шлось бы упоминать о такихъ сторонахъ явленія электромагнит-
ной индукціи, какихъ намъ еще не приходилось касаться.
Далѣе, какъ это вполнѣ понятно и безъ всякихъ теоретиче-
скихъ соображеній, каждая егшціч должна обладать двумя аппа-
ратами—посылающимъ и пріемнымъ.
Оба эти аппарата включаются пара ітатіыіо, такъ что каждый,
говорящій передъ телефономъ, въ то же время долженъ себя
Рпс. 135. Столоныи телефонный аппаратъ:
а—мшірофоп'),; Ь—телефонъ.
слушать. Это, впрочемъ, пе
составляетъ никакого неудоб-
ства: какъ это пи удивитель-
но, но говорящій въ теле-
фонъ никогда пе слышитъ
своего собственнаго голоса,
хотя бы омъ кричалъ, какъ
сумасшедшій — развѣ только
телефонъ очень плохо регу-
лированъ.
Наконецъ, еще одно осло-
жсіііе возникаетъ отъ того,
что упомянутыхъ двухъ аппа-
ратовъ еще недостаточно для того, чтобы станція дѣйствовала
удовлетворительно. Абоненты, вѣдь, не могутъ держать пріем-
ный аппаратъ всѣ сутки напролетъ прижатымъ къ уху. А иначе,
какъ же оші услышатъ, что съ ними кто-то желаетъ бесѣдовать?
235
Правда, существуютъ особые телефоны, говорящіе громко, па
всю комнату. Но, оставляя ихъ въ сторонѣ, нужно дополнить
каждую телефонную станцію какимъ-нибудь особымъ аппаратомъ
для вызова. Обыкновенно для этого служитъ простой звонокъ.
Соединеніе его устраиваютъ такъ, что онъ вводится въ цѣпь
автоматически, когда телефонный аппарата иовѣшепъ па особый
Рис, 136. Соединенія внутри телефоннаго аппарата; I—индукціонная витушка;
II— антоматмчецкііі переключатель (крючокъ для подвѣшішанія трубки); А—авоиокъ
для вылова; М—микрофонт.; Т—телефонъ.
крючокъ. Если же телефонъ спятъ съ этого крючка, то звонокъ
выключается, а па мѣсто его включается аппарата, содержащій
въ себѣ микрофонъ и телефонъ. По окончаніи всякаго разговора
аппаратъ обязательно вѣшаютъ на крючокъ. Тогда звонокъ вновь
включается въ цѣпь и при вызовѣ громко даетъ объ этомъ знать
собственнику аппарата.
Отсюда ясно, что произойдетъ, если вы но разсѣянности забу-
дете по окончаніи разговора повѣсить аппаратъ па крючокъ.
16’
238
Центральныя телефонныя станціи.
Если бы назначеніе телефона ограничивалось только соеди-
неніемъ разъ навсегда двухъ ііпрсді.,псиныхъ лицъ, какъ мы это
принимали до сихъ поръ, оиъ, конечно, былъ бы все-таки весьма
Рис. 137. Схема соединеніи телефонной лиліи, съ землей въ качествѣ обратнаго
провода (лѣшія станція гоічліа, правая исдокончена).
удивительнымъ приборомъ, по ого общественное значеніе было
бы очень мало.
Приходится подумать о томъ, какъ сдѣлать возможнымъ со-
единеніе между любой парой жителей города, имѣющихъ у себя
телефоны. Тутъ являются на сцену центральныя телефонныя
станціи, па которыхъ означенное соединеніе и производится пре-
словутыми „телефонными барышнями". Кто ис ворчалъ на этихъ
237
барышень! Но виноваты опѣ далеко не всегда, въ особенности,
принимая во пшіжшіе ихъ поистинѣ каторжную работу, кото-
рой обыкновенный смертный но можетъ ссбѣ даже представить...
Всякая барышня имѣетъ передъ собой доску со всѣми номе-
рами абонентовъ, на которой п производитъ соединенія. При уве-
личеніи числа абонентовъ неудобства атой системы растутъ въ
необычайной степени. Поэтому неоднократно предлагались разныя
упрощенія атой системы, а въ Чикаго, Ныо-Іоркѣ и нѣкоторыхъ
другихъ городахъ осуществлена ужо особая автоматическая стан-
ція, позволяющая самимъ абонентамъ сдѣлать псѣ нужныя со-
единенія съ своего мѣста безъ всякихъ посредствующихъ аппара-
товъ и даже безъ телефонныхъ барышень.
Телеграфомъ.
Предположимъ, что абонентъ не отвѣчаетъ иа вызовъ.
Тѣмъ хуже для него пли для вызывающаго, смотря по тому,
кому кто нужнѣе. Только такъ можно вь настоящее время отнес-
тись кді ятому случаю.
Скоро это будетъ не такъ, блаюдаря одному остроумному
изобрѣтенію датскаго электротехника Паульссиа (рис. 139 п сл. >).
Будетъ же это такъ:
Рис. 139. Принципъ толографона Паульсеиа.
Съ помощью особаго тока, который для этого нужно замкнуть,
вызывающій, не получивъ отвѣта, приведетъ во вращеніе два
параллельныхъ цилиндра 11 п 1І', находящихся иа квартирѣ вы-
зываемаго. На эти цилиндры намотана тонкая, въ '/3 мм. діамет-
ромъ, стальная проволока 1). При вращеніи цилиндровъ прово-
*) Пнульсепъ не особенно, пошцкяому, торопливъ, и ото „скоро" еще не
наступило...
238
лока, сматываясь съ одного изъ пихъ, наматывается па другой.
При такомъ движеніи проволока проходить мимо пріемнаго элек-
тромагнита Е и испытываетъ въ разныхъ своихъ мѣстахъ пере-
мѣнное намагниченіе, которое возбуждается перемѣнными токами,
проходящими ко электромагниту при разговорѣ на другой стан-
ціи. На проволокѣ зто перемѣнное намагниченіе запечатлѣется
прочными слѣдами, такъ какъ опа стальная и удерживаетъ разъ
возникшую магшггпость.
Отсутствовавшій абонентъ, явпвпшеь домой, замѣтить, что
цилиндры вращались, и сейчасъ же поинтересуется узнать, что
„записано" па проволокѣ.
Для этого опъ заставить проволоку вновь пройти передъ
электромагнитомъ (только обязательно въ прежнемъ направле-
ніи, иначе получится тарабарщина) и, связавъ электромагнитъ съ
пріемнымъ аппаратомъ т.-е. телефономъ, услышитъ все, что было
сказано въ его отсутствіе. Дѣйствительно, при движеніи намагни-
ченной проволоки около электромагнита, произойдутъ явленія
индукціи въ его обмоткѣ, и по печг потечетъ перемѣнный токъ,
Рпс. 1'10. Тслеграфоіп. Паулкссна (ноноіі конструкціи).
въ точности- сходный съ тѣмъ, посредствомъ котораго проволока
въ свое время была намагничена.
Въ результатѣ получится точное воспроизведеніе звуковъ
голоса вызывавшаго. Этотъ аппаратъ -названъ т е л е г р а ф о и о м ъ.
23!»
Телеграфонъ— значительный шагъ впередъ въ сравненіи съ
фонографомъ Эдпссона, такъ какъ свободенъ отъ носоваго от-
тѣнка и шипѣнія. Вѣдь въ фонографѣ, і;аі;ь извѣстно, происхо-
дитъ искаженіе звука вслѣдствіе того, что приборъ долженъ
выцарапывать бороздки въ воскѣ. Въ телсграфопѣ ничего подобнаго
пѣтъ: записывающая проволока свободно проходитъ между по-
люсами электромагнита и, такъ
сказать, па лету схватываетъ
всѣ свои ощущенія.
Большія модели телеграфо-
па могутъ записывать до 25
минутъ разговора. Самые аппа-
раты сконструированы очень
удобно (си. рпс, 140 — 142).
Такъ, на рис. 141 мы видима,
указатель, который сразу обна-
руживаетъ, говорилъ ли кто-
нибудь въ аппаратъ.
Теперь спрашивается, что
дѣлать съ „наговоренной про-
волокой" Бросать ее, какъ те-
леграфную лепту? Сплавлять?
По идеѣ Паульсена, кото-
рая не менѣе остроумна, чѣмъ
самый приборъ, съ ней посту- р‘"‘- Ц1-
паютъ гораздо проще: ее вновь
протягиваютъ передъ электромагнитомъ, черезъ который пропу-
скаютъ постоянный токъ. Такая постоянная магиетизація дѣйству-
етъ какъ „магнитная резинка": она „стираетъ" магнитные слѣды
разговора и дѣлаетъ проволоку вновь годной къ употребленію.
Эта мысль повела къ новому приложенію телеграфопа— въ
качествѣ распредѣлителя извѣстій.
Представимъ себѣ, папр., телефонную комнату на биржѣ. Люди
тѣснятся и чуть пе дерутся за телефонъ. Вѣдь сотни людей хо-
тятъ сообщить въ контору или въ редакцію газеты биржевой бюл-
летень. И хотя всѣ хотятъ сообщить одни и тѣ же имена и циф-
ры, эта работа должна повториться нѣсколько сотъ разъ подъ рядъ.
Тутъ и есть будущее царство „распредѣлителя" (ем. рпс. 143).
240
Единственный корреспондентъ сообщаетъ извѣстіе въ теле-
фонъ, который соединенъ съ телеграфоиомъ особаго устройства,
Оиъ отличается корот-
кой, замкнутой сталыгоіі
проволокой, движущей-
ся между двумя роли-
ками. При этомъ движе-
ніи она проходитъ пре-
жде всего передъ элек-
тромагнитомъ А, кото-
рый соединенъ съ теле-
фономъ корреспондента.
Тутъ происходитъ за-
пись. Запись продвига-
ется далѣе мимо семи
изображенныхъ внизу
электромагнитовъ (чис-
ло ихъ можетъ быть уве-
личено какъ угодно) и
каждому изъ нихъ „со-
Рк. 142. НріечиШ аішаратъ Науа..««а на ста,,- общаетъ« записанное ИЗ-
вѣстіс въ видѣ перемѣн-
наго тока, бѣгущаго къ соотвѣтственному телефону абонента.
Послѣ этого „исписанное" мѣсто проволоки проходитъ около по-
Рпс. 143. Принципъ расирѳдѣлптсля извѣстій.
241
столикаго электромагнита ТГ, стирающаго запись, и около А
опа вновь готова для употребленія.
Значеніе этого прибора ясно: онъ позволяете сразу сообщать
одно извѣстіе очень многимъ абонентамъ.
Помечтаемъ немного о тѣхъ послѣдствіяхъ, которыя можетъ
повлечь за собой широкое распространеніе этого „распредѣле-
нія". Концертъ можно будетъ тогда слушать, спокойно сидя
дома въ качалкѣ, куря добрую сигару, а исполнители, тоже оста-
ваясь дома, не стѣсняясь своимъ туалетомъ, будутъ себѣ пѣть и
играть передъ рупоромъ телефона. Каждый обыватель будетъ
имѣть, по желанію, удовольствіе дословно выслушивать все, что
творится въ стѣнахъ парламента, а при выборной агитаціи вы-
слушивать изложеніе программъ и достоинствъ кандидатовъ, не
утруждая себя прогулкой въ предвыборныя собранія. И самимъ
кандидатамъ пезачѣмъ будетъ подвергать себя разнымъ личнымъ
непріятностямъ въ этихъ собраніяхъ. Все, что они могутъ сказать,
они съ полнымъ успѣхомъ разскажутъ, сидя у себя въ кабинетѣ.
Впрочемъ, не пора ли ламъ оставить этп мечтанія п при-
няться опять за дѣло.
Дуговыя лампы. Обыкновенная дуга.
Электромагнитъ составляетъ также почти неизбѣжную часть
дуговыхъ лампъ, заливающихъ своимъ ослѣпительнымъ свѣтомъ
паши улицы, площади, вокзалы, за-
воды,
Вамъ, по всей вѣроятности, извѣ-
стенъ принципъ, на которомъ основаны
дуговыя лампы. Опъ открыть Дэви.
Два угольныхъ стержня изъ осо-
баго, очень хорошо проводящаго ма-
теріала, похожаго на тотъ, который
употребляется для элементовъ, сооб-
щаются съ источникомъ электриче-
ства, дающимъ около 50 вольтъ. По-
томъ ихъ сближаютъ до соприкосно-
венія и наконецъ разводятъ на нѣ-
сколько миллиметровъ. Тогда раздѣ-
Рис. 144. Основной оіш'іѣ Дови
относительно электрической дуги.
ающес ихъ П|им траж-тіи> заіо|кн-тся яркимъ 11. і;ім<-и«-.м (Эти—
особ-ыП родъ імектрігіескаіъ разрядъ пазваііішн ири еіъ открытіи
гскТ|иіческ<нТдуГ(ііі, такъ какъ, раътвінтія угли сильнѣе (при ъъіъ
адо также увеличить разность ііотеінра,ъигі.і. мы уви.т11мъ. что
Рис. 145. Расі.'іі.'ісііііас концы уіѵісіі (.сііч.и'ъ
послѣ того, как'і. токъ разомкнутъ.
илами выгибается въ видѣ
дуги, соединяіі’Ищчі кшііщ
углей (см. рпс. 1-14).
Самое пламя, самая ду-
га свѣтится іііиі Т(імъ срл-
ВІШТсДЫІо слабо (сЪ однимъ
IГСКЛючеіііемл, МЫ ііозиако-
мпмся далѣе), и главный
оіыѣнителыгый смѣтъ ігь
|\і і іі\і іімпахъ даетъ
1 ок । іи і\ і і а. раскален-
іи іи \ і 11 г
Ьп І( иі іт десятыхъ
I ( 1)11111 о Л.11ЛІІЖЧІТЮИ
1Д НИ I II 1 1МІ1Ы исходятъ
И 1 ІЧЦІИ го угля, Ки-
торыи связанъ СЪ ИОЛОЖИ-
тельнымъ полюсомъ. При
горѣніи итогъ конецъ вы-
гораетъ въ видѣ кратера,
(см. рис. 145). Отрицатель-
ный уголь свѣтитъ слабо и при. горѣніи заосі'ряется. Такъ какъ
обыкновенно видаются цѣлью осиіуги гі. нѣкоторое 1 іростраистіа}
сверху, то располагаютъ въ дуговой лампѣ цо.шжителъныіі уголь
вверху, а огрпцатслыіыіі внизу (какъ на рпс. 145).
Фитильные угли.
Положитсдыіыс угли сгораютъ вдвое скорѣе отрицатслі.ныхъ;
отчасти пойтому (чтобы мѣнять ув.н: одновременно), а отчасти
атѣмъ, чтобы увеличить площадь свѣтяіцагося' кратера, дѣлаютъ
пололептельный уголь вдвое толще отрицательнаго.
.Чтобы облегчить образованіе тфитергц В. Стіенст, придумалъ
фабрикоітть внутрешіость угля изъ болѣе летучаго, болѣе рых-
243
лаго вещества, чѣмъ его наружные слои. Это и суть такъ назы-
ваемые фитильные угли, которые теперь находятся __
во всеобщемъ употребленіи.
Итакъ, для положительнаго полюса берутъ фи- [ р і
тилъиый уголь, при которомъ легко образуется кра-
теръ. Идя' отріщателыіаго же пользуются угломъ илъ
возможно твердаго матеріала, образующимъ ирскрас- [ ‘
пое заостреніе; (см. рпс. 146)-
Превращеніе электрической энергіи 1
въ свѣтовую.
Какова же причина такого превращенія электри- —-
ческой энергіи вгь энергію свѣтовыхъ волнъ? Дѣло | "
въ томъ, что почти все сопротивленіе цілш сосредо- і
точнвается въ томъ мѣстѣ, гдѣ токъ иер< ходитъ изъ р *
хорошаго проводника, положительнаго ѵгля, въ не- | ?
нѣе хорошій—накаленный воздамъ Поятому вся эиер- г.
гія, подводимая изъ ііеточнш.а, отдѣ іяется именно і
въ этомъ небольшомъ промечу ткѣ При этомъ раз- сьД>
вивается необыкновенный жаръ, и положительный п , (Р
1 ’ Рпс. 146.
уголь ДОХОДИТЪ ДО высшей температуры, которой ОНЪ Фитильный I!
ѵ . ... масешягыгі
можетъ достигнуть,—до температуры кипѣнія. Выше угли,
температура угля не можетъ подняться, точно такъ
же, какъ кипящая при атмосферномъ давленіи вода не можетъ
нагрѣться выше 100°.
Эта температура кипѣнія угля равна, согласно новѣйшимъ
научнымъ опредѣленіямъ, около 3500°.
При увеличеніи тока,питающаго дугу,яркость кратера почти
не увеличивается (т. к. температура не можетъ подняться), а
увеличивается только площадь кратера.
Если бы мы хотѣли поднять температуру еще выше, съ цѣлью
увеличить яркость дуги, мы должны были бы поискать другое
вещество, проводящее токъ, съ болѣе высокой точкой кипѣнія,
чѣмъ у угля. Вмѣстѣ съ тѣмъ это вещество, на ряду съ углемъ,
мышьякомъ и нѣкоторыми другими тѣлами, должно было бы
обладать свойствомъ вскипать въ твердомъ состояніи.
244
Пламенныя дуги.
Можно для увеличенія яркости пойти и другимъ путемъ,
который, послѣ болѣе старыхъ изысканіи Годюэна и Аршеро
(1870), былъ ст. успѣхомъ осуществленъ трудами американца
Бремера.
Этотъ изобрѣтатель подмѣшиваетъ къ матеріалу, изъ котораго
изготовляются угли, въ довольно значительныхъ количествахъ
тѣ вещества, которыя употребляются при фабрикаціи пуэров-
скихъ колпачковъ—известь, магнезію и т. и. Это вещества обла-
даютъ, какъ уже было указало (см. стр. 147), замѣчательной спо-
собностью превращать въ свѣтовые лучи чрезвычайно большой
процентъ сообщенной имъ тепловой энергіи. При горѣніи лампы
оші подвергаются дѣйствію страшнаго жара испаряющагося угля,
въ результатѣ чего получается огромная яркость и не менѣе огром-
ная полезная свѣтовая отдача. Кромѣ того, самая дуга, которая
при обыкновенныхъ угляхъ свѣтится едва замѣтно, здѣсь стано-
вится свѣтящейся, п притомъ чрезвычайно ярко, благодаря на-
сыщающимъ се металлическимъ парамъ. Отсюда іг названіе „пла-
менной дуги".
При этихъ условіяхъ одна свѣча получается па 0,20 уаттовъ,
тогда какъ въ обыкновенныхъ дугахъ па ту же свѣчу расхо-
дуется 0,5—0,6 уаттовъ, въ лампахъ накаливанія 3,5 уатта, а въ
восковыхъ свѣчахъ 80—90 уаттовъ.
Эти цифры оправдываютъ тотъ огромный интересъ, который
возбудилъ къ себѣ этотъ родъ освѣщенія, привлекши къ своей
дальнѣйшей разработкѣ большія силы. Наплучпгіе результаты
достигнуты, повидимому, Блоиделсмъ; его лампы распространя-
ются повсюду п фабрикуются мдогпмп заводами. Мягкій свѣтъ
этихъ лампъ и ихъ необыкновенная экономичность ставили бы
ихъ совершенно внѣ конкуренціи, если бы онѣ, па ряду съ
этими достоинствами, не страдали нѣкоторыми недостатками: ихъ
угли дороги, быстро расходуются, свѣтъ часто мигаетъ; но са-
мый важный недостатокъ заключается въ тѣхъ парахъ, которые
ими выдѣляются, благодаря примѣшаннымъ къ углямъ солямъ;
каталитическое дѣйствіе этихъ іонизированныхъ паровъ па воз-
духъ влечетъ за собой образованіе большого количества разныхъ
удушливыхъ газовъ — окисловъ азота. Эти два послѣднихъ об-
245
стоятельства чрезвычайно затрудняютъ примѣненіе этихъ т. наз.
„аффектиыхъ л ампъ“ къ освѣщеніювиутрешшхъ помѣщеній.
Все же несомнѣнно, что „эффектныя лампы" даютъ чрезвы-
чайно дешевый свѣтъ, и ихъ конкуренція угрожаетъ уже газо-
вому освѣщенію, до сихъ поръ по части дешевизны стоявшему'
впереди. Впрочемъ, и послѣднее готово совершить крупный шагъ
впередъ. Въ послѣднее время иредлоягепо было одновременно съ
свѣтплыіымт. газомъ пускать по особымъ трубамъ кислородъ;
горѣніе свѣтильнаго газа въ кислородѣ сильно повышаетъ полез-
ную отдачу' пламени. Кислородъ же можно дешево получать изъ
жидкаго воздуха.
Лампы продолжительнаго горѣнія.
Другого удешевленія свѣта, достигаютъ, не повышая отдачи,
по сокращая потребленіе углей. Это представляетъ выгоду въ
двухъ отношеніяхъ: во-первыхъ, въ лампѣ, гдѣ угли сгораютъ
медленно, не надо такъ точно регулировать разстояніе меяаду угля-
ми (о регуляторахъ мы сейчасъ
будемъ говорить); во-вторыхъ,
и самые угли чего-ппбудь да
стоятъ, и уменьшеніе ихъ потре-
бленія сокращаетъ стоимость свѣ-
та. Мы видѣли, что свѣченіе дуги
зависитъ отъ разогрѣванія кра-
тера токомъ, теплота же сгоранія,
т.-е. соединенія угля съ кислоро-
домъ воздуха, совсѣмъ не вхо-
дитъ въ расчетъ.
Не предотвратить ли поэтому
самое сгораніе, затруднивъ цир-
куляцію воздуха около дуги?
Одно изъ рѣшеній этой задачи
представляетъ Гардмутовская дуга
часть ея составляетъ гильза, покрытая огнеупорнымъ веществомъ
(седд), окружающая положительный уголь и своимъ расшире-
ніемъ мѣшающая нагрѣтому воздуху подыматься кверху; при
этомъ книзу свѣтъ распространяется безпрепятственно. Въ этой
Рпс. 147. Лампа Гардтмута.
лампѣ сгораніе, углей идетъ медленнѣе — въ положительномъ
углѣ болѣе, чѣмъ па полошшу, въ отрицательномъ—болѣе, чѣмъ па
треть. Эта лампа ш: получила широкаго рас-
пространенія—отчасти ігаъ-за сложности сво-
его регулятора, отчасти вслѣдствіе быстраго
изнашиванія (около 600 часовъ горѣнія).
Больше успѣха имѣло другое рѣшеніе: пре-
дотвратить циркуляцію воздуха, окружая ду-
гу герметически закрытымт, стекляннымъ со-
судомъ. При осуществленіи этого плана, пред-
ложеннаго американцемъ Индусомъ, получа-
ются слѣдующіе интересные результаты: угли
можно раздвинуть въ 6 разъ дальше, чѣмъ
обыкновенно, и дуга все-таки не тухнетъ.
Рпс. 118. Плоская фор-
ма концовъ углей при
затрудненномъ обмѣнѣ
газонъ; дуга очень длин-
на, что создастъ выгод-
ныя условія распредѣ-
ленія свѣта.
При большомъ разстояніи углей отрицатель-
ный полюсъ, конечно, меньше ііаслопяетъ со-
бой свѣтъ положительнаго кратера. Кромѣ
того, въ эгоіі лампѣ слабѣе выраягатотся осо-
бенности положительнаго и отрицательнаго
полюсовъ: первый только слегка вогнутъ, второй слегка выпуклъ
(см. рпс. 148).
Рпс. 149 представляетъ подобную лампу Всеобщей Компаніи
Электричества въ Берлинѣ. Сгораніе углей, здѣсь происходитъ,
Рлс. НО. Лампа продолжи-
тельнаго горѣнія Вссобщоіі
Компаніи Электричества.
дѣйствительно, очень медленно. Въ-обы-
кновенныхъ лампахъ угли приходится
мѣнять приблизительно черезъ 25 ча-
совъ, а въ описываемой модели черезъ
100 часовъ. Правда, потребленіе энергіи
здѣсь пе меньше, чѣмъ въ другихъ лам-
пахъ. Кромѣ того, извѣстное неудобство
представляетъ загрязненіе стекляннаго
сосуда и связанное съ этимъ уменьшеніе
свѣта лампы.
Регуляторы дуговыхъ лампъ..
При попыткахъ практическаго при-
мѣненія открытія Дэви, встрѣтилось серь-
езное* затрудненіе, а именно: угли сго-
247
ради. Это важно было не потому, чтобы угли эти стоили слиш-
комъ дорого: тогда вообще само эшчлричестію было настолько
дорого, что стоимость углей не могла идти въ расчетъ въ сравне-
ніи со стоимостью тока. Главное затрудш.чііе въ томъ, что при
сгораніи углей постепенно увеличивается разстояніе между ихъ
копцами, а слѣдовательно и сопротивленіе дуги. Вслѣдствіе этого
уменьшается сила тока и, наконецъ, дуга совсѣмъ тухнетъ.
Дѣлу этому все же можно помочь. Простая комбинація рыча-
говъ и винтовъ поз-
воляетъ регулировать
разстояніе между угля-
ми, но для этого чело-
вѣігь долженъ подхо-
дить отъ времени до
времени къ дугѣ и за-
ниматься ею, какъ это
приходилось продѣлы-
вать съ прежними саль-
ными свѣчами. Такіе
ручные регуляторы (см.
рпс. 150) іі теперь упо-
требляются в'ь проек-
ціонныхъ фонаряхъ и
въ другихъ подобныхъ
Рис. 150. Ручной регуляторъ дуги.
случаяхъ, когда все равно при приборѣ есть человѣкъ, а отъ
прибора требуются прежде всего простота и дешевизна. Въ Аме-
рикѣ такіе регуляторы имѣются иногда въ вагонахъ трамвая, гдѣ
за ними наблюдаетъ кондукторъ.
Понятно, что такія лампы не могли бы получить широкаго
распространенія. Для современныхъ дуговыхъ фонарей надо было
изобрѣсти автоматически дѣйствующій регуляторъ. Большинство
этихъ регуляторовъ очень сложно. Мы остановимся вкратцѣ на
нѣсколькихъ принципіальныхъ вопросахъ ихъ конструкціи;
Свѣча Яблочкова. Лампа „Солейль".
Самый простой способъ удерживать длину дуги постоянной
состоитъ въ томъ, чтобы не располагать угли одинъ надъ другимъ,
248
а помѣстить ихъ рядомъ другъ съ другомъ на разстояніи, соотвѣт-
ствующемъ длинѣ дуги. Вели при этомъ угли будутъ имѣть
надлежащее сѣченіе, чтобы сгорать одновременно (для этого, какъ
мы указывали, положительный уголь долженъ быть приблизи-
тельно въ два раза толще отрицательнаго), то вся эта „свѣчи"
будетъ горѣть, по требуя пикакоіі регулировки.
На этомъ принципѣ устроена свѣча Яблочкова (ем. рпс. 151).
Опа состоитъ изъ двухъ параллельныхъ, расположенныхъ рядомъ
угольныхъ стержней, раздѣленныхъ гипсомъ, который по туго-
плавкости почти равенъ углю.
Для зажиганія верхъ свѣчи посыпанъ угольнымъ порожкомъ,
который раскаливается при замыканіи тока, сгораетъ и даетъ
мѣсто дугѣ. Очевидны недостатки этой свѣчи: если она потухнетъ,
хотя бы отъ вѣтра, то зажечь ее вновь не такъ-то просто. Свѣча
также тухнетъ, если угли по какой-нибудь причинѣ горятъ не-
ровно.
Свѣча Яблочкова относится къ самымъ стариннымъ временамъ
электротехники; она между прочимъ служила для освѣщенія Ріасо
сіе ГОрбга въ Парижѣ. Теперь ея дни прошли—п безвозвратно.
Не лучше пошло дѣло съ другой старинной конструкціей, при-
надлежащей Леру, такъ называемой лампой Солейль („Солнце").
Ея неуспѣхъ больше всего зависѣлъ отъ чрезмѣрной величины
поглощаемаго ею тока. Но свѣтъ, даваемый ею, былъ очень прія-
тенъ и мягокъ (желтоватаго цвѣта), и многіе пророчатъ ей воскре-
сенье въ какомъ-нибудь усовершенствованномъ видѣ.
Существенную часть этой лампы (см. рпс. 152) составляетъ
кусокъ извести, въ которой выдолблены два хода для углей, и
внутренняя освѣтительная камера, открытая наружу. Угли при-
держиваются пружинами внутри сдѣланныхъ для нихъ отверстій
п упираются въ особые выступы въ извести, такъ что разстояніе
между ихъ концами остается постояннымъ.
Когда между углями загорается дуга, то накаливаются, вмѣстѣ
еъ ея газами и концами углей, отчасти и стѣнки камеры. Но
известь при этой высокой температурѣ становится проводникомъ
249
тока, какъ мы видѣли при разсмотрѣніи лампы Ні-рнста. Поэтому
часть тока, пройдетъ но извести, и въ атомъ обстшітелг.стпѣ ле-
житъ причина непомѣрнаго высокаго расхода тока въ этой лампѣ,.
Зато у пей ости и спои преимущества. Такъ, опа вновь заго-
рается сама, если только замкнуть токъ, даже если передъ тѣмъ
опа по какой-либо причинѣ потухла. Для этого одинъ изъ ея углей
просверленъ по своей оси, и въ образовавшемся отверстіи можетъ
двигаться тонкій угольный стержень. Когда токъ разомкнуть,
угольный стержень особыми пружинками прижимается къ концу
другого массивнаго угля (какъ это изображено па. рисункѣ) и
производитъ короткое замыканіе углей. Но на заднемъ концѣ
тонкаго уголька устроенъ желѣзный стержень, который можетъ
Рис. 152. Схема лампы „Солейаьѣ
притягиваться къ электромагниту и благодаря этому отводить
уголекъ назадъ. Электромагнитъ введенъ въ цѣпь лампы.
Замкнемъ токъ; тогда происходитъ слѣдующее: токъ прохо-
дитъ послѣдовательно черезъ электромагнитъ и полый уголь въ
тонкій угольный стерженекъ и въ другой толстый уголь. Электро-
магнитъ притягиваетъ къ себѣ желѣзо вмѣстѣ съ угольнымъ
стерженькомъ, который отходитъ назадъ, и одновременно съ этимъ
между углями образуется дуга. Если бы почему-либо лампа не
зажглась, то токъ оказался бы прерваннымъ, электромагнитъ
пересталъ бы оттягивать угольный стерженекъ и послѣдній вновь
замкнулъ бы цѣпь. Эти движенія уголька будутъ продолжаться
до тѣхъ поръ, пока наконецъ дуга не установится окончательно и
лампа не начнетъ горѣть равномѣрно.
Такова несложная теорія этой лампы. Практика, къ сожалѣнію,
во многомъ обманула ея ожиданія. Прежде всего известь улету-
чивается и покрывается копотью. Стерженекъ застреваетъ внутри
угля или, наоборотъ, спаивается съ противоположнымъ углемъ
и т. ц.
17
Приходится обратиться къ устройству другихъ регуляторовъ,
болѣе оправдывающихъ ото названіе. Въ приборахъ, съ которыми
мы познакомимся далѣе, ото достигается иначе, чѣмъ въ уже,
описанныхъ: тамъ не стараются неподвижно удерживать угли на
извѣстномъ разстояніи, а создаютъ механизмъ, автоматически
регулирующій дугу, все время измѣняя разстояніе между углями
въ ту пли другую сторону.
Цѣпные') регуляторы.
Въ регуляторахъ этого рода пользуются тѣмъ явленіемъ, что
при сгораніи углей п удлиненіи дуги сила, тока уменьшается.
Рис. 153. Схема
цѣиноі'о регулятора.
Аппаратъ устроенъ такъ, что угли растягива-
ются съ силой, которая растетъ при увеличеніи
тока, и могутъ сближаться тѣмъ больше, чѣмъ
слабѣе токъ.
.’ѣга мысль представляется превосходной: здѣсь
самый токъ заботится о своемъ поддержаніи.
Па рис. 153 вы ішдигс, правда, довольно пло-
хое осуществленіе этой мысли. Вѣсъ верхняго
угле-держатеігя (отягченнаго особой нагрузкой)
стремится сблизить угли. ЬГо токъ, проходящій
по катушкѣ, стремится ихъ раздвинуть. Чѣмъ
ближе подходятъ другъ къ другу концы углей,
тѣмъ сильнѣе проходящій токъ будетъ ихъ ста-
раться раздѣлить. Въ концѣ-концовъ устано-
вится нѣкоторое равновѣсіе, которое можно такъ
у регулировать добавочнымъ грузомъ, чтобы дли-
на дуги была наивыгодпѣйпшхъ для равно-
мѣрнаго горѣнія размѣровъ.
Такъ же просто зажиганіе лампы. Когда тока
нѣтъ, угли, благодаря силѣ тяжести, лежатъ
сдвинутыми. Какъ только замыкается токъ, на-
чинается дѣйствіе катушки, угли разводятся, и
между ними загорается дуга.
Почему же мы сказали, что эта система плоха?
3) Лрим. пър. Цѣпными ихъ называютъ потому, что въ нихъ регулирующій
механизмъ вводится въ цѣпь послѣдовательно съ дугой.
Представьте собѣ, что кусокъ углей отгорѣлъ. Тогда .желѣз-
ный стержош», связанный съ верхнимъ углі-д»‘рл:;ш'лемъ, совсѣмъ
выходитъ ши. катушки, и катушка начинаетъ
него очень слабо, и дѣло кончится очень пе-
чально: угли спадутся и произойдетъ короткое
соединеніе.
Это не годится. Отчасти улучшаютъ дѣло
тѣмъ, что дѣлаютъ притягивающійся желѣзный
стержень конической формы или пользуются
особой системой обмотки катушки, но это улуч-
шеніе не идетъ особенно далеко.
Эти неудобства устранены между прочемъ
въ довольно старинной конструкціи цѣпного ре-
гулятора, въ такъ наз. Гюльхсровской лампѣ (см.
рпс. 154).
Въ ягой лампѣ катушка неподвижно скрѣп-
лена. съ своим'ь желѣшымъ серд» чшитомь, ко-
торый мпжеі'ь вращаться вокруі ь оси, помѣ-
ченной на рисункѣ точкой (слѣва), на др\гомь
копцѣ сердечникъ снабженъ особымъ полюс-
нымъ наконечникомъ (изъ желѣза). Около нако-
нечника проходитъ вертикальный желѣзный
стержень, служащій для движенія угледержа-
телей. Подъ ііаконечішко'М'ь паход ится и с и о-
движпый кусокъ же.іѣпі
Въ состояніи покоя угли еп прикасаются
другъ съ другомъ. Какъ то іько замыкается
токъ, возбуждается магнетизмъ катушки, а это
на.
обстоятельство влечетъ за собой два, результата: во - первыхъ
намагнитившійся полюсный наконечникъ притягиваетъ къ собѣ
желѣзный стержень и удерживаетъ его какъ бы въ тискахъ; во-
вторыхъ, обнаруживается притяженіе между наконечникомъ и
находящимся подъ нимъ кускомъ желѣза. Но послѣднее непод.
ві-іжііо, и, чтобы сблизиться съ нимъ, самъ наконечникъ прихо-
дитъ въ движеніе, поворачивая сердечникъ катушки вокругъ
оси. При этомъ увлекается внизъ вмѣстѣ съ наконечникомъ и
вертикальный стержень; угли разводятся, и дуга вспыхиваетъ-
Когда же угли обгораютъ и токъ ослабѣваетъ, нажатіе накопеч-
17’
пика па, стержень также ослабляется, и угли вновь соединя-
ются. Теперь опять увеличивается притяженіе, между катушкой
и вертикалып.ім'ь стержнемъ, она вновь схвати кастъ его, и угли
вновь расходятся. II такъ регуляторъ дѣйствуетъ все время, пока
Шунтовые ') регуляторы.
Въ шунтовыкъ регуляторахъ пользуются для регулировки из-
пе тока, а разности потенціаловъ между концами уг-
лей. Въ такихъ лампахъ всегда включаютъ въ
цѣпь нѣкоторое добавочное, сопротивленіе.
мѣнеиіямн
І’пе. 156. Схема регуля-
ліри гі, Вагіісронскнм'ь
молоточкомъ (приспо-
собленіе для обраиона-
пія дуги пе показано).
Рис. 155. Схема
шунтоііого рогуля-
тура ( ІГ— дііиол-
иителыиіс сопро-
тивленіе).
глоіцаетъ изъ всей
электродвижущей
Это добавочное сопро-
тивленіе, поглощающее
энергію, есть, конечно,
очень непріятная подроб-
ность. Но обойтись безъ
него невозможно, иначе
разность потенціаловъ па
угляхъ не будетъ мѣнять-
ся такъ сильно, какъ это
нужно для регулировки:
въ самомъ дѣлѣ, если
дуга непосредственно свя-
зана съ постоянной элек-
тродвижущей силой Е, то
и разность нотойціа ловъ
па ней будетъ всегда Е,
независимо отъ того, какъ
будутъ горѣть угли. Тогда
паша регулировка невоз-
можна.
Введеніе добавочнаго
сопротивленія сильно из-
мѣняетъ дѣло. Оно НО-
СИЛЪ! часть ЛѴГ. Эта часть
5) Лрим. пер. Шунтовыми ихъ называютъ
іцііі механизмъ вводится въ цѣпь параллельно съ другой (въ отвѣтвленіи или
въ шунтѣ).
потому, что въ нихъ рѳгулирую-
тѣлъ ігиіыіге, чѣмъ меньше токъ I, т.-е. чѣмъ больше ршши-
лпсі, угли. Поятому при сгораніи уг,те([ раашіца потенціаловъ
между ихъ концами, ішражнюіцііяся величиной Н—\ѴГ, возра-
стаетъ; при сближеніи углей опа, пішротииь, питаетъ.
Рпс. 158. Лампа Сименса.
Рпс. 157. ІГріісіігісі)і5л(,і!і(‘ д-ііі •
о5]>а;юііапі)і дуги въ піуптовой
.ііімігі;.
Помѣстимъ теперь въ от-
вѣтвленіи къ дугѣ катуш-
ку, которая н будетъ регули-
ровать разстояніе между угля-
ми совершенно такъ же, какъ
соотвѣтственныя катушки въ
цѣпныхъ лампахъ (рпс. 155).
Впрочемъ, эта. простая схема
страдаетъ тѣми же недостат-
ками, что п изображенная па
рпс. 153, и здѣсь для.1 правиль-
наго горѣнія лампы приходит-
ся поиеволѣ осложнять кон-
струкцію регулятора.
Лучшія модели такихъ ре-
гуляторовъ указаны на рис. 157 п 158. На рис. 156 токъ, идущій
черезъ отвѣтвленіе, приводитъ въ дѣйствіе „Вагнеровскій моло-
точекъ",—то же приспособленіе, что и въ электрическомъ звонкѣ,
254
Этотъ молоточекъ приводить въ дѣйствіе храповое колесо, сдпіг-
гающсе утли.
Ясно, что это приспособленіе дѣйствуетъ удовлетворительно
ѵі, томъ смыслѣ, что оио сдвигаетъ угли не только при сгораніи,
ио также и въ началѣ дѣйствія, если угли были раздвинуты. По
оио ые можетъ служить для раздвиганія углей, если они перво-
начально были соединены концами. Для этого служитъ особый
мехашгамъ (рис. 157). Опъ состоитъ ігаъ небольшого электромаг-
нита, введеннаго іи. цѣш. дуги и отводящаго нижній уголь па
опредѣленный промежутокъ, какъ только черезъ него проходить
токъ. Все остальное ясно изъ чертежа.
Другое приложеніе того же принципа представляетъ лампа
Сименса, изображенная па рпс. 158. Здѣсь нижній уголь укрѣп-
ленъ неподвижно и только верхній передвигается вмѣстѣ съ
тяжелымъ угледержателемъ. Послѣдній виситъ на мѣдной лентѣ,
намотанной на вращающійся барабанъ. Барабашъ соединенъ цѣ-
лой системой зубчатыхъ колесъ съ небольшимъ мелыпічпымъ
(вѣтрянымъ) регуляторомъ невиднымъ на чертежѣ. Благодаря
тормозящему дѣйствію вѣтрянаго регулятора угледержатель мо-
жетъ опускаться только медленно, и регулировка разстоянія
между углями получается очень плавная.
Барабанъ, зубчатыя колеса и пр.—всѣ вмѣстѣ укрѣплены па
особой рамѣ, которая сама можетъ вращаться, при чемъ ея ось
вращенія не совпадаетъ съ осью вращенія барабана, а лежитъ
ниже и па рисункѣ нѣсколько впереди. Рама скрѣплена съ же-
лѣзнымъ якоремъ, который можетъ притягиваться электромагни-
томъ, находящимся въ отвѣтвленіи отъ дуги, а сч> другой сто-
роны оттягивается назадъ пружинкой.
При замыканіи тока (угли разведены) магнитъ притягиваетъ
къ себѣ якорь. При этомъ освобождается мельничный регуляторъ,
который при прежнемъ положеніи якоря былъ заторможенъ; опъ
начинаетъ вертѣться, и верхній уголъ медленно опускается.
Какъ только угли соприкасаются, электродвижущая сила па
концахъ электромагнита падаетъ почти до нуля, маглнтъ отпу-
скаетъ якорь и регуляторъ тормозится. Но одновременно съ этимъ
вслѣдствіе поворота рамы вокругъ оси якорь нѣсколько припо-
дымается, и между концами углей вспыхиваетъ дуга. При сго-
раніи углей токъ черезъ электромагнитъ увеличивается и вновь
оттягиваетъ раму и, освобождая тормозъ вновь даетъ углямъ не-
много сблизиться и т. д., и т. д.
Дифференціальные регуляторы.
Цѣнные регуляторы стремятся поддержать постоянную вели-
чину силы тока, шуптовые—величину разности потенціаловъ
лампѣ. Явилась мысль устроить та-
кой регуляторъ, который бы под-
держивалъ постояннымъ сопроти-
вленіе воздушнаго промежутка ду-
ги. Эту мысль высказывалъ уже
В. Сименсъ въ 1873 году, но первую
схему такой лампы впервые далъ
Кшажикъ, австрійскій телеграфный
Рпе. 160. Дифференціальная
лампа Сименса.
Рнс. 159. Принципъ диффе-
ренціальнаго регулятора.
только угли
Рис. 161. Схема
регулятора <*н-
стемыкомііаѵіідті.
256
чиновникъ, въ 1880 г., осуществленіе же она получила лишь въ
1887 году (дифференціальная лампа ГефнсраАльтенека). Эта лампа
схематически изображена на рис. 159, который. не нуждается въ
особыхъ поясненіяхъ. Нужно только указать, что коническая форма
желѣзныхъ стержней отчасти устраняетъ недостатки, присущіе
регуляторамъ, изображеннымъ па рис. 153 и 155.
Дѣйствіе регулятора таково. Положимъ, что мы замыкаемъ
токъ при разведенныхъ угляхъ. Тогда сильный токъ проходить
черезъ Катушку отвѣтвленія, которая энергично втягиваетъ въ
себя стержень Ер и доводитъ угли до соприкосновенія. Но какъ
соединились, сейчасъ же образуется сильный токъ
въ главной цѣни лампы п въ введенной ігь нее
катушкѣ, въ отвѣтвленіи же токъ ослабляется.
Іклѣдетвіе итого стержень 1'^ втягивается, а Е(
отпускается и дуга вспыхиваетъ. Когда концы
углей сгораютъ увеличивается сопротивленіе дуги,
а, слѣдовательно, уменьшается сила тока главной
цѣпи лампы и увеличивается сила тока въ ка-
тушкѣ отвѣтвленія, вслѣдствіе чего угли вповь
сближаются, л т. д.
Подобные регуляторы съ небольшими измѣне-
ніями до сихъ поръ въ ходу. Рис. 160 изображаетъ
довольно распространенную модель подобнаго ре-
гулятора системы Сименсъ—Шукксртъ.
Обмотка „Компаундъ".
Американецъ Врушъ сообразилъ, что пезачѣмъ
въ дифференціальныхъ лампахъ дѣлать двѣ ка-
тушки и два стержня, достаточно сдѣлать одну
катушку съ двумя противоположными обмотками.
Такъ какъ въ принципѣ эта лампа, пе отличается
отъ дифференціальной, то достаточно привести ея
схему, которая л изображена па рпс. 161.
Мы перечислили, конечно, только самыя основ-
ныя модели регуляторовъ. Сказаннаго, одпако, будетъ достаточно,
чтобы вы сами могли разобраться въ тѣхъ лампахъ, съ которыми
вамъ придется встрѣтиться.
Рііе. 162. Разрѣлі. лампы ,.1ін-
нолі.та“ для пламолным. дугъ
(Сименса - Шуккорта, (ірлпі-
налі.ное положеніе углсіі).
Риг. Наруиі-
іші’і інігь іонре-
.МСНІПІГО дугчноічі
фонарл.
1’нс. 164. Зконо.мнанлампа Вс.
К. !>л. (й <імш’|юиъ, 700 сяіі-
іеіі; нродіілаиітелі.коси. Горѣнія
20—30 е'нѣ'чйі).
Теперь устраиваютъ также лампы съ углями, направлен-
ными подъ острымъ угломъ (рис. 162). Онѣ отличаются тѣмъ
преимуществомъ, что отбрасываютъ книзу почти весь свой свѣтъ.
Много заботь теперь кладется еще на то, чтобы изобрѣсти но-
вую форму стекляннаго сосуда для лампъ. Шаръ, по тепереш-
нимъ эстетическимъ понятіямъ, будто бы является недостаточно
ИЗЯЩНОЙ формой (СМ. рпс. 165—1.67)...
Ртутныя лампы.
Кварцевая лампа Гереуса.
Люди инчѣмъ не бываютъ довольны и всегда ищутъ чего-то
лучшаго. Поэтому они по удовлетворяются и угольными элсчстро-
_ дами дуговыхъ .лампъ. Чего, чего не пробовали
/ИК § въ дуговыхъ лампахъ вмѣсто угольныхъ элек-
\ х I тродовъ—іі мѣдные, и желѣзные, и даже ртут-
/---—1 с~ _ І'Д иые электроды.
Позвольте, скажете вы, какъ же можно сдѣ-
Ж Ж| лать ртутные электроды, когда ртуть — жпд-
кость?—Это, однако, оказывается возможнымъ;
Рне. 168. .Ртутная болѣе того, при этомъ получаются результаты,
лампа но Лѵммсрѵ. *
во многихъ отношеніяхъ интересные.
Конечно, нельзя зажигать такую ртутную дугу въ свободномъ
воздухѣ. Не думайте, чтобы намъ было очень жаль ртути, кото-
рая при этомъ будетъ сгорать и окисляться. Нѣтъ, но дѣло въ
томъ что ртутные пары, которые при этомъ будутъ образоваться,
РІ въ высшей степени ядовиты.
( Приходится запирать дугу въ стеклянные сосуды,
I а послѣднимъ придавать разныя причудливыя фор-
Г\\ мы, разсчитанныя на возможное уменьшеніе нагрѣ-
I ( ) ванія. Таковы лампы Хьюитта, Ароиса, Луммера. Свѣтъ
/ \ ртутныхъ лампъ имѣетъ своеобразный зеленоватый
П| |П оттѣнокъ. Цвѣта тѣлъ при этомъ свѣтѣ сильно иска-
куѵ жаются. Свѣтло-желтыя деревянныя издѣлія кажутся
ярко-зелеными. Румянецъ щекъ, губы и языкъ ка-
Ртутнкя лам- жутся ярко-синими па зеленомъ фонѣ. Конечно, та-
'ііепаполнвн1* кое осв'Ьщепіе не можетъ понравиться,—особенно да-
номъ видѣ), мамъ. Трудно было соблазниться и сравнительной
259
дешевизной этого свѣта (около 1 уатта па свѣчу)--слишкомъ ужъ
онъ самъ по себѣ непріятенъ.
Поэтому ртутныя лампы служатъ теперь пскліочителыго для
научныхъ цѣлей: ученые сумѣли открыть у пикъ цѣлый рядъ
полезныхъ качествъ.
Рпс. 170. Ртутная лампа Аронса
(модель Вс. К. Эя.).
Оказывается, что свѣтъ
ртутной дуги чрезвычайно
богатъ невидимыми ультра-
фіолетовыми лучами, кото-
рые отличаются сильными ,
фотографическими и физіо-
логическими дѣйствіями. Но вю. иі. к«ч>мжи «» герэуса.
и здѣсь природа по упу-
стила случая создать людямъ затрудненіе при утилизаціи этихъ
лучей: лучи эти сильно поглощаются стекломъ, за которымъ го-
ритъ дуга, и потому наружу не выходятъ.
Пришлось поискать матеріала, который бы былъ прозраченъ
не только для видимыхъ, но и для ультрафіолетовыхъ лучей.
Подходящимъ матеріаломъ для этой цѣли является горный Хру-
сталь (кварцъ), но онъ гораздо труднѣе плавится, чѣмъ стекло, и
260
только въ горячемъ пламени гремучаго гажі удается расплавлять
этотъ кварцъ и выдувать изъ него, какъ изъ стекла, сосуды, трубки
и другія болѣе или менѣе сложныя формы.
При этомъ кварцъ обладаетъ однимъ неоцѣнимымъ свогі-
ствомъ: онъ шшти не расширяется отъ теплоты. По'тпму. лаіі]*..
выдутой изъ кварца колбочкѣ ничего не сдѣлается, если се „ан-
калііть п въ такомъ видѣ облить холодной водой: стеклянная же
колбочка при такой безпоіцадпой операціи, понятію, сейчасъ же
лопнетъ'
Нужно признать большимъ успѣхомъ фирмы Гсрзусъ въ Ганау
(Германія), что она научилась приготовлять инъ кварца ртутныя
2В1
лампы. Эти лампы чрезвычайно богаты сильно дѣйствующими лу-
чами. Поэтому с'ь этой лампой нужны особыя іірп;[оет<і]*сокности.
Посмотрѣвши на лампу въ теченіе нѣсколькихъ секундъ, вы ри-
скуете? нажить сильнѣйшую и упорнѣйшую гилшшую Гюль и даже
потерять зрѣніе1). Объ икъ полезныхъ примѣненіяхъ мы погово-
римъ дальше.
Увіолевыя лампы.
Конечно, такой успѣхъ не замедлилъ вызвать конкуренцію.
Іенской фирмѣ Шоттъ и К°, вссмірнопзвѣстной своимъ научпо-
Рнс. 173. Увіолсвая лампа Шотта (зажиганіе лампи нагибаніемъ трубки и рефлектора).
р Такъ какъ стекло не пропускаетъ въ большомъ количествѣ ультрафіоле-
товыхъ лучей, то сквозь стеклянныя очки можно безопасно смотрѣть на лампу.
2Г>2
поставленнымь іі]И)И;ишдсівомі> стекла, .удилось изобрЪгти такой
сортъ стекла, который по прозрачмости для ультрафіолітшыхъ
Опѣ состоятъ изъ длинной сте-
клянной трубки (при ПО воль-
тахъ—-около 1 метра длины), снаб-
женной на обоихъ копцахъ уголь-
ными электродами. Кромѣ того, въ
трубкѣ заключено небольшое коли-
чество ртути. Трубка закрыта гер-
метически, и воздухъ изъ нея выкачанъ.
Для того, чтобы „зажечь “ лампу, замыкаютъ токъ и осто-
рожно нагибаютъ трубку такъ, чтобы ртуть -переливалась отъ по-
лучей очень близокъ къ кшірцу. но
гораздо дешевле его и легче обра-
263
ложительнаго полюса къ отрицательному. При этомъ тонкая
струйка ртути на короткій промежутокъ коротко замыкаетъ полюсы
лампы, а потомъ разрывается. Въ мѣстѣ разрыва вспыхиваетъ
дуга, распространяющаяся потомъ на всю длину трубки, въ видѣ
характернаго яркаго зеленоватаго сіянія. Зажиганіе ис особенно
удобно, по зато, разъ вспыхнувши, дуга горитъ безъ всякой регули-
ровки, такъ какъ во время горѣнія ничто въ трубкѣ не измѣняется.
Физіологическое дѣйствіе ртутнаго свѣта.
Мы уже указали, что свѣтъ ртутной лампы богатъ ультра-
фіолетовыми активными лучами, сильно поглощаемыми стекломъ.
Они проявляютъ свою активность очень разнообразно. Такъ, они
примѣняются для цѣ-
лей фотографіи и фо-
тотипіи, для бѣленія,
для испытанія красокъ,
для фотографированія
при искусственномъ
освѣщеніи и т. п.
Но въ особенности
цѣнно ихъ свойство—
въ короткое время уби-
вать разныхъ бактерій.
Поэтому ими пользу-
ются не только для дез-
инфекціи, но и для
прямого лѣченія. На
рис. 175 вы можете ви-
дѣть ребенка, который
съ первыхъ же дней
жизни заболѣлъ какой-
то накожной болѣзнью.
Рис. 176. Тотъ же ребенокъ черезъ 12 дней, послѣ
восьмичасового лѣченія свѣтомъ уніолевоіі лампы.
Рис. 176 показываетъ
результаты лѣченія съ
помощью ультрафіолетовыхъ лучей *)- Очень многія болѣзни
вылѣчиваются теперь по такому методу.
*) Въ данномъ случаѣ примѣнялась увіолевая лампа.
264
Въ дѣйствій атихъ лучей ла ч<-довѣчеі-і.-ую кожу вы легки
.можете убѣдиться, если вы обнажите свою руку и іи нѣкоторое
время подвергнете ее свѣту ртутной .тайны. Опа пе.чедлспио же
слегка покраснѣетъ. Ночью вы будете мучиться страшнымъ чу-
домъ, а кромѣ того рука вспухнетъ. Черезъ недѣлю іпіеолпро-
наніше мѣсто будетъ покрыто темнымъ загаромъ, словно ваша,
рука одна гуляла подъ тропиками. Итакъ, если бы намъ вздума-
лось продѣлать ати опыты, пы во всякомъ случаѣ прсдупре-
ждщіы теперь объ ихъ результатахъ...
Кварцевая лампа.
Впрочемъ, кварцевая лампа пріобрѣла п практическое значе-
ніе, какъ техническій источникъ свѣта.
Вотъ что показали опыты: увіолевыя лампы п первыя квар-
цевыя лампы состояли, какъ вм помните, изъ длинной трубки,
І’не. 177. Женская рука, модвергпутаи въ двухъ мѣ-
стахъ 15-тиминутному дѣііетнііа сііяьваго спѣта увіо-
лопмі ламиы (черезъ дна дня).
тщательно освобожден-
ной отъ воздуха. Даже
при сильномъ жарѣ,
развиваемомъ вольто-
вой дугой, пустота еще
оказывается довольно
совершенной. Расходъ
энергіи на каждую свѣ-
чу въ этихъ лампахъ
былъ около уатта па
свѣчу, при чемъ свѣтъ
имѣлъ непріятную зе-
леноватую окраску. Ко-
гда же, для опыта, ста-
ли дѣлать трубку ко-
роче и пропускать че-
резъ нее болѣе значи-
тельные токи, то, во-
первыхъ, свѣтъ улуч-
шился, сталъ менѣе зеленымъ, а во-вторыхъ, онъ сталъ значительно
іеіпевле. Давленіе въ трубкѣ возросло почти до атмосферы, а расходъ
энергія понизился до 0,25 уатта на свѣчу. Это рекордъ дешевизны!
Само собой разумѣется, что этимъ поспѣшили воспользоваться.
И вотъ теперь ужо появились въ продажѣ кварцевыя лампы,
по своему внѣшнему виду вполнѣ похожія па. обыкновенныя
дуговыя лампы. При горѣніи онѣ развиваютъ силу свѣта іп>
3500 свѣчей, при слегка, лишь зеленоватымъ оттѣнкѣ свѣта
(рис. 178). Чтобы уменьшить
тѣнка при освѣщеніи внутрен-
нихъ помѣщені й, устраиваютъ
люстры, въ которыхъ, кромѣ)
кварцевой лампы, введено пѣ-
шшріятііое впечатлѣніе этого от-
Рис. 179. Кварцовая лампа для отражен-
наго освѣщенія, съ добавочными лам-
почками накаливапъя.
Рис. 178. Кварцевая лампа
въ 3500 свѣчей.
сколько лампъ накаливанія. Ихъ красноватый свѣтъ сливается
съ зеленоватымъ свѣтомъ кварцевой лампы въ очень пріятное
сочетаніе (см. рис. 179).
Вслѣдствіе того крупнаго значенія, которое, повидимому, на-
чинаютъ пріобрѣтать эти лампы въ техникѣ, мы остановимся нѣ-
сколько подробнѣе па ихъ конструкціи.
Существенную часть, лампы составляетъ ея кварцевая „го-
18
266
рѣлка“ — существенную также и по своей стоимости, такъ какъ
опа одна стопи, около 60 рублей.
„Горѣлка* представляетъ пэт, себя оригшіалыюй формы квар-
цевый сосудъ (рпс. 180) со впаяішыми въ него электродами.
Копцы электродовъ снабжены охладителями изъ листовой мѣди.
Безъ этого охлажденія посредствомъ излученія теплоты съ боль-
шой поверхности кварца, могъ бы размягчиться. Дѣло въ томъ,
что расчеты температуры внутри'сосуда приводятъ къ высокимъ
цифрамъ, до 6000". Что въ сравненіи съ этой температурой ка-
кіе-нибудь пестастпые 3500" обыкновенной дуги.
Зажигается эта лампа такъ же, какъ и всѣ ей подобныя, на-
клоненіемъ и переливапіемт, ртути. Конечно, въ техническихъ
лампахъ это дѣлаютъ уже
не рукой!
Приспособленіе, которое
зажигаетъ лампу, впол-
нѣ автоматическое и его
можно разобрать па раз-
рѣзѣ лампы, рпс. 181. Но
лучше воспользуемся для
этого упрощенной схемой
(см. рис. 182).
„Горѣлка* можетъ вра-
щаться вокругъ точки а; это вращеніе производится посредствомъ
тяжа ». Тяжъ приводится въ дѣйствіе электромагнитомъ р, ко-
торый помѣщенъ въ отвѣтвленіи отъ лампы и черезт. который
токъ мояютъ проходить сейчасъ же послѣ замыкапія. Какъ только
лампа наклонилась, ртуть соединила оба полюса и дуга заго-
рѣлась, то тотчасъ же устанавливается электрическій токъ отъ
положительнаго полюса черезъ горѣлку и черезъ приспособле-
нія Ѵ;т.
Изъ нихъ I представляетъ изъ себя электромагнитъ, задача
котораго состоитъ въ томъ, чтобы притянуть якорь о, какъ только
токъ прошелъ черезъ лампу. Этимъ движеніемъ выключается
электромагнитъ д и уничтожается возможность потери энергіи
въ отвѣтвленіи. Сверхъ того, катушка I преслѣдуетъ и другую
цѣль: она предохраняетъ лампу отъ внезапныхъ измѣненій на-
пряженія, чего лампа не любитъ; съ этимъ дѣйствіемъ „самогш-
267
дукціп“ катушекъ мы познакомимся ближе въ одной изъ слѣ-
дующихъ главъ, т представляетъ изъ себя сопротивленіе, кото-
рое можно регулировать посредствомъ перестановки контакта к;
ото устроено для того, чтобы можно было включать лампу въ
сѣти съ разнымъ напряженіемъ. Вообще же о значеніи доіюлші-
Рис. 181. Разрѣзъ к.иарп.овоі'і лампы. Рис. 182. Схема соединеній кварнсвоіі’ламиы.
тельнаго сопротивленія намъ уже .приходилось говорить раньше
(см. стр. 252).
Эта новая лампа представляетъ изъ себя одинъ изъ сильнѣй-
шихъ извѣстныхъ ламъ источниковъ свѣта. Но опа можетъ быть
употребляема не только для освѣщенія: опа также превосходитъ
всѣ источники свѣта своей химической активностью. Поэтому
она уже завоевываетъ себѣ извѣстное положеніе въ фотохнмиче-
18’
268
ской промышленности. Ею пользуются для фотографіи, бѣленія,
дезинфекціи, свѣтолѣченія и т. п.
Мы покончили съ разными системами дуговыхъ лампъ. Не
кстати ли вспомнить, что не только паши дѣды, но и родители
ломнягь тѣ времена, когда керосиновое освѣщеніе казалось не-
вѣроятно яркимъ и врачи предостерегали отъ порчи глазъ этими
ослѣпительными лампами. Сравнимъ съ этимъ тѣ волны яркаго
и дѣйствительно ослѣпительнаго свѣта, которыя теперь вечеромъ
заливаютъ наши столицы. Вся эта перемѣна совершилась за
одинъ человѣческій вѣкъ, не болѣе чѣмъ въ пятьдесятъ лѣтъ.
Стоитъ ли послѣ этого смущаться мрачными сентенціями о томъ,
что мы ничего не знаемъ? И дозволительны ли вообще послѣ
этого сомнѣнія во всемогуществѣ пауки и научной техники!
ГЛАВА XIV.
Принципъ машинъ постояннаго тока.
Кольцо Грамма.
Движеніе проводниковъ въ магнитномъ полѣ.
Мы еще разъ возвратимся къ движенію проводниковъ въ маг-
нитномъ полѣ и при этомъ зададимся цѣлые съ помощью этихъ
проводниковъ получить постоянную электродвижущую силу,
какой отличаются, панрнм., элементы.
Это пс такъ просто; до эгого додумались только въ 1870 году.
II въ самомъ дѣлѣ, выше мы сказали (стр. 216), что постоянную
электродвижущую силу въ проводчикѣ мы получимъ, если будемъ
его равномѣрно двигать въ равномѣрномъ магнитномъ полѣ на-
перерѣзъ магнитнымъ линіямъ силъ. Но представить себѣ такое
поле мысленно во всякомъ случаѣ гораздо .легче, чѣмъ осуще-
ствить его на практикѣ. Правда, въ пашемъ распоряженіи имѣется
необъятное магнитное поле земли, но оно слишкомъ слабо для
пашихъ цѣлей; поэтому мы принуждены ограничиться магнит-
нымъ полемъ сравнительно небольшихъ размѣровъ, и проводникъ,
двигаясь въ этомъ полѣ въ одну какую-либо сторону, дойдя до
границы, долженъ будетъ вернуться назадъ. Но тогда, какъ мы
видѣли, электродвижущая сила получитъ тоже обратное напра-
вленіе (стр. 216).
Такимъ образомъ, съ помощью движенія проводника мы мо-
жемъ получить только перемѣнный токъ. Для полученія постоян-
наго тока приходится пускаться па выдумки, и притомъ па очень
хитрыя выдумки! Поэтому предупреждаю васъ: чтобы попять эту
выдумку, намъ понадобится очень сосредоточенное вниманіе.
Представимъ себѣ равномѣрное магнитное поле, возбуждаемое
270
системой магнитовъ РР (рпс. 183). Пусть въ этомъ полѣ вра-
щается проволочное кольцо ЛГХ, вокругъ оси XX', которая про-
ходитъ внѣ кольца, но лежитъ въ одной съ ішмъ плоскости.
Притомъ направленіе этой оси перпендикулярно къ направленію
линій силъ. На чертежѣ 183 тѣ части кольца, которыя ближе къ
памъ, для ясности [изображены болѣе толстой чертой.
При вращеніи кольца въ немъ будутъ возбуждаться электро-
движущія силы.
Рис. .183. Шмѣиииіе алектрот,піи \ іі( н апн ги ючгцѣ, нращаиицемси пъ рпвнумѣр-
помч. мисивд-иомъ полѣ.
Относительно величины этихъ электродвижущихъ силъ въ
разные моменты необходимо замѣтить, что она отнюдь не остается
постоянной, хотя бы кольцо и вращалось съ равномѣрной ско-
ростью: дѣло въ томъ, что измѣненіе потока индукціи, который
пронизываетъ кольцо (отъ этого измѣненія вѣдь и зависитъ
электродвижущая сила), происходитъ въ разные момеліты съ раз-
личной скоростью.
Такъ, напримѣръ, когда кольцо МХ находится въ положеніи 1,
то легко видѣть, что оно движется почти параллельно линіямъ
силъ, т.-е. почти не перерѣзаетъ ихъ. Поэтому потокъ, пронизываю-
щій кольцо, остается здѣсь почти неизмѣннымъ. Итакъ, около
положенія 1, какъ бы сильно пн было магнитное поле, электродви-
жущая сила невелика.
Дальнѣйшее разсмотрѣніе показываетъ слѣдующее: въ поло-
женіи 1 потокъ, пронизывающій кольцо, имѣетъ самую большую
изъ всѣхъ возможныхъ величинъ, такъ какъ здѣсь плоскость
кольца перпендикулярна къ направленію потока. Поэтому, потокъ
до положенія 1 долженъ былъ возрастать, а послѣ него долженъ
начать убывать. Но чтобы возрастаніе смѣнилось убываніемъ,
очевидно, должно было произойти прекращеніе измѣненія. Оче-
видно также, что это должно было произойти какъ разъ въ тотъ
моментъ, когда нотокъ достигъ наибольшей своей величины.
Итакъ, при прохожденіи мимо положенія 1, потокъ въ теченіе
одного мгновенія переставалъ измѣняться; слѣдовательно въ этотъ
моментъ электродвижущая сила была не только слаба--оиа рав-
нялась пулю; такимъ образомъ электродвижущая сила равна
нулю какъ разъ въ томъ положеніи, гдѣ черезъ кольцо прохо-
дить наибольшій потокъ магнитной силы.
Послѣ этого кольцо направляется къ положенію 2; при этомъ
оно начинаетъ пересѣкать линіи спл^, и пересѣкаетъ ихъ тѣмъ
чаще, чѣмъ ближе оію къ положенію 2.
Соотвѣтственно с'ь этимъ электродвижущая сила, которая въ
положеніи 1 была равна пулю, постепенно растетъ до положенія 2,
хотя въ этомъ послѣднемъ магнитный потокъ, пронизывающій
кольцо, равенъ нулю. Здѣсь опять необходимо помнить, что для
опредѣленія величины электродшгжупщй силы важно знать по
величину потока, а скорость, съ которой онъ измѣняется. А это
измѣненіе, особенно быстро совершается именно в*ь положеніи 2.
При дальнѣйшемъ движеніи отъ положенія 2 величина маг-
нитнаго потока, пронизывающаго кольцо, начинаетъ, въ противо-
положность прежнему, увеличиваться. Казалось бы, что токъ дол-
женъ измѣнить свое направленіе. Но это не такъ; дѣло въ томъ, что
въ то же время кольцо повертывается другой стороной, и лішпі
силъ, которыя входили въ кольцо съ верхней стороны (па рис. 183
изображено выше положенія 2), теперь входятъ съ нижней сто-
роны (ниже положенія 2 на. рпс. 183). Это обстоятельство имѣетъ
для кольца такое же значеніе, какъ если бы измѣнилось напра-
вленіе линій силъ. Мы видимъ, что въ положеніи 2 произошло
сразу двѣ перемѣны въ обстоятельствахъ движенія; въ результатѣ
этихъ двухъ одновременныхъ перемѣнъ токъ продолжаетъ идти
черезъ кольцо въ прежпемъ направленіи.
Начиная отъ положенія 2 измѣняется наклонъ линій силъ къ
плоскости кольца, но измѣненіе это происходитъ въ различныхъ
мѣстахъ съ различной быстротой, а въ особенности медленно
около положенія 3, гдѣ кольцо движется въ теченіе нѣкотораго
времени почти параллельно линіямъ силы и совсѣмъ ихъ пс пере-
сѣкаетъ. Отсюда слѣдуетъ, что алектродвпжущая сила, имѣвшая
наибольшую величину въ положеніи 2, нашшаси. уменьшаться и
въ положеніи 3 надаетъ до пуля.
Въ положеніи 3 (рпс. 184) дѣло существенно помѣняется.
Магнитный потокъ, который до положенія 3 увеличивался,
теперь начинаетъ уменьшаться. Направленіе электродвижущей
Рис. 134. Измѣненія н.ісктродпнжуііісіі силы п*ь кольцѣ, вращающемся въ равномѣр-
номъ .Магаданомъ нолѣ.
силы вслѣдствіе этого мѣняется; по въ данномъ случаѣ измѣне-
ніе электродвижущей силы не парализуется одновременнымъ измѣ-
неніемъ направленія кольца, потому что кольцо продолжаетъ
обращать къ линіямъ сиды все ту же овою сторону. Итакъ, здѣсь
обращеніе электродвижущей силы происходитъ въ дѣйствитель-
ности. Начиная отсюда, токъ идетъ по толсто начерченной сто-
ронѣ кольца въ направленіи отъ ІѴ къ М, а не наоборотъ, какъ
прежде, отъ М къ №.
Подобнымъ же образомъ мы можемъ вывести, что эта обратно
направленная электродвижущая сила будетъ увеличиваться до
положенія 4, тамъ достигнетъ своей наибольшей величины, пе-
рейдетъ черезъ положеніе 4 безъ измѣненія направленія (какъ
въ положеніи 2); потомъ она начнетъ уменьшаться и въ положе-
ніи 1 упадетъ до нуля. Здѣсь опа снова измѣнитъ направленіе,
и далѣе мы можемъ снова прослѣдить тѣ же фазы измѣненія
электродвижущей силы, которыя мы только что разсмотрѣли.
Резюмируемъ вкратцѣ наблюдаемыя явленія:
1) Въ теченіе половины оборота, справа о тъ ли-
273
піп 1—3, въ кольцѣ возбуждается электродвижущая сила одного
направленія; она равна нулю въ положеніи 1, достигаетъ своего
максимума въ положеніи 2 и омять падаетъ до нуля въ положе-
ніи 3, гдѣ ея направленіе мѣняется па противоположное.
2) II а л ѣ вой полой и и ѣ о б о р о т а въ кольцѣ возбу-
ждается электродвижущая сила направленія, обратнаго предыду-
щему. Она равна нулю въ положеніи 3, максимуму въ положе-
ніи 4 и снова нулю въ положеніи 1, гдѣ ея направленіе снова
мѣняется.
Если вы вполнѣ освоитесь съ сущностью этихъ разсужденій,
то уразумѣніе кольца Грамма и динамо-машинъ по представитъ
для васъ никакихъ затрудненіи.
Движеніе спирально согнутаго проводника.
Замѣнимъ наше движущееся кольцо цѣлымъ рядомъ движу-
щихся колецъ, послѣдовательно соединенныхъ другъ съ другомъ
и расположенныхъ но одной окружности. Тогда мы полупимъ
движущуюся спираль, изображенную на рпс. 185. Представимъ
себѣ мысленно всю эту спираль раздѣленной на двѣ половины—
правую и лѣвую относительно линіи 1—3. Легко сообразить, что
во всѣхъ виткахъ спирали, которые принадлежатъ одной поло-
винѣ, будетъ возбуждаться электродвижущая сила одного напра-
вленія. А такъ какъ всѣ витки соединены послѣдовательно, то
всѣ эти отдѣльныя электродвижущія силы складываются. На коп-
цахъ этой половины спирали оказывается разность потенціаловъ,
которая равна суммѣ электродвижущихъ силъ отдѣльныхъ вит-
274
ковъ, при чемъ положительный полюсъ находится, положимъ, въ
точкѣ Л ]).
Равнымъ образомъ всѣ витки правой стороны оказываются
подъ дѣйствіемъ одинаково направленныхъ электродвижущихъ
силъ. Направленіе ихъ противоположно направленію электро-
движущихъ силъ на лѣвой половинѣ. Всѣ электродвижущій силы
правой половины также складываются въ одну разность потен-
ціаловъ между точками А и В. Эта разность противоположна по
знаку той, которая образовалась па правой половинѣ. Такъ какъ
на обѣихъ сторонахъ линіи АВ все происходить одинаково, то
и величина двухъ разбираемыхъ разностей одинакова.
Другое важное замѣчаніе:
Общая разность потенціаловъ на копцахъ витковъ правой
(конечно, также и лѣвой) половины остается во время вращенія
колецъ постоянной по величинѣ. Правда, электродвижущая
сила въ отдѣльныхъ виткахъ все время измѣняется; но въ то
і) Легко установить направленіе электродвижущей силы, возникающей въ
виткахъ спирали, на основаніи слѣдующихъ соображеній.
Какъ и всякій другой замкнутый токъ, токъ, возникшій въ виткѣ благодаря
индукціи, возбуждаетъ вокругъ себя, магнитное поле (см. стр. 211);— это ма-
гнитное поле накладывается на то,- которое возбуждало индукцію. Если мы
знаемъ направленіе магнитнаго потока, возникающаго около витковъ спирали,
то мы по Максвеллооскому правилу (см. стр. 221) легко опредѣлимъ направленіе
самаго тока и электродвижущей силы. Каково же направленіе потока, возни-
кающаго около витковъ? Чтобы ѳго опредѣлить, достаточно знать, что магнит-
ный потокъ, возбуждаемый индукціоннымъ токомъ, всегда стремится уменьшить
то измѣненіе, которое претерпѣваетъ индуцирующій потокъ, пронизывающій кон-
туръ проводника. Этотъ законъ, извѣстный подъ именемъ закопа Ленца, въ сущ-
ности представляетъ собой частный случаи общаго механическаго закона, глася-
щаго, что противодѣйствіе равно дѣйствію и направлено въ противоположную
сну сторону.
Положимъ, напр., что индуцирующій магнитный потокъ увеличивавъ ся.
Тогда индуцированный токъ образуетъ вокругъ себя поле, которое, наклады-
ваясь па индуцирующее, стремится уменьшить его величину, и потому имѣетъ
направленіе, обратное направленію индуцирующаго поля. Опредѣливъ направле-
ніе магнитнаго ноля, вызваннаго индуцированнымъ токомъ, мы переходимъ къ
опредѣленію направленія самаго тока (по правилу Максвелла, см. стр. 221).
Если, напротивъ, пронизывающій спираль потокъ уменьшается, тогда
индуцированный токъ стремится своимъ магнитнымъ потокомъ восполнить это
уменьшеніе. Поэтому въ данномъ случаѣ вызванный имъ магнитный потокъ
имѣетъ направленіе, одинаковое съ направленіемъ индуцирующаго потока.
Направленіе тока выводится изъ направленія потока опять-таки по правилу
Максвелла.
время, какъ она падаетъ въ виткахъ, движущихся отъ положенія
2 къ положенію 3, она въ тоИ же мѣрѣ растетъ въ виткахъ, дви-
жущихся отъ 1 къ 2. Такъ что сумма электродвижущихъ силъ
всѣхъ витковъ остается постоянной.
Такимъ образомъ, двѣ половины нашего кольца мы можемъ
считать за два отдѣльныхъ источника электричества, постоян-
ныхъ по электродвижущей силѣ и соединенныхъ другъ съ дру-
гомъ у А и В одинаковыми полюсами т.-с. соединенныхъ парал-
лельно. Когда мы вращаемъ кольцо, не замкнувъ точекъ А и В
внѣшнимъ проводникомъ, эти двѣ электродвижущія силы уравно-
вѣшиваютъ другъ друга, такъ какъ онѣ направлены въ противо-
положныя стороны. Но если ъгы свяжемъ общіе полюсы А и В
внѣшнимъ проводникомъ, тогда оба источника будутъ дѣйство-
вать какъ элементы, связанные параллельно (см. стр. 108), и каж-
дый дастъ въ проводникѣ половину общаго тока, при электро-
движущей сидѣ, которая постоянна по величинѣ н равна разности
потенціаловъ, развиваемой въ каждой половинѣ спирали.
Вотъ схематическая теорія того прибора, который мы назы-
ваемъ кольцомъ Грамма.
Собираніе тока.
Но конечно, этимъ сказано еще далеко но все.
Прежде всего, какъ связать внѣшній проводникъ съ точками
А и В, принадлежащими кольцу, которое вращается со скоростью
1000—1200 оборотовъ въ секунду? Несмотря па кажущуюся слож-
ность этой задачи, рѣшеніе ея вовсе пе такъ затруднительно:
дѣло въ томъ, что за все время движенія положеніе точекъ Ап
В въ пространствѣ неизмѣнно.
Вы легко можете себѣ представить, что проволока съ наруж-
ной стороны кольца обнажена, но что при этомъ отдѣльные витки
спирали все-таки не соприкасаются металлически.
Далѣе пусть въ точкахъ А и В помѣщены неподвижно метал-
лическія пружинящія пластинки, которыя прижаты къ кольцу
Грамма и во время вращенія послѣдняго трутся о его обмотку—
это такъ называемыя щетки; съ этнмп щетками мы и соединимъ
внѣшнюю цѣпь тока*.
Какъ все это осуществляется на практикѣ?
— Попятно, что мы не могли быть вращать пашу спираль съ
такой быстротой, если бы она по была намотана на твердый
кольцеобразный сердечникъ (рис. 186). Кольцо это скрѣплено съ
центральной осью, которая и передаетъ ему свое движеніе.
Изъ какого матеріала строятъ сердечникъ?
— Вы бы могли догадаться объ этомъ сами.
Если бы силовыя линіи индуцирующаго магнитнаго іюля
должны были проходить отъ одного полюса къ другому, па срав-
иптельпо длинномъ промежуткѣ, по воздуху (рис. 183), то маг-
нптпое сопротивленіе, было бы очепь велико (ем. стр. 210), а маг-
нитное поле было бы очепь слабо. А между тѣмъ для полученія
Рис. 186. Кольцо Грамма съ желѣзнымъ сердечникомъ.
болѣе пли менѣе значительной электродвижущей силы суще-
ственнымъ условіемъ является именно сильное индуцирующее
магнитное поле.
По этимъ соображеніямъ дѣлаютъ кольцеобразный сердечникъ
изъ желѣза. Тогда линіи силъ, пашедшп такой легко проницае-
мый путь, производятъ сильное намагниченіе, такъ какъ общее
сопротивленіе магнитной цѣпи сильно падаетъ.
Въ то же время избѣгаютъ раздвигать полюсы ѣг и 8 индук-
торовъ такъ сильно, какъ это, наприм., изображено на рпс. 185.
Напротивъ того, ихъ сближаютъ по мѣрѣ возможности и дѣлаютъ
вогнутыми, какъ па рпс. 186. Въ эти полюсные наконечники коль-
цо входить почти вплотную, что и отзывается на магнитномъ со-
противленіи самымъ благопріятнымъ образомъ. Меледу кольцомъ
Грамма и полюсомъ индукторовъ оставляютъ лишь такой промежу-
токъ, который безусловно необходимъ для свободнаго вращенія
спііральпой обмотки кольца.
Позаботиться объ уменьшеніи этого промежутка далеко не лиш-
нее въ виду того, что магнитное сопротивленіе воздуха чрезвы-
чайно сильно превосходитъ сопротивленіе желѣза. Практически все
сопротивленіе магнитной цѣпи машины будетъ зависѣть почти ис-
ключительно отъ величины воздушнаго промежутка.
Токи Фуко. Ихъ возникновеніе; способы отъ нихъ
избавиться.
Если мы устроимъ кольцо Грамма съ желѣзнымъ сердечни-
комъ— камъ мы его описали—и будемъ его вращать съ полной'
скоростью въ сильномъ
магнитномъ полѣ, то насъ
очень скоро поразитъ бы-
строе нагрѣваніе кольца
и мы замѣтимъ даже за-
пахъ гари!
Это почему же?
Для того, чтобы уяс-
нить себѣ это, произве-
демъ одинъ замѣчатель-
ный н притомъ восьмапро-
стой опытъ (рис. 187 и 188).
Повѣсимъ на шелко-
вой шикѣ между полю-
сами электромагнита ме-
таллическую массу, папр.,
мѣдный шарикъ. Потомъ
закрутимъ, нитку, на ко-
торой онъ виситъ; ша-
рикъ придетъ въ сильное **• 187' °№П^^И сущмт“”“"іе
вращеніе.
Въ теченіе опредѣленнаго промежутка времени опъ будетъ
вращаться въ одну сторону, потомъ остановится и будетъ вра-
щаться въ обратную сторону. Конечно, не въ этомъ еще заклю-.
чается обѣщанный нами замѣчательный результатъ.
Теперь пропустимъ черезъ электромагнитъ электрическій токъ,
и иы видите, какъ шарикъ, который такъ сплішо вращался, вдругъ
сразу останавливается.
Объясняется это такъ.
Вещество металлическаго шарика при своемъ вращеніи пере-
сѣкаетъ линіи силъ, которыя возникли, когда мы замкнули токъ
въ электромагнитѣ. Поэтому въ шарикѣ возбуждаются электро-
движущія силы индукціи. Эти электродвижущія силы внутри
шарика всюду находятъ себѣ аамкиутые пути,—осуществляется
цѣпь тока съ малымъ сопротивленіемъ, почему возникающіе токи
Гис. 188. Аппаратъ для
демонстраціи токоіп. Фуко
(мѣдный маятникъ, качаю-
щійся между полюсными на-
конечниками сильнаго элек-
тромагнита, сильно тормо-
зится, когда черезъ алск-
тромагпит'ь пропускаютъ
токъ).
чрезвычайно велики. Эти токи и называ-
ются токами Фуко, по имени знаменитаго
французскаго физика, который ихъ открылъ
впервые.
Конечно, эти токи нагрѣваютъ шарикъ,
значитъ, они расходуютъ энергію. Откуда
же они берутъ эту энергію? И;и> энергіи
вращательнаго движенія шарика. Но вѣдь
эта энергія очень невелика? Совершенно
вѣрно; потому-то опа п истощается такъ
быстро, потому-то шарикъ и останавливает-
ся почти сразу.
Какъ въ этомъ шарикѣ, такъ и въ мас-
сивномъ кольцѣ, которое мы вращаемъ въ
магнитномъ полѣ, проявляются токи Фуко.
Кольцо Грамма не останавливается только
потому, что мы продолжаемъ тратить из-
вѣстную работу на его вращеніе. При этомъ
токи Фуко возникаютъ непрерывно, непре-
рывно даютъ тепловую энергію и постепенно
повышаютъ температуру кольца.
Теперь понятно, что послѣ извѣстнаго промежутка времени
изоляція проводовъ начинаетъ течь, и появляется тотъ харак-
терный -запахъ гари, который и обратилъ наше вниманіе на это
явленіе.
Ясно, что нужно во что бы то пн стало избавиться отъ этихъ
паразитныхъ токовъ, п не только потому, что они регулярно
поджигаютъ намъ изоляцію, но и въ особенности потому, что они
279
(чівершшіно нсчіропзводпте.іьпо попиірпиггъ огромно»1 количество
энергіи.
Избавляются отъ этихъ паразитныхъ токовъ слѣдующимъ об-
разомъ: дѣлаютъ желѣзный сердечникъ кольца не изъ цѣльнаго
желѣза, а изъ отдѣльныхъ топкихъ желѣзныхъ листовъ, изоли-
рованныхъ другъ отъ друга бумагой пли слоемъ лака <|>и<-.. 18(1).
Прежде Д'ѣлали якорь изъ пупка жслѣзпг,і.ѵь проволокъ.
Рпс. 189. Жс.тіілпмй дискъ для сердеч-
пика кольни Гримма.
Рпс. 190. Жр.гіыиыіі діісіп. для сер-
дечника барабаннаго лкоря.
При такомъ устройствѣ каждый листа пли проволока, — опи,
конечно, располагаются параллельно по направленію поля,—про-
низывается лишь небольшимъ количествомъ линій силъ, и въ
каждомъ листѣ или проволокѣ можетъ возникнуть только очень
небольшая электродвижущая сила. Но кромѣ того, благодаря ма-
лымъ размѣрамъ листовъ или проволокъ, пхъ электрическое со-
противленіе велико и потому возникающіе отъ”малыхъ, электро-
движущихъ силъ при большомъ сопротивленіи токи будутъ малы
и подавно.
Если якорь составленъ изъ тонкихъ листовъ въ */, м.м. тол-
щины, то количество энергіи, поглощаемой токами Фуко, дѣ-
лается совершенно незамѣтнымъ. Всс же необходимо пірівпать,
что опп возникаютъ постоянно, если только индукторы облада-
ютъ какимъ-либо магнетизмомъ, а кольцо вращается, хотя бы во
внѣшней цѣпи и не требовалось ппкакого токи.
Такимъ образомъ токи Фуко представляютъ для дшіамо-ма-
280
шины то же самое, чѣмъ для элементовъ является разъѣданіе
цинка при разомкнутой цѣпи.
Необходимо замѣтить—это очень важно,—что, несмотря на
подраздѣленіе сердечника, линій силъ индуцирующаго поля по-
прежнему легко его пронизываютъ по пути отъ одного полюса
индукторовъ КЪ другому, такъ какъ ПЛОСКОСТЬ желѣзныхъ ли-
стопъ параллельна направленію поля. Поэтому, хотя токи Фуко
при этомъ ослабляются, магнитное сопротивленіе цѣпи пе увели-
чивается замѣтнымъ образомъ.
Далѣе, попятно, что только сердечникъ якоря необходимо под-
раздѣлять, по совершенно пе нужно дѣлать того же съ сердеч-
никомъ и полюсными пакопечішкамгг индукторовъ. Дѣло въ томъ,
что поле внутри индукторовъ остается постояннымъ, въ нихъ пе
происходитъ никакихъ измѣненій магнитнаго потока, а потому
исключена и всякая возможность появленія токовъ Фуко.
Во всѣхъ случаяхъ, когда желѣзная масса, хотя бы и непо-
движная, пронизывается магнитнымъ полемъ перемѣнной вели-
чины, подраздѣленіе ея совершенно необходимо.
Объ этихъ замѣчаніяхъ памъ придется вспомнить, когда мы
будемъ впослѣдствіи говорить о катушкѣ Румкорфа и о транс-
форматорахъ.
Гистерезисъ.
Причина гистерезиса; уменьшеніе вызываемыхъ имъ потерь.
Кромѣ токовъ Фуко въ якорѣ динамо-машинъ ость еще одна
причина, обусловливающая постоянную потерю энергіи. Эта при-
чина называется гистерезисомъ—греческое слово, о значеніи ко-
тораго мы лучше умолчимъ, такъ какъ его прямое значеніе только
собьетъ насъ съ толку и затемнитъ сущность явленія, іЦторое
само по себѣ очень просто.
Явленіе заключается въ томъ, что желѣзо, подвергнутое дѣй-
ствію магнитнаго ноля, испытываетъ особое внутреннее измѣне-
ніе, которое вполнѣ аналогично остающейся деформаціи согну-
таго упругаго бруска, которая наблюдается, если превзойти пре-
дѣлъ его упругости.
Такъ называемый постоянный магнетизмъ есть одно изъ про-
явленій гистерезиса. Желѣзо, которое мы подвергали дѣйствію
магнитнаго поля, должно было бы вполнѣ размагнититься, когда
281
Рпс. 191. Подобіе дѣйствій
гистерезиса.
нто поле уничтожено. Но этого не происходитъ. Точпо такъ я;е
и согнутая пруяѵпна, если прекратить дѣйствіе сгибающей силы,
по вполнѣ разгибается, если при сгибаніи мы превзошли про-
дѣлъ упругости.
Иногда—хотя рѣдко—гистерезисъ оказывается опель полез-
нымъ: такъ, напр., мы увидимъ далѣе, какъ Уитстонъ и Вернеръ
Сименсъ сумѣли имъ воспользоваться, какъ средствомъ для само-
возбужденія дппамо-маишігь. По гораздо чаще онъ оказываетъ
ялектротехгшкамъ очень плохія услуги: такъ, онъ является при-
чиной невѣрныхъ показаній измѣрительныхъ приборовъ, а въ
интересующей пасъ области дппамо-мапішіъ
онъ является препятствіемъ къ тому, чтобы
динамо-машина стала дѣйствительно иде-
альнымъ приборомъ
Для выясненія, почему благодаря ги-
стерезису въ динамо-машинахъ пропадаетъ
большое количество энергіи, мы приведемъ
слѣдующій примѣръ: пусть плоская пру-
жина зажата однимъ концомъ въ за-
жимѣ К (рпс. 191). Возьмемъ ее іа верх-
ній копецъ и будемъ ее водить вправо и
влѣво. Сначала будемъ отводить ея конецъ
па небольшое разстояніе, не превосходя
предѣла упругости. Работа, которую мы затрачиваемъ при сгибаніи,
приводитъ частицы вещества въ состояніе особаго напряженія.
Это напряженіе появится вновь въ полной мѣрѣ, сели мы отпу-
стимъ пружину, и опа, качнувшись въ противоположную сто-
рону, вернется назадъ въ то положеніе, въ которое мы ее от-
вели. Итакъ, здѣсь энергія не пропадаетъ и пружина не нагрѣ-
вается.
Но если мы отведемъ конецъ пружины настолько, что пре-
взойдемъ предѣлъ ея упругости, тогда дѣло будетъ обстоять
иначе: при каждомъ обратномъ движеніи пружины мы должны
будемъ производить извѣстную работу для того, чтобы уничто-
жить остающуюся деформацію, происшедшую отъ предваритель-
наго сгибанія. Эта работа переходитъ въ тепло, и пружина на-
грѣвается. Нагрѣваніе пружины можетъ принимать довольно зна-
чительные размѣры, что мы легко можемъ замѣтить, когда мы
19
282
сгибаемъ стальную проволоку въ разныя стороны, желая ее
сломать.
Полное подобіе съ описаннымъ явленіемъ мы находимъ въ
области магнетизма. Каждый разъ, какъ мы памапш’шваемъ же-
лѣзный сердечникъ электрическимъ токомъ и затѣмъ прекраща-
емъ токъ, въ сердечникѣ все же остается нѣкоторый остаточный
магнетизмъ. Когда мы при послѣдовательныхъ противоположныхъ
намагничиваніяхъ желѣза старае.мся уничтожить этотъ оста-
точный магнетизмъ, мы должны затратить на это извѣстную
долю энергіи, которая и переходитъ іп> теплоту. Но этой при-
чинѣ и нагрѣваются якоря нашихъ современныхъ дппамо-ма-
ппшъ, такъ какъ желѣзо якоря подвергается сильпымт, и быстро
слѣдующимъ другъ за другомъ ііеремагшічшіаніямъ: при обыкно-
венной конструкціи динамо-машины, перемагничиваніе происхо-
дитъ дважды въ теченіе каждаго оборота якоря.
Я полагаю, что послѣ всего сказаннаго вамъ ясно, что токи
Фуко съ одной стороны и гистерезисъ съ другой представляютъ
изъ себя два совершедшо различныхъ явленія, хотя оба оіш вле-
кутъ за собой совершенно одинаковыя слѣдствія, а именно, на-
грѣваніе якоря.
Величина потерь отъ гистерезиса зависитъ только отъ объема
желѣза *), а потому подраздѣленіемъ сердечника здѣсь дѣлу
не поможешь, въ то время какъ при борьбѣ съ токами Фуко
этотъ способъ оказался намъ очень полезнымъ. Съ другой ото-
ропи, величина этихъ потерь за время одного оборота не зави-
ситъ отъ той быстроты, съ которой происходитъ вращеніе, точно
такъ же, какъ работа на сгибаніе пружины, отведенной за пре-
дѣлъ упругости, не зависитъ отъ того, насколько быстро мы про-
изводимъ это сгибаніе. Токи Фуко, наоборотъ, поглащають въ
теченіе одного оборота тѣмъ больше энергіи, чѣмъ вращеніе
происходитъ быстрѣе. Поэтому, если ограничиваться сравнительно
медленными вращеніями якоря и вести его подраздѣленіе до-
вольно далеко, то потери отъ токовъ Фуко будутъ довольно слабы:
но па величинѣ потерь отъ гистерезиса это совсѣмъ не отра-
зится; чтобы избѣжать ихъ, можно предложить только одно:
<) Сверхъ того, конечно, и отъ сорта самого желѣза. На практикѣ для етой
цѣли промѣняютъ особо мягкіе, чистые сорта желѣза.
283
брать хорошее, мягкое желѣзо
сильнымъ намагничиваніямъ.
Если эти условія соблюдаютс
токовъ Фуко почти одинаковы
5 или 0% затрачиваемой энергіи.
и пе прибѣгать къ чрезмѣрно
я, то потери отъ гистерезиса и
и въ общемъ не превосходятъ
Собираніе тока, коллекторъ, сдвигъ щетокъ.
Возвратимся теперь къ кольцу Грамма.
На практикѣ не доставляютъ себѣ удовольствія обнажать на-
ружный слой проволоки, чтобы по нимъ скользили щетки 9.
Скорость вращенія этого наружнаго слоя очень велика, и прово-
локи отъ тренія скоро разрушаются. Кромѣ того, <>та часть якоря
вообще трудно доступна, такъ какъ она. плотно охватывается по-
Рис. 192. Пріищиііъ кол-
лектора.
люсными наконечниками индуктора.
Для собиранія тока пользуются особымъ коллекторомъ,
схематически представленнымъ на рпс. 192. Опъ сидитъ па той же
оси, какъ и якорь, и образуетъ съ нимъ
одно цѣлое. Пластинки коллектора сдѣ ыпы
изъ мѣди и отдѣляются дрзіь оіь друіа
изолирующимъ веществомъ; каждая пла-
стинка соединяется особой проволокой съ
извѣстной точкой якорной обмотки, и точки
соединенія равно удалены другъ отъ друга.
Благодаря этой металлической связи потен-
ціалъ пластинки одинаковъ съ потенціаломъ
соотвѣтственной точки обмотки. Распредѣ-
леніе потенціала по коллектору благодаря
этому пе отличается отъ распредѣленія по-
тенціала на обмоткѣ. Поэтому мы можемъ
теперь призвать щетки къ коллектору въ тѣхъ точкахъ его, ко-
торыя соотвѣтствуютъ точкамъ и В обмотки.
Впрочемъ, приходится сдвинуть щетки нѣсколько впередъ, по
направленію вращенія кольца, и притомъ тѣмъ сильнѣе, чѣмъ
нагрузка машины больше.
Этотъ небольшой сдвигъ щетокъ зависитъ отъ того, что токъ,
і) Впрочемъ, нѣтъ правила безъ исключенія (см. гл. 15). Строятъ и такія
динамо-машины, гдѣ щотки прижимаются непосредственно къ обмоткѣ якоря.
19*
284
наведенный въ якорь, самъ образуетъ магнитное поле, которое
налагается на поле, образуемое индукторами, и тѣмъ нѣсколько
измѣняетъ его видъ — измѣ-
няетъ тѣмъ сильнѣе, чѣмъ
больше токъ, проходящій по
якорю, т.-е. чѣмъ больше на-
грузка машины.
Рнс. 194. Коллекторъ съ щщдушни'н
изолиніей.
Рис. 193. Простой коллекторъ
для ноболыяоіі машины.
Это явленіе называется реакціей якоря.
На практикѣ прижимаютъ щеткц къ тѣмъ мѣстамъ коллек-
тора, гдѣ опѣ менѣе всего искрятъ, т.-е. гдѣ искры между щет-
Рис. 195. Коллекторъ съ павипчииающп-
мися проволоками якоря.
Рис. 196. Коллекторъ съ напаиваю-
щимися проволоками якоря.
Что касается этихъ искръ, то ихъ происхожденіе можно объ-
яснить слѣдующимъ образомъ: когда двѣ пластинки коллектора
проходятъ мимо щетки, то щетка замыкаетъ коротко часть обмотки,
находящуюся между пластинками; эта часть обмотки переходитъ
при этомъ съ одной стороны „нейтральной" линіи АВ на дру-
гую, и токъ долженъ перемѣнить вт> пеіі свое направленіе. Но
такое внезапное измѣненіе встрѣчаетъ въ обмоткѣ значительное
сопротивленіе, благодаря такъ
называемой самоиндукціи (см. ——
ниже гл. 18, и токъ вредно-
читаетъ поэтому идти въ щетку,
минуя эту часть обмотки, прямо
Риг. 197. ІЫііГі.іыігоІІ Гіні'ічшіекііі якорі.
ПО воздушному промежутку, КО- съ кп.ыекнірнмъ.
торый отдѣляетъ щетку отъ той
пластинки, которую щетка только что покинула.
Такимъ образомъ и образуются искры; искры эти разрушаютъ
коллекторъ и щетки, берутъ для своего образованія часть энергіи
и поэтому вредно отзываются па дѣйствіи машины.
Но внимательное изученіе явленія позволило справиться съ его
вредными сторонами. Въ хорошо устроенныхъ машинахъ всегда
можно, сдвинувъ немного щетки па кол-
в лекторѣ, пайтп для ішхъ такое положеніе,
ВСЧл:.' _ _ •'
Рпс. 198. Угольна» щетка. Рію. 199. Коллекторная щетка азъ мѣдпоі’і ткаші.
что искры почти исчезнутъ; поэтому современныя машины ведутъ
себя смирно—безъ лишняго блеска и треска.
Возбужденіе индукторовъ. Независимое возбужденіе.
Какъ удобнѣе всего возбуждается магнитное поле, въ которомъ
вращается якорь?
Первая мысль, которая здѣсь можетъ представиться, это—
прибѣгнуть къ сильнымъ постояннымъ магнитамъ. Тогда машина
называется магнито-электрической.
Такое магнитное поле для своего поддержанія не требуетъ
никакой работы и потому ничего не стоитъ владѣтелю.
Такъ именно и дѣлали первые изобрѣтатели.
Но въ настоящее время магішто-мапшпы можно найти только
въ музеяхъ, въ качествѣ исторической достопримѣчатолытостгг.
Теперь во всѣхъ динамо-машинахъ, за самымъ ничтожнымъ ис-
286
клоченіемъ, возбуягдпютъ поле посредствомъ спеціальпо устроен-
ныхъ электромагнитовъ. Не правда ли, какое странное усовср-
іненствонапіе: устраивать дорого стоящее возбужденіе, когда его
можно имѣть даромъ?
Тѣмъ не менѣе это, дѣйствительно, огромное усовершенство-
ваніе: мягкое желѣзо гораздо болѣе проницаемо для магнитныхъ
Рис. 200. Первая дгпшо-шішіа Сялепса, построошші въ 1868 году (ііобошш»
магнитоэлектрическая машина, па чсрто;кѣ справа, служитъ для возбужденія ноля глав-
ной машины).
силовыхъ линій, чѣмъ сталь, а потому, пользуясь электромагни-
тами, можно получить гораздо болѣе сильное поле. Правда, па
возбуяеденіе электромагнитовъ приходится тратить электрическій
токъ, тѣмъ не менѣе предпочитаютъ принести и эту жертву, по-
тому что, во-первыхъ, опа не велика, но главное—опа вознагра-
ждается сторицею.
Способы возбужденія электромагнитовъ весьма различны. Такъ,
287
папр., иногда ихъ возбуждаютъ отъ посторонняго истопника,—
хота бы ото батареи элементовъ. Такой способъ возбужденія на-
зывается и е з а в и с и м ы м ъ.
Къ нему прибѣгали въ самыхъ первыхъ моделяхъ дипамо-
мапишъ (см. рис. 200). Но вообще посторонній источникъ элек-
тричества представляетъ краііис непріятное! осложненіе машины.
Да и странно какъ-то ставить машину въ зависимости отъ по-
сторонняго источника, расходующаго, скажемъ, 10 уаттовъ, въ
то время какъ сама машина даетъ мощность въ 100. 200 или
500 уаттовъ.
Самовозбужденіе.
Неужели нельзя придумать способа, какъ бы воспользоваться
частью этихъ 500 уаттовъ, отнявъ у иихъ какіе-шгбудь несчаст-
ныхъ 10 уаттовъ, иуягііыхъ для возбужденія, чтобы избавиться
отъ неудобнаго посторонняго источника электричества?
Въ сущности все затрудненіе сосредоточивается въ начальномъ
моментѣ: нужно имѣть токъ, чтобы возбудить электромагниты:
по, съ другой стороны, нуашо имѣть возбужденный электромаг-
нитъ, чтобы получить токъ: вотъ
вамъ самый настоящій заколдован-
ный кругъ!
Представьте себѣ: нашлось сразу
два электротехника, которые не от-
чаялись при такихъ, повидимому,
отчаянныхъ обстоятельствахъ. Прав-
да, это и были звѣзды первой ве-
личины: Вернеръ Сименсъ и Уит-
стонъ.
Каждый изъ нихъ шелъ своимъ
независимымъ путемъ, и въ резуль- Р1К> 2()1. ІГр„ШІ..... ті,омзв!,ідаі1І1І.
татѣ ихъ трудовъ электротехника
не замедлила обогатиться двумя различными способами самовоз-
бужденія.
По что же такое это самовозбужденіе?
Это совершенно неожиданное примѣненіе мало замѣчатель-
наго явленія, о которомъ мы упоминали по поводу гистерезиса,—
мы говоримъ объ остаточномъ магнетизмѣ. Дѣло въ томъ, что,
если кусокъ желѣза, даже очень чистаго, хоть раа-ь былъ памаг-
288
ничеігь, его судьба рѣшена навсегда: опъ вѣчно будетъ хранить
въ себѣ хоть небольшую часть этого намагниченія,—это н есть
его остаточный магнетизмъ.
Итакъ, представимъ себѣ, что кольцо Грамма, какъ полагается,
приводится во вращеніе между полюсными наконечниками электро-
магнитовъ: щетки же мы соединимъ съ концами обмотки электро-
магнитовъ (рис. 201).
Остаточный магнетизмъ сердечниковъ электромагнитовъ даетъ
слабое магнитное поле; его силовыя линіи пронизываютъ витки
якоря и возбуждаютъ въ нихъ слабую электродвижущую силу.
Но какъ бы она пи была слаба, все же она даетъ начало нѣко-
торому небольшому току. Токъ черезъ щетки входитъ въ обмотку
электромагнитовъ и увеличиваетъ поле индукторовъ.
Съ увеличеніемъ этого поля связано, конечно, и увеличеніе
электродвижущей силы, возбуждаемой въ якорѣ. Отсюда—болѣе
сильный токъ, т.-е. еще большее усиленіе поля индукторовъ, и т. д.,
и т. д. Если поднести къ полюснымъ наконечникамъ кусокъ же-
лѣза, то легко замѣтить, какъ въ теченіе нѣсколькихъ секундъ
растетъ притяженіе. Наконецъ, электродвижущая сила дшіамо-
машипы достигаетъ извѣстнаго максимальнаго значенія н на этомъ
останавливается. Величина этой установившейся электродвижу-
щей силы дннамо-машипы зависитъ отъ конструкціи якоря и ин-
дукторовъ, зависитъ также отъ скорости вращенія л другихъ об-
стоятельствъ.
Вотъ и весь секретъ самовозбужденія.
Различные способы возбужденія динамо-машинъ. Цѣпное и шун-
товое возбужденіе.
Но то, что мы разсказали, имѣетъ къ практикѣ только отда-
ленное отношеніе.
И дѣйствительно, то расположеніе, которое было описано, нельзя
назвать практичнымъ, и если паша машина даетъ какую-нибудь
электродвижущую силу, то опа же и расходуетъ ее цѣликомъ на
поддержаніе этой самой силы.
Къ счастью, ничто не мѣшаетъ намъ воспользоваться этой
самой электродвижущей силой и во внѣшней цѣпи.
При этомъ можно идти двумя путями. Мы уже упоминали,
что Сименсъ и Уитстонъ въ 1866 году одновременно открыли
289
Рис. 203. ЛТуптоиос
возбужденіе.
принципъ самовозбужденія, по при этомъ осуществили его прак-
тичгскп двумя различными сдюсобами.
Сименсъ заставлялъ весь токъ, получающійся изъ якоря, прохо-
дить сначала по обмоткѣ
электромагнитовъ и затѣмъ
во внѣшнюю цѣпь, гдѣ токъ
потребляется (рис. 202). Об-
мотку электромагнитовъ при
этомъ нужно дѣлать тол-
стою и короткою, т.-е. съ ма-
лымъ сопротивленіемъ, для
того, чтобы въ ней потреб-
лялась только незначитель-
ная часть электродвижущей
силы, а остальная часть могла быть расходуема во внѣшней цѣни.
При такомъ способѣ соединенія можно буквально повторить всѣ
разсужденія, изложенныя въ предыдущемъ параграфѣ.
Уитстонъ воспользовался для возбужденія не всѣмъ токомъ,
какъ Сименсъ, а только небольшой частью его. Но зато эта не-
большая часть проходитъ только но обмоткѣ электромагнита и
служитъ исключительно для возбужденія.
Для этого обмотка электромагнитовъ соединена со щетками
параллельно главной цѣпи. Въ начальный моментъ здѣсь воз-
_______________________ бужденіе происходитъ
0 0 +1 такъ же* какъ это °ЬІЛ0
описано выше.
Обмотка электромагнитовъ въ данномъ слу-
чаѣ дѣлается изъ топкой и длинной прово-
локи, и необходимое для намагниченія коли-
чество амперъ-оборотовъ (см. стр. 212) созда-
ется здѣсь большимъ числомъ оборотовъ об-
мотки при малой силѣ тока. Какъ разъ обратно
тому, что дѣлается въ соединеніи по способу
Сименса: тамъ при большой силѣ тока, иду-
щаго и въ электромагниты и во внѣшнюю
цѣпь, достаточно небольшого числа оборотовъ
проволоки на индукторахъ.
Характеризуя динамо-машины по способу ихъ возбужденія, на-
290
зываютъ машины съ Сшменеовскпмз, послѣдовательнымъ соеди-
неніемъ цѣпными, а машины съ Уптстоиовскпмъ параллель-
нымъ соединеніемъ—ш у п т о в ы ми.
Лашины этихъ двухъ паимсповапііі рѣзко отличаются по спо-
имъ свойствамъ вт> работѣ, почему онѣ и находятъ себѣ раз-
личныя примѣненія.
Отличія бросаются въ глаза уже при пускапіи машинъ въ
ходъ: такъ, если мы пускаемъ въ ходъ цѣпную машину при
разомкнутой внѣшней цѣпи, т.-е. въ холостую, то черевъ элек-
тромагниты не можетъ пройти никакого тока: поэтому цѣпная ма-
шина и лв начинаетъ дѣйствовать, покуда мы не замкнемъ внѣш-
нюю цѣпь.
Наоборотъ, шуптовая машина прекрасно начинаетъ дѣйство-
вать и при разомкнутой внѣшней цѣни, такъ какъ цѣпь возбу-
ждающаго тока у нея всегда замкнута и ничто не препятствуетъ
самовозбужденію машины.
При работѣ, цѣпныя и шуптоныи машины также обнаружи-
ваютъ различныя свойства.
Чѣмъ сильнѣе нагрузка цѣпной машины, тѣмъ сильнѣе дѣ-
лается магнитное поле электромагнитовъ, такъ какъ черезъ нихъ
проходить весь главный токъ. Поэтому одновременно съ нагруз-
кой цѣпной машины растетъ ея электродвижущая сила').
Отсюда ясно одно важное практическое слѣдствіе: нельзя слиш-
комъ уменьшать сопротивленіе внѣшней цѣші (включая, папр.,
слишкомъ много параллельныхъ лмшочекъ).,' иначе токъ увели-
чится настолько, что и е р е г о р п т ъ якорь.
Въ шуптовой машинѣ такого случая произойти не можетъ:
когда увеличивается токъ, даваемый машиной, то вмѣстѣ съ тѣмъ
растетъ и паденіе потенціала въ якорѣ; а такъ какъ токъ, иду-
щій черсзч> обмотку электромагнитовъ, находясь въ отвѣтвленіи
къ главной цѣпи, зависитъ отъ разницы потенціаловъ на борцахъ
якоря, то онъ также при этомъ уменьшается. Это послѣднее об-
стоятельство влечетъ за собой уменьшеніе магнитнаго поля ин-
дукторовъ; отсюда, въ свою очередь,—уменьшеніе электродвпжу-
*) При дальнѣйшемъ увеличеніи возбужденія намагниченіе желѣза стремит-
ся къ нѣкоторому состоянію наибольшаго намагничиванія, которое называютъ
насыщеніемъ и которое полагаетъ границу дальнѣйшему увеличенію електрс-
двиікущей силы.
291
щей силы маптпіш и шшряжсчіія и;і ея борцахъ и т. д. Итакъ,
когда увеличивается нагрузка шуптовоіі машины, ея электро-
движущая сила надаетъ, въ полную противоположность тому,
что мы наблюдаемъ въ цѣнной машинѣ.
Если замкнуть коротко цѣпную машину—ея земное;существо-
ваніе немедленно прекращается—ея якорь перегораетъ. Съ шун-
товой машиной ото можно сдѣлать безнаказанно: при зтомъ просто
напряженіе на борцахъ якоря падаетъ до пуля и машина пере-
стаетъ развивать свою мощность.
Регулировка возбужденія. Обмотка „Компаундъ1'.
Одно изъ важнѣйшихъ примѣненій шуитовой машины—пита-
ніе ею сѣти электрическаго освѣщенія.
Мы только что видѣли, что эти машины ведутъ себя такъ же,
какъ гальваническіе элементы, въ томъ смыслѣ, что при увели-
ченіи нагрузки уменьшается,благодаря внутреннему сопротивле-
нію машины, т.-е. ея якоря, напряженіе на ея борцахъ. Правда,
Рис. 204. Регулировки напряженія на борпихъ
шунтовой машины съ ио.'іоііу-іо реостата.
сопротивленіе якоря большой машины, построенной для цѣлей
освѣщенія, очень мало; по, съ другой стороны, п нагружаютъ ее
чрезвычайно сильно; поэтому при ся работѣ весьма замѣтны
измѣненія напряженія при измѣненіяхъ нагрузки, хотя они, ко-
нечно, несравненно слабѣе, чѣмъ въ случаѣ употребленія бата-
реи элементовъ. Во всякомъ случаѣ, опп не допустимы. Но ихъ
можно, ка> счастью, свести па пѣгъ, вводя въ цѣпь электро-
магнитовъ особый регулирующій реостатъ (рис. 204). Когда на-
грузка мала и когда вслѣдствіе этого напряженіе па борцахъ
292
машины чрезмѣрно велико, включаютъ въ цѣпь ипдукторовъ нѣ-
которое сопротивленіе,—и напряженіе падаетъ до необходимыхъ
НИ
предѣловъ. По мѣрѣ того, какъ въ
цѣпь включаются все новыя н новыя
лампочки, напряженіе па борцахъ на-
даетъ. Тогда потикаютъ сопротивле-
ніе цѣпи электромагнитовъ, поверты-
вая рычагъ реостата въ надлежащее
положеніе. Токъ черезъ электромагни-
ты увеличивается и вновь повышаетъ напряженіе въ цѣпи. Но, ко-
Рис. 206. Реостатъ хзя рогу-
лнровки напряженія.
печпо,гоняться ааіізмѣпяюпщмся всс вре-
мя потребленіемъ тока не всегда удобно.
Упомяномтэ еще о такъ называемыхъ
компаундъ - машинахъ. Онѣ, благодаря
двойной обмоткѣ электромагнитовъ (см.
рис. 205), одновременно обладаютъ свой-
ствами шумовыхъ (при увеличеніи на-
грузки напряженіе уменьшается) и цѣп-
ныхъ (при увеличеніи нагрузки напря-
женіе растетъ). Въ результатѣ, незави-
симо отъ нагрузки, величина напряже-
нія не измѣняется. Эти машины употре-
бляются тогда, когда величина нагрузки
подвержена слишкомъ быстрымъ и не-
правильнымъ скачкамъ, которые поэтому
невозможно выравнивать регулировкой
сопротивленія.
Содержаніе главы.
іі'г, проводникѣ, вращающемся въ магнитномъ полѣ вокругъ
оси, которая перпендикулярна. къ направленію силовыхъ линій и
лежитъ въ плоскости проводника, возникаютч, электродвижущія
силы, которыя все время измѣняются, но при этомъ сохраняютъ
свой знакъ въ теченіе одного полуоборота, а въ теченіе слѣдую-
щаго измѣняютъ его на противоположный.
Отсюда можно вывести, что при употребленіи вмѣсто одного
витка сплошной спирали, согнутой въ видѣ кольца, при горизон-
тальномъ магнитномъ полѣ, на лѣвой и на правой сторонахъ
появляются постоянныя по величинѣ, равныя н нротпвопо,поясныя
другъ другу электродвижущія силы
Съ помощью металлическихъ щетокъ, прижатыхъ къ спирали
на концахъ вертикальна!о діаметра (мы не принимаемъ здѣсь во
вниманіе реакціи якоря), мо кію заставить полученную по-
стоянную элсктродвпжущуюея силу дѣйствовать на внѣшнюю
цѣпь.
Это—принципъ кольца Грамма,
Спираль навертываютъ на кольцеобразный желѣзный сердеч-
никъ, имѣющій цѣлью возможно уменьшить магнитное сопротив-
леніе—иначе нельзя было бы получить сильнаго магнитнаго поля.
По той же причинѣ стремятся уменьшить междужелѣзное про-
странство.
Кольцеобразный сердечникъ дѣлаютъ изъ желѣзныхъ .ли-
стовъ или проволокъ, расположенныхъ въ плоскостяхъ, парал-
лельныхъ линіямъ силы; такимъ образомъ уменьшаютъ токи
Фуко, которые возникаютъ въ массивныхъ проводникахъ, под-
вергающихся быстрымъ измѣненіямъ намагниченія. Кромѣ того,
желѣзное кольцо подвержено еще паразитнымъ явленіямъ дру-
гого рода, а именно гистерезису, который также безполезно по-
2М
глощаетъ нѣкоторую часть анергіи и который зависитъ отъ остаю-
щагося при памагничепіи молекулярнаго и.чмѣшсиія въ желѣзѣ.
Гистерезисъ въ особснпостп замѣтенъ въ твердыхъ сортахъ же-
лѣза и проявляется при сильныхъ намагниченіяхъ.
Вмѣсто того, чтобы прижимать щетки къ обмоткѣ па самомъ
кольцѣ (что повлекло бы за собой быстрое изнашиваніе обмотки),
ихъ прижимаютъ къ особому коллектору, отдѣльныя пла-
стинки котораго соединены съ равноотстоящими точками обмотки
кольца.
Чтобы образовать магнитное поле, въ которомъ долженъ вра-
щаться якорь, пе, пользуются постоянными магнитами, такъ какъ
оіш іш даютъ магнитнаго поля достаточной силы, а пользуются
электромагнитомъ. Обыкновенію прибѣгаютъ къ самовозбужденію,
которое состоитъ въ тонъ, что въ электромагниты пускаютъ токъ,
добываемый изъ самой машины. При этомъ или пускаютъ черезъ
обмотку электромагнита весь токъ, при чемъ обмотка—толстая п
короткая—включается въ главную цѣпь машины (цѣпное возбу-
жденіе), пли же пользуются для этого только частью тока, пу-
ская ее въ длинную и тонкую обмотку очскромагнптовъ, помѣщен-
ную въ отвѣтвленіи отъ главной цѣни и машины (шуптовое воз-
буяаденіе).
Въ самые начальные моменты самовозбужденіе обязано своимъ
существованіемъ остаточному магнетизму.
ГЛАВА XV.
Изслѣдованіе нѣсколькихъ типовъ динамо-
машинъ.
Современныя дгшамо-маппшы сильно отличаются други отъ
друга. Разнообразіе всегда пріятію, по нужно признаться, что
въ данномъ случаѣ оно вызывается причинами, имѣющими мало
отношенія непосредственно къ нуждамъ иромышлсьпіости. Просто
изобрѣтатели, желающіе завѣщать свое имя потомству, принуж-
дены упражнять свою фантазію, чтобы ихъ изобрѣтеніе хоть по
внѣшности отличалось отъ извѣстныхъ уже моделей! На самомъ
дѣлѣ, всѣ онѣ построены по двумъ-тремъ характернымъ тинамъ
и отличаются только пезпачигельпымг подробностями.
Большинство современныхъ динамо-машинъ представляютъ изъ
себя превосходные приборы, превращающіе въ электрическую
энергію до 96% сообщенной имъ механической работы. Мы огра-
ничимся краткимъ разборомъ самыхъ важныхъ изъ всѣхъ суще-
ствующихъ типовъ.
Магнито-электрическая машина Грамма.
На рис. 307 вы можете видѣть историческую древность—маг-
нито-электрическую машину Грамма для лабораторныхъ цѣлей.
Въ пей Граммовское кольцо вращается между полюсами сильнаго
пластинчатаго (Жамеиовскаго) постояннаго магнита. Вы безъ
труда можете замѣтить, что въ то время, какъ опа была построена,
паши современныя представленія о магнитномъ потокѣ еще ожи-
дали своего изобрѣтателя.
Бѣдныя линіи силъ! Какое большое сопротивленіе должны
онѣ преодолѣть па томъ длишіомъ и узкомъ пути, который имъ
соблаговолилъ предоставить конструкторъ!
296
Рис. 207. Старая магнито-
электрическая машина
Грамма.
намо въ электрическую
Пользованіе человѣческимъ трудомъ.
Внизу того же рис. 207 вы замѣчаете ножной приводъ. И дѣй-
ствительно, машина была построена въ расчетѣ па приложеніе
человѣческаго труда, должна была пре-
вращать работу человѣка въ электриче-
скую энергію.
Здѣсь кстати будетъ сказать нѣсколько
словъ о болѣе современныхъ и совер-
шенныхъ аппаратахъ, служащихъ для
этой цѣли. Этотъ вопросъ пріобрѣтаетъ
особое значеніе въ папгь вѣкт, цпклпама.
Оказывается, что цпклпстъ сообщаетъ
своему стальному коню довольно большое
количество работы — даже тогда, когда
онъ вовсе но думаетъ о гонкахъ и ре-
кордахъ. І’азвпваемая при этомъ мощ-
ность можетъ достигать и даже прево-
сходить десять килограммометровъ въ
секунду, а десять килограммометровъ въ
секунду составляютъ приблизительно сто
уаттовъ. Сто уаттовъ,—это, если можно
такъ выразиться, уже по шутка, это уже
У, лошадиной силы. Если эти сто уаттовъ
превратить съ помощью небольшой дп-
эпоргію, при 70% полезнаго дѣйствія, то
каждый изъ пасъ могъ бы въ деш, произвести работу, приблизи-
тельно въ % килоуаттъ-часа.
Не смѣйтесь, пожалуйста: при этомъ экстравагантномъ спо-
Рис. 208. Дннамо-машлпа съ волоенлодпымъ приводомъ.
207
собѣ добыванія яиергія обойдется только чуть-чуть дороже, чѣмъ
если ее брать отъ алсмецтовъ...
И дѣйствительно, одинъ изобрѣтатель предлагалъ такуго ком-
бинацію, чтобы фанатики щіклизма въ дурную погоду „выжи-
мали" пе километры, а... вольты и амперы. Для этого миленькая
дшіамо-мапиша связывается съ моторнымъ колесомъ велосипеда,
которое чуть-чуть поднимается подъ поломъ (см. рпс. 208). По-
лучаемымъ токомъ можно заряжать батарею аккумуляторовъ, и
такимъ образомъ рвеніе цпклиста зальетъ домъ волнами электри-
ческаго свѣта...
Комбинація для домашняго освѣщенія.
Другой источникъ силы любители электричества могутъ найти
въ вѣтрѣ. Пусть очи пе смущаются предостерегающей пословицы:
„искать вѣтра въ полѣ". Въ настоящее время строятъ прекрас-
ныя вѣтряные двигатели и о и-
только въ безвѣтріе... По
этой непріятности можно выйти,
пользуясь батареей аккумуля-
торовъ, которые будутъ запасать
анергію въ сильно вѣтреные дші,
а въ безвѣ.тріе будутъ ее рас-
ходовать.
Но если мы хотимъ быть
вполнѣ увѣрены въ завтраш-
немъ днѣ, тогда ужъ нужно бу-
детъ прибѣгнуть къ какому-пи-
будь газовому или бензиновому
двигателю. Такіе „аггрегаты" (ді
слоупцѣ приходится гічшминать
І’ііе. 200. Бепішш'шыіі агі'ропіт'і. (дпнамы-
машшіа ц'ь бішзпнонымъ лнлгатслсл-іі).
гатель л динамо-машина), очень
удобные и компактные, строится теперь многими фирмами (см.
рис. 209).
Бензиновые двигатели обходятся сравнительно недорого и ра-
ботаютъ прекрасно; это—обыкновенные двигатели, общепризнанные
въ современной автомобильной, а также и въ воздухоплаватель-
ной техникѣ. Самая же динамо даетъ токъ, допускающій самыя
разнообразныя примѣненія: освѣщеніе, зарядку аккумуляторовъ
и тысячу всякихъ другихъ.
20
298
Машина Грамма „верхняго" типа.
На рисункѣ 210 иаобраяіепіі модель, уже стоящая на уровнѣ
современности. Оиа замѣчательна своей компактностью п изя-
ществомъ.
Якорь находится въ іь-рхисй масти машины, откуда и назва-
ніе „верхній типъ", такъ какъ существуютъ міишши и „нижняго
типа'1, т.-е. съ якоремъ въ ішжиеіі части машины.
Возбужденіе здѣсь достигается съ помощью а.юігтро.ча піитовъ,
питаемыхъ самой машиной. Поятому мы имѣемъ дѣло съ настоя-
щей дни а мо - ма ш ни о й.
Въ машинѣ приняты въ расчетъ всѣ, ианш знанія о свой-
ствахъ магнитной цѣпи: такъ, полюсы индукторовъ охватываютъ
якорь, какъ видно изъ рисунка, почти вплотную, оставляя только
мѣсто для его обмотки.
На рпс. 211 мы видимъ одну изъ новѣйшихъ моделей этого
рода машинъ. Все сказанное о достоинствахъ предыдущей мо-
дели, конечно, относится и къ этой, и даже въ еще большей
степени.
299
Динамо-машины съ развѣтвленной магнитной цѣпью.
На рпс. 212 и 213 мы можемъ видѣть два типа машинъ съ
сложной магнитной цѣпью индукторовъ. Онѣ построены съ спе-
ціальной задачей: по возможности уменьшить „разсѣиваніе" линій
силъ, такъ называемую „утечку* линій силъ, и сконцентриро-
вать ихъ въ якорѣ. Для этого желѣзо индукторовъ окружа-
етъ якорь со всѣхъ сторонъ. Возбуждающія обмотки сидятъ па
ао*
зоп
особыхъ желѣзныхъ втулкахъ, придѣланныхъ пи,утри желѣзнаго
круга.
Въ дпиамо-хіашшіѣ, пзобраягеииоіі па рис. 213, и якорь имѣ-
етъ незнакомую намъ Т-образную форму (якорь Сименса). По въ
Рпс. 212. Динамо-машина съ диуполюсиымъ,
развѣгилнюіцнмсн магпитиым'Ь полемъ.
Разнѣтвлеинпя магнитики
цѣпь.
Рис. 213.
сущности это то же граммонсіюс кольцо, раздѣленное на три
части.
Манчестерскій типъ.
Это—одна изъ раэіюнидпостоП предыдущаго иша (см. рпс. 214).
Въ отличіе отъ предыдущихъ типовъ здѣсь индуцирующая об-
Рис. 214. Мнпчестерскііі тпігі..
мотка намотана, непосредственно
па желѣзо, охватывающее маши-
ну. Этимъ выигрывается мѣсто
для обмотки, и потому можно
устроить болѣе сильное возбу-
жденіе.
Машины этого типа распро-
странены очень широко. У нихъ,
какъ и упредыдущихъ, два по-
люса. Обмотка па правой и па
лѣвой сторонѣ машины сдѣлана
въ противоположныхъ направленіяхъ, поэтому опѣ даютъ начало
двумъ полямъ, которыя имѣютъ противоположныя направленія
въ желѣзномъ кольцѣ, по проходятъ черезъ якорь въ одинако-
вомъ направленіи.
зоі
Рис. 215. О.щоіюлккпшн маіииші Сименса.
Многополюсныя динамо-машины.
До сих.'ь поръ мы встрѣчались только съ такими машинами,
у которыхъ одинъ якорь вращался между двумя полюсами маг-
нита или электромагнита. Это, однако, не представляется какпмъ-
либудь общимъ правиломъ. Такъ, на рис. 215 изображена тикъ
называемая униполярная машина Сименса и Кирхгофа. Въ інч'і
только одинъ магнитъ, но такъ какъ у магнита всегда два. по-
люса. и такъ какъ предпочтительно использовать и тотъ и другой
то передъ обоими устро-
ено по отдѣльному якорю.
Здѣсь уже на одинъ якорь
приходится не магнитъ,
а пол-магнита, одинъ по-
люсъ, откуда и названіе
мшшшы.
Якорь этой машины
устроенъ не въ видѣ коль-
ца Грамма, а иначе, и са-
мая работа машины идетъ
иначе, чѣмъ у разсмот-
рѣнныхъ нами. Въ прак-
тикѣ опа не получила
распространенія, и если
мы упомянули о пей, то
только для того, чтобы намекнуть па широкую возможность са-
мыхъ различныхъ видоизмѣненій машины въ отношеніи, ыапр.,
полюсовъ электромагнитовъ, числа пластинокъ коллектора, секцій
якоря п т. и.
На рпс. 216 мы видимъ обыкновенную машину, вывернутую,
если такъ можно выразиться,. па-пзнанку. Здѣсь якорь охваты-
ваетъ кругомъ шестішолюспую звѣздообразную систему индуци-
рующихъ магнитовъ. Якорь вращается вокругъ этой неподвиж-
ной системы магнитовъ. Кромѣ того, эта машина отличается топ
сравнительно рѣдко встрѣчающейся особенностью, что у нея
щетки прижимаются прямо къ обнаженной обмоткѣ якоря
(см. рис. 216). По числу полюсовъ, здѣсь необходимо распола-
гать системой въ 6 щетокъ. Эта оригинальная машина проектл-
302
роваиа Гефіиф'ь-Алі.теііРісом'ь и Гоіінрманпо.хгь и построена Снмеи-
сом’Ь и Гальоне ль 18^8 году; въ сіюе время опа встрѣчалась
довольно часто. Въ неГі не нужно большихъ скоростей вращенія, а
потому ее можно насаживать па одну ось съ паровой машиной.
Рлс. 216. Дііиамо-Міішнна Гѵфііеръ - Лльтеііска и Гифшиіи съ шіутрекнеи снстемоіі
индукторовъ.
Въ огромныхъ машинахъ, которыя теперь употребляются въ
техникѣ, очень трудно было бы сообщить якорю достаточно боль-
шую скорость: пріютомъ развивалась бы такая громадная центро-
бѣжная сила, которая разорвала бы якорь па куски.
303
Пришлось искать средства, какъ бы
большихъ скоростей. Одно инъ такихъ
обойтись безъ такихъ
средствъ—употребленіе
Рис. 217. Силовыя линіи чінырех-
но.поеной дііііямо-макнпіы.
Рнг. 21'.І. Чегьціехііи.ііогііая дінга.мо-
маиііі и а.
мпогополюсныхъ индукторовъ, подобно тому какъ мы ото видѣли
въ предыдущей модели. Но теперь обнкпошчпіо устраиваютъ
Рис. 218. Дпѣнадцатішо.ііоспая система нндуктороігь.
якорь внутри системы индукторовъ, какъ и въ обыкновенныхъ
двулолтоспыхъ машинахъ.
304
Рпс. 220. Болт
іПОгОііодюсііан днігамо-машпііа,.
зол
Вы сейчасъ же поймете преимущества этой системы.
На рис. 217 изображено силовое поле такой четырехіюлюсной
машины. Силовыя линіи расположены такъ, что въ каждомъ
виткѣ обмотки якоря за время одного ого оборота направленіе
электродвижущей силы перемѣняется не дна, а четыре раза
(см. стр. 303). При той же скорости вращенія іг тоіі же еп.;гІ->
магнитнаго іюля образуется поэтому вдвое большая электродви-
жущая сила. Съ двуполюеной машшюй можно было бы достичь
при данныхъ условіяхъ того же результата только при двойной
скорости вращенія. Для полученія такой же электродвижущей
силы мы должпм (і-іюлюсную машину вращать въ 3 раза мед-
леннѣе, 8-полюеиув> нъ 4 раза, 12-шілюсцую (рпс. 218) въ 6 разъ
медленнѣе п т. д.
Конечно, щетокъ нужно имѣть столько же, сколько устроено
полюсовъ.
Небольшая чстырехполюсная машина этого рода Сименса н
Гальске изображена иа рис. 219.
Чтобы вы видѣли еще нагляднѣе, какъ далеко мы ушли отъ
временъ Вольтова столба, вамъ рекомендуется посмотрѣть на
рпс. 220, гдѣ представлена огромная динамо-машина, изъ тѣхъ,
которыя употребляются на нашихъ центральныхъ электрическихъ
станціяхъ. Онѣ обыкновенно насаживаются на одну ось съ могу-
чимъ двигателемъ—газовымъ, паровымъ, паро-турбпной и т. п.
Барабанный якорь.
Мы должны закончить машъ краткій очеркъ дшіамо-маішшъ
нѣсколькими словами о барабанномъ якорѣ.
Граммовское кольцо употребляется въ современной электро-
техникѣ только для большихъ машинъ; вмѣсто него въ неболь-
шихъ машинахъ чаще употребляется другой якорь, предложен-
ный впервые Гефнеръ-Альтепекомъ, такъ называемый барабанный
якорь. Рис. 221 показываетъ схему этой обмотки, а рпс. 224 ба-
рабаппий якорь въ готовомъ видѣ.
По наружному виду барабанный якорь рѣзко отличается отъ
кольца Грамма. Для того, чтобы понять, чѣмъ опн отличаются
друга, отъ друга по существу, сралшімъ схематическое изобра-
женіе барабаннаго якоря (рис. 222) съ знакомой намъ схемой
306
кольца Грамма (рпс. 223). Мы видимъ, что въ послѣднемъ ви-
токъ вращается вокругъ оси А'Х', лежащеіі внѣ витка, при ба-
рабанной обмоткѣ витокъ вращается вокругъ одного изъ своихъ
собственныхъ діаметровъ. Это и есть едішствеппое характерное
Рис. 221. Схема (шрпбииікш обмотки.
отличіе этихъ двухъ обмотокъ. Во всемъ прочемъ мы можемъ
повторить почти съ буквально!! точностью всо, что мы говорили
о кольцѣ Грамма, и относительно барабаннаго якоря. Впрочемъ,
мы не будемъ заниматься такими скучными дѣлами.
Какъ сказано, теперь строятъ преимущественно машины съ
барабаннымъ якоремъ. Даже въ числѣ тѣхъ моделей, которыя
Рис. 222. Принципъ барабанной обмотки.
были приведены раньше, нѣкоторыя принадлежатъ къ этому типу,
о чемъ вы, пожалуй, ие догадались бы по ихъ внѣшнему виду
(рис. 210 и 211).
Причина такого предпочтенія барабаннаго якоря лежитъ въ
томъ обстоятельствѣ, что наматывается онъ очепь просто, чего
307
вовсе нельзя сказать о кольцѣ Грамма. Далѣе, въ барабанномъ
якорѣ нея обмотка лежитъ снаружи, и, при томъ же числѣ ви-
Рпс. 223. Принципъ кольца Грамма.
димыхъ снаружи оборотовъ обмотки, въ номъ требуется меньше
проволоки, такъ какъ въ
кольцѣ Грамма иастг. про-
волоки проходитъ внутри
кольца.
Желѣзное тѣло бара-
бана снабжается снаружи
224. Барабанный якорь.
особыми вырѣзами (см. рпЬ* 190), въ которые и укладывается
Рис. 225. Магнитный индукторъ Гефнеръ-Альтснека съ барабаннымъ якоремъ (воз-
бужденіе помощью 50-ти стальныхъ магнитовъ).
308
для большей прочности вся обмотка. Въ смыслѣ компактности
барабанный якорь также значительно превосходитъ кольцо Грамма.
Рпс. 2’5 изображаетъ магнито-электрическую машину Гефнеръ-
Лльтеиска, стараго типа, съ барабаннымъ якоремъ: ішдукторамп
являются пятьдесятъ сильныхъ стальныхъ магнитовъ.
Рле. 226. Нергиісгі-іі.лая дііпамо-машкнл Гсфнеръ-А.іьтонеіаі еъ барабаннымъ якоремъ.
Наконецъ, рис. 226 представляетъ имѣющую историческій инте-
ресъ маппшу Гефнер'ь-Альтепека, которая когда-то служила для
электрическаго освѣщенія Лейпцигской улицы іи, Берлинѣ.
Мы еще разъ вернемся ко всѣмъ этимъ вопросамъ но поводу
электрическихъ двигателей.
ГЛАВА XVI.
Двигатели постояннаго тока.
Взаимная превращаемость электрической и механиче-
ской. энергіи.
Необычайная легкость превращенія электрической энергіи въ
другіе виды составляетъ ся характерное свойство, Теперь мы пе-
рейдемъ къ совершенно повой области этихъ превращеній и бу-
демъ говорить о механическихъ примѣненіяхъ электричества.
Подобно тому, какъ могутъ превращаться одна въ другую хи-
мическая и электрическая энергіи (стр. 163), точно такъ же очень
легко переходятъ другъ въ друга электрическая и механическая
энергія.
Вы уже знаете примѣры такихъ превращеній. Такъ, вамъ
извѣстно, что движеніе магнита около катушки вызываетт, въ ней
электрическій токъ. Это—опытъ Фарадэя, служащій исходной точ-
кой для устройства дппамо-маттшпъ. Наоборотъ, токъ, проходя по
катушкѣ, притягиваетъ къ себѣ ея якорь, т.-е. производитъ меха-
ническую работу. Разъ мы знаемъ этп факты, мы должны только
поискать такихъ способовъ, при которыхъ такое превращеніе про-
исходитъ при шшлучшпхъ условіяхъ.
Уже очень давно было обращено вниманіе на то, съ какими
преимуществами можетъ быть связано превращеніе электриче-
ской энергіи въ механическую, и потому вопросъ объ устройствѣ
электродвигателей—вопросъ довольно старый.
Одно время думали, что вопросъ будетъ рѣшенъ простымъ
усовершенствованіемъ электромагнита. Исходя изъ этого принципа,
Фромаиъ построилъ особый двигатель; онъ состоялъ изъ силь-
наго электромагнита, который, благодаря искусно скомбшпіровая-
310
ному механизму, замыкавшему и размыкавшему токъ, послѣдо-
вательно притягивалъ отдѣльные желѣзные листы, располо-
жешше по окружности колеса: коло-со поэтому приходило во
вращеніе.
Это вращеніе представляло, можетъ быть, очень внушитель-
ное зрѣлище, по стоило только чуть-чуть затормозить пальцемъ
движеніе колеса,—и оно немедленно останавливалось какъ вко-
панное?.
Такъ какъ двигатель Фромшіа все же былъ шч-омиѣшю луч-
шимъ въ своемъ родѣ, то легко представить с.гбѣ, что въ тече-
ніе многихъ лѣтъ вопросъ объ элокричеекпхъ двигателяхъ счи-
тался трудно разрѣшимымъ. Шли даже дальше, и смѣло утвер-
ждали, что электрическій двигатель никогда не будетъ практич-
нымъ приборомъ! Если вы не, вѣрите, возьмите любой учебникъ
электротехники, написанный лѣтъ сорокъ тому назадъ.
Плохіе пророки!—Когда были изобрѣтены, дикамо-машгшы, да-
вавшія ламъ въ руки дешевый способъ производства электри-
чества, то одно изъ первыхь свойствъ, которое въ шіхъ было
открыто, заключалось гь іочь что пнѣ представляютъ изъ себя
въ тоже время ирево<\одныі двпіак іи Если динамо-машинѣ со-
общаютъ механическую шерпю врицая ея якорь, то она даетъ
электрическій токъ; если же., наоборотъ, въ дппамо-машшіу пу-
скать токъ, то опа приходить во вращеніе, отдавая сообщенную
ей электрическую энергію въ видѣ механической работы. И то и
другое превращеніе совершается съ удивительно высокимъ коэф-
фиціентомъ полезнаго дѣйствія. І-Т вотъ, всѣ электрическіе дви-
гатели, примѣненіе которыхъ такъ быстро распространяется но
всѣхъ областяхъ промышленности, на самомъ дѣлѣ являются по
чѣмъ инымъ, какъ обыкновенными дпнамо-машшшмп, въ которыя,
для приведенія ихъ въ движеніе, подводятъ электрическую энергію.
Прежде чѣмъ входить въ подробности ихъ дѣйствія, соста-
вимъ себѣ объ этомъ дѣйствіи нѣкоторое общее представленіе.
Движеніе проводника, обтекаемаго токомъ, въ магнит-
номъ полѣ.
Когда проводникъ, составляющій часть замкнутой цѣпи, дви-
жется въ магнитномъ полѣ, пересѣкая его силовыя линіи, то,
311
какъ мы знаемъ (стр. 213) въ немъ возникаетъ тока опредѣлен-
наго направленія; чтобы движеніе проводника имѣло мѣсто, мы
должны совершать опредѣленную работу. Далѣе, мы знаемъ, что
эта работа и этотъ токъ связаны другъ съ другомъ, что механи-
ческая энергія, затраченная нами на движеніе проводника, цѣ-
ликомъ превращается въ немъ въ электрическую анергію.
Чтобы хорошо представить себѣ связь между токомъ и на-
шимъ усиліемъ и чтобы прптди къ заключеніямъ, которыя намъ
будутъ нужны ниже, мы вернемся назадъ къ опыту Эрстеда
(стр. 16).
Обыкновенно этотъ опытъ производятъ при такихъ условіяхъ,
что стрѣлка перемѣщу п л огшклн іыю тока. Но представимъ
себѣ наоборотъ, что сірЬіьа іаі.рЬіііп иі, а проводникъ можетъ
перемѣщаться,—что произойдетъ л этомъ случаѣ? Очевидно, что
силы взаимодѣйствія міащѵ сірічиш и проводникомъ заставятъ
этотъ послѣдній встать ы> кото н ни поперечное къ стрѣлкѣ, и
проводникъ повернется въ іомъ иш ір\ гемъ направленіи, смотря
по тому, въ какомъ напрагіігпіп пд<іь по ному токъ1).
Впрочемъ, въ какомъ ыг (Ь мы ни произведемъ этотъ опытъ,
выводъ изъ него ясенъ > іекгрпчесі Ш іоі ь и магнитная система
оказываютъ другъ надр^га мехашічесіое дѣйствіе, и если одна
изъ системъ неподвижна, а другая можетъ двигаться, то послѣд-
няя и придетъ въ движеніе, и притомъ въ вполнѣ» опредѣлен-
номъ направленіи.
Вернемся слова къ нашему проводнику, расположенному пер-
пендикулярно къ силовымъ линіямъ равномѣрнаго магнитнаго
поля (см. рпс. 114). Токъ, который возникаетъ въ проводникѣ,
когда мы его двигаемъ наперерѣзъ силовымъ линіямъ, согласно
сказанному, находится подъ дѣйствіемъ магнитнаго поля.
Очевидно, именно это дѣйствіе и есть причина того сопроти-
вленія, которое мы должны преодолѣть при движеніи провод-
ника. Очевидно также, что возникающій при этомъ въ проводни-
кѣ токъ имѣетъ такое направленіе, что старается воспрепятство-
9 Замѣтимъ кстати, что это поперечное положеніе таково, что проводникъ
становится параллельно къ тѣмъ воображаемымъ токамъ, которые должны цир-
кулировать по соленоиду, эквивалентному нашей стрѣлкѣ (стр. 212); при атомъ
стрѣлка окажется по направленію линій силъ, образуемыхъ токомъ, идущимъ въ
проводникѣ (рис. 111.).
312
вать движенію. Законъ Ленца (стр. 274), который оказывалъ намъ
столь полезныя услуги, есть одно изъ выраженій итого общаго
закопа.
Итакъ, та сила, которую мы должны приложить къ провод-
нику, чтобы двигать сго въ магнитномъ полѣ, равна и противо-
положна той силѣ, съ которой вт> свою очередь поле дѣйствуетъ
па токъ. Представьте себѣ теперь, что мы перестали прилагать
эту силу, и сдѣлали это настолько быстро, что токъ, идущій по
проводнику, не успѣлъ исчезнуть *). Тогда, очевидно, дѣйствіе
поля на токъ не будетъ уничтожаться приложенной къ провод-
нику силой п проводникъ будетъ сильно отброшенъ назадъ, при
чемъ силовыя линіи поля будутъ пересѣкаться въ обратномъ
прежнему направленіи.
Но такой же результатъ, и притомъ въ теченіе болѣе продолжи-
тельнаго времени, мы можемъ получить, если сообщимъ тому же
подвижному проводнику изъ посторонняго источника токъ, въ
точности схожій съ тѣмъ, который въ иемъ возникалъ въ пре-
дыдущемъ опытѣ. Этимъ мы окончательно переходимъ отъ идеи
динамо-маншпы къ понятію объ электродвигателѣ. Здѣсь уже
нѣтъ того усилія, которое пужііо было прилагать, чтобы про-
извести токъ—остается одно взаимодѣйствіе между токомъ и
магнитомъ. Проводникъ приходитъ въ движеніе, противопо-
ложное тому, которое опъ долженъ былъ совершать, когда слу-
жилъ г е и е р а т о р о м ъ тока, и служитъ теперь м о т о р о м ъ. Съ
помощью этого движенія мы и можемъ преобразовать электриче-
скую энергію въ механическую работу !).
Движеніе кольцеобразнаго проводника въ магнит-
номъ полѣ.
Конечно, паше упрощенное представленіе объ отдѣльномъ
отрѣзкѣ проводника, перемѣщающемся параллельно самому себѣ
въ безконечномъ, равномѣрномъ магнитномъ полѣ, имѣетъ исклю-
б Па самомъ дѣлѣ токъ никогда па исчезнетъ въ проводникѣ сразу, благо-
даря самоиндукціи проводника (см. г.т. 18).
Ч Всѣ свойства движенія проводника, по которому проходитъ токъ, напере-
рѣзъ силовымъ линіямъ равномѣрнаго магнитнаго поля, могутъ быть выведены
изъ правила Флемминга (см, стр. 215), которое здѣсь, для случая двигателей, вѣ-
313
чиі’елъио теоретическій характеръ и не имѣетъ прямого отноше-
нія къ практическимъ примѣнсиіяли».
Какъ и при изученіи динамо-машинъ, мы должны сдѣпітъ
еще одинъ шагъ и перейти къ разсмотрѣнію (іграничегшаіті силь-
наго ноля съ непрерывно вращающимися въ немъ витками и ка-
тушками.
Итакъ, пусть въ сильномъ магнитномъ іюлѣ подвѣшенъ витокъ
ЛВС!) (рпс. 228). Черезъ этотъ витокъ мы пропустимъ токъ отъ
сколько видоизмѣняется: мы должны пользоваться пальцами лѣвой руки
(рис. 230).
Указательный палецъ располагаютъ по направленію силовыхъ линій коля.
Средній иа-тецъ представляетъ собой одновременно проводникъ и проходящій но
Ціирз-члспів
дииаа'ііія.
Рис. 227. Прилило „ліпой рукп(і относительно врелрящеяія электрической энергіи
въ механическую.
ному токъ. Тогда большой палецъ покажетъ направленіе движенія проводника.
Если мы знаемъ направленіе поля и направленіе движенія, то средній палецъ
покажетъ, какимъ направленіемъ тока мы должны воспользоваться, Наконецъ,
если мы знаемъ направленіе тока и направленіе движенія, то мы немедленно
опредѣлимъ, каково должно быть направленіе магнитнаго поля, взглянувъ на
направленіе указательнаго пальца. Если мы перевернемъ направленіе поля, оста-
вивши направленіе тома прежнимъ, направленіе движенія тоже измѣнится па
противоположное п т. д. и т. д.
21
314
посторонняго источника Р. Тогда мы увидимъ, что витокъ повер-
тывается и послѣ нѣсколькихъ качаній въ ту и другую сторону
Рис. 228. ДѣИствіе магнитнаго поля на про-
волочной кольцо, обтекаемое токомъ.
устанавливается въ коя-
цѣ - концовъ въ положеніе
А'В'С'Р', такъ, что сго плос-
кость дѣлается перпендику-
лярна къ направленію маг-
нитнаго поля.
Въ чемъ же тутъ дѣло?
При первоначальномъ по-
ложеніи витка его стороны
ЛВ и ВС стояли поперекъ
силовыхъ линіи. Мы знаемъ,
что при такихъ обстоятель-
ствахъ, благодаря взаимо-
дѣйствію между токомъ и полемъ, проводникъ стремится пере-
двигаться въ бокъ такъ, чтобы пересѣкать силовыя линіи. Но
токъ въ АВ идетъ сверху внизъ, а въ СВ—снизу вверхъ; па
основаніи правила Флемминга проводникъ АВ долженъ устре-
миться впередъ, а СВ—назадъ, и такъ какъ эти проводники со-
ставляютъ часть одного твердаго неизмѣняемаго тѣла, то един-
ственнымъ возможнымъ результатомъ и могло быть то, что ви-
Рис. 229. Оріентировка нитка, об-
токаемаго токомч., въ маѵнптиомч»
лолѣ.
211). И вотъ, то положеніе,
токъ станетъ въ положеніе А'В'С'І)',
перпендикулярно къ направленію
силъ поля. При этомъ проводники
АС и ВВ не входятъ въ расчетъ,
такъ какъ при своемъ движеніи они
не пересѣкаютъ силовыхъ линій.
Можно также разсмотрѣть это за-
мѣчательное явленіе съ другой, очень
простой и понятной, точки зрѣнія
(рпс. 229).
Мы знаемъ, что токъ, проходящій
по витку, создаетъ магнитное поле;
это поле направлено перпендику-
лярно [къ плоскости витка (см. стр.
къ которому витокъ такъ энергично
стремился въ предыдущемт> опытѣ, отличается тѣмъ, что при
315
этомъ собственныя силовыя линіи витка совпадаютъ съ линіями
внѣшняго ноля.
Итакъ, ли видимъ изъ опыта, что если въ одномъ магнитномъ
поле возникаетъ другое, направленное вкось относительно пер-
ваго, то силовыя линіи этихъ двухъ нолей стремятся принять
одно направленіе.
Но мало того, что поля становятся параллельно другъ другу;
линіи силъ при этомъ еще должны быть направлены въ одну и
ту же сторону.
Положимъ теперь, что поле наінего витка (рпс. 229) совпало
съ направленіемъ внѣшняго поля и что послѣ этого мы перемѣ-
нимъ направленіе тока въ индукторѣ. Вмѣстѣ съ этимъ, конечно,
перемѣнится и направленіе поля, образуемаго индукторомъ. Оче-
видно, что витокъ долженъ обернуться на полкруга, чтобы снова
встать въ положеніе равновѣсія. По если послѣ того, какъ это
случится, мы снова измѣнимъ направленіе тока въ индукторѣ
и т. д. и т. д., то витокъ будетъ непрерывно вращаться въ по-
искахъ за ускользающимъ отъ него положеніемъ равновѣсія.
Именно такъ и поступаютъ, желая привести во вращеніе элек-
тродвигатель. Только вмѣсто одного витка пользуются цѣлымъ
рядомъ такихъ витковъ, намотанныхъ на якорь динамо-машины.
Каждый изъ пихъ помѣщенъ въ магнитномъ полѣ, образуемомъ
индукторами, получаетъ токъ черезъ щетку и стремится поэтому
къ тому положенію, въ которомъ его силовыя линіи совпадаютъ
съ линіями поля индукторовъ. Всѣ эти витки дѣйствуютъ соли-
дарно на одну и ту же ось и ось приходитъ во вращеніе.
Движеніе Граммова кольца, обтекаемаго токомъ, въ
магнитномъ полѣ.
Разсмотримъ это движеніе нѣсколько подробнѣе.
Пусть у иасъ покуда (какъ на стр. ) только одинъ отдѣль-
ный витокъ кольца Грамма (рпс. 230). Мы повторимъ съ нимъ
почти тѣ же разсужденія, которыя только что примѣняли къ
простому проводнику.
Мы знаемъ, что, когда мы заставляемъ», витокъ вращаться
по направленію отъ 1 къ 2 и далѣе къ 3, въ виткѣ возбу-
ждается .токъ, который па этой половинѣ оборота имѣетъ все
21*
316
время одно направленіе. Въ теченіе всего этого пути, какъ
мы видимъ (за исключеніемъ положенія 1), поле, создаваемое
виткомъ, наклонно по отношенію къ полю, даваемому индукто-
рами, а въ положеніи 3 оно даже направлено прямо въ противо-
положную сторону
(закопъ Ленца, стр.
274).
То усиліе, которое
мы при этомъ дол-
жны прилагать къ
витку, тратится на
Рис. 230. Принципъ илеіі'градвпгателя. т0> Т-ГОбЫ Преодолѣть
стремленіе поля вит-
ка оставаться параллельнымъ полю индукторовъ, каісь это имѣетъ
мѣсто въ положеніи 1.
Теперь представьте себѣ, что мы чрезвычайно быстро пере-
стаемъ прилагать это усиліе — настолько быстро, что токъ въ
кольцѣ не успѣваетъ пропасть. Тогда, очевидно, стремленіе къ
параллельности полей, не будучи парализовано пашимъ усиліемъ,
заставитъ витокъ энергично устремиться назадъ, т.-е. двигаться
въ обратномъ направленіи. По тотъ же результатъ мы получимъ,
если будемъ пропускать черезъ витокъ такой же электрическій
токъ, только отъ посторонняго источника.
Это разсужденіе можетъ быть примѣнено для любого поло-
женія витка на правой половинѣ его оборота, такъ какъ мы
должны помнить, что, когда витокъ функціонировалъ какъ гене-
раторъ, въ точеніе всей этой половины оборота въ немъ возни-
калъ токъ одного направленія.
Итакъ, если только мы будемъ питать витокъ отъ положенія
А до положенія В тошмъ одного направленія, онъ постоянно
будетъ стремиться отъ 3 къ 2 и къ 1.
Мы помнимъ также, что нашъ витокъ въ кольцѣ Грамма де
является изолированнымъ, а составляетъ часть спиралевидной
обмотки; поэтому легко видѣть, что при такихъ обстоятельствахъ
электрическій токъ въ виткѣ можно подводить при помощи ще-
токъ динамо-машины *)•
Ч Только нужно измѣнить направленіе наклона щетокъ, иначе вращеніе
якоря будетъ, такъ сказать, противъ шерсти.
317
Но что произойдетъ, когда витокъ достигнетъ положенія А?
Нто не праздный вопросъ: здѣсь витокъ пришелъ какъ разъ въ
желанное положеніе равновѣсія, здѣсь силовыя линіи его ноля
стали параллельно съ линіями поля индукторовъ. По благодаря,
во-первыхъ, достигнутой ИМЪ При этомъ скорости, и, во-вторыхъ,—
и это главное, —благодаря совокупному дѣйствію прочихъ вит-
ковъ якоря, опъ переходитъ на другую сторону кольца за щетку,
и въ это мгновеніе токъ въ немъ перемѣняетъ свое направленіе.
Немедленно поле витка становится не одинаковымъ, а противо-
положнымъ направленію поля электромагнитовъ, и витокъ дви-
нется далѣе устремляясь къ новому положенію равновѣсія В, и
такъ далѣе до безконечности.
Въ результатѣ), каждый витокъ, каково бы пн было его поло-
женіе на кольцѣ, постоянію стремится вращать кольцо въ одномъ
и томъ же направленіи. По сказанному ранѣе, это направленіе
движенія будетъ противоположно тому, въ которомъ было бы не-
обходимо вращать кольцо Грамма, чтобы, при томъ же направле-
ніи поля индукторовъ, получить тотъ же токъ въ обмоткѣ якоря ').
Такъ какъ общее число витковъ очень велико, то развиваемая
ими сила очень значительна и постоянна; подъ дѣйствіемъ ея
якорь приходитъ въ быстрое вращеніе.
Из'ь предыдущихъ разсужденій вы сами легко выведете за-
ключеніе, что для того, чтобы заставить якорь вращаться въ об-
ратную сторону, необходимо измѣнить или направленіе тока въ
индукторахъ, или направленіе тока въ якорѣ. Но если мы пере-
вернемъ направленіе п того и другого, мы однимъ измѣненіемъ
уничтожимъ дѣйствіе другого, и вращеніе якоря будутъ проис-
ходить опять въ прежнемъ паправлеиін. Итакъ, будемъ помнить,
что одновременнымъ измѣненіемъ направленія тока въ якорѣ и въ
индукторахъ нельзя измѣнить направленіе вращенія якоря.
Изученіе двигателя во время его движенія.
Если мы соединимъ клеммы двигателя съ какой-нибудь по-
стоянной электродвижущей силой, якорь двигателя начинаетъ
вращаться.
*) При этомъ щетки, въ противоположность тому, какъ это происходитъ въ
динамо-машинахъ, должны быть передвинуты въ двигателѣ нѣсколько назадъ про-
тивъ движенія якоря.
318
Рпс. 231. Наблюденіе обратной
олсктродвкікущсТі силы, разниоас-
мой ;ілектподпиѵателі‘мі>.
Въ игомъ дшіжепіи ми можемъ замѣтить нѣсколько интерес-
ныхъ особенностей. Включимъ въ цѣпь нашего тока амперметръ
(рпс. 231). Мы увидимъ, что его стрѣл-
ка отклонится сначала довольно силь-
но, а потомъ, по мѣрѣ того, какъ ско-
рость движенія будетъ увеличиваться,
отклоненіе будетъ все время умень-
шаться, несмотря иа то, что сопроти-
вленіе цѣпи при этомъ нисколько пе
измѣнилось. Назовемъ это сопроти-
вленіе черезъ ІИ, а дѣйствующую элек-
тродвижущую силу—черезъ Е, тогда, но закону Ома, сила тока
должна была бы имѣть постоянную величину
Но амперметръ убѣждаетъ насъ въ томъ, что это совсѣмъ
лс такъ.
Подумавши объ этомъ хорошей»», мы найдемъ, что удивляться
тутъ нечего. Вѣдь мы уже имѣли случай (стр. 168) убѣдиться
въ томъ, что законъ Ома можно примѣнять къ цѣпи только въ
томъ случаѣ, если вся отдаваемая источникомъ энергія перехо-
дитъ въ теплоту. Здѣсь это условіе, конечно, не соблюдается,
такъ какъ при двшкеніи якоря часть энергіи превращается въ
механическую работу.
Другими словами, мы имѣемъ здѣсь дѣло съ явленіемъ, кото-
рое требуетъ затраты энергіи, а эта послѣдняя п заимствуется изъ
энергіи, отдаваемой источникомъ.
Въ самомъ дѣлѣ, когда якорь двигателя вращается подъ дѣй-
ствіемъ приложенной къ нему электродвижущей силы, въ немъ,
какъ вообще во вращающемся якорѣ динамо-машины, развивается
электродвижущая сила, которая растетъ вмѣстѣ со скоростью
вращенія. Такая электродвижущая сила неминуемо должна раз-
виваться всегда, когда замкнутый проводникъ движется паперѣ-
рѣзъ силовымъ линіямъ магнитнаго поля.
Но эта электродвижущая сила направлена въ противополож-
ную сторону сравнительно съ электродвижущей силой источника.
Пользуясь терминомъ, установленнымъ нами въ электрохиміи,
319
мы скажемъ, что это — „противодѣйствующая” пли „обратная”
электродвижущая сила.
Если въ данный моментъ эта сила равна Е', то сила тока бу-
детъ равна только
... Е—Е
',=" IV"
А въ виду того, что Е' равно нулю, когда двигатель находится
въ покоѣ, и растетъ съ увеличеніемъ скорости вращенія, понятно
само собой, почему стрѣлка амперметра показываетъ непрерывно
уменьшающееся отклоненіе.
Когда якорь вращается съ своей максимальной скоростью, онъ
развиваетъ такую обратную электродвижущую силу, которая почти
равна электродвижущей силѣ источника Е; тогда токъ, конечно,
очень малъ.
Приложеніе этого явленія мы найдемъ впослѣдствіи въ счет-
чикахъ О’Кинана.
Теперь спросимъ, какова мопдіость, отдаваемая двигателю
источникомъ?
Конечно Еу^Ѵ.
Какая часть этой мощности превращается въ тепло?
Мы знаемъ и это (см. стр. 77); она выражается такъ: ТКХ'А
или ПѴХЛ или еще иначе: ЖЛХІ—рр--11 или, наконецъ,
(зЕ—ЕѴГ.
Такъ какъ общая величина сообщаемой двигателю мощности
равна КТ, а на теплоту идетъ только {Е—Е')Е, то остатокъ, со-
ставляющій Е'-], очевидно представляетъ собою ту часть мощности,
которая превращается въ механическую работу, т.-е. именно по-
лезную мощность.
Отношеніе полезной мощности къ общей величинѣ ея будетъ
-Ху; это есть коэффиціентъ полезной отдачи двигателя.
Мы видимъ, что этотъ коэффиціентъ равенъ также-X, т.-е.
отношенію обратной электродвижущей силы двигателя къ электро-
движущей силѣ источника.
Когда пускаютъ двигатель въ ходъ, коэффиціентъ полезнаго
дѣйствія сначала очень малъ, но потомъ увеличивается до мѣрѣ
320
увеличенія скорости вращенія; когда двигатель начинаетъ вра-
щаться съ своей максимальной скоростью, коэффиціентъ полез-
наго дѣйствія превосходенъ, такъ какъ тогда Е' почти равно Е.
По тогда сила тока чрезвычайно мала, такъ какъ она зависитъ
отъ разности Е — Е'; поэтому и развивающаяся механическая
мощность при этихъ обстоятельствахъ тоже ничтожна; и въ самомъ'
дѣлѣ, вращеніе съ максимальной скоростью получается только
тогда, когда двигатель ходить въ холостую. Та маленькая мощ-
ность, которая производится при этомъ двигателемъ съ такой
великолѣпной полезной отдачей, идетъ исключительно на преодо-
лѣніе треній внутри машины.
Какая выгода для пасъ въ томъ, что при этихъ условіяхъ
отдача такъ хороша?
Теперь разсмотримъ, какъ измѣняется развиваемая двигателемъ
мощность. Оказывается, что опа равна пулю при пусканіи двига-
теля въ ходъ (такъ какъ тогда В' ~ 0), а также и при максимальной
скорости вращенія (такъ какъ тогда <7—0; вѣдь ,7 — —, а Е‘
почти равно Е). Между этими двумя предѣлами мощность ири-
пимастъ самыя разнообразныя значенія, и можно доказать, что
Е
она достигаетъ максимума, когда Е' = • Мы видимъ, что при
этой максимальной полезной работѣ коэффиціентъ полезнаго дѣй-
ствія двигателя составляетъ всего:
Это—очень плохой коэффиціентъ.
Къ этому присоединяется еще одно обстоятельство: вѣдь сопро-
тивленіе цѣпи ТК есть не что шюе, какъ внутреннее сопротивле-
ніе двигателя, которое всегда очепь мало. При макопмалыюй мощ-
ности двигателя, токъ принимаетъ значеніе
Этотъ токъ чрезвычайно великъ и можетъ повести къ разру-
шенію якоря. Поэтому, чтобы не перегрузить двигатель, всегда
даютъ ему вращаться еъ гораздо большей скоростью, чѣмъ та,
которая соотвѣтствуетъ его максимальной мощности; при этомъ
321
развивается обратная элсжтродвижуіщія сила, близкая къ Е. Со-
отвѣтственно СЪ ЭТИМЪ повышается коэффиціентъ полезной отдачи
и устраняется опасность подвергнуть якорь дѣйствію слишкомъ
сильныхъ токовъ.
Вы безъ труда можете прослѣдить, какъ всѣ этп свойства ана-
логичны свойствамъ элементовъ, семи вспомните паши' прежніе
расчеты ихъ мощности и полезной отдачи (стр. 89).
Въ заключеніе еще одно любопытное замѣчаніе:
Скорость вращенія двигателя очевидно зависитъ отъ величины
поля индукторовъ. Какъ вы думаете, что нужно сдѣлать съ этимъ
полемъ, если вы хотите увеличить скорость двигателя, вра-
щающагося при малой нагрузкѣ?
Нужно ослабить поле, отвѣтите вы: вѣдъ двигатель дол-
женъ постоянно развивать обратную электродвижущую силу одной
и той же величины (около Е)\ а потому, чтобы сдѣлать это при
большей скорости вращенія, оігь долженъ вращаться въ болѣе
слабомъ магнитномъ полѣ *)•
Совершенно вѣрно: чѣмъ болѣе ослабляютъ поле, тѣмъ скорѣе
вращается двигатель.
Но я готовъ держать пари, что изъ 100 моихъ уважаемыхъ
читателей 99 пе замедлили бы отвѣтить на мой вопросъ какъ разъ
наоборотъ» и сказали бы, что для увеличенія скорости вращенія
двигателя нужно увеличить магнитное поле индукторовъ. Но это
невѣрно, и я очень радъ, что вы такъ не думаете.
Изложенныя соображенія приложимы одинаково ко всѣмъ двига-
телямъ. Но до сихъ поръ мы разсматривали только двигатель теоре-
тическаго характера; электромагниты его возбуждались отдѣль-
нымъ токомъ или опн замѣнялись постоянными магнитами (счет-
чикъ О’Кинана). Въ дѣйствительности электромагниты получаютъ
токъ изъ того же источника, какъ и якорь. Для этого ихъ вклю-
чаютъ или въ главную цѣпь, пли въ отвѣтвленіе, какъ и въ
динамо-машинахъ. Въ результатѣ этихъ двухъ видовъ соединеній
получается цѣлый рядъ чрезвычайно цѣпныхъ свойствъ электро-
двигателей, въ которыхъ необходимо дать себѣ отчетъ.
9 Лучше отвѣтить такъ: ослабляя магнитное поле индукторовъ, мы тѣмъ
самымъ уменьшаемъ обратную электродвижущую силу двигателя. Вслѣдствіе этого
сила тока увеличивается, двигатель получаетъ больше анергіи и начинаетъ вра-
щаться быстрѣе.
322
Цѣпные двигатели.
Сначала изслѣдуемъ цѣпной двигатель, находящійся подъ
дѣйствіемъ постоянной электродвижущей силы Е.
Когда этотъ двигатель находится въ покоѣ, его обратная
электродвижущая сила равна пулю, такъ что, во время замыканія
цѣпи, токъ достигаетъ очень значительной величины, а вмѣстѣ
съ чѣмъ сила, дѣйствующая на якорь, тоже очень велика.
Итакъ, при пусканіи цѣпного двигателя въ ходъ онъ „беретъ
съ мѣста" очень энергично.
Такое свойство въ особенности цѣнно въ трамвайныхъ двига-
теляхъ, въ которыхъ наибольшее усиліе требуется отъ двигателя
Рис. 232. Реостатъ для иускапія іи. ходъ
цѣпного двигателя.
именно при началѣ движе-
нія вагона.
Съ другой стороны, это
свойство имѣетъ также свои
тѣневыя стороны: токъ въ
теченіе первыхъ ееіеундъ
движенія можетъ возрасти
настолько, что представитъ
опасность для самой маши-
ны; поэтому включаютъ въ
цѣпь двигателя особый рео-
статъ (см. рис. 232), который
позволяетъ въ теченіе первыхъ секундъ движенія вводить до-
статочное сопротивленіе; впослѣдствіи, по мѣрѣ того, какъ уве-
личивается скорость вращенія якоря, а вмѣстѣ съ этимъ и обрат-
ная электродвижущая сила двигателя, это сопротивленіе можно
постепенно выключать.
Съ этимъ свойствомъ цѣпного электродвигателя—энергично
брать съ мѣста—связано и другое его свойство—очень энергично
реагировать на внѣшнюю нагрузку. Уменьшите нагрузку и дви-
гатель сейчасъ же начнетъ вращаться съ значительно большею
скоростью; наоборотъ, увеличеніе нагрузки сильно замедляетъ
двигатель. Конечно, тамъ, гдѣ требуется постоянная скорость дви-
женія и при перемѣнной нагрузкѣ, цѣпные двигатели мало при-
годны, лучше примѣнять тогда двигатели шунтовые (см. ниже).
Чтобы окончить этотъ краткій очеркъ, мы прибавимъ, что, со-
323
гласно сказанному на стр. 313. направленіе вращенія цѣпного
двигателя не измѣнится, если измѣнить направленіе идущаго
черезъ него тока. Вѣдь- при этомъ одновременно измѣняется на-
правленіе и поля индукторовъ, и поля якоря.
Чтобы измѣнить направленіе вращенія, что еущеетіичшо не-
обходимо для трамвайныхъ двигателей, нужно измѣните, напра-
вленіе тока или въ однихъ индукторахъ, или въ одномъ якорѣ,
Шунтовые двигатели.
Перейдемъ теперь къ шунтовымъ двигателямъ.
Когда якорь находится въ покоѣ и мы пускаемъ въ двигатель
токъ, обратная электродвижущая сила якоря равна пулю, а сопро-
тивленіе его очень мало; сопротивленіе индукторовъ значительно
больше, и такъ какъ они параллельны якорю, то токъ въ нихъ
почти не попадаетъ, а устремляется главнымъ образомъ въ якорь.
Поэтому поле индукторовъ остается очень слабымъ, а равно и
двигательная сила; даже при слабой нагрузкѣ двигатель не мо-
жетъ пойти въ ходъ. Вслѣдствіе этого нужно, если только обстоя-
тельства позволяютъ, пускать двигатель въ ходъ безъ нагрузки
и нагружать его только послѣ того, какъ онъ разойдется.
Но иногда это невозможно (паприм., въ трамвайныхъ двига-
теляхъ). Тогда вводятъ во время пусканія въ ходъ сопротивленіе,
но не въ общую цѣпь, какъ это дѣлаютъ въ
цѣпныхъ двигателяхъ, а въ то развѣтвленіе У*
ея, гдѣ находится якорь (см. рис. 233). Этимъ 1
мы увеличимъ разницу потенціаловъ иабор-
пахъ индукторовъ, туда можетъ отвѣтвиться ||
большая часть тока, и можетъ произойти воо- / ) й
бужденіе индукторовъ. По мѣрѣ появленія V _/ Й
обратной электродвижущей силы въ якорѣ, ~-----------------Ш—
ЭТО сопротивленіе ІІОСТСПеіІІІО выключается. рпе. 233. Реостатъ д.тя
Если шунтовые двигатели и уступаютъ цѣп- «уханія въ ходъ Шув-
тоиого двигателя,
нымъ при пусканіи въ ходъ, то зато они далеко
превосходятъ ихъ во всѣхъ случаяхъ, когда нагрузка не постоянна.
Мы видѣли, что къ этимъ измѣненіямъ нагрузки цѣпные дви-
гатели чрезвычайно чувствительны. Посмотримъ, какъ къ этому
относятся шунтовые двигатели.
324
Какъ и въ случаѣ цѣпного двигателя, энергія движенія зави-
ситъ почти исключительно отъ величины / Она можетъ умень-
шиться только тогда, когда уменьшится это Е, т.-е. когда увели-
чится Е'.
Значитъ, и здѣсь, какъ и въ цѣпномъ двигателѣ при умень-
шеніи нагрузки скорость вращенія должна увеличиться. Но здѣсь
достаточно чрезвычайно небольшого увеличенія скорости, такъ
какъ индукторы остаются все время подъ дѣйствіемъ полной
электродвижущей силы Е. При уменьшеніи тока въ якорѣ опъ
почти не уменьшается въ индукторахъ, не уменьшается и магнит-
ный потокъ индукторовъ. Въ шуитовомъ двигателѣ поэтому якорю
не приходится увеличивать своей скорости настолько, насколько это
было нужно въ случаѣ цѣпного двигателя, гдѣ вмѣстѣ съ умень-
шеніемъ тока въ якорѣ уменьшаются и токъ и поле индукторовъ.
Въ результатѣ—варіаціи нагрузки отражаются на скорости вра-
щенія двигателя очень мало. Такой двигатель, разъ онъ постро-
енъ раціонально, долженъ двигаться почти съ одинаковой ско-
ростью, ходитъ ли опъ въ холостую пли подъ нагрузкой. Авто-
матически, безъ измѣненія скорости, двигатель приспособляется
къ требованіямъ извнѣ, развивая соотвѣтственную мощность.
Это драгоцѣнное свойство, которымъ отличается шуптовой
двигатель, создаетъ ему поразительно широкое поле примѣненія
въ промышленности. При этомъ опъ работаетъ постоянно съ такой
скоростью, которая близка къ максимальной, а потому и коэффи-
ціентъ полезнаго дѣйствія его значительно лучше, чѣмъ у цѣп-
ного двигателя.
Еще послѣднее замѣчаніе: направленіе вращенія шумового
двигателя не зависитъ отъ направленія питающаго тока. Если мы
хотимъ измѣнить это направленіе, мы должны измѣнить напра-
вленіе тока или только въ якорѣ, или только въ электромагни-
тахъ. Это производятъ обыкновенно пересоединепіемъ щетокъ съ
индукторами.
Изъ всего сказаннаго слѣдуетъ, что вездѣ, гдѣ требуется энер-
гичное пусканіе въ ходъ (трамваи, подъемные краны и т. п.),
должно отдать преимущество цѣпнымъ двигателямъ; шуптовые
двигатели предпочтительны тамъ, гдѣ требуется равномѣрность
хода, и гдѣ на первомъ планѣ стоитъ хорошая отдача.
Содержаніе главы.
Проводникъ, помѣщснпый въ магнитномъ полѣ, поперекъ си-
ловыхъ линій поля, и обтекаемый токомъ, испытываетъ со сто-
роны поля механическое дѣйствіе, которое стремится перемѣщать
его въ направленіи, обратномъ тому, которое нужно было бы при-
дать атому проводнику въ томъ же полѣ, чтобы вызвать въ немъ
индукціонный токъ того же направленія.
Если замѣнить прямолинейный проводникъ замкнутымъ вит-
комъ, то, въ результатѣ воздѣйствія иа него магнитнаго поля, ви-
токъ будетъ стремиться повернуться и запять такое положеніе,
при которомъ направленіе образуемаго имъ поля будетъ совпадать
съ направленіемъ внѣшняго поля.
Если витокъ пришелъ въ это положеніе, и мы въ это время
перемѣнимъ въ немъ направленіе тока, то витокъ, чтобы придти
въ устойчивое равновѣсіе, долженъ опять повернуться и притомъ
па 180°. Если повторять эту операцію нѣсколько разъ, то можно
привести витокъ въ непрерывное вращеніе.
На этомъ принципѣ основаны электрическіе двигатели; вмѣсто
одного витка въ нихъ пользуются совокупной движущей силой
всѣхъ витковъ якоря динамо-машины, къ которой посредствомъ
щетокъ подводятъ питающій токъ. При этомъ каждый витокъ
непрерывно стремится къ новому положенію равновѣсія. Въ ре-
зультатѣ получается непрерывное вращеніе. Направленіе этого
вращенія противоположно тому, которое было тогда, когда при
томъ же направленіи тока машина дѣйствовала какъ генераторъ.
Для того, чтобы измѣнить направленіе вращенія, нужно измѣнить
направленіе тока или только въ якорѣ, или только въ электро-
магнитахъ.
При вращеніи якоря, въ немъ, благодаря его движенію въ
магнитномъ полѣ, появляется такъ называемая обратная электро-
326
движущая сила Е', направленная противъ внѣшней электродви-
жущей силы Е питающаго источника. Одновременно съ этимъ
изъ всей мощности, даваемой источникомъ Е,Т, въ видѣ механи-
ческой работы поглощается чаиъ Е\Т, остальное, т.-е. (Е~Е’)Е
но закону Джауля превращается въ теплоту.
Свойства двигателя различны, въ зависимости отъ того, какъ
соединены въ пемъ электромагниты еъ якоремъ—послѣдовательно
или параллельно. Въ первомъ случаѣ (цѣпной двигатель)
сила двигателя при пусканіи въ ходъ очень велика, что дѣлаетъ
этотъ двигатель въ особенности цѣннымъ для трамваевъ и т. и.;
зато въ пемъ скорость сильно измѣняется въ зависимости отъ
нагрузки.
Во второмъ случаѣ (ш у и т о в о й д в и г а т е л ь) сила двигателя
при пусканіи его въ ходъ мала, по зато скорость почти не зависитъ
отъ нагрузки, такъ какъ двигатель, приспособляясь къ требуемому
отъ пего усилію, поглощаетъ больше или меньше энергіи изъ
источника. Эти свойства являются очень цѣнными въ подавляю-
щемъ числѣ случаевъ примѣненія электродвигателей, почему
шуіітовые двигатели такъ же, какъ и шуптовыя дішамо-машипы,
болѣе часто употребляются, чѣмъ цѣпные.
ГЛАВА XVII.
Приложенія электродвигателей.
Передача энергіи на заводахъ. Преимущества, даваемыя
электричествомъ при передачѣ энергіи.
Электрическіе двигатели прекрасно подходятъ къ самымъ раз-
нымъ запросамъ: приложенія, для которыхъ можно ихъ рекомен-
довать, столь же многочисленны, какъ и разнообразны. И вотъ,
недовѣріе, съ которымъ въ теченіе многихъ лѣтъ къ нимъ отно-
сились заводчики, незнакомые съ ихъ преимуществами, посте-
пенно уступаетъ мѣсто болѣе благожелательному отношенію. Бла-
годаря первому сдѣланному опыту, мѣсто, занимаемое электро-
двигателемъ въ промышленности, съ каждымъ днемъ растетъ, и
легко предвидѣть, что въ недалекомъ будущемъ опъ будетъ стоять
на первомъ мѣстѣ.
Какія же свойства даютъ электрическому двигателю такое пре-
обладающее положеніе?
Чтобы отвѣтить на этотъ вопросъ, нужно обозрѣть всѣ при-
мѣненія электрическаго двигателя.
Представимъ себѣ картину фабрики недавняго времени. Въ
какомъ-нибудь углу паровая машина добываетъ изъ каменнаго
угля энергію, чтобы привести въ движеніе всѣ машины фабрики.
Отъ этой главной машины по всѣмъ направленіямъ расходится
цѣлая сѣть передаточныхъ валовъ и ремней, переносящая добы-
тую энергію во всѣ стороны. Посмотрите, какая путаница рем-
ней! Послушайте, что за шумъ! Какія громадныя потери энер-
гіи при этомъ неудобномъ способѣ переноса! Врядъ ли изъ всей
энергіи, добываемой паровой машиной, до мѣста доходило бо-
лѣе 50%.
328
Къ сожалѣнію, эта картина и теперь еще является вполнѣ
современной.
Но вернемся па фабрику, послѣ того какъ она, въ видахъ своей
собствеппой выгоды, была перестроена согласію съ послѣднимп
указаніями техники.
Паровая машина попреяшему стоитъ въ машинномъ отдѣле-
ніи—развѣ только опа замѣнена какой-нибудь газовой, бензиновой
или другой машиной внутренняго сгоранія, добывающей энергію
за болѣе дешевую плату. Если паровая машина удержала свое
мѣсто, опа добываетъ евою энергію, вѣроятно, изъ того же угля.
Но добытую энергію она изливаетъ по въ передаточные ремни и
валы, а въ могущественную динамо-машину—генераторъ электри-
ческаго тока.
Куда пропали валы, рыпііг, шкивы и зубчатыя колеса?
На мѣстѣ этого дремучаго лѣса, дрожавшаго отъ своего соб-
ственнаго адскаго шума, вы едва замѣтите нѣсколько скромныхъ
проволокъ, притаившихся по стѣнамъ; па своемъ пути онѣ снаб-
жаютъ фабрику гигіеническимъ, недорогимъ и необычайно обиль-
нымъ свѣтомъ п онѣ же переносятъ энергію къ каждому инстру-
менту. Работникъ вполнѣ самостоятельно распоряжается своимъ
станкомъ; двигатель двигается только тогда, когда именно въ немъ
встрѣчается надобность (а въ прежнія времена изъ-за 2—3 ра-
ботающихъ станковъ продолягала двигаться цѣлая сложная и тя-
желая система передачи). И энергія сберегается не только отъ
того, что попадаетъ въ двигатель лишь въ моменты необходимости;
сюда еще нужно прибавить необычайно высокій коэффиціентъ
полезнаго дѣйствія этого двигателя.
Вообще считаютъ сбереженіе энергіи, получающееся отъ за-
мѣны старыхъ способовъ передачи электрическимъ, не менѣе, чѣмъ
въ 20-30%.
Цѣна первоначальной установки при этомъ также значительно
ниже.
Немудрено, что при такихъ обстоятельствахъ всѣ новые за-
воды: лѣсопильные, машиностроительные, литейные, прядильные
и т. п., обзаводятся исключительно электрическимъ распредѣле-
ніемъ энергіи; даже старые заводы, построенные по завѣтамъ
старины, ломаютъ свои старомодные передаточные механизмы и
открываютъ электричеству свои двери настежь.
Но въ нѣкоторыхъ случаяхъ идектрнчестао можетъ оказать
особенно цѣпныя услуги.
Такъ, паіірпм., иногда заводъ состоитъ изъ вѣско,іьких'ь от-
дѣльныхъ зданіи. Прежде нужно было (чіабя;аті. каждое зда-
ніе особымъ ИСТОЧИІІКоМ'Ь О Н е| >ГІ И, С!!ОІ‘П особо П Ц;| рОВОІ І Ма-
шшіой, что ведетъ къ заі’ромождепію зданія п къ необходи-
мости усиленнаго рабочаго персонала. Съ электричествомъ все
ато измѣняется. Нсего па всего одинъ источникъ энергіи. обла-
дающій. благодаря своей большой .мощности, и лучшей полезной
отдачей; всего одна динамо-машина, питаемая этимъ источни-
комъ. И’ этого достаточно, чтобы залить свѣтомъ и энергіей всѣ
зданія завода, залить посредствомт» нѣсколькихъ (-кромныхъ и
незаміугныхъ проволокъ.
Пользованіе механической энергіей изъ городскихъ сѣтей
электрическаго освѣщенія. Электродвигатель въ мелкой
промышленности.
Теперь поіогорпм'] о црм’імт Ві паегоящее время огромное
большинство іпхпинхь -и рн п ігебильшпхъ городовъ обла-
даетъ электрп и < і оп с I и ю
До сихъ поръ іл и ши ні пиііш этой сѣти состояло въ до-
ставленіи абонентамъ электрическаго освѣщенія. Но это назна-
ченіе выполняется въ теченіе немногихъ чиповъ, такъ что сѣть
и станція остаются использованными очень плохо.
Въ теченіе дня сѣть могла бы съ успѣхомъ слулшть для пи-
танія электродвигателей; такое приложеніе оказало бы неисчис-
лимыя услуги и потребителямъ и самой станціи.
Но если крупные промышленннки постепенно убѣдились въ
огромныхъ преимуществахъ, даваемыхъ электрическимъ двига-
телемъ, то огромное большинство мелкихъ производителей, къ
сожалѣнію, знаетъ еще очень мало о самой возможности его при-
мѣненія. Въ этомъ отношеніи мелкій тіромышлелникъ еще чрез-
вычайно нуждается въ самыхъ первоначальныхъ свѣдѣніяхъ.
Теперь мелкій промьшілешшкъ, нуждаясь для своего производства
въ небольшой движущей силѣ, обращается за ней къ человѣку;
это, безспорно, удивительная машина, по зато энергія ея стоитъ
очень не дешево. Слѣдовало бы объяснить такому хозяину и убѣ-
дптг. ого ш. томъ, что прилежный работішк'ь, папр., пилыщікъ,
молитъ развитъ ігь теченіе дна не больше, чѣмъ силу-часъ, и
эта работа обходится въ рубль—два: если ли; ту же самую работу
предоставить ь.'кчггродшігатглю, заимствующему анергію и;и. го-
родской сѣти іг вращающему небольшую циркулярную пилу, то
оііт> сдѣлаетъ ту же работу іи> полчаса, при чемъ опа обойдется
всего і:’ь 15 копеекъ...
II то же самое мы имѣемъ во всѣхъ возможныхъ отрасляхъ
мелкой промышлеішости, начиная съ квашші булочника и кончая
швейной машиной, ткацкимъ станкомъ и т. д., и т. д.
Ознакомленіе мелкаго иромышлошшка еъ этими истинами
представляетъ безусловно дѣло общественной важности. Притомъ
болѣе полное использованіе городской сѣти несомнѣнно повлекло
бы за собой ігошгжсіпс цѣнъ па электрическую энергію, которая,
впрочемъ, для механическихъ приложеній и безъ того обходятся
недорого.
Примѣры приложенія электродвигателей въ мелкой
промышленности.
Начнемъ нашъ обзоръ съ современной столярной мастерской.
Ленточная пила, циркулярная лила, точильный камень іг т. д.,—
все приводится въ дѣйствіе электричествомъ и тяжелая работа
превращается въ удовольствіе.
Мы въ большой мастерской готоваго платья: кто станетъ те-
перь приводить швейную машину въ дѣйствіе иначе, какъ съ
помощью электричества? Маленькій электродвигатель можетъ бытъ’
въ любое время разомкнутъ, скорость движенія регулируется са-
мымъ тонкимъ образомъ (рпс. 234).
.Мы въ механической мастерской. Конечно, всѣ станки дви-
жутся электричествомъ. Тутъ же мы можемъ полюбоваться элек-
трической сверлильной машиной (бормашиной) (рпс. 235). Трудъ
съ ней становится настолько легкимъ, что часто переходитъ въ
ліонскія руки. На рисункѣ 230 мы видимъ туже бормашину при
постройкѣ трамвая: пе надо никакихъ сложныхъ приводовъ-двѣ
проволоки подаютъ куда угодно всю нужную энергію.
Когда мы говорили о гальванопластикѣ и гальваническомъ
осажденіи, мы упоминали о томъ, какъ трудно достигается надле-
Рпс. 236. Элоктрлчоскпи бормашина при постройкѣ трамнпи.
22*
332
Въ настоящее время
электродвигэтеля, у
осп насажены съ <>д-
наждачный кругъ, а
Рис. 237. Малойькіі'і электродвигатель
для очистки м полировки металличе-
скихъ іфіиметивъ.
іпаіцая очистка покрываемы ѵт> предметовъ,
это производить съ помощью пебо-тыпого
котораго па
НОЙ стороны
съ другой — металлическая щетка
Д.ГІЯОЧИСТКП или особый кругъ, по-
крытый сукномъ, ДЛЯ полировки
(рпс, 23”),
На рпс. 238 изобраяичіо—и вовсе.
не ради курьеза --- электрическое
дутье для органа. Дѣло въ томъ,
пто обыкновенные мѣха при очень
сильномъ звукѣ иногда отказыва-
ются работать—у ішхъ пс хватаетъ дыхапія. Здѣсь мѣха замѣ-
нены сильнымъ вентиляторомъ, который вращается небольшимъ
двигателемъ, справляющимся со своей задачей вполнѣ удовлетво-
рптольпо и равномѣрно.
Рис. 238, Электрическое дутье для органа.
333
Электрическая тракція.
Электродвигатель имѣетъ всѣ данныя къ тому, чтобы занять
и въ дѣлѣ перевозки выдающееся положеніе, ьогороо до сихъ
поръ принадлежало почти исключительно лошади. Если послѣд-
няя іі будетъ вытѣснена, то вовсе, конечно, не по своой винѣ;
.мы привыкли брать отъ нея часто даже больше того, что опа
можетъ дать; но за ялект|)одвпгатслемъ и ей не угоняться.
Рис. 239. Норный электрическій локомотивъ (,'имеиеи и І'альеке.
Лошадь стоить дорого, за содержаніе ея приходится платить
и „при разомкнутой цѣпіі“ (см. стр. 40). На ряду съ этимъ,
папр., цѣпные двигатели, благодаря развиваемой ими при пускѣ
въ ходч> энергіи, кажутся спеціально выдуманными и построен-
ными для трамваевъ и локомотивовъ.
Первый „электровозъ“ былъ демонстрированъ В. Симонсомъ
въ 1879 году (рис. 239) на берлинской промышленной выставкѣ.
Но въ болѣе широкихъ кругахъ онъ сталъ извѣстенъ послѣ па-
рижской выставки 1881. года, гдѣ тысячи посѣтителей съ восхн-
334
щешемъ любовались изяществомъ п легкостью новаго трамвая,
получавшаго сіяло энергію откуда-то нвъ воздуха!
Послѣ этого, въ маѣ 1881 года, та же фирма Сименса и Гальскс
построила небольшую трамвайную линію въ Перлинѣ (см. рпс. 240).
Рис. 240. Первый электрическій трамвай.
Однако вначалѣ трамвай не получилъ въ Европѣ большого рас-
пространенія; онъ съ большимъ успѣхомъ привился въ Америкѣ.
Уже послѣ «того заморскаго примѣра онъ явился обратно па ро-
дину, гдѣ и навоевалъ постепенно всѣ крупные и даже многіе
не особенно крупные города.
Опытъ электрическихъ трамваевъ выяснилъ, что пользованіе
электрической энергіей, добываемой сравнительно дешево на цен-
тральныхъ станціяхъ, сильно понижаетъ стоимость тракціи. Пере-
ходъ отъ копной тяги къ элект|шчсской неизмѣнно сопровожда-
ется значительнымъ увеличеніемъ доходности,—сь одной стороны,
Ль
Рис. 241. Выстапо'іпыі'і трампиГі.
благодаря сокращенію расходовъ по перевозкѣ, а съ другой—
благодаря увеличенію скорости движенія. Всѣ эти качества элек-
трической тяги настолько выяснились, что теперь нерѣдко къ
пей предъявляютъ такія высокія .требованія, какпх'ь не можетъ
дать іщ опа, пн какая-либо другая: тракція.
Какъ относительно другихъ приложеній электродвигателя,
такъ и относительно тракціи мы не будемъ входить въ детали
ея устройства. Однако' слѣдуетъ упомянуть о томъ, что съ цеп-
336
тральной станціи вырабатываемая анергія подводится къ каждому
моторному вагону посредствомъ воздушныхъ проводовъ. Мотор-
ный вагонъ сообщается съ приводомъ черезъ особое контактное
приспособленіе, въ видѣ контактной дуги или контактнаго коле-
сика. Другимъ проводомъ при этомъ служатъ рельсы, почему и
говорятъ, что токъ возвращается па станцію но землѣ.
Иногда, по соображеніямъ эстетическаго характера, не рѣша-
ются устраивать воздушные провода. Тогда приходится прокла-
дывать проводъ въ особо устроенномъ посреди пути углубленіи;
иногда при этомъ устраиваютъ особое ирнсиособлеше, чтобы элск-
трцчос.тво сообщалось данному участку провода .только въ то
время, когда надъ ішмъ проходитъ нагонъ. Іѵь сожалѣнію, всѣ
этп приспособленія работаютъ довольно плохо, и часто неосто-
рожные прохожіе получаютъ іга пути крайне непріятныя элек-
трическія сотрясенія.
Рпс. 2-12. ТрампиНиыіі двигатель.
Иногда пробуютъ обойтись въ трамваяхъ безъ всякой сѣти и
проводовъ. Но въ такомъ случаѣ ничего не остается, какъ питать
двигатель аккумуляторомъ, поставленнымъ гдѣ-нибудь въ самомъ
вагонѣ. И кто дастъ себѣ трудъ вспомнить пли перечитать главу
въ пашей книгѣ, посвященную аккумуляторамъ, тотъ легко убѣ-
дится, что при современномъ состояніи вопроса объ аккумуля-
.337
Рис. 2-14. Трамиайпый двигатель.
338
торахъ это рѣшеніе задачи безусловно одно изъ самыхъ не-
удачныхъ.
Почти всѣ видѣли электрическій трамвай. Но по всѣм'ь случа-
лось заглядывать въ тѣ тайники, гдѣ скрыть его двигатель. Прн-
ложешіые рисунки 242—245 показываютъ одиігь изъ употреби-
тельныхъ типовъ трамвайнаго двигателя. На рис. 242 двигатель
представленъ въ томъ видѣ, какъ онъ сидитъ на оси въ вепро-
ипцаемей для пыли камерѣ. Слѣдующій рисунокъ изображаетъ
двигатель с'ь откинутой пижпей крышкой; на рпс. 244 изображены
двигатели па вагонной телѣжкѣ.
Электрическіе подземные и пригородные пути
(метрополитэны).
Электрическій трамвай но своей скорости далеко оставилъ за
собой омнибусы и копки, но и его скорость прсдставяется людямъ
Рис. 245. Ивдземлый трамвай при постройкѣ (ігь Вудішонітѣ, оті^і. 2 мня 1896 г.}.
недостаточной, а между тѣмъ уличное движеніе пе позволяетъ уве-
личить скорости трамвая. Поэтому начали прокладывать трамвай-
ные пути пли высоко надъ улицей (надземныя дороги) пли глу-
боко подъ землею (подземныя дороги).
Прежде при постройкѣ такихъ подземныхъ дорогъ не особенно
339
стѣснялись съ публикой: разрывали улику, устраивали "глубокую
канаву, обкладывали се ст> боковъ бетономъ, покрывали сверху
желѣзными балками и затѣмъ возетапавлнва.іп разрушенную мо-
стовую. Постройка такой дороги изображена па рпс, 245, Это—
одинъ изъ первыхъ опытовъ такихъ дорогъ въ Будапештѣ.
Впослѣдствіи однако.пе находили болѣе возможнымъ примѣ-
нять такой безцеремонный способъ веденія работъ іг стали строить
:мо
глубоко (на глубинѣ 30 метровъ) ноль землею особые тушили.
Въ Лондонѣ такой туннель проходитъ даже кодъ Темзою '). Обь
такой подземной постройкѣ наверху, на поверхности земли ни-
чего не замѣтно: развѣ шюгда случится такой пустякъ, что изъ-
за. подземной дороги обвалится два-три дома... Впрочемъ, нужно
сознаться, что обвалы домовъ часто сваливаютъ на подземную
дорогу даже тогда, когда она тутъ рѣшительно іш при чемъ.
Члектрпческое оборудованіе скоро привилось не только для
городского, но и для пригороднаго движенія.
Въ особенности благопріятными условіями для этого были:
быстрое пусканіе въ ходъ, почти мгновенная остановка п въ осо-
бенности опрятность. Рис. 246 изображаетъ пригородный поѣздъ,
съ успѣхомъ сообщающій въ послѣдніе годы Берлинъ съ мѣ-
стечкомъ Лпхтерфс.тьдъ.
Электричество на желѣзныхъ дорогахъ.
Конечно, должны были явиться попытки оборудовать электри-
ческой тяі’ой и обыкновенныя желѣзныя дороги. Сначала для
этого стали было строить огромные локомотивы, которые заклю-
чали въ себѣ паровую машину и генераторъ и электрическій
двигатель. Но эти почтенныя сооруженія потерпѣли полную не-
удачу, отчасти вслѣдствіе своей дороговизны, отчасти потому,
что въ шгхъ почти исчезали многія преимущества электрической
тяги а именно опрятность и др.
Потомъ перешли и на желѣзныхъ дорогахъ къ тому способу
передами энергіи, какимъ опа доставляется двигателю па город-
скихъ трамваяхъ, т.-е. съ помощью воздушныхъ проводовъ п
рельсовъ.
Сначала дѣлали такіе опыты только па короткихъ разстояні-
яхъ, въ особениости тамъ, гдѣ нужно было избѣжать грязи и
дыма обыкновенныхъ локомотивовъ, иапр., въ туннеляхъ. Такъ,
на рпс. 247 изображенъ электрическій паровозъ, проводящій че-
резъ туннель обыкновенный желѣзнодорожный поѣздъ.
Но впослѣдствіи стали вводить исключительно электрическую
тягу и на большихъ разстояніяхъ (рпс. 248).
Такія попытки должны были увѣнчаться успѣхомъ въ особск-
*) Въ Берлинѣ подъ рѣкою Шпре.
;) 11
342
пости тамъ, гдѣ въ расініриии'ПІи человѣка имѣются оопльиыс
запасы водяной еи.чы. Въ такихъ странахъ, какъ Баварія, Швей-
царія и т. п., серьезно обсуждается вопросъ о переходѣ всѣхъ до-
рогъ на электрическую тягу.
Піонерами въ атомъ еще новомъ дѣлѣ являются въ особен-
ности двѣ нѣмецкія фирмы: Симопсъ-Шуккертъ ц Всеобщая Ком-
344
пашя Электричества. Болѣе топ», оші не удовлетворяются и этими
успѣхами, справедливо полагая, что если электричество могло
(•равняться съ паромъ, то оно можетъ и превзойти его. Послѣд-
ніе опыты блестяще шщтвердпли эти ожиданія. На рпс. 249 изо-
браженъ быстроходный моторный вагонъ фирмы Спмепсъ-Шук-.
кортъ. Онъ развиваетъ па длинныхъ разстояиіях'ь скорость ди
230 километровъ въ часъ’ Что значась въ сравненіи съ этой го-
ловокружительной быстротой тѣ 100 километровъ въ часъ, которы-
ми еще недавно кичились лучшія изъ нашихъ желѣзныхъ дорогъ?
Электрическая тяга на рѣкахъ и каналахъ.
Особенные лавры электричество пожало на буксировкѣ судовъ
по рЬкыгъ ч каналамъ. Прежде для той же. цѣли служили1) пли
Рпс. 250. Вуііснрпое судно „Теаьтовъ- <п> роликовымъ когп-актомъ.
о Мы могли бы сказать здѣсь: люди, имѣя въ виду русскихъ бурлаковъ,
т
Рис. 252. Буксирный электрическій локомотива..
347
лошади, которыя по берегу тянули на капать груженыя йаркп,
пли особые пароходы, винтовые пли колесные. На рис. 250...253
изобраяіепа самая современна!! постановка итого дѣла. Першш
изъ нихъ изображаетъ электрическое буксирное! судно на. Те.и,-
товскомъ каналѣ. Оно, конечно, чрезвышігііго напоминаетъ ішмъ
своихъ сухопутныхъ собратііі: энергію оно также попутаетъ по
воздушному проводу, съ которымъ сообщается контактнымъ ко-
лесикомъ. Несомнѣнно, что ятпмъ очень сильно ограничивается
свобода передвиженія судна.
Нѣсколько иначе устроенъ контактъ на другомъ суднѣ, ко-
торое работаетъ тамъ же (рис. 251). Здѣсь на двухъ проводахъ,
доставляющихъ токъ катится небольшой моторный вагончикъ,
скорость котораго можетъ быть регулирована машинистомъ съ
мѣста. Этотъ вагончикъ и служитъ для контакта. Съ судномъ
онъ сообщается только посродствоіі'ь мягкаго кабеля, что откры-
ваетъ дініжеиііш’ь сущи гораздо большій просторъ.
Другое средство (ля буксированія судовъ представляетъ элек-
трическій й.ѵкенрпып локомопіьь (рис. 252—253).
На рггг 252 мы можемъ шізпа кичиться съ ишъ поближе.
Мы видимъ прелгде всего, что энергію онъ получаетъ, какъ и
обыкновенный трамвай, илъ шадуішшхъ проводовъ, черезъ обык-
новенную контактную дугу, а вторымъ проводомъ служатъ рельсы.
Кромѣ обыкновеннаго двигателя, локомотивъ снабженъ еще
электрическимъ воротомъ, который позволяетъ регулировать длину
и натяженіе буксирнаго каната. Этотъ канатъ прикрѣпленъ къ
особому желѣзному подвижному крану.
І’ле. 253 изображаетъ локомотивъ въ дѣйствіи.
Электрическіе автомобили.
Электричество приняло участіе въ побѣдномъ шествіи авто-
мобильной промышленности. Уже въ обыкновенномъ бензиновомъ
двигателѣ автомобиля воспламененіе бонанца въ цилиндрѣ произ-
водится съ помощью электрической искры. Но этой скромной
ролью электричество не могло удовлетвориться. Возникли раз-
наго рода электромобили (рпс, 254—257), начиная съ легкой
трехколеспой пролетки и роскошной коляски и кончая тяжелымъ
омнибусомъ и огромнымъ грузовозомъ. ‘ >
23*
3-18
Всѣ этп экипажи движутся съ помощью аккумуляторной ба-
тареи, и въ этомъ ихъ, можетъ бить, единственный, во важный
недостатокъ. Прежде всего ото сильно увеличиваетъ пхъ вѣсъ:
вы должны помнить, что „хорошій" аккумуляторъ таскаетъ съ
собой .-только» 05% ненужнаго вѣса! Эта тяжеловѣсность авто-
мобиля представляетъ тысячу разныхъ неудобствъ: изъ-за нея
Рпс. 25-1. Э.юктріі'іеекііі трсхылсішіп всюсиггс и ѵя разпозіш тонароіп..
па движеніе требуется больше онеріпі, затру шлется торможеніе.
Каждое кило лишняго вѣса тяжело отзывается и на пневмати-
ческихъ шинахъ—этой ахиллесовой пятѣ автомобилей. Наконецъ,
тяжелый автомобиль чувствительнѣе къ толчкамъ плохой мосто-
Рис. 255. Элок-і-ричоскШ гру:ішіо:п,
вой, что непріятно отзывается на пассажирахъ, но еще непріят-
нѣе—па аккумуляторахъ.
Поэтому стараются по возможности сократить этотъ тяжелый
и пѣжпый грузъ и уменьшить емкость везомыхъ съ собою акку-
349
муляторовъ. Но ото сокращеніе влечетъ за собой и сокращеніе
„сферы дѣйствія** аіжу.мулятора: собствешшкъ постоянно до.і-
1’лс. 2.56. Электрическая коляска.
женъ думать о томъ, какъ бы во-время вернуться домой для
зарядки.
Это положеніе дѣла измѣнится, можетъ быть, къ лучшему,
когда всѣ культурныя страны покроются густой сѣтью эмсктрп-
Рис 257. Электрическій омнибусъ.
ческихъ станцій (объ этомъ ужъ мечтаютъ!). Тогда достать не-
обходимое электричество будетъ пе труднѣе, чѣмъ теперь доста-
ютъ бензинъ.
Но покуда это только мечты, и поэтому электромобиль жмется
350
еще къ большимъ городамъ. Зато тамъ онъ—господинъ поло-
женія. Онъ не оставляетъ па улицѣ слѣдовъ, какъ „благород-
ная* лошадь, и противнаго запаха, какъ обыкновенный автомо-
биль. Да и самая ѣзда ого сильно отличается отъ ѣзды всякаго
другого экипажа: онъ не взрываетъ мостовоИ, не „рвется изъ
рукъ“, какъ бензиновый моторъ. Оігь, напротивъ, безъ шума и
безъ запаха, одинаково хорошо уживается среди мчащихся с-порт-
смуповъ и среди плетущихся потихоньку извозчичьихъ проле-
токъ. Нѣтъ болѣе послушшіго экипажа!
Если бы была рѣшена старая задача о болѣе легкомъ акку-
муляторѣ, электрическій автомобиль навѣрное составилъ бы очень
серьезную конкуренцію бензиновому. Свободно передвигаясь до
всѣмъ направленіямъ и па любыя разстоянія, опъ, пожалуй, ока-
жется достойнымъ соперникомъ даже электрическимъ желѣзнымъ
дорогамъ.
Электрическія лодки.
Еяісгодно милліоны людей снѣінатъ лѣтомъ иа берега, моря,
чтобы омыть въ его волнахъ свое усталое тѣло и подышать его
Рис. 258. Электрическая .моторная лодка.
живительнымъ, чпетым-ь воздухомъ. Но—увы!—и здѣсь этотъ воз-
духъ отравленъ копотью и дымомъ безчпелониыхъ пароходовъ...
Спасителемъ опрятности п здѣсь является электричество. Элек-
трическая моторная лодка (рпс. 258) не пачкаетъ своихъ пассажи-
ровъ. Опа не знаетъ докучнаго, подчасъ доводящаго до мор-
ской болѣзни стуіга н встряхиванія паровой мапігшы. Опа без-
шумно скользитъ иа полкамъ, легки и плашю, какъ лебедь, и
только шумъ води и вздымающіяся за лодкой водны обнаружи-
ваютъ, какъ быстро опа летитъ впередъ.
Рис. ’аОЛЭлскту'иеская кухня на злектро-моториоі’і яхтѣ ..Элленъ-.
Можно ли себѣ представить большое удовольствіе, чѣмъ про-
гулка въ такой лодкѣ? Только одна забота отравляетъ это удо-
вольствіе: какъ бы поспѣть домой къ тому времени, когда акку-
муляторы разрядятся...
;52
Строить и большія суда этого типа. И здѣсь шічто по мѣ-
иаетъ пассажиру предаваться всласіь шмгпчи-скому отдыху. II
если поэтическое настроеніе завершится хорошимъ... аппетитомъ,
то и опъ будетъ утоленъ съ помощью электричества, потому что
353
и кухня па этомъ суднѣ тоже элсктрическіія (см. рис. 259). Кто
хоть разъ видѣлъ такую кукпю, тотъ на вѣкъ сохранить мечту
о тома», чтобы пріобрѣсть себѣ такую же. Противъ ея очаровати
(рпс. 260) врядъ ли устоитъ и серди,о самой консеріштіпшой хо-
зяйки, состарившейся па другихъ „традіщіяхъ“.
Передача энергіи на большія разстоянія.
Утилизація „бѣлаго угля“.
Мы видѣли въ свое время, что электрохимія позволила исполь-
зовать часть энергіи водопадовъ, превращая се въ электрическую
энергію и. тутъ же ее потребляя. При этомъ необходимо 'только
соблюденіе одного условія: водопадъ долженъ быть удобно
расположенъ въ смыслѣ подвоза къ пелу сырого матеріала и
отправки фабрикатовъ.
Но если этого нѣтъ, — а гаие егѵіаі, конечно, встрѣчаются
нерѣдко,—если, шшр., водоішдь и кшь въ трудно доступной
мѣстности, неужели нужно счі гаи. всю ого энергію потерянной
для промышленности? ІІЫь і мы ѵвпцпіъ, почему.
Съ другой стороны, щыь да і е во іопадь расположенъ удобно,
такъ что элрктрохпмшл съ охокш прніроился бы к'і, нему со
своими аппаратами. Но іюъ>кпмь, ню въ нѣсколькихъ киломе-
трахъ лежитъ важный примы ііъ шіый центръ, гдѣ въ „лншией“
энергіи ощущается большая потребность,—только бы удалось ее
туда передать. Конечно, тамъ цѣнность этой энергіи значительно
выше, чѣмъ у подножія водопада, н потому вопросъ о такой пе-
редачѣ получаетъ очень серьезное значеніе.
Итакъ, задача состоитъ въ томъ, чтобы передать энергію па
значительное разстояніе изъ одного мѣста въ другое, гдѣ опа
лучше будетъ оцѣнена и использована.
Очевидно, что рѣшить эту задачу можетъ только электро-
техникъ.
Я нисколько не сомнѣваюсь въ томъ, что и мои читатели зна-
ютъ, какъ къ пей подойти.
Очевидно, вы устроите между водопадомъ и мѣстомъ потре-
бленія энергіи электрическіе провода; у водопада вы будете пре-
вращать энергію изъ механической въ электрическую съ помощью
комбинаціи изъ водяной турбины и динамо-машины; полученная
354
электрическая энергія по преподамъ (рпс. 261) будетъ пере-
даваться въ другое мѣсто, болѣе или менѣе отдаленное отъ
водопада, и здѣсь непосредственно поступать въ потребляющіе се
аппараты, т.-е. лампы, двигатели и т. тг.
Рис. 201. Провода высокаго напряженія (27000 вольтовъ).
Повидимому все ото очень просто. Но дѣло ие обходится бонъ
повѣстныхъ шітрудцепііі. Наша линія очень длинна, п потому
она, конечно, будетъ обладать л большимъ сопротивленіемъ;
уменьшить это сопротивленіе можно было бы, увеличивая сѣченіе
проводовъ. Но предлагая такое рѣшеніе, надо сначала подумать
о цѣпѣ мѣди...
Вслѣдствіе большого сопротивленія цѣни въ пей можетъ про-
355
изойти крупная потеря энергіи: можетъ быть, до конца, линіи
дойдетъ только ничтожная доля энергіи, и электротехника .риску-
етъ тогда покрыться несмываемымъ позоромъ.
Какъ же быть?
А вотъ какъ: надо примѣнять въ такихъ случаяхъ высокую
электро-двнжуіцуіо силу (высокое напряженіе). Тогда мы можемъ
передать очень большую мощность но не особенно толстому про-
воду съ сравнительно небольшой потерей.
Дѣйствительно, вѣдь потеря мощности въ проводѣ выражается
формулой ТѢДХД2 (е-М- стр. 77), гдѣ ТК—сопротивленіе провода.
Слѣдовательно, потеря 'мощности уменыпается вмѣстѣ, съ умень-
шеніемъ силы тока. При данной величинѣ мощности ЕЗ мы
должны, слѣдовательно, увеличить Е, чтобы уменьшить -7.
Не правда ли, какъ это геніально просто!
Вотъ причина, почему всѣ передачи энергіи на большое раз-
стояніе устраиваютъ обыкновенно при напряженіи въ нѣсколько
тысячъ вольтъ (см. рис. 261).
Но такое напряженіе очень опасно для жизни. Чтобы не под-
вергать потребителей этой смертельной опасности, имя, и пе да-
ютъ этого тока: его преді аріітельио направляютъ въ особыя под-
станціи, гдѣ ого трансформируютъ въ токи болѣе низ-
каго напряженія. Для этой цѣли; если пользуются постояннымъ
токомъ, пускаютъ этотъ первичный токъ въ сильные двига-
тели, которые непосредственно связаны съ динамо-машинами,
дающими токъ болѣе низкаго напряженія. Уже отсюда этотъ
вторичный, безобидный токъ идетъ въ сѣть и поступаетъ къ
потребителямъ.
Когда мы будемъ говорить о перемѣнныхъ токахъ, мы увидимъ,
что ихъ трансформація совершается гораздо проще; поэтому при
электрической передачѣ энергіи пользуются обыкновенно пере-
мѣнными токами, о которыхъ будетъ рѣчь впереди. Тѣмъ не
менѣе мы считали нужпым’ь указать здѣсь на возможность этого
новаго приложенія электрическихъ двигателей и съ постояннымъ
токомъ.
Разъ зашла рѣчь о пользованіи токами высокаго напряженія,
умѣстно будетъ упомянуть, что къ тому же разсужденію прибѣ-
гаютъ во всѣхъ отрасляхъ электрической промышленности. Въ
каждомъ данномъ случаѣ выбираютъ такое напряженіе, которое
356
было бы достаточно, чтобы, при небольшохмъ сѣченіи проводовъ,
потеря въ передаваемой энергіи не превосходила опредѣленной,
возможно ішзкой границы (ОКОЛО 10%).
Когда энергію нужно нерсішстп на разстояніи жилого помѣ-
щенія, можно ограничиться напряженіемъ всего въ нѣсколько
вольтъ. При распредѣлиніи энергіи на участкѣ діаметромъ въ
нѣсколько сотъ метровъ нужно уже не менѣе 100 — 200 вольтъ;
трамваи, тянущіеся длинной лентой, питаются напряженіемъ въ
500—600 вольтъ. Наконецъ, если требуется передать нѣсколько
тысячъ лошадиныхъ сила» па разстояніе въ нѣсколько кило-
метровъ, то прилагаемыя напряженія достигаютъ 50.000 вольтъ.
Въ новѣйшее время электротехники мечтаютъ объ очень ши-
рокихъ задачахъ, напримѣръ, объ освѣщеніи Парижа энергіей
водопадовъ па Ропѣ, или о канализаціи электричества изъ Ба-
варіи по всей Германіи! Здѣсь, пожалуй, придется думать о на-
пряженіяхъ въ 100.000 вольтовъ пли даже болѣе.
Обращеніе съ такими опасными токами, конечно, представля-
етъ извѣстныя затрудненія, по нельзя же требовать, чтобы въ
техникѣ да не было совсѣмъ затрудненій.
Электричество въ сельскомъ хозяйствѣ.
Поразительное развитіе, котораго въ короткое время достигли
электрическіе пути сообщенія, показываетъ, что пользованіе элек-
трическимъ двигателемъ представляетъ огромныя преимущества
какъ въ отношеніи дешевизны, так'ь и въ отношеніи удобства.
Лошадь, эта „овсяная машина", варварски подгоняемая кнутомъ,
почти исчезла изъ «этой отрасли. Но едва ли не наступаетъ уже
моментъ, когда опа будетъ вытѣснена и изъ своей родной, каза-
лось бы, сферы—изъ сферы сельскаго хозяйства.
Наибольшія выгоды электрическое оборудованіе сулитъ сель-
скому хозяйству тамъ, гдѣ .въ распоряженіи имѣется „бѣлый
уголь", — такъ называютъ теперь живую силу падающей воды. Но
многочисленные примѣры доказываютъ, что даже при извлеченіи
энергіи изъ чернаго угля это оборудованіе прекрасно окупается.
Мы не будемъ говорить о тѣхъ, можетъ быть, еще далекихъ
временахъ, когда всякая культурная страна будетъ вдоль и по-
перекъ покрыта сѣтью проводовъ, несущихъ въ любое мѣсто
357
электрическую энергію. Но уікс и въ шістояіцос время аліжтрп-
чеекое оборудованіе крупнаго сельскаго хозяйства можетъ пред-
ставлять прііилизителыго слѣдующую картину:
Электрическая энергія добивается па цептралыюН станціи,
пршіодимоіі въ дѣйствіе водой пли, за неимѣніемъ іюдопа-
дп,—паромъ или бензиномъ. Большая аккумуляторная батарея
(рис, 262) служить для того, чтобы машины были хооошо
Рис. 262. Аккумуляторная батарея въ сельскомъ имѣніи.
использованы, и чтобы работа во всемъ имѣніи могла безостано-
вочно продолжаться даже при поломкѣ машины или при ея
остановкахъ для ремонта и т. и. Воздушные провода несутъ
эту энергію въ мѣста ея потребленія.
Само собою разумѣется, дворъ имѣнія, квартиры, конюшни,
главныя дороги о с в ѣ щ а ю т с я электричествомъ — дешево и
празднично-свѣтло (рис. 263 и 264).
Конечно, для одного этого, пожалуй, не стоило бы тратить
много денегъ на станцію и сѣть. Но мы уже знаемъ, что элек-
трическій двигатель легко и свободно исполняетъ всѣ рабо-
358
ты, ішторыя до цего дѣлали живыя маппшы— человѣкъ и ло-
шадь.
Рпс. 265 изображаетъ машину для и р п го то в л е и і я р ѣ з к и.
На рпс. 266 передъ пади машина для очистки зерна. На
рис. 267 мы видимъ машину для стрижки овецъ. Все вто
приводится въ дѣйствіе электрическимъ токомъ.
Переходимъ къ молочному хозяйству. Конечно, сспаратортэ
Гкс. 26-1. Электрическое оснѣіцсиіе іичіоіги ея,іа.
Рис. 365. Машины для лрпі'отонлошя соломенной рѣзки съ электрическимъ лі
ЗІІО
Рш'. 266. ііаіпііні.1 дли «чистки зерна.
Рис. 267. Электрическая стрижка опонъ.
и м а іи и и а д л я сб п в а и і я
н.іектрод писателемъ. То же от-
носится л къ машинѣ для от-
жиманія масла (рис. 269).
Въ благоустроенномъ имѣніи
долженъ быть устроенъ водопро-
водъ—но крайней мѣрѣ въ бар-
скомъ домѣ. Онъ можетъ быть
устроенъ—съ помощью улоктрп-
ческаго тока — двоякимъ обра-
зомъ. Можно, во-первыхъ, ші ка-
ждомъ мѣстѣ, гдѣ бываетъ нужна
вода, устроить замыкатель
тока, при нажиманіи котораго на-
минаетъ дѣйствовать двигатель
насоса. Или же, во - вторыхъ,
можно ежедневно въ теченіе нѣ-
сколькихъ часовъ наполнять ре-
зервуаръ, изъ котораго въ раз-
ныя мѣста проведена вода. На-
масли (рис. 268) вращаются
Рш. 26Н. Сепараторъ и мас.іобоТіка еъ
а.іекгрнческпмъ приводомъ.
сосъ стоить въ какомъ-нибудь погребѣ и не требуетъ пп много
мѣста, пи особаго ухода (рпс. 270).
Рис. 269. Машина для отжиманія масла съ электри-
ческимъ приводомъ.
Рис. 271. Электрическая машина дли мытья посуды.
363
Новыя- ,.ф;ііггазін“ проникаютъ и ві> кухню, и въ прачечную.
Вотъ па рисункѣ 271 машина для мытья посуды; вотъ па
рпс. 372 машина для чистки картофеля. Гііе. 273 вводить пасъ
въ оборудованную шшктрпчестномъ прачечную, блестящая
какъ
Рпс. 272. Маипша. да» очистки карто-
феліі (и. адектрпчоскіім'і» приводомъ).
чистота которой заставляетъ съ отвращеніемъ вспомішть о гряз-
ныхъ и полутемныхъ помѣщеиіях'ь прежнихъ прачечныхъ. Гла-
же.и іе тоже производится посредствомъ электричества,
показываетъ рпс. 274.
Прогуляемся теперь по барскому дому, гдѣ мы можемъ найти
новое и интересное примѣненіе
электродвигателя — къ в ы с а с ы-
ваііію пыли. Маленькій двига-
тель соединенъ съ сильнымъ вы-
качивающимъ насосомъ. I)(*я ма-
шина либо неподвижно стоитъ въ
погребѣ, либо можетъ передвигать-
ся па телѣжкѣ съ резиновыми ши-
пами. Къ насосу навинчивается
длинная гибкая труба, съ коллек-
ціей разныхъ мундштуковъ, и съ
помощью > ея быстро и безслѣдно
удаляется вся пыль изъ угловъ,
щелей, ковровъ и мебели (рпс. 275).
Въ томъ же домѣ мы найдемъ,
можетъ быть, н электрическую
печь (рпс. 276).
До сихъ поръ при пашей про-
гулкѣ по имѣнію мы видѣли раз-
ныя вспомогательныя машины, которыя приводились въ дѣй-
ствіе неподвижно установленнымъ шпг передвигающимся съ мѣ-
ста па мѣсто двигатслем'ь. Но особое значеніе въ сельскомъ хо-
зяйствѣ имѣютъ молотилка (рпс. 277) съ электрическимъ
приводомъ и электрическая вспашка (рис. 278—280).
Покуда электрическая вспашка удобопрпмѣппма главнымъ
образомъ на ровпнх'ь мѣстахъ, гдѣ должны произрастать пре-
имущественно цѣпныя культурныя растенія. Но па такихъ мѣ-
стахъ опа пссрависшю выгоднѣе обыкновенной пахоты па лоша-
дяхъ и водахъ. Послѣдняя обходится на гектаръ 25 рублей; па-
24*
364
ровой плугъ тоже будетъ обходиться по дешевле 15 рублей па
гектаръ. При употребленіи же электрическаго плуга расходъ па
гектаръ по превосходить 11 рублей.
Электрическіе плуги устраиваются двухъ системъ. При первой
(система съ одной машиной) электрическій локомобиль
стоитъ па одной сторонѣ поля, а па другой неподвижно закрѣ-
Рііс. 273. Электрическая прачешная (есвѣіцепіс, стиральная машина и катокъ
съ электрическимъ ирпнодомч.).
пляется особая якорная „телѣжка". Между пнми движется взадъ
и впередъ плугъ. Отъ времени до времени локомобиль и якорная
телѣжка подаются впередъ, по направленію перпендикулярному
къ движенію плуга, и такимъ образомъ постепенно вспахивается
все поле.
При системѣ съ двумя машинами съ каждой стороны
поля ставится по локомобилю, между которыми передвигается
Рпс. 275. Примѣненіе переноснаго насоса дли іилспсынанія ныли ві> комнатѣ.
Рпс. 273. Электрическій локомобиль и плугъ вспашки.
368
плугъ. Обгі. локомобиля постепенно подаются впередъ (конечно,
собственно!! силой).
Если но имѣнію проведены провода, то не покажется странной
мысль, чтобы п перевозку тяжестей хотя бы отчасти передать
электричеству. Для этого можно построить дешевый полевой
трамвай, который быстро справится съ своей задачей.
Электрическіе счетчики.
Послѣ разныхъ превратностей судьбы электричество, наконецъ,
завоевало себѣ прочное положеніе въ современной культурѣ.
Теперь въ рѣдкомъ болѣе или менѣе крупномъ городѣ не пай-
дется сѣти для распредѣленія сравнительно дешевой энергіи; въ
болѣе крупныхъ центрахъ пользуются при этомъ подземнымъ ка-
белемъ, въ городахъ поменьше — изолированными воздушными
проводами.
Послѣ того, какъ нейтральная электрическая станція создала
повѣстное количество энергіи, у нея является вторая, не менѣе
важная задача: продать эту энергію, и притомъ возможно дороже!
Когда энергія обходится центральной станціи недорого—напр.,
когда опа заимствуется у водопада, — тогда не гоняются за ея
точнымъ учетомъ и берутъ за энергію извѣстную плату, руко-
водствуясь размѣрами установки — напр., разсчитывая ее съ
каждой лампочки. А что съ этой лампочкой дѣлаетъ потребитель,
этпмъ совсѣмъ ие интересуются. Если потребителю не жаль сво-
ей лампочки, то опъ можетъ заставить ее горѣть хоть 24 часа
въ сутки, а если ночью ему свѣтъ помѣшаетъ, то, вмѣсто того,
чтобы тушить лампу, опъ можетъ покрыть ее какимъ-нибудь
абажуромъ '). Да это и естественно: водопадъ продолжаетъ падать
съ одинаковой силой, певзпрая на то, жжетъ потребитель евоп
лампы или нѣтъ.
Но если энергія обходится дорого—а это, къ сожалѣнію, бы-
ваетъ гораздо чаще,—то такой способъ дѣйствія былъ бы крайне
нераціоналенъ. Тогда нужно точно опредѣлить количество энергіи,
*) Между прочемъ, пало замѣтить, что покрывать лампу абажуромъ безъ
всякихъ предосторожностей нельзя: если закутать лампу со всѣхъ сторонъ, то
отъ скопленія внутри ея большого количества тепла по исключена возможность
и пожара.
ЗС9
пзрасходовашюй каждымъ потребитслем'ь, и „наказать'1 его по
мѣрѣ его „вины". И вотъ, въ то отвѣтвленіе, которое отводитъ
къ нему энергію изъ магистрали, включается крайне пспріятпый
аппаратъ—эл ек трич ес кі й с ч о тч икъ. Послѣдній, подобно
г а з о в ы м ъ ч а с а м ъ въ канализаціи свѣтильнаго газа, точно
отмѣчаетъ количество израсходованной энергіи.
Тѣ изъ васъ, которые имѣютъ удовольствіе пользоваться бла-
гами культуры, доставляемыми электричествомъ, и которые еже-
мясячно принуждены съ ворчаніемъ браться за кошелекъ, чтобы
оплатить эти „блага" по счету, конечно, съ особеннымъ удоволь-
ствіемъ захотятъ проникнуть въ тайну дѣйствія этихъ неумоли-
мыхъ свидѣтелей вашихъ „прегрѣшеній" по части электричества.
Нужно замѣтить, что разные счетчики основаны на еамыхъ
разнообразныхъ принципахъ. Поэтому мы ограничимся разсмо-
трѣніемъ только двухъ типовъ счетчиковъ, которые наиболѣе
часто встрѣчаются въ практикѣ: моторный счетчикъ (напр.,
счетчики О’Кинана и Томсона) и счетчикъ съ маятникомъ
(Аронса).
Счетчикъ О’Кинана.
Этотъ счетчикъ выгодпо отличается отъ многихъ себѣ по-
добныхъ простотой своей конструкціи, своей замѣчательной точ-
ностью и, наконецъ, своей крайней дешевизной. Это послѣднее
качество въ особенности важно для потребителей, такъ какъ пмъ
приходится платить не только за потребляемую энергію, но и за
аренду установленнаго у нихъ счетчика.
Аппаратъ этотъ (рис. 281) состоитъ изъ небольшого двигателя,
расположеннаго въ отвѣтвленіи къ сопротивленію ТК, которое вве-
370
депо въ цѣпь потребителя. Па оси двигателя насажено зубчатое
колесо, некоерсдствеішо связаішѵс съ отсчитываюіци.мъ приборомъ.
Нотъ и все.
Какъ же происходить работа счетчика?
Поле двигателя производится постоянными магнитами и по-
нтону имѣетъ постояипуго величину.
Якорь постоянно находится йодъ дѣПствіем'ь разницы потенці-
аловъ П77, которгія производится на коицах'ь сопротивленія ІКно-
требляемымъ токомъ
*Т ’). Поятому двига-
тель ходитъ все время,
пока въ цѣпи есть
токъ. При своемъ вра-
щеніи двигателю не
приходится совершать
никакой работы, если
но считать совершен-
но ничтожнаго тренія
въ зубчатыхъ коле-
сахъ. Поэтому намъ
достаточно вспомнить
паши недавнія изслѣ-
дованія объ электро-
двигателѣ (см. стр. 319
и сл.), чтобы заклю-
чить, что въ немъ
развивается обратная
электродвижущая си-
Рпе. 282. Счетчикъ О’Кипапа.
ла Е', которая равна и противоположна присоединенной къ нему
разности потенціаловъ Ж7.
.Магнитное поле, въ которомъ вращается якорь, остается по-
стояннымъ. Поэтому обратная электродвижущая сила можетъ из-
мѣняться лишь въ прямой зависимости отъ' скорости движенія.
Р Въ этомъ сопротивленіи потребляется мощность ЖЛ. Поэтому 17 выби-
раютъ сколь возможно малымъ, такъ что Ж/дажѳ при полной нагрузкѣ цѣпи
по превосходитъ 1/2 вольта. По этой разницы потенціаловъ вполнѣ достаточно для
движенія счетчика, представляющаго собой настоящее чудо чувствительности—
онъ начинаетъ двигаться при разности потенціаловъ съ 0,01 вольта.
.371
Если, шшр., удваивается скорость, удваивается и и наоборотъ.
Когда ТК»7 удваивается-, т,-е. когда удваивается потребляемый
ток'Ь (такъ какъ IV остается иостояиш»імі>), то двигателю при-
ходится вращаться вдвое скорѣе, чтобы уравновѣсить эту вдвое
большую электродвпщую силу. Если токъ, а вмѣстѣ съ тѣмъ и
равность потенціаловъ ПѴ, падаютъ до одной четверти перво-
начальной величины, то и двигатель вращается въ четыре раза
медленнѣе и т. д.
Другими словами, скорость вращенія мотора въ каждый дан-
ный моментъ опредѣляется потребляемой силой тока, какъ ско-
рость вращенія газовыхъ часовъ опредѣляется величиной проте-
кающаго черезъ нихъ въ единицу времени количества газа. Общее
число оборотовъ двигателя, указываемое счетнымъ механизмомъ,
соотвѣтсті^уетъ общему количеству электричества, протекшему
черезъ цѣпь за соотвѣтственный промежутокъ времени.
Итакъ, счетчикъ О’Кішапа показываетъ величину потреблен-
наго количества электричества п потому отсчитываетъ непосред-
ственно амперъ-часы. Это—счетчикъ амперъ-часовъ.
Но если вы ясно представляете себѣ разницу между коли-
чествомъ электричества п.
количествомъ ѳлектрической
энергіи (см. стр. 75), то
вы, конечно, немедленно ука-
жете, что намъ нужно знать
вовсе не число амперъ-ча-
совъ, протекши хч> черезъ
цѣпъ, а количество •потреб-
ленныхъ тамъ уаттъ-часовъ.
Это указаніе совершенно
правильно. Но въ данномъ
случаѣ очень легко опредѣ-
лить одно изъ другого, такъ
какъ центральная станція
даетъ токъ постояннаго
напряженія, напр., въ 110
Рпс. 233. Счетчикъ Томсона.
или 220 вольтовъ. Токъ напряженіемъ въ 100 вольтовъ, при
снл'Ь въ 1 амперъ, даетъ мощность въ 100 уаттовъ. Поэтому
количество элеіітрігаества, равное одному амперъ - часу, соот-
372
вѣтствуетъ при этомъ напряженіи количеству энергіи въ 100
уаттъ-часовъ или въ 1 гектоуатгь-часъ. Значитъ, расчетъ энер-
гіи ПС представитъ затрудненія. Если, иапр., даваемое станціей
напряженіе равно НО вольтамъ, то количество энергіи мы по-
лучимъ, помножая число, указываемое счетчикомъ О’Кшіаиа,
именно на 110 іг т. д.
Другіе счетчики, напримѣръ, Томсоновскій (рпс. 283), измѣ-
ряютъ непосредственно потребленную энергію. Значить, они от-
считываютъ уаттъ-часы. По эти счетчики зато дороже.
Рис. 28-!. Счетчикъ Аронса (старой конструкціи).
Счетчикъ Аронса.
Совершенно иной, н
притомъ очень остро-
умный, принципъ по-
ложенъ въ основу счет-
чика Аронса, который
употребляется въ двухъ
видахъ: и какъ счет-
чикъ амперъ-часовъ, и
какъ счетчикъ уаттъ-
часовъ. Рис. 284 изо-
бражаетъ видъ этого
счетчика старой кон-
струкціи.
Въ ящикѣ одновре-
менно пущены въ ходъ
два часовыхъ механиз-
ма, изъ которыхъ одинъ
двигается безъ всяка-
го внѣшняго воздѣй-
ствія,—другой же об-
ладаетъ маятникомъ съ
желѣзной гирей. Вы
легко можете себѣ пред-
ставить, что можно
устроить такъ, чтобы маятникъ тормозился токомъ и чтобы тор-
мозящая сила была пропорціональна силѣ тока.
Чтобы СМѣріІ'ІЪ ПИ ІІСТСЧОПІ11 ІГІИДІТпріІГО Іірі'-МІ'ШІ ІІОТрсб.ЧІ'ШП
количество электричества, было бы достаточно посмотрѣти, и
сколько второіі часовой механизмъ отсталъ отъ перваго.
Но это считается неудобнымъ, и потому такіе отсчеты и выч
еленія производятся авто-
лптпчоски, благодаря „дпф-
фореиціалыюму приводу",
изображенному на рис. 285.
Въ этомъ приводѣ каж-
дос изъ колесъ К, и 7ц
приводятся въ дѣйствіе
однимъ изъ часовыхъ ме-
ханизмовъ, и притомъ оба
въ противоположныя сто-
роны. Когда оба механизма
движутся съ одинаковой
скоростью (при отсутствіи
тока), то, хотя колеса в
и 8 вращаются, главная ось
Рі!С.*285. Д.іиііферспціалі.иыіг пріііюд'і,
счст'інки Аронса.
съ колесомъ счетнаго механизма %
остается неподвижной.
Но когда одни изъ часовъ отстаютъ отъ другихъ, т.-е. когда
маятникъ однихъ часовъ задерживается токомъ, колесо % прихо-
дитъ въ движеніе.
Въ теченіе долгаго времени электрическіе счетчики не могли
претендовать на какую-либо точность показаній. Единственное,
чего они могли достигнуть, это—немного удержать потребителей
отъ чрезмѣрной расточительности. Но въ настоящее время они
настолько усовершенствованы, что ихъ показаніямъ можно до-
вѣрять не менѣе, чѣмъ, напр., показаніямъ газовыхъ часовъ.
ГЛАВА XVIII.
Замыканіе и размыканіе тока.
Самоиндукція.
Въ предстоящей главѣ пасъ будетъ интересовать вопросъ о
тѣхъ процессахъ, которые сопровождаютъ вовяикповепіо тока въ
проводникѣ. Мы увидимъ, что внимательное изученіе этихъ про-
цессовъ приведетъ пасъ къ совершенно но-
вымъ п интереснымъ фактамъ.
Вернемся къ нашимъ временно забытымъ,
старымъ знакомымъ—къ двумъ сообщающимся
сосудамъ А и 13 (рис. 286). Откроемъ крапъ Н,
запирающій соединительную трубку К. Вы, ко-
Рис. 286. Благодаря инерціи, жидкости нужно нѣкоторое время, чтобы нріі'ітк
въ движеніе послѣ того, какъ открывается краігі».
печпо, замѣтите, что жидкость при открытіи крапа начинаетъ свое
теченіе по трубкѣ не сразу съ той скоростью, которой опа достигаетъ
впослѣдствіи Это происходитъ потому, что жидкость обладаетъ
инерціей. Мы знаемъ, что, папр., поѣзду, да и всякой другой ма-
шинѣ, .только что пущенной ВЪ ХОДИ,, пуяііні нѣкоторое время. ЧТО-
бы преодолѣть эту инерцію и достигнуть своей іюрмалыіой ско-
рости. Точно такъ яш ігг. шипомъ примѣрѣ, жидкости тоже нуж-
но нѣкоторое время, чтобы достигнуть своей нормальной скоро-
сти: а эта послѣдняя, какъ вы помните, зависитъ отъ р,•шипцы
уровней въ сосудахъ и отъ размѣровъ соедшгителыіой труйкп.
Мы видимъ такимъ образомъ, что періоду нормальнаго, уста-
новившагося движенія жидкости предшествуетъ другой пе-
ріодъ, когда скорость движенія измѣняется, когда опа еще
пе установилась въ своей нормальной величинѣ.
Въ области электрическихъ явленій совершается нѣчто впол-
нѣ» аналогичное въ тотъ моментъ, когда мы замыкаемъ въ про-
водникѣ токъ. Кромѣ сопротивленія проводника, возникающему
току противоставляется еще нѣчто,
что мы могли бы назвать „электри-
ческой инерціей", и что носитъ въ
паукѣ названіе „самоиндукціи" про-
водника (происхожденіе этого на-
званія выяснится нѣсколько даль-
ше); поэтому, когда мы сообщаемъ
копцамъ проводника нѣкоторую раз-
ность потенціаловъ (см, рис. 287),
то электрическій токъ не сразу до-
стигаетъ своей нормальной вели-
чины, опредѣляемой закопомт» Ома.
І‘пе.,287. Благодаря маглитпоП инер-
ціи, или еа.моііндукціп, току нужно
нѣкоторое нромя, чтобы послѣ замы-
канія достигнутъ споого норла.і).-
ігііго значенія.
Сначала токъ будетъ Очень
слабъ; и такъ же, какъ токъ жидкости, будетъ возрастать лишь
постепенно. Впрочемъ, въ электрическомъ токѣ это иеустаиовив-
шееся движеніе проходитъ очень быстро, и даже въ проводни-
кахъ съ очень большой самоиндукціей токъ достигаетъ своей
окончательной величины уже въ теченіе нѣсколькихъ секундъ.
Итакъ, установившемуся движенію электричества по провод-
нику предшествуетъ періодъ, въ теченіе котораго сила тока по-
степенно приближается къ своей нормальной величинѣ, опредѣ-
ляемой закопомъ Ома.
Заглянемъ глубже въ механизмъ этого явленія.
Вы знаете, что движущееся тѣло отличается отъ тѣла находяща-
гося въ покоѣ тѣмъ, что первое обладаетъ опредѣленной живой
силой, т.-е. опредѣленнымъ количествомъ механической эиер-
376
г іи. Эта энергія моиіе'п> проявляться въ равныхъ видакъ, очень
характерныхъ именно для движущихся тѣлъ. Сюда, напримѣръ,
нужно отнести тѣ ужасныя послѣдствія, которыя получаются отъ
столкновенія двухъ поѣздов-ь пли судовъ, а также разрушитель-
ныя дѣйствія ружейныхъ нуль и пушечныхъ ядеръ.
Разсмотримъ съ этой точки зрѣнія, что происходитъ въ со-
единительной трубкѣ вслѣдъ за открытіемъ крапа. Жидкость пе-
реходитъ отъ состоянія покоя къ состоянію движенія; вначалѣ
она не обладаетъ никакой живой силой, впослѣдствіи же эта живая
сила появляется. По вѣдь опертія но можетъ пи исчезать, пн
создаваться изъ ничего; слѣдовательно, она въ нашемъ случаѣ
должна быть откуда-нибудь заимствованна жидкостью. Но отку-
да же?—Во всякомъ случаѣ, не изъ той жидкости, которая оста-
лась въ сосудѣ А: эта жидкость стоитъ па своемъ прежнемъ
уровнѣ и, значитъ, обладаетъ прежнимъ запасомъ энергіи. При-
ходится заключить, что въ живую силу обращается энергія, за-
ключавшаяся въ той самой порціи жидкости, которая пришла
въ движеніе: въ свое время мь: затрачивали энергію, чтобы под-
нять эту порцію изъ ііижпяго сосуда въ верхній; теперь, опу-
скаясь снова внизъ, она превращаетъ эту затраченную на пее
энергію въ живую силу.
Нотъ каковъ „механизмъ14 періода пзм'Ѣнчивости въ явленіи
теченія жидкости. Мы увидимъ, что онъ совершенно таковъ же
въ явленіи теченія электричества.
Проводникъ, по которому течетъ токъ, отличается отъ провод-
ника, въ которомъ пѣтъ тока, тѣмъ, что пространство вокругъ
перваго находится въ особомъ состояніи: оно становится магнит-
нымъ полемъ (см. стр. 211).
Чтобы создать это магнитное поле, нужно поглотить извѣст-
ное количество электрической энергіи—совершенно такъ
же, какъ пуяшо поглотить нѣкоторое количество потенціальной
энергіи, чтобы образовать живую силу движущейся по трубкѣ
воды. Будучи разъ создано, магнитное поле продолжаетъ суще-
ствовать, покуда существуетъ токъ, не требуя никакой повой
затраты энергіи. Это ясно изъ того, напримѣръ, факта, что вѣдь
магнитное поле постоянныхъ магнитовъ не требуетъ никакой
энергіи на свое поддержаніе.—Мы видимъ отсюда, что если для
образованія магнитнаго іюля и требуется опредѣленная затрата
377
электрической энергіи, то эта затрата происходитъ лишь въ то
время, когда поле создастся, т.-с. въ то время, пока, токт» еще
пс установился и не достигъ своей пормальпой постоянной ве-
личины. Вполнѣ попятно, что и здѣсь, какъ и въ случаѣ дви-
женія воды, токъ не моягетъ сразу достигнуть своей нормальной
величины, а приближается къ ней только постепенно.
Итакъ, мы выяснили вопросъ окончательно; если при замы-
каніи тока онъ принимаетъ свою [юрмальную величину не сразу,
то это объясняется тѣмъ, что при замыканіи происходить пре-
вращеніе электрической энергіи въ магнитную.
Этотъ фактъ, какъ пи мало важнымъ онъ представляется съ
перваго взгляда, дастъ памъ ключъ къ объясненію очень многихъ
явленій.
Прежде всего онъ сильно ограничиваетъ примѣнимость зако-
на Ома. Этотъ закопъ оказывается годнымъ только при очень
спеціальныхъ условіяхъ. Въ самомъ дѣлѣ, вѣдь поглощеніе энер-
гіи для созданія магнитнаго поля представляетъ нѣчто совер-
шенно иное, чѣмъ расходованіе эгой шері’йі въ видѣ тепла: при
такомъ созданіи поля, токъ совершать нѣкоторое воздѣйствіе
на внѣшнее пространство, а иотом} и сила тока, при существо-
ваніи такого воздѣйствія, никакъ не .можетъ выражаться зако-
номъ Ома, а выражается болѣе сложнымъ соотношеніемъ, куда
входить не только сопротивленіе проводника, но и „коэффиціентъ
его самоиндукціи.", и время, протекшее отъ начала замыканія
тока до разсматриваемаго налги момента.
Только послѣ того, какъ произошло это накопленіе энергіи
въ видѣ магнитной, энергія источника начинаетъ расходоваться
исключительно па нагрѣваніе проводника и только тогда начи-
наетъ быть примѣнимъ законъ Ома. Разъ достигнуто это со-
стояніе, сила тока дѣлается такой, какъ если бы самоиндукціи
вовсе и не существовало.
Когда дѣло идетъ о прямолинейномъ проводникѣ, окружаю-
щее его магнитное поле очень слабо, т.-е. невелика и накопляе-
мая при замыканіи тока магнитная энергія.
Мы получаемъ гораздо болѣе сильное поле, когда свертываемъ
проводникъ въ видѣ катушки; соотвѣтственно съ этимъ увели-
чивается и величина энергіи, поглощаемой при замыканіи тока
па образованіе магнитнаго поля.
25
378
Наконецъ, :->Тіі величина достигаетъ своего максимума, само-
индукція проявляется особенно ярко, когда внутрь катушки
вводятъ желѣзный. сердечникъ, вслѣдствіе чего уменьшается ма-
гнитное сопротивленіе. іюля, а. самое поле увеличивается.
При этихъ послѣднихъ условіяхъ поглощеніе энергіи настоль-
ко велико, что его легко обнаружить посредствомъ амперметра,
введеннаго въ цѣпь; для итого нужно выбрать только такой ам-
перметръ (аперіодическій), который быстро устанавливается (см.
рис. 288). Когда мы замкнемъ токъ въ этой цѣни, мы увидимъ,
что стрѣлка амперметра движется къ своему новому положенію
равновѣсія очень медленно. Если же мы вынемъ изъ катуш-
В у
. I—I р 1-------------—2—--------------
Рпс. 286. Демонстрація еутііеетливіійія періода
намѣленія тока.
кп сердечникъ, то значи-
тельно уменьшимъ самоин-
дукію (почти до нуля); те-
перь при замыканіи тока
стрѣлка амперметра устана-
вливается чрезвычайно бы-
стро О-
Но особенно характерно
для накопленной въ скры-
томъ видѣ энергіи то, что ее можно вновь проявить въ любой
моментъ.
Что произойдетъ съ скрытой магнитной энергіей нашего про-
водника въ теченіе короткаго времени, непосредственно слѣдую-
щаго за размыканіемъ цѣпи?
Для того, чтобы составить себѣ объ этомъ понятіе, обратимся
вновь къ водѣ, текущей но трубкѣ. Тамъ мы должны разсмотрѣть
одно явленіе, называемое гидравлическимъ ударомъ.
Въ какой-нибудь моментъ, во время установившагося дви-
женія жидкости, мы быстро закроемъ крапъ Н. и этимъ внезап-
но остановимъ движеніе (см. рис. 289) жидкости.
Живая сила, которая была связана съ движеніемъ жидкости,
должна внезапно исчезнуть, какъ таковая, т.-е. должна перейти
въ другой видъ энергіи.
9 Если включить въ цѣпь большой электромагнитъ и лампочку накаливанія,
то по степени каленія лампочки легко видѣть какъ медленно возрастаетъ сила
тока. Между тѣмъ безъ электромагнита лампочка вспыхиваетъ почти мгновенно.
Рей.
мъется отверстіе, къ кот
П дѣйствительно, если разность уровней велика и жидкость
двигалась по трубкѣ быстро, то при закрытіи крапа опа сильно
ударяется вь стѣнки; толчокъ этотъ бываетъ настолько силенъ,
что мы можемъ его отчетливо слышать. На него-то и уходить
вся живая сила жидкости.
Это и есть гидравлическій ударъ.
Теперь представимъ себѣ, что около крапа II въ трубкѣ II
у мы плотно приладили трубочку г,
открытую сверху (рис. 289). При та-
комъ приспособленіи въ тотъ мо-
ментъ, когда мы заиромъ крапъ II,
вода, уже не будетъ ударяться въ
стѣнки трубки II, она найдетъ бо-
лѣе легкій проходъ черезъ трубку г.
Поэтому въ моментъ закрытія кра-
йне. 289. Гндріііі.ішшекіІІ ударъ.
на // черезъ / брызнетъ струя воды, и мы увидимъ, что вода по-
дымается при этомъ г о р а з д о в ы ш е, чѣмъ уровень воды въ А.
Этоть принципъ Монгольфье положилъ въ основу изобрѣтен-
наго имъ гидравлическаго тарана. Въ этомъ послѣднемъ
гидравлическій ударъ, производимый сильнымъ потокомъ воды,
подымаетъ нѣкоторую часть воды на гораздо большую высоту,
чѣмъ та, съ которой вся вода падаетъ.
Когда мы внезапно размыкаемъ цѣпь тока, обладающую боль-
шой самоиндукціей, мы замѣчаемъ сильную искру въ мѣстѣ
размыканія; это—„токъ размыканія4* или „экстра-токъ размыканія44.
Такая искра вполнѣ соотвѣтствуетъ только что разсмотрѣнному
25*
380
нами гидравлическому удару: магнитное поле, образованное то-
комъ, внезапно исчезаетъ; энергія, содержавшаяся въ нолѣ,
должка немедленно перейти въ другой видъ. Съ другой стороны,
изчезновеніе іюля имѣетъ слѣдствіемъ измѣненіе магнитнаго по-
тока, пронизывавшаго контуръ проводника; благодаря этому въ
проводникѣ является электродвижущая сила индукціи и электри-
ческій токъ. Этотъ токъ и поглощаетъ исчезающую энергію ноля;
это и есть замѣченный иами экстра-токъ. Измѣненіе магнитнаго
потока произошло очень быстро, а потому п электродвижущая
сила, индуцированная при этомъ, очень велика—гораздо боль-
ше, чѣмъ электродвіюкущая сила источника (вы помните, что
совершенно то же самое происходило при гидравлическомъ уда-
рѣ). Благодаря тому, что электродвижущая сила такъ велика,
она и могла проявиться въ видѣ замѣченной памн искры.
Коли самошщукія цѣпи велпка и проходящій но ней токъ
великъ, то энергія, освобождающаяся при размыканіи цѣпи, а
вмѣстѣ съ тѣмъ и электродвижущая сила самоиндукціи могутъ
принимать опасные размѣры. Такъ, если сразу прервать цѣпь
сильной динамо-машины, работающей при порядочной нагрузкѣ,
то возникающіе токи самоиндукціи могутъ пробить изоляцію
якоря.
Вліяніе самоиндукціи па величину искръ при размыканіи
тока очень легко можно обнаружить па опытѣ» съ тѣми же при-
борами, которыми мы только что пользовались, чтобы демонстри-
ровать существованіе „періода измѣнчивости" при замыканіи
тока (рис. 288). Вдвинутъ ли желѣзный сердечникъ въ катушку
или пѣтъ,—окончательное показаніе амперметра будетъ одно и
то же,—скаяіемъ, о ампер. Но въ первомъ случаѣ самоиндук-
ція, какъ мы знаемъ, значительно больше, а потому и искры
должны быть несравненно сильнѣе, чѣмъ безъ сердечника. Опытъ
вполнѣ оправдываетъ эти предсказанія теоріи.
Мы видѣли только что, что искры при размыканіи тока за-
висятъ отъ пидукціп цѣпи па самое себя. Подобнымъ же обра-
зомъ объясняется и запаздываніе тока при замыканіи цѣпи: нрп
этомъ магнитный потокъ, охватываемый проводникомъ, перехо-
дитъ отъ нуля къ своей окончательной величинѣ, и это измѣ-
неніе потока вызываетъ въ проводникѣ, въ теченіе первыхъ мгно-
веній по замыканіи, нѣкоторую электродвижущую силу индукціи
381
направленную противъ элеК'гродвшкуіцей силы истопника-.........-
„о бра т и у ю и л е ктр о дв и ж у іцу іо с п л у с ам о и и д у к ц і п“.
Далѣе, мы можемъ сдѣлать такое заключеніе: если при посте-
пенномъ увеличеніи магнитнаго потока возбу-ящается олектродви-
жуіцая сила, направленная противъ источника (такъ же. кикъ
въ двигателѣ, въ вольтаметрѣ), то при размыканіи тока, т.-с.
при постепенномъ уменьшеніи потока, въ проводникѣ должна
возникнуть противоположная первой электродвижущая сила
(см. законъ Ленца, стр. 274). Поэтому экстра-токь размыканія
имѣетъ то же направленіе, что нормальный токъ въ цѣни.
Любопытныя свойства самоиндукціи очень
ярко обнаруживаются въ изящномъ опытѣ, пред-
ложенномъ Флеммингомъ.
Пропустимъ токъ отъ батареи (рис. 290) акку-
муляторовъ черезъ электромагнитъ съ толстой
обмоткой, шунтированный лампочкой накалива-
нія. Эта лампочка должна быть выбрана такъ,
чтобы едва свѣтиться при слабой...разницѣ по-
тенціаловъ, которая при этомъ существуетъ па
ея борцахъ.
Теперь разомкнемъ быстро тонъ посред-
ствомъ прерывателя (7; тогда мы увидимъ,
что лампа на мгновеніе ярко вспыхиваетъ.
В В
Цррр—•
Рис. 200. Опыгь
Флемминги для де-
монстраціи самоин-
дукціи.
И въ самомъ дѣлѣ, при размыканіи внезапно исчезаетъ сильное
магнитное поле электромагнита; освобождающаяся при атомъ
энергія проявляется въ видѣ экстра-тока; послѣднему предоста-
вляется два возможныхъ пути: черезъ лампочку или через’ь
плохо проводящій воздушный промежутокъ въ мѣстѣ перерыва.
Очевидно, что изъ этихъ двухъ путей главная часть тока из-
беретъ тотъ, гдѣ сопротивленіе меньше. Не удивительно, что
при такихъ обстоятельствахъ искры въ мѣстѣ перерыва почти
незамѣтны, а вся освобождающаяся энергія быстро устремляется
въ лампочку. Вотъ чѣмъ объясняется яркое вспыхиваніе лам-
почки. Въ сущности мы видимъ здѣсь уже знакомое намъ явле-
ніе, заключающееся въ томъ, что злектродвижущая сила само-
индукціи превосходитъ по своей величинѣ электродвижущую
силу первоначальнаго источника.
Устраненіе искръ при размыканіи.
Описанный опытъ дастъ памъ, кстати, въ руки одинъ способъ
побѣжать при размыканіи искръ, подчасъ очень нежелательныхъ.
Этотъ способъ состоитъ, какъ мы видѣли, въ томъ, что само-
индукція цѣші піуптирустся большимъ сопротивленіемъ — боль-
шимъ настолько, чтобы не поглощать большого тока.
Еще лучше (при ятомъ ио требуется никакого дополнитель-
наго тока) зашуіітировать большимъ сопротивленіемъ самый
прерыватель. По атому шунту съ большимъ сопротивленіемъ
устремится экстра-токъ, а когда опъ исчезнетъ и въ цѣпи оста-
нется лишь очень слабый, токъ, можно въ свою очередь разо-
мкнуть и шунтъ.
Мы видимъ, что всѣ описанныя явленія зависятъ отъ индукціи
цѣпи па самое себя. Слѣдовательно, нужно признать терминъ:
„самоиндукція" выбраннымъ вполнѣ раціонально и удачно.
Количество анергіи, поглощаемое для созданія магнитнаго
поля вокругъ катушки сачочп іуъціи конечно, должно зависѣть
отъ величины этой самшпщьцш Если самоиндукція велика,
велика и поглощаемая шірп цд шобороть. Но выраженія „боль-
шая самоиндукція", „мт т самоиндукція" въ сущности очепь
неопредѣленны. Чтобы сдѣлать ихъ болѣе осязательными и опре-
дѣленными, нужно создать для самоиндукціи спеціальную еди-
ницу, какъ и для всѣхъ другихъ величинъ, встрѣчающихся въ
ученіи объ электричествѣ.
Единица самоиндукціи носитъ имя „Генри", въ честь амери-
канскаго физика.
Будемъ обозначать самоиндукцію катушки, выраженную въ
этихъ единицахъ, черезъ Ь.
Вся магнитная энергія, запасенная катушкой, если черезъ нее
идетъ постоянный токъ <Г, выразится тогда такъ:
при чемъ единицей для Ж служитъ уаттъ-секупда или
„джауль", а единицей для } служитъ амперъ. Одинъ джауль
составляетъ приблизительно 0,1 килограммометра. Итакъ, если
383
ііапр., самоиндукція і..гггушкіі равна 10 генри, а токъ—10 ампе-
рамъ, то
Ж = -1 X ЮХ ЮО —- 500 джаулой 50 іаідг(Н'])аммомстровъ.
Положимъ далѣе, что токъ размыканія исчезаетъ въ теченіе
0,1 секунды; тогда 50 килограммометровъ, расходуясь въ 0,1 се-
кунды, развиваютъ въ среднемъ мощность 50 : 0,1 -- 500 кило-
граммометровъ въ секунду, т.-е. приблизительно 7 л о ш а д и и ы х ъ
с и лъ! Съ другой стороны, пусть сопротивленіе цѣни равно
2 омамъ, тогда чтобы получить даже сильный токъ въ 10 амперъ,
достаточно 20 вольтовъ, т.-е. мощность источника не должна
превышать 20X10— 200 уаттовъ, всего, значитъ, около і- ло-
шадиной силы.
Понятію теперь, почему искры размыканія, несущія съ собой
такую мощность (7 лош. силъ), обладаютъ большой, разруши-
тельной силой.
Содержаніе главы.
Когда подвергаютъ какую-нибудь цѣпь дѣйствію электровозбу-
дптельпой силы, нормальная величина тока устанавливается пе
сразу; токъ непрерывно измѣняется, возрастая отъ пуля до своей
нормальной величины, опредѣляемой закопомъ Ома. Это явле-
ніе объясняется поглощеніемъ анергіи для созданія магнитнаго
поля вокругъ проводника, по которому течетъ токъ.
При размыканіи тока поглощенная энергія вновь освобождает-
ся и проявляется въ видѣ искръ экстра-тока размыканія;
явленіе происходитъ такъ, какъ если бы въ проводникѣ обпару-
яспвалась нѣкоторая электрическая инерція. Этой свое-
образной ішерцін присвоено названіе самоиндукціи, потому
что поглощеніе энергіи и ея освобожденіе совершаются при по-
средствѣ электродвижущихъ силъ индукціи, которыя развивают-
ся въ проводникѣ при измѣненіи тока, циркулирующаго въ с а-
м о м ъ проводникѣ.
При замыканіи электродвижущая сила самоиндукціи на-
правлена обратно дѣйствующей силѣ источника, а при раз-
м ы к а иіп — о д и каково съ послѣдней.
Такъ какъ магпптпос поле во время размыканія тока исче-
заетъ очень быстро, то результирующая электродвижущая сила
самоиндукціи часто значительно превосходитъ электродвижущую
силу источника. .
Самоиндукція катушки сильно увеличивается, соли мы вдви-
гаемъ въ нео сердечникъ изъ мягкаго желѣза, такъ какъ тогда
магнитное поле значительно сильнѣе, а потому увеличивается н
поглощаемая для его созданія энергія.
Величину самоиндукціи вычисляютъ по силѣ производимыхъ
еіо дѣйствій; единицей самоиндукціи служитъ геири.
ГЛАВА XIX.
Приложенія самоиндукціи.
Охранительная роль самоиндукціи въ машинахъ постоян-
наго тока.
Впослѣдствіи, когда мы будемъ говорить о явленіяхъ, ха-
рактерныхъ для перемѣнныхъ токовъ, самоиндукція будетъ играть
въ нашихъ выводахъ очень крупную роль.
Въ техникѣ постояннаго тока ея значеніе болѣе ограничено,
такъ какъ всѣ важнѣйшія явленія постояннаго тока относятся
къ тому періоду его существованія. когда токъ является устано-
вившимся и когда, слѣдовательно, самоиндукція совершенно не
обнаруживается.
Тѣмъ не менѣе и здѣсь можно указать па нѣкоторыя инте-
ресныя приложенія самоиндукціи.
Прежде всего, самоиндукція въ машинахъ нестояннаго тока
скромно и незамѣтно играетъ роль
предохранителя отъ разныхъ слу-
чайностей. Если бы самоиндук-
ціи не было, то токи, которые воз-
никаютъ при какомъ-ппбудь слу-
чайномъ короткомъ замыканіи въ
питаемой машиной цѣпи, сразу
принимали бы огромную вели-
чину, опасную для существова-
нія машины, въ особенности если
машина—цѣпная.
Но, благодаря самоиндукціи, „ О(М .
5 1 17 ’ Рне. 291. Автоматическій выключатель
токъ не можетъ пріобрѣсти такую Герм. Мюллера,
386
величину сразу: онъ возрастаетъ только медленно, постепенно, ц
тогда успѣваетъ придти въ дѣйствіе автоматп ческій в ы к л ю-
чатель (см. рпс. 291), введенный между машиной и питаемой
ею цѣпью. Этотъ автоматическій выключатель состоить изъ
электромагнита съ якоремъ; якорь, притягиваясь къ электро-
магниту, прерываетъ цѣпь; это случается всякій разъ, какъ токъ
принимаетъ нѣкоторую напередъ заданную величину, опасную
для машины.
Электрическое огниво.
Самоиндукція можетъ развивать при размыканіи тока такія
электродвижущія силы, которыя значительно превосходятъ своей
величиной электродвижущую силу источника. Этимъ свойствомъ
часто пользуются, въ особенности въ тѣхъ случаяхъ, когда электро-
движущая сила, находящаяся въ нашемъ распоряженіи, оказы-
вается недостаточной для нашихъ цѣлей и когда опа бываетъ
пужпа намъ на очень короткіе промежутки времени. Такъ это
бываетъ, папр., при пользованіи электрическимъ огнивомъ.
Очень часто огниво устраиваютъ слѣдующимъ образомъ.
Топкую платиновую проволочку помѣщаютъ около спиртовой
лампочки. Когда нажатіемъ замыкателя пропускаютъ черезъ про-
волочку токъ отъ нѣсколькихъ эле-
ментовъ, опа раскаляется докрасна и
зажигаетъ пары спирта. Конечно, 4-хъ
пли 5-тп элементовъ Леклаппіе доста-
точно, чтобы приводить въ вашей квар-
тирѣ въ дѣйствіе всѣ звонки, будиль-
ники и электрическія огнива, только
внутреннее сопротивленіе, батареи
должно быть но возможности неве-
лико, а потому лучше, вмѣсто обыкно-
венныхъ цинковыхъ стержней, пользо-
ваться цилиндрическими полюсами.
Къ несчастью, платиновая проволочка
очень хрупка и легко переплавляется,
когда токъ хоть чуть-чуть сильнѣе,
чѣмъ нужно: когда же опъ немного слабѣе, то проволочка со-
всѣмъ не накаливается.
ЗЯ 7
Поэтому такому простому огниву предпочитаютъ огниво съ
са.моішдукціеіі (см. рпс. 392). Цѣпь состоитъ изъ большой само-
индукціи (электромагнитъ съ подраздѣлешіыдгь желѣзнымъ сер-
дечникомъ), батареи п нщ-рывателя особой формы; прерываніе
происходитъ около спиртовой лампочки.
Благодаря малому сопротивленію цѣпи, по ней протекаетъ до-
вольно большой токъ; вслѣдствіе большой самоиндукціи цѣни,
въ моментъ перерыва токи. возникаетъ сильная искра, которая
и зажигаетъ пары спирта. Электродвижущая сила батареи сама
по себѣ была, бы недостаточна, чтобы произвести такую интен-
сивную искру. Благодаря же самоиндукціи въ цѣни накопляется
энергія, которая въ точшііе очень короткаго, по вполнѣ доста-
точнаго промежутка времени даетъ значительно болѣе сильный
эффектъ.
Отрывные воспламенители въ бензиновыхъ двигателяхъ.
Подобнымъ же образомъ устроены зажигательные аппараты въ
двигателяхъ вііутрстшяіо сюраші, между прочимъ и въ боль-
шинствѣ автомобильныхъ дъиіате ши
При этомъ отличаю! ь „баіареншій * и „магнитный** воспламе-
нители. Первый вполнѣ пькдгсіідль съ только что отіпсаппымн
огнпвамп, только прерываніе производится здѣсь не человѣческой
рукой, а совершенно автоматически, самимъ токомъ.
Въ „магнитномъ" воспламенителѣ пользуются для добыванія
тока маленькой магнито-электрической машиной. Прерываніе про-
изводится здѣсь такимъ образомъ, что рычагъ двигателя въ н,уче-
ный моментъ отрываетъ стальной молоточекъ отъ мѣста, гдѣ опъ
прижатъ; при этомъ токъ прерывается, и въ мѣстѣ перерыва про-
скакиваетъ искра—отрывная- искра.
Интересно, что эти два типа воспламенителей на практикѣ
работаютъ гораздо лучше, чѣмъ тѣ, въ которыхъ для полученія
искры пользуются обыкновенной катушкой Румкорфа.
Индукціонный аппаратъ Макъ-Фарланъ-Мура.
Впослѣдствіи, въ главѣ о Румкорфовой катушкѣ н въ бесѣ-
дахъ о радіи, мы познакомимся съ дѣйствіями токовъ высокаго
388
напряженія иа раарѣжсшіые газы. Сюда, папріім., относятся
Гейслеровы трубки, которыми вы, можетъ быть, уже имѣли сду-
ііііі индукціоннаго аппарата
Макъ-Фарлинъ-Мура.
чай любоваться. Обыкновенно, 'эти опыты
производятъ съ аппаратомъ Румкорфа,
Но катушка Румкорфа очень дорога, да
и сложна ію устройству. Поэтому и здѣсь
для полученія высокаго напряженія можно
прибѣгнуть къ самоиндукціи.
На этомъ принципѣ основанъ аппаратъ
ІІура, схема котораго, очень простая, дана
па рпс. 293. Цѣпь состоитъ изъ 4—5 акку-
муляторовъ, катушки самоиндукціи съ же-
лѣзнымъ сердечникомъ и автоматическаго
прерывателя (Нефовскаго пли Вагнеров-
скаго молоточка). Этотъ прерыватель въ
сущности ничѣмъ не отличается отъ элек-
трическаго звонка: электромагнитъ, пружинящій молоточекъ, пла-
тиновый контактъ—вотъ и все.
Мы уже знаемъ, что такое
Рис. 294. Индукціонный аппаратъ Макъ-
Фарданъ-Мура.
приспособленіе превращаетъ по-
стоянный токъ въ рядъ отдѣль-
ныхъ послѣдовательныхъ крат-
ко-времеипыхъ токовъ. При каж-
домъ размыканіи тока между
клеммами Кі К2 устанавливается
высокая разность потенціаловъ,
благодаря самоиндукціи цѣни.
Въ самомъ аппаратѣ Мура
(рис. 294) молоточекъ прерыва-
теля и его платиновый контактъ
заключены въ сосудъ, изъ ко-
тораго удаленъ воздухъ; этимъ
устраняется загрязненіе и оки-
слепіе контакта.
Токи высокаго напряженія,
которые образуются при дѣйствіи
аппарата, ведутся двумя прово-
локами къ столбикамъ, изобра-
женнымъ па рисункѣ направо.
:І89
Здѣсь же ихъ можно направлять, папр., въ Гейслерову трубочку
и т. п. Для свѣченія Гейслеровой трубки напряженія четырехъ
аккумуляторовъ совершенно недостаточно. Экстра-токъ, напротивъ,
наставляетъ ее ярко свѣтиться.
Впрочемъ, въ существованіи сильныхъ экстра-токовъ вы мо-
жете убѣдиться и па простомъ электрическомъ звонкѣ. Вамъ
стоитъ только прикоснуться во время дѣйствія звонка къ двумъ
концамъ обмотки электромагнитовъ. Попробуйте сдѣлать это и
вы получите порядочный электрическій ударъ, такъ что резуль-
татъ опыта васъ вполнѣ „удовлетворитъ"...
Громоотводы.
Хотя человѣкъ представляется слабымъ и безпомощнымъ въ
сравненіи съ такой стихіей, какъ гроза, но въ настоящее время
онъ можетъ наблюдать ее безъ страха. Въ этомъ заслуга блестя-
щаго изобрѣтенія Франклина; какъ извѣстно, оно состоитъ въ
томъ, что для атмосфернаго раоряы устраивается особый провод-
никъ, т.-е. болѣе удобный путь, но которому онъ волей-неволей и
отправляется въ подпочвенную воду, вмѣсто того чтобы рязря-
днться непосредственно черезъ воздуха,. Этимъ и устраняется
„грозный" ударъ.
Но есть случаи, въ которыхъ борьба съ молніей труднѣе, такъ
какъ мы сами, такъ сказать, вводимъ ее въ наше яшлище. II въ
этомъ виновато большинство нашихъ повседневныхъ примѣненій
электричества.
Такъ, напримѣръ, телеграфныя и телефонныя линіи, охваты-
вающія огромныя пространства, на своемъ протяженіи видятъ
много грозъ, и эти грозы оставляютъ страшные слѣды своихъ
ударовъ на ихъ столбахъ. Но часто разрядъ избираетъ болѣе
удобный путь по проводамъ и черезъ аппараты, стоящіе въ до-
махъ, гдѣ она часто настигаетъ работающихъ за аппаратами людей.
Такую же печальную роль играютъ воздушныя сѣти электриче-
скаго освѣщенія, столь распространенныя въ нашихъ городахъ.
При этомъ совершенно невозмояяго прерывать въ какомъ-ни-
будь мѣстѣ провода. Правда, это дало бы намъ надлежащую без-
опасность отъ грозы, но зато сдѣлало бы совершенно невозмож-
нымъ электрическое освѣщеніе.
300
Итакъ, вы видите, что есть темныя стороны въ пріятномъ
ремеслѣ телеграфиста и телефониста и въ удовольствіи имѣть у
себя въ домѣ телефонъ или электрическое освѣщеніе. Къ счастью,
электротехникамъ удалось справиться и съ этимъ затрудненіемъ:
Рис. 296. Пластин-
чатый громоотводъ
для проводовъ сла-
быхъ токовъ.
для этого они включаютъ между линіей и жилищемъ, въ кото-
рое опа входитъ, особое приспособленіе, которое вполнѣ свободно
позволяетъ проникнуть въ жііішще поліъному току, но въ тоже
время представляетъ непроходимое препятствіе
атмосферному электрическому ра іряду Это при-
способленіе представляетъ изъ себя, въ своей
главной части, не что иное, какъ катушку само-
индукціи (см. рис. 295) X и Ь'.
Атмосферный разрядъ есть явленіе, протекаю-
щее если не мгновенно, то во всякомъ случаѣ
чрезвычайно быстро. Огромная разность потен-
ціаловъ, вызываемая молніей, стремится вызвать
въ линіи огромный же токъ; по благодаря само-
индукціи этотъ токъ не только не успѣваетъ
установиться (па это надо чувствительную долю
секунды), но не успѣваетъ даже принять замѣтно
большой величины, а аа это время уже успѣ-
ваетъ исчезнуть вся разность потенціаловъ, по-
рождаемая атмосфернымъ разрядомъ.
Итакъ, самоиндукція противопоставляетъ
молній очепъ большое сопротивленіе, и молнія не можетъ проник-
нуть черезъ иее въ жилище. Со стороны молніи было бы чрезвы-
чайно странно упорствовать въ ртомъ намѣреніи, такъ какъ для
нея нарочно устраиваютъ другую, гораздо болію удобную дорогу.
Эта дорога, ведетъ черезъ угольныя или металлическія пластин-
ки М, М' и М" прямо въ подпочвенную воду; пластинки па обра-
щенныхъ другъ къ другу сторонахъ снабжены остріями или зубцами
и подходятъ другъ къ другу очень близко (см. также рис. 296).
Постоянный токъ цѣпи легко проходитъ черезъ самоиндукцію;
напротивъ, воздушный промежутокъ между пластинками пред-
ставляетъ для него непроходимое препятствіе.
Новое затрудненіе является тогда, когда, токъ, циркулирую-
щій въ цѣпи, отличается и самъ высокимъ напряженіемъ. Въ
этомъ случаѣ молнія, проскочивъ черезъ воздушный промежу-
токъ въ видѣ искры, создастъ для тока новый путь: на мѣстѣ
искры установится вольтова дуга, токъ коротко замкнется въ
землю, вслѣдствіе чего можетъ произойти цѣлый рядъ непріят-
ностей и даже несчастій. Въ то к
же время отказаться совсѣмъ отъ х. /
устройства громоотвода невозможно. /
Чтобы выйти изъ этого затруд- X.
иеиія, прежде помѣщали около этаго га\ /га
опаснаго мѣста магнитъ. Искра пли Т \[
вольтова дуга представляютъ собой II ||
подвижный проводникъ, и магііпт- I II
ное поле оказываетъ па него меха-
ппчсскос дѣйствіе; поэтому, при над- Лж|
лежащемъ положеніи магнита, онъ д°' ' ।
сдуваетъ всякую образующуюся । 1 у " '
искру или дугу.
Но и это приспособленіе счіі-
тается въ настоящее время елшц-
комъ сложнымъ, и вмѣсто него съ лг
успѣхомъ употребляется „рогатый" О
громоотводъ, изображенный па рнс, 297. 1'ро.моо-іто п. „рогами-,
рис. 297. Оба рога соотвѣтствуютъ
зазубреннымъ пластинкамъ рпс. 295: одинъ изъ пихъ соединенъ
съ землей, а другой — съ проводомъ цѣни. 'Положимъ, что въ
проводъ ударила молнія; самоиндукція помѣшала ей проник-
нуть дальше (въ жилище, къ аппаратамъ) и -она перескочила
въ видѣ искры въ узкомъ пространствѣ между двумя рогами.
392
Воспользовавшись этимъ удобнымъ случаемъ, токъ шедшій по
цѣпи, тоже пробуетъ устремиться въ землю; пс тутъ-то било!
Вслѣдствіе нагрѣванія токомъ мокро наго промежутка, искра
(вѣрнѣе—дуга) отгоняется вверхъ, по тамъ разстояніе между
Ряс. 298. Гр'омоотнодъ въ дѣйствіи. Рис. 299. Громоотводъ въ дѣйствіи.
рогами дѣлается слишкомъ велико для имѣющагося въ цѣпи
напряженія, и дуга автоматически тушится (рис. 298, 299). Новый
путь, открытый токомъ, перестаетъ существовать, и токъ послушно
устремляется по старому пути для отправленія своихъ прямыхъ
обязанностей.
Предохранители.
Т-Ьмъ же принципомъ автоматическаго тушенія искръ поль-
зуются въ небольшихъ вспомогательныхъ приспособленіяхъ, о
которыхъ до сихъ поръ намъ не пришлось говорить,—въ предо-
хранителяхъ. Мы упоминали уже о томъ, какими опасностя-
ми грозить центральной станціи короткое замыканіе гдѣ-нибудь
39*-
въ цѣпи; мы видѣли, съ какимъ трудомъ отвращаютъ такое пс-
счастіе самоиндукція якоря и автоматическія выключатель. Зна-
чительную пользу въ этомъ случаѣ оказываютъ предохранители.
Оіш помѣщаются въ каждомъ отвѣтвленіи отъ магистрали и, при
всякой случайности въ этомъ отвѣтвленіи, немедленно выключа-
ютъ его изъ общей цѣпи, такъ что и эта общая цѣпь и централь-
ная станція остаются невредимыми.
Предохранители состоятъ просто изъ тонкой проволочки мѣд-
ной, свинцовой, серебряной и г. л.; ея размѣры выбраны такъ,
- что токъ допустимой силы проходитъ черезъ нее свободно, когда
же сила тока окажется выше опредѣлен-
наго предѣла, проволочка немедленно пе-
реплавляется.
Чтобы при переплавленіи предохрани-
теля пе произошло какого-нибудь несчас-
тій, заключаютъ его проволочку въ фар-
форовыя коробочки, которыя, въ цѣляхъ
быстрой замѣны, устраиваются такъ, что ихъ
всегда легко выпуть (чаще всего.....съ по-
мощью эдиссоповскаго патропа).
Очень часто на мѣстѣ лопнувшаго пре-
дохранителя возникаетъ вольтова дуга; а
такъ какъ опа является проводникомъ элек-
тричества, то съ ея образованіемъ падаетъ
Рис. 300. Предохранитель
съ рогами.
весь смысла, предохранителя. Здѣсь опять
пользуются тѣмъ же „рогатымъ" приспособленіемъ, какъ пока-
зываетъ рис. 300. Эти рогатки являются вообще великолѣпными
слугами: опѣ дѣйствуютъ только тогда, когда ихъ служба тре-
буется, и дѣйствуютъ безъ промаха.
Этимъ мы кончаемъ обзоръ тѣхъ примѣненій, которыя само-
индукція допускаетъ въ техникѣ постояннаго тока. Въ главѣ 26
мы увидимъ и другія, гораздо болѣе широкія и ваяшыя еп
примѣненія.
26
ГЛАВА XX.
Взаимная индукція двухъ цѣпей.
Рпс. 301. Взаимная индукція.
Мы усложнимъ теперь нашу катушку самоиндукціи тѣмъ, что
кромѣ первой ея обмотки (скажемъ, Л), иаверпемъ на нее еще
другую В (рпс. 301).
Когда мы будемъ замыкать и размыкать токъ въ первич-
ной цѣпи А, вторичная обмотка будетъ подвержена тѣмъ же
измѣненіямъ пронизывающаго ее магшинаго потока, что и пер-
вичная. Поэтому и въ пей будутъ зарождаться электродвижущія
силы и будутъ протекать
индукціонные токи, если
мы замкнемъ вторичную
обмотку коротко или че-
резъ нѣкоторое сопроти-
вленіе.
Откуда же берется энер-
гія, появляющаяся во вто-
ричномъ проводникѣ? —
Очевидно, только изъ той
энергіи, которая доста-
вляется источникомъ пер-
вичному проводнику. И дѣйствительно, если мы будемъ наблю-
дать процессы, происходящіе въ первичномъ проводникѣ при за-
мыканіи въ пемъ тока, мы замѣтимъ, что опи -рѣзко измѣняются,
если замкнуть вторичную обмотку. При замыканіи тока электри-
ческая энергія поглощается для образованія магнитнаго поля;
когда же замкнута вторичная обмотка, еще нѣкоторая доля энер-
гіи поглощается во вторичной катушкѣ.
393
Точно такъ же при размыканіи первичнаго тока величина
искры зависитъ отъ того, замкнута ли вторичная обмотка пли
нѣтъ; если вторичная обмотка замкнута, искра значительно мень-
ше, потому что освобождающаяся при этомъ магнитная энер-
гія распредѣляется тогда между первичной и вторичной цѣ-
пями и черезъ первичную устремляется въ видѣ тока уже не
вся энергія.
Мы видимъ передъ собой совершенно новый фактъ: двѣ со-
вершенно изолированныхъ другъ отъ друга цѣпи съ чрезвычайной
легкостью обмѣниваются другъ съ другомъ при-
го__________ надлежащей каждой изъ шіхъ энергіей. И та-
---- о кая т-ьсНаЯ связь создается посредствомъ маг-
ѣ питнаго поля.
Мы видимъ, что выраженіе „изоляторъ" не
надо понимать слишкомъ строго. Впослѣдствіи
мы увидимъ, ьа,.ы смі іыя идеи проповѣдывалъ
® знаменитый аш чііісыи физикъ Максвеллъ.
Прежде чѣмъ мы пой-
П и демъ дальше, мы оста-
у А (у-ггггигг-о и-
. ловимся на гидравличе-
СКОЙ модели ТОГО1 НТО
Рис. 302. Гидравлическая молви самсиптм ши. мы называемъ взаимной
индукціей двухъ цѣ-
пей. Модель будетъ нѣсколько грубая, но тѣмъ не менѣе поможетъ
намъ выяснить нѣкоторыя подробности явленія.
Сначала разсмотримъ самоиндукцію. Попрежнему будемъ
представлять себѣ проводникъ въ видѣ трубки, токъ въ видѣ
жидкости. Пусть наша трубка, длинная и толстая, благодаря чему
струя жидкости будетъ обладать большой инерціей (рис. 302).
Кромѣ того, пусть посрединѣ трубки находится легкій клапанъ,
укрѣпленный па оси и закрывающій сѣченіе трубки. Клапанъ
связанъ съ пружинкой /, которая при равновѣсіи жидкости ста-
витъ клапанъ въ вертикальное положеніе.
Когда открываютъ крапъ И, жидкость постепенно приходить
въ движеніе и увлекаетъ съ собой клапанъ; клапанъ натягиваетъ
пружинку и принимаетъ такое положеніе, при которомъ упру-
гость пружины какъ разъ уравновѣшиваетъ давленіе текущей
жидкости. Болѣе или менѣе сильное натяженіе пружины и от-
394
клоненіе клапана даютъ намъ правильное представленіе о свой-
ствахъ магнитнаго поля, какъ показываютъ слѣдующія сооб-
раженія.
Въ моментъ открыванія крана клапанъ начинаетъ постепенно
отклоняться до того момента, какъ теченіе жидкости сдѣлается
установившимся. Точно такъ же при замыканіи тока въ цѣпи,
обладающей самоиндукціей, магнитное поле постепенно увеличи-
вается до нѣкотораго предѣла достигаемаго тогда,
когда токъ установится, и его величина будетъ
опредѣляться закопомъ Ома.
Всякое измѣненіе въ скорости движенія воды
будетъ сопровождаться соотвѣтствующимъ измѣ-
неніемъ въ наклонѣ клапана. Точно такъ же въ
В электрической цѣни всякое измѣненіе тока влечетъ
за собой измѣненіе ого
Г
Рлс. 303. Гидравлическая модель самоиндукціи
(состояніе покоя).
магнитнаго поля.
Будемъ измѣнять ве-
личину потока жидкости;
клапанъ немедленно при-
детъ въ движеніе и уста-
новится въ новомъ поло-
женіи какъ разъ тогда,
когда сдѣлается устано-
вившимся движеніе жидкости. При измѣненіи силы электриче-
скаго тока измѣненіе его магнитнаго поля тоже ограничено вре-
менемъ измѣненія тока.
Закроемъ крапъ; пружина немедленно притянетъ клапанъ въ
вертикальное положеніе (рис. 303). Магнитное поле тоже исчеза-
етъ вмѣстѣ съ токомъ.
Наконецъ, заставимъ жидкость двигаться въ обратномъ на-
правленіи, придѣлавъ болѣе высокій сосудъ съ другой стороны
трубки: клапанъ отклонится въ противоположную сторону. Но
мы знаемъ, что магнитное поле, согласно максвелловскому пра-
вилу штопора, также принимаетъ обратное направленіе, когда
направленіе тока мѣняется.
Однимъ словомъ, мы встрѣчаемъ здѣсь всѣ свойства само-
индукціи въ связи съ магнитнымъ полемъ. Но еще гораздо по-
лезнѣе будетъ для пасъ эта модель для изученія взаимной ин-
дукціи, такъ какъ здѣсь опа очень просто приведетъ къ такимъ
результатамъ, которые безъ ігея можно было бы получить только
при помощи очень сложныхъ пріемовъ.
Въ приложеніи къ иллюстраціи свойствъ взаимной индукціи
наша модель видоизмѣняется такъ, какъ это. изображено па рис.
304. Здѣсь мы видима,, кромѣ прежней трубки .В, еще другую
вполнѣ замкнутую на себя трубку В', паполнеипую водой. Ко-
нечно, эта трубка будетъ играть роль замкнутой вторичной цѣпи.
Клапанъ, оттягиваемый пружиной, проникаетъ
и въ трубку В', и перемѣщается въ пей пода,
вліяніемъ движенія жидкости въ трубкѣ ,В.
По предыдущему трубка Я (см. рис. 304)
соотвѣтствуетъ первичной цѣпи, а высокій со-
судъ— электродвижущей силѣ въ цѣпи Л
(см. рис. 301). Трубка В,' соотвѣтствуетъ цѣпиБ
В,
О
Рис. 304. Гндравлв’іесвая модель вваимвоВ индукціи двухъ цѣной.
н
того же рисунка, а клапанъ, образующій извѣстную связь между
двумя трубками, аналогиченъ магнитному полю, связывающему
цѣпи А и В.
Откроемъ кранъ Н (рис. 304). Подъ вліяніемъ воды, которая
начинаетъ течь по Я съ возрастающей скоростью, клапанъ тоже
приходитъ въ движеніе и, дѣйствуя какъ весло, гонитъ жид-
кость по трубкѣ В'; благодаря этому въ В1 возникаетъ теченіе
въ направленіи, обратномъ тому, въ которомъ жидкость движется
въ трубкѣ В.
Замкнемъ контактъ V (рис. 301) *). Мы уже знаемъ, что подъ
дѣйствіемъ увеличивающагося тока въ цѣпи А. образующееся маг-
нитное поле индуцируетъ токъ въ цѣпи В. Наша аналогія позво-
Мы уже обращали вниманіе на нѣкоторую странность пашей терминологіи,
которая заставляетъ насъ въ одинаковомъ смыслѣ говорить объ открываніи
крана и о замыканіи тока.
396
ляетъ намъ теперь установить направленіе—тока: оно будетъ
обратное первичному; то же самое мы могли бы вывести изъ
закопа Ленца.
Теперь снова закроемъ крапъ 2Г. Клапанъ вернется тогда въ
свое нормальное положеніе; при этомъ количество жидкости, ко-
торое передвинется въ трубкѣ В' подъ дѣйствіемъ клапана на-
право, будетъ очевидно равно тому, которое прежде, при откры-
ваніи крапа, дѣйствіемъ клапана было отодвинуто влѣво.
Въ ученіи объ электричествѣ существуетъ подобный же за-
копъ, гласящій, что количества электричества, приводимыя въ
движеніе при замыканіи и размыканіи тока, равны другъ другу.
Но, при закрываніи крана, жидкость останавливается почти
моментально, и клапанъ возвращается въ свое нормальное поло-
женіе гораздо быстрѣе, чѣмъ при открываніи крапа, когда, вслѣд-
ствіе инерціи жидкости, скорость ея движенія устанавливается мед-
ленно. Поэтому токъ, „индуцированный" въ трубкѣ В', являясь ме-
нѣе продолжительнымъ, будетъ вслѣдствіе этого болѣе сильнымъ.
Подобнымъ же образомъ исчезновеніе магнитнаго поля всегда
происходитъ быстрѣе, чѣмъ его образованіе, и потому токъ, инду-
цированный при размыканіи первичной цѣпи, хотя и переноситъ
то же количество электричества, что и при замыканіи, является
болѣе сильнымъ, такъ какъ его продолжительность меньше.
Этотъ фактъ памъ придется вспомнить въ главѣ о катушкѣ
Румкорфа.
Легко сообразить, что вовсе не нужно вполнѣ открывать и
закрывать кранъ Л, чтобы вызвать вторичный потокъ жидкости
въ В'. Для этого достаточно производить какое-нибудь измѣненіе
скорости потока въ В, болѣе или мсиѣе пріоткрывая кранъ И.
Соотвѣтственно съ этимъ, всякое измѣненіе тока въ первич-
ной обмоткѣ А влечетъ за собой появленіе индукціоннаго тока
въ обмоткѣ В.
Изучая движеніе клапана, мы легко выведемъ заключеніе, что,
при увеличеніи тока въ первичной обмоткѣ, вторичный токъ
направленъ противъ первичнаго, а при уменьшеніи первичнаго
тока—въ одинаковую съ нимъ сторону.
Наконецъ, положимъ, что теченіе жидкости сначала все уси-
ливается, вызывая тѣмъ обратное теченіе въ трубкѣ В', потомъ
перестаетъ усиливаться и, наконецъ, начинаетъ уменьшаться.
3'17
Клапанъ при этомъ постспеппо отклоняется все сильнѣе іг
сильнѣе, достигаетъ максимума отклоненія и начинаетъ послѣ
этого момента гнать поду въ трубкѣ .!{' въ обратномъ на-
правленіи.
По аналогіи мы можемъ заключитъ, что иидуцировагшая
электродвижущая сила должна мѣнять свой знакъ, и что она
обращается въ нуль какъ разъ тотъ моментъ, когда первичный
токъ и образуемое имъ магнитное поле достигаютъ своей наиболь-
шей величины.
Совершенно такое же разсужденіе примѣнимо и къ тому
случаю, когда токъ сначала уменьшается, а потомъ паншіяетъ
возрастать.
Итакъ, электродвижущая сила индукціи превраща-
ется въ нуль и мѣняетъ свой знакъ каждый разъ, какъ индуци-
рующій магнитный потокъ проходитъ черезъ максимумъ пли ми-
нимумъ.
Замѣтьте, что я говорю именно: „электродвижущая сила", а
не „токъ", такъ какъ токъ, благодаря самоиндукціи, всегда за-
паздываетъ относительно электродвижущей силы (объ этомъ мы
подробнѣе будемъ говорить-' въ главѣ о перемѣнныхъ токахъ).
Совершенно такъ же происходитъ дѣло и въ нашей модели;
нужно только вспомнить объ инерціи воды, и мы сейчасъ же со-
образимъ, что ея движенія будутъ нѣсколько запаздывать отно-
сительно движенія клапана.
Однако, кажется, мы уже довольно использовали пашу модель;
пе пора ли ее оставить! Съ моделями всегда рискуешь получить
нелѣпое заключеніе, если пойдешь въ пользованіи ими слиш-
комъ далеко. Ни одна аналогіи не можетъ быть полной—иначе
она обратилась бы въ тождество, а этого отъ нея нельзя іг
требовать.
Какое же практическое заключеніе можно вывести изъ всего
сказаннаго?
Когда мы замыкаемъ первичную цѣпь и позволяемъ току уста-
новиться, а прерываемъ токъ только по истеченіи извѣстнаго про-
межутка времени, то вся энергія, расходуемая въ первичной цѣпи
за то время, пока первичный токъ остается постояннымъ, вполнѣ
пропадаетъ для явленій индукціи: чтобы создавать индукціонные
токи, необходимо „двигать клапанъ", т.-е. измѣнять магнитное
398
поле, а для этого долженъ измѣняться первичпый, индуцирую-
щій токъ. При постоянномъ токѣ вся энергія послѣдняго пере-
ходитъ въ теплоту.
Отсюда слѣдуетъ, что если мы желаемъ получить индукціон-
ныя явленія въ возможно болѣе выгодныхъ условіяхъ, нужно
прерывать первичный токъ, какъ только онъ установится, и даже
по возможности ранѣе этого момента. А такъ какъ токъ уста-
навливается очень быстро, то весьма желательно производить
прерыванія очень часто. Поступая такимъ образомъ, мы, правда,
не увеличимъ количества энергіи, переходящей отъ одной цѣпи
къ другой за одинъ періодъ измѣненія, но мы, во-первыхъ, умень-
шимъ количество энергіи, безполезно переходящей въ теплоту,
а во-вторыхъ, увеличимъ число индукціонныхъ токовъ въ данный
промежутокъ времени и увеличимъ этимъ ихъ среднюю мощность.
Необходимость желѣзнаго сердечника для усиленія
взаимной индукціи между двумя обмотками одной ка-
тушки.
Но какъ бы быстро мы пи прерывали токъ, все же эти пере-
рывы слѣдовали бы другъ, за другомъ недостаточно часто, и
токъ въ теченіе сравнительно большей части времени былъ бы
постояиси», если бы въ катушкѣ не было желѣзнаго сердечника.
Въ самомъ дѣлѣ, при отсутствіи желѣза, самоиндукція ка-
тушки мала, и токъ устанавливается чрезвычайно быстро. Отсюда
первое слѣдствіе: при отсутствіи желѣза полезная отдача вто-
ричной цѣпи мала, такъ какъ почти вся энергія, доставляемая
батареей первичной цѣпи, останется въ этой цѣпи п расходуется
въ видѣ теплоты, а не попадей» во вторичную цѣпь.
Второе слѣдствіе, не менѣе важное: безъ желѣза индукція
очень слаба; поэтому, при измѣненіи первичнаго тока, во вторич-
ную цѣпь передается очень мало энергіи, и всѣ дѣйствія во вто-
ричной цѣпи будутъ крайне слабы.
Отсюда достаточно выясняется необходимость употребленія же-
лѣзнаго сердечника. При этомъ его необходимо устраивать под-
раздѣленнымъ (изъ отдѣльныхъ проволокъ или листовъ) для
устраненія токовъ Фуко; иначе послѣдніе будутъ поглощать почти
всю энергію, проявляющуюся при измѣненіи магнитнаго потока.
39»
Трансформаторы.
Наша гидравлическая аналогія помогла шімъ обнаружить много
интересныхъ свойствъ въ явленіи взаимной индукціи. Но при
ятомъ осталось нѣсколько въ тѣни едва ли пс самое важное
свойство взаимной индукціи: а именно опа позволяетъ преобра-
зовать, т р а и с ф о р м и р о в а т ь электрическую энергію.
Представимъ ссбѣ, что, при данной первичной цѣни, мы бе-
ремъ вторичную цѣпь всего изъ одного витка; электродвижущая
сила, наведенная въ этомъ виткѣ при измѣненіи магнитнаго по-
тока, будетъ сравпитслыго мала. Возьмемъ еще другой витокъ,—
паведеипая въ немъ электродвижущая сила будетъ имѣть ту же
величину. Теперь соединимъ оба. эти витка послѣдовательно;
тогда обѣ электродвижущія силы сложатся, и мы получимъ вто-
ричную цѣпь изъ двухъ витковъ, и электродвижущія силы въ
такой цѣпи будутъ такимъ образомъ вдвое больше.
Но пикто пе мѣшаетъ намъ продолжить это разсужденіе
дальше: но мѣрѣ того, какъ мы будемъ вводить во вторичную
обмотку все новые и новые витки, ішдуцпровашіая въ обмоткѣ
электродвижущая сила будетъ увеличиваться. Когда число вит-
ковъ во вторичной обмоткѣ сравняется съ числомъ витковъ въ
первичной, электродвижущая сила, вызываемая взаимной индук-
ціей въ каждомъ виткѣ вторичной цѣпи, будетъ, конечно, равна
электродвижущей силѣ, вызываемой самоиндукціей въ каждомъ
виткѣ первичной обмотки.
Теперь припомните, что мы сказали относительно электро-
движущей силы самоиндукціи, пользуясь аналогіей съ гидравли-
ческимъ тараномъ (см. стр. 379). Мы выяснили тамъ, что при
быстромъ прерываній тока электродвижущая сила самоиндукціи
можетъ значительно превосходить электродвижущую силу источ-
ника. Значитъ, то же самое можно теперь сказать относительно
электродвижущей силы, вызываемой взаимной индукціей во вто-
ричной цѣпи. Но и па этомъ намъ незачѣмъ останавливаться:
мы можемъ дополнять вторичную обмотку еще цѣлыми тыся-
чами оборотовъ, покуда у пасъ для нихъ хватаетъ мѣста; при
этомъ электродвижущая сила во вторичной цѣпи все увеличи-
вается, и можетъ достигнуть колоссальныхъ размѣровъ.
Такимъ образомъ, питая первичную цѣпь батареей всего въ
400
нѣсколько вольтовъ, мы можемъ получить во вторичной цѣпи
искры, физіологическіе эффекты и всякія другія дѣйствія, ха-
рактерныя для напряженія въ тысячи вольтовъ.
Но, конечно, въ то же время сила тока во вторичпой цѣпи
получится очень малой: во-первыхъ, сопротивленіе длинной и
топкой проволоки по необходимости будетъ велико; во-вторыхъ—
и это главное—энергія, получаемая во вторичной цѣпи, не мо-
жетъ быть больше энергіи, даваемой первичной цѣпью, а потому
очевидно, что напряженіе вторичной цѣпи можетъ расти только
на счетъ уменьшенія силы тока.
Вотъ мы и осуществили настоящій трансформаторъ,
преобразующій электрическую энергію низкаго напряженія и зна-
чительной силы тока въ энергію высокаго напряженія и малой
силы тока.
Нужно обратить вниманіе на то, что мы можемъ достигнуть
к обратныхъ результатовъ. Вѣдь, шічто не мѣшаетъ намъ пере-
мѣнить взаимныя отношенія нашихъ двухъ обмотокъ: мы мо-
жемъ пустить въ прежнюю вторичную обмотку ток'ь отъ посто-
ронняго источника, и пусть это. будетъ слабый токъ высокаго
напряженія: тогда въ прежней первичной обмотокѣ мы получимъ
токъ низкаго напряженія, не очепь сильный. Трансформаціи и
того и другого рода играютъ огромную роль въ установкахъ пе-
ремѣннаго тока, и объ нихъ намъ въ своемъ мѣстѣ еще придет-
ся говорить.
Трансформація перваго рода находитъ себѣ примѣненіе въ
извѣстной катушкѣ Румкорфа.
ГЛАВА XXI.
Катушка Румкорфа.
Это одинъ изъ тѣхъ приборовъ, которые больше всего послу-
жили для популяризаціи электричества. II дѣйствительно, ка-
тушкѣ Румкорфа ми обязаны цѣлымъ рядомъ эффектныхъ опы-
товъ, которые такъ неотразимо дѣйствуютъ іга людей: питае-
мая скромнымъ токомъ небольшой батареи, она превращаетъ въ
своихъ нѣдрахъ эту энергію въ, настоящую (почти настоя-
щую) молнію, разражающуюся еъ страшнымъ трескомъ іг легко
убивающую даже быка Конечно, я говорю при этомъ о самыхъ
крупныхъ аппаратахъ этого- рода, сооружаемыхъ современными
электро-конструкторами, и дающихъ непрерывныя искры до 60 и
дая«е до 100 сантиметровъ длины.
Судьба катушки Румкорфа не лишена нѣкоторыхъ странно-
стей: въ теченіе долгаго времени со дня ея изобрѣтенія въ 1851
году опа оставалась почти безъ всякихъ приложеній, которыя
бы представляли хоть немного интереса. Между тѣмъ эти деся-
тилѣтія въ паукѣ были очень богаты результатами въ сферѣ
другихъ примѣненій электричества. Зато въ самое послѣднее
время катушкѣ Румкорфа удалось сразу завоевать себѣ важную
роль въ трехъ важнѣйшихъ изобрѣтеніяхъ пашихъ дней: въ
быстроперемѣнныхъ токахъ, вт> радіографіи (т.-е. фотографіи съ
Рентгеновскими лучами) и въ безпроволочной телеграфіи.
Любопытно, что изобрѣтеніе катушки доставило Румкорфу
премію въ 50.000 франковъ отъ французскаго правительства, ко-
торое въ то время щеголяло своимъ покровительствеішым'ь отно-
шеніемъ къ наукамъ и искусствамъ. Можно сказать, что это
изобрѣтеніе стоило такой преміи: несмотря па то, что въ нашей
402
наукѣ, благодаря ея быстрому прогрессу, съ легкимъ сердцемъ
сжигаютъ своихъ вчерашнихъ кумировъ, катушка Румкорфа, какъ
это пи удивительно, осталась въ наукѣ въ совершенно неизмѣ-
пепномъ видѣ, если не считать нѣсколькихъ небольшихъ усо-
вершенствованіи, которыя были внесены въ ея устройство въ
первые же годы ея существованія французскими учеными Фшю
и Фуко.
' Мы не будемъ долго останавливаться на изслѣдованіи І’ум-
корфовой катушки. Ея дѣйствіе основывается па самомъ точномъ
примѣненіи тѣхъ выводовъ, которые мы получили вт. прошлой
главѣ относительно взаимной индукціи. Если вы разберете ка-
тушку, вы найдете тамъ: 1) желѣзный сердечникъ, сдѣланный
для избѣжанія токовъ Фуко изъ отдѣльныхъ проволокъ; 2) пер-
вичную, индуцирующую обмотку, изъ короткой и толстой прово-
локи. черезъ которую можно пропускать болѣе или менѣе силь-
ный токъ, смотря по мощности аппарата; токъ получается отъ
баттареи изъ нѣсколькихъ элементовъ или аккумуляторовъ;
3) вторичную обмотку, очень длинную и тонкую; въ большихъ
аппаратахъ въ пей бываетъ нѣсколько десятковъ тысячъ оборотовъ;
4) приспособленіе для быстро слѣдующихъ другъ за другомъ за-
мыканій и размыканій тока; эти приспособленія должны быть
сдѣланы такъ, чтобы послѣ каждаго замыканія токъ едва успѣ-
валъ установиться. Мы видѣли, что при такихъ условіяхъ явле-
нія индукціи достигаютъ своего наибольшаго развитія (стр. 398).
Вагнеровскій молоточекъ въ качествѣ прерывателя.
На приспособленіи для прерыванія намъ придется нѣсколько
остановиться,—впрочемъ тоже не особенно надолго, такъ какъ
прерыватель чаще всего состоитъ изъ вагнеровскаго молоточка,
знакомаго намъ еще по электрическому звонку.
На схемѣ, изображенной на рис. 305, вы видите, что первич-
ный токъ изъ баттареи направляется прежде всего въ прерыва-
тель, гдѣ прерываніе происходитъ между концомъ винта С- и мо-
лоточкомъ //; мѣста перерыва обдѣлываются платиной. Конецъ
молототка—желѣзный; опъ служитъ якоремъ и колеблется вблизи
конца желѣзнаго сердечника катушки.
Токъ, пробѣгая по первичной обмоткѣ, намагничиваетъ пу-
403
чокъ желѣзныхъ проволокъ (сердечникъ); молоточекъ притяги-
вается къ нему и прерываетъ контактъ. Благодаря этому, унич-
тожается магпптность, и молоточекъ оттягивается (пружиной или
собственной упругостью) назадъ: контактъ опять осуществляется
и т. д. Такимъ образомъ молоточекъ приходитъ въ быстрыя ко-
лебанія. Вслѣдствіе этого индукціонные токи достигаютъ значи-
тельной величины, а это обстоятельство и составляетъ секретъ
успѣха Румкорфовой катушки.
Теоретически нашъ приборъ долженъ давать индукціонные
токи поперемѣнно то въ одну, то въ другую сторону, такъ какъ
Рис. 303. Схема индукціонной катушки безъ ховдонсатора.
при каждомъ размыканіи индукціонный токъ направленъ въ сто-
рону, противоположную индукціонному току при замыканіи. Но
мы уже обращали вниманіе на то (стр 396.), что исчезновеніе
поля происходитъ гораздо быстрѣе, чѣмъ его образованіе, и что
поэтому напряженіе тока размыканія значительно выше. Только
это болѣе высокое напряженіе можетъ, при искровомъ разрядѣ,
пробить воздушный промежутокъ, обыішовеино раздѣляющій коп-
цы (полюсы) вторичной обмотки. Поэтому тѣ токи, которые про-
скакиваютъ въ видѣ искры, текутъ все въ одномъ и томъ жв
направленіи, благодаря чему во второй цѣпи существуютъ по-
стоянные положительный и отрицательный полюсы. Вотъ почему,
напр., можно съ помощью Румкорфовой катушки получать ка-
тодные лучи (см. „Бесѣды о радіи" гл. 2).
Описанное простое устройство Румкорфовой катушки еще стра-
404
даетъ нѣкоторыми недостатками. Такъ, напримѣръ, слишкомъ ве-
лика искра въ первичноіі катушкѣ при прерываніи тока; проводи-
мость этой искры сравпителыго велика, и общее сопротивленіе пер-
вичной цѣпи при размыканіи увеличивается слишкомъ медленно;
поэтому магнитная энергія можетъ успѣть отчасти устремиться,
въ видѣ экстра-тока, въ первичную цѣпь, и индукція во вторич-
ной цѣпи проявляется недостаточно ярко. Мы уже указывали спо-
собъ избавиться отъ этого недостатка (стр. 382). Фпзо нашелъ
еще болѣе выгодный способъ, который состоитъ въ томъ, что па-
раллельно къ искровому промежутку включается конденсаторъ—
приборъ, съ которымъ мы ближе познакомимся въ слѣдующей
главѣ (рпс, 306). При размыканіи тока электричество экстра-тока
Ряс. 306. Схема Руикорфовой катушки съ кокдеясаторомъ.
устремляется въ конденсаторъ, и пе образуетъ такой сильной
искры, какъ прежде. Поэтому немедленно послѣ размыканія со-
противленіе цѣпи быстро возрастаетъ, что влечетъ за собой болѣе
энергичное образованіе индукціонныхъ токовъ, такъ какъ вся
энергія магнитнаго поля, не будучи въ состояніи передаться
4-05
въ первичную цѣпь, такъ сказать, понсволѣ устремляется во вто-
ричную.
При аппаратахъ крупнаго размѣра п этотъ усовершенство-
ванный прерыватель оказывается не вполнѣ пригоднымъ. Для
Рис. 307. Аппаратъ Румкорфа (слѣва—прерыватель съ молоточкомъ, справа—преры-
ватель Фуко).
такихъ аппаратовъ Фуко построилъ особый прерыватель; его
приходится питать отдѣльнымъ токомъ Опъ состоитъ изъ элек-
тромагнита и расположеннаго около него якоря. Якорь укрѣпленъ
на упругой пластинкѣ, которая можетъ колебаться. Періодъ ея
колебанія можно измѣнять, передвигая по ней грузъ. Прерыва-
ніе первичнаго тока происходить въ двухъ мѣстахъ одновремен-
но, между ртутными поверхностями и платиновыми стержнями.
Поверхъ ртути обыкновенно наливаютъ спиртъ, иначе поверх-
ность ртути быстро загрязняется и контактъ дѣлается плохимъ.
Моторный и турбинный прерыватели.
Если у насъ имѣется электрическая сѣть съ напряженіемъ,
скажемъ, въ 100 вольтовъ то, конечно, очень удобно питать ка-
тушку этимъ токомъ, чтобы не примѣнять батареи.
Такъ часто и поступаютъ въ настоящее время.
Подъ дѣйствіемъ такой большой электродвижущей силы, токъ
первичной обмотки очень быстро доводитъ магнетизмъ желѣз-
наго сердечника до состоянія насыщенія; поэтому прерыватель
Фуко, съ его 10—15 перерывами въ секунду, не только допуска-
етъ образованіе въ этихъ условіяхъ установшнагося состоянія
но можно съ увѣренностью утверждать, что это установившееся
406
состояніе занимаетъ значительно большую часть всего времени
замыканія, а это, какъ мы помнимъ, ведетъ къ безполезной тра-
тѣ энергіи.
Коатому чрезвычайно важно найти способъ увеличить число
перерывовъ въ единицу времени. Вѣдь, каждый отдѣльный индук-
ціонный токъ требуетъ для своего полнаго развитія только того,
чтобы первичный токъ едва-едва успѣвалъ устанавливаться; уве-
личеніе же числа перерывовъ увеличитъ число отдѣльныхъ
индукціонныхъ токовъ, и общая мощность ихъ отъ этого воз-
растетъ.
Гэффъ пришелъ къ очень благопріятнымъ результатамъ, при-
водя прерыватель, похожій на прерыватель Фуко, въ движеніе
съ помощью элеігтрическаго двигателя, дѣлающаго 3000 оборотовъ
въ минуту.
Съ помощи такого прерывателя мы получаемъ уже, вмѣсто
10—15, цѣлыхъ 50 прерываній въ секунду. При этомъ разряд-
ное разстояніе вторичной цѣпи нисколько не уменьшается, откуда
ясно, что токъ все еще успѣваетъ установиться. Такимъ образомъ
каждое измѣненіе магнитнаго потока остается той же силы, чис-
ло же такихъ измѣненій въ секунду увеличивается приблизи-
тельно въ 4 раза; во столько же разъ увеличивается мощность
прибора. Сила тока первичной катушки, напротивъ того, скорѣе
уменьшится въ среднемъ, такъ какъ токъ въ теченіе болѣе ко-
роткаго времени будетъ имѣть свою нормальную величину. Даже
теперь мы еще очень далеки отъ того предѣла быстроты переры-
вовъ, когда эта быстрота начала бы вредно отзываться иа вели-
чинѣ вторичной искры.
Рис. 308 изображаетъ такой моторный прерыватель. Вы ви-
дите, что двигатель приводитъ въ дѣйствіе золотникъ, на кото-
ромъ сидитъ стержень; копецъ стержня то погружается въ ртуть,
то выходитъ изъ нея, прерывая токъ.
Еще лучшіе результаты, въ смыслѣ быстроты перерывовъ,
получаются такъ называемымъ турбиннымъ прерывателемъ (рис.
309), Въ немъ прерываніе производится посредствомъ ртутной
струи. Двигатель приводитъ въ быстрое вращеніе трубку, согну-
тую подъ прямымъ угломъ; одна половина трубки вертикальна,
и ось ея совпадаетъ съ осью вращенія; нижній конецъ трубки
погруженъ въ ртуть. Вслѣдствіе центробѣжной силы ртуть за-
Ю7
сасывается въ трубку и выбрасывается изъ верхняго горпзоц-
талыіаго конца въ индѣ сильно!! струи, описывающей вмѣстѣ
Рпс. 308. Современный прерыватель Фуко.
съ трубкой круговое движеніе въ горизонтальной плоскости.
Ртуть съ сосудѣ соединена съ однимъ полюсомъ, другой же по-
люсъ состоитъ изъ
нѣсколькихъ метал-
лическихъ полосъ,
расположенныхъ на
равныхъ разстояні-
яхъ другъ отъ дру-
га по окружности у
стѣнки сосуда. Ртут-
ная струя при сво-
емъ кругообразномъ
движеніи попадаетъ
на эти полосы п та-
кимъ образомъ замы-
каетъ токъ на чрез-
вычайно короткій
промежутоіеъ време-
Рпс. 309. Турблпиый прерыватель.
ни. При этомъ число контактныхъ полосъ можно взять очень боль-
шое и двигатель пускать очень быстро; очевидно, что при этихъ
27
408
условіяхъ число перерывовъ возрастаетъ до такихъ предѣловъ,
что даже весьма скромная по размѣрамъ катушка можетъ испу-
гать пасъ своими эффектными дѣйствіями.
Прерыватель Венельта.
Кромѣ этихъ сложныхъ механизмовъ, можно производить пре-
рываніе тока, и притомъ очень частое, по совершенно другому
способу.
Маленькое отступленіе.
Представьте себѣ такой случай: вы хотите раскалить докрасна
желѣзную полосу, а я при этомъ буду самымъ серьезнымъ обра-
зомъ убѣждать васъ опустить для этого полосу въ холодную
оду. Вы, конечно, сочтете меня за сумасшедшаго?.. Однако, какъ
;ы сейчасъ увидите, но слѣдуетъ торопиться съ своими заключе-
ніями: я подаю совершенно серьезный совѣтъ; съ электричествомъ
удаются п такіе сумасшедшіе опыты.
Погрузите въ подкисленную воду свинцовый листъ, площадью
въ нѣсколько квадратныхъ сантиметровъ, и свяжите его съ по-
[ожнтелыіымъ полюсомъ батареи, въ нѣсколько десятковъ акку-
муляторовъ, плп дппамо-мапншы. Отрицательный же полюсъ под-
іедите къ платиновой или даже просто мѣдной проволокѣ, діа-
метромъ въ 1 миллиметръ, погруженной на нѣсколько сантимет-
ровъ въ ту же жидкость. Замкните токъ; на проволокѣ начинается
тогда обильное выдѣленіе водорода, покрывающаго всю проволоку
плохо проводящимъ слоемъ, въ которомъ сосредочивается почти
исключительно все сопротивленіе цѣпи. Ясно, что именно здѣсь
будетъ отдѣляться громадное количество теплоты, почему элек-
тролизъ сопровождается трескомъ (какъ при закипаніи жидко-
сти) и па поверхности проволоки появляются отдѣльныя свѣт-
лыя точки.
Сосредоточимъ всю отдѣляющуюся теплоту на меньшемъ про-
странствѣ, для чего вытянемъ немпого проволоку изъ-подъ по-
верхности жидкости. Тогда въ нѣкоторый моментъ трескъ пре-
кращается; въ критическомъ слоѣ образуется столько тепла, что
вся масса образовавшагося газа раскаливается: погруженная въ
жидкость часть проволоки кажется окруженной свѣтлымъ сіяні-
емъ пурпурово-малиноваго цвѣта, и даже сама проволока на-
409
грѣвается до ярко-краснаго каленія, хотя ее отдѣляетъ отъ хо-
лодной жидкости только тонкая газовая пленочка!
Это странное явленіе было замѣчено еще Фуко, но только
въ послѣднее время было изучено съ должнымъ вниманіемъ
(Віолль и др.).
Теперь васъ не такъ поразятъ опыты Лагранжа и Гого, ко-
торые, располагая болѣе сильными источниками электричества,
продѣлывали въ сущности то же, что мы, только въ болѣе гран-
діозныхъ масштабахъ: вмѣсто миніатюрной проволоки они брали
болѣе массивные куски металла и съ ловкостью истинныхъ вир-
туозовъ производили, папр., свариваніе подъ водой двух-ь рель-
совъ іі т. п. Ихъ счастье, что въ наше время за колдовство не
жгутъ на. кострахъ!
Теперь спрашивается, съ какой стати намъ вздумалось гово-
рить обо всѣхт, этихъ интересныхъ вещахъ по поводу преры-
вателей?
Вотъ съ какой.
Въ началѣ нашего опы-
та мы слышали сильный
трескъ, какъ при погру-
женіи раскаленнаго ме-
талла въ воду. Опытъ могъ
бы удостовѣрить насъ, что
этотъ трескъ происходитъ
отъ быстрыхъ перерывовъ
тока. Явленіе на самомъ
дѣлѣ очень сложно, но
приблизительно е.го мож-
но представлять себѣ такъ:
токъ образуетъ на элек- >.
тродѣ слой пара, который
не проводитъ вкектрпче-
ства и потому прерываетъ
токъ; при перерывѣ паръ вновь сгущается въ жидкость и элек-
трическій токъ снова возстановляется и т. д. При этомъ быстрота
перерывовъ зависитъ отъ условій опыта и можетъ дойти до 2000
въ секунду!
Не правда ли, поразительный результатъ?
27*
410
Но этого еще мало, скоро мы будемъ говорить о милліонахъ
перемѣнъ въ секунду.
Итакъ, мы получили превосходный прерыватель для катушки
Румкорфа. Нужно только влючпть въ цѣпь первичной обмотки
описанный выше приборъ, какъ показываетъ схема рис. 311 (см.
также рпс. 310). Число перерывовъ, достигаемое ст> помощью
этого прерывателя, далеко превосходитъ все полученное ранѣе.
Это удивительное и цѣпное для науки изобрѣтеніе относится
къ 1898 году и принадлежитъ Вонельту.
да. катушка сиашкеиа
—ОѴО-------
Е
ШЛААЛАЛЛ
Рис. 311. Схема сосдппоиіп Ру.чкорфовоЙ
катушки съ прерывателемъ Вонельта.
прерывателемъ, она даетъ уже
не отдѣльныя искры, а сплош-
ное, ревущее пламя. При бла-
гопріятныхъ условіяхъ даже
длина искры можетъ значи-
тельно увеличиться благодаря,
по всей вѣроятности, нагрѣ-
ванію воздуха при такомъ силь-
номъ разрядѣ. Такъ, напри-
мѣръ, въ опытахъ Госпиталье
катушка, дающая обыкновенно
искру длиной въ 6 сантимет-
ровъ, стала давать, при пи-
таніи 100 вольтами и при пользованіи прерывателемъ Венельта
(1400 перерывовъ въ секунду) сплошной пучокъ искръ, толщи-
ной въ карандашъ и длиной въ 15 и даяге 18 сантиметровъ.
Къ сожалѣнію, аппаратъ этотъ иногда капризничаетъ и оста-
навливается неизвѣстно почему. Кромѣ того, подкисленная вода
въ копцѣ-концовъ сильно нагрѣвается и закипаетъ, выдѣляя не-
пріятные пары. Это тоже вредно отзывается па правильности
дѣйствія прерывателя.
Короче сказать, па самомъ солнцѣ есть пятна. При появле-
ніи прерывателя Венельта на свѣтъ на пего тотчасъ же возло-
жили слишкомъ большія надежды, а потомъ къ пему охладѣли.
Объ атомъ можно только пожалѣть.
ГЛАВА XIX.
Емкость.
Рііс. 312. Лейден-
ская банка.
Лейденская банка. Заряженіе и разряженіе конденса-
торовъ.
Мы приблизились къ очень интереснымъ явленіямъ, но чтобы
зполпѣ уяснить ихъ себѣ, вы должны познакомиться съ попой
электрической пеличшіой—емкостыо. которая вноситъ въ элек-
трическія явленія много странныхъ и непонят-
ныхъ на первый взглядъ подробностей. Въ нихъ
намъ также предстоитъ распутаться.
Чтобы получить предварительное понятіе объ
этой повой знакомой, разсмотримъ ее прежде
всего въ моментъ ея дѣйствія.
Вы видите передъ собой (рис. 312) байку изъ
тонкаго стекла; ея наружная поверхность (вклю-
чая и дно) покрыта до 2/3 высоты стаіптіолемъ
(листовымъ оловомъ). Внутренняя поверхность
тоже оклеена стапиіолсмъ и сообщается съ внѣш-
нимъ міромъ посредствомъ металлическаго стер-
жня, оканчивающагося небольшимъ шарикомъ.
Вы видите, что по своему наружному виду
патъ новый приборъ не имѣетъ ничего общаго
со всѣми тѣми, съ которыми ламъ удалось до
сихъ поръ познакомиться.
Возьмите банку въ руку, касаясь ея наружной стапніолевой
обкладки, и приблизьте металлическій шарикъ къ небольшой
электростатической машинѣ, дающей слабыя, длинныя, совер-
шенно безопасныя искры.
412
Теперь вы можете надъ кѣмъ-нибудь подшутить, и притомъ до-
вольно жестоко; если вамъ жаль окружающихъ васъ людей, подзо-
вите къ себѣ собаку', и когда опа довѣрчиво приблизится, протя-
ните къ пей стержень банки. І&къ только собака коснется ша-
рика банки, между пей и банкой проскочитъ яркая, звучная,
крѣпкая искра, которая нанесетъ бѣдной собакѣ страшный ударъ.
Можно ручаться, что послѣ этого собака утратитъ всякій инте-
ресъ къ физикѣ и вы ее силой не заманите въ лабораторію.
Правда, и вы при этомъ получите норядочпый-таки ударъ, по
зато вы подшутили надъ кѣмъ-ппбудь, а это иногда пріятно...
Вашъ приборъ называется Лейденской банкой; явленіе,
которое вы наблюдали, зависитъ отъ емкости банки, а байка
представляетъ собой видъ к о и д е п с а т о р а.
Послѣдуемъ явленіе нѣсколько подробнѣе, съ должной, впро-
чемъ, осторожностью.
Только что продѣланный нами опытъ позволяетъ установить
два факта:
1) посредствомъ заряднаго тока, который получался отъ
электростатической машины въ видѣ искры, электрическая энер-
гія какпмъ-то образомъ накоплялась въ байкѣ, при чемъ удержи-
валась ею довольно прочно, такъ какъ вы могли бы извлечь изъ
банки искру не только сейчасъ же послѣ заряженія, но даже
черезъ нѣсколько часовъ, если только воздухъ въ комнатѣ доста-
точно сухъ;
2) свойства энергіи значительно измѣлились по сравненію съ
энергіей источника; искры отъ машины получались тонкія, сла-
быя, почти беззвучныя; разрядныя же искры конденсатора тол-
сты, блестящи и сопровождаются сильнымъ трескомъ.
Такпмъ образомъ пата банка представляетъ изъ себя какъ
бы резервуаръ электрической энергіи, въ которомъ накопляется
понемногу энергія слабыхъ искръ машины, и который отдаетъ
всю накопленную энергію сразу, когда обкладки соединяются ме-
таллической цѣпью ‘).
Понятно, что обкладкамъ нельзя сообщить болѣе высокой раз-
ности потенціаловъ, чѣмъ та, которой обладаетъ машина, поэтому
Ч Въ предыдущемъ опытѣ эта цѣпь была составлена тѣломъ собаки, землей
и вашимъ тѣломъ; воѣ ѳтп тѣла проводятъ электричество лбволыіо плохо, но
асе-таки вполнѣ достаточно при данномъ огромномъ напряженіи.
-113
и искры отъ Лейденской банки не могутъ быть длиннѣе, чѣмъ
искры отъ самой машины; но зато опѣ несутъ съ собой гораздо
болѣе электричества.
Техническіе конденсаторы.
Лейденскую бапку нельзя назвать хорошимъ конденсаторомъ.
На практикѣ часто замѣняютъ ее топкой стеклянной иля ка-
кой-нибудь иной изолирующей пластинкой (діэлектрикомъ),
напримѣръ, изъ слюды,
параффіпшровашюй бу-
маги и т. и. Пластипка съ
обѣихъ сторонъ частью
обклеена стагптіолевой об-
кладкой (рис. 313).
Чтобы зарядить такой
конденсаторъ, соединяютъ
каждую его обкладку съ
однимъ полюсомъ источ-
ника.
Емкость такого конден-
сатора оченыіевелнка, по-
этому соединяютъ много
'НВІ——і
в
.....; [В
’ Веі. •'"тглутЛ
Рпс. 314. Техническій конденсаторъ съ регулирую-
щей емкостью (для бозпронолочнаго телеграфа).
Рис. 313. Пластинчатый конден-
саторъ.
такихъ пластинокъ параллельно: для удобства ихъ при этомъ рас-
полагаютъ другъ подтэ другомъ; кромѣ того, такое расположеніе
позволяетъ использовать обѣ стороны каждой обкладки. Всѣ четныя
обкладки соединяются въ одинъ борнъ, всѣ нечетныя— въ другой.
414
Изслѣдуя такоіі приборъ, мы найдемъ, что емкость—насколько
о ней можно судить по величинѣ дѣйствій аппарата—тѣмъ боль-
ше, чѣмъ больше поверхность электродовъ, для чего мы и со-
единяли въ параллель .такое множество пластинокъ. Затѣмъ ем-
кость возрастаетъ, когда мы уменьшаемъ толщину діэлектриче-
скаго слоя между обкладками. Наконецъ, и природа діэлоктрігка
играетъ очень замѣтную роль; напримѣръ, при прочихъ равныхъ
условіяхъ слюдяной конденсаторъ гораздо лучше стекляннаго.
Можетъ быть, все это васъ и по удивляетъ? Вы можете раз-
Ргс. 315. Про.ховдсаіе точа
черезъ хощепсаторз..
суждать приблизительно слѣдующимъ образомъ: токъ, заряжаю-
щій конденсаторъ, прерывается слоемъ
діэлектрика 1) между а и Ъ (рпс. 315);
если токъ все-таки проходитъ, это, по
всей вѣроятности, обяспяется тѣмъ, что
діэлектрикъ на самомъ дѣлѣ немного
проводить электричество,—въ особенно-
сти, если онъ достаточно тонокъ; этимъ
объясняется, что при болѣе тонкомъ слоѣ
зарядный, токъ увеличивается; а за нимъ
усиливается а токъ разряда. Что касается вліянія природы діэлек-
трика, то это тоже можетъ1 быть объяснено очень' просто: луч-
шими діэлектрикамп будутъ тѣ, которые являются нап.тучшими
проводниками.
Прекрасное объясненіе, но, къ сожалѣнію, абсолютно невѣр-
ное! Начать еъ того, что всѣ хорошіе діэлектрики, напротивъ,
почти совсѣмъ не проводятъ электричества.
Гдѣ же искать истиннаго объясненія?
Гидравлическая картина емкости. Истинная роль діэлек-
триковъ.
Мы опять обратимся къ испытанному средству—къ пашей ги-
дравлической модели. Въ данномъ случаѣ эта модель предста-
вить намъ наше явленіе съ замѣчательной точностью. Она по-
зволитъ намъ вполнѣ устранить всѣ наши затрудненія и притомъ
еще неожиданно выяснитъ намъ истинное значеніе такъ называе-
мыхъ изоляторовъ.
Представимъ себѣ сосудъ С (рис. 316), открытый съ двухъ
4-15
сторонъ к совершенно паиогшсииый водой. Сосудъ раздѣленъ
упругой перепонкой I) на дна отдѣле-пія. -Этотъ сосудъ и предста-
вляетъ собой гидравлическую модель конденсатора.
Теперь мы сообщимъ нашъ сосудъ, съ помощью грана. ІГ, съ
сосудомъ Л, стоящимъ выше (1. Тогда перепонка I) выгнется и
перегонитъ часть воды изъ 6' въ сосудъ В. Мы видима», что у
насъ произойдетъ те-
ченіе воды по напра-
вленію отъ Л къ В.
Но это явленіе отли-
чается отъ того, ко-
торое произошло бы
въ простой трубкѣ,
такъ какъ здѣсь тече-
ніе постепен но у мен ь-
шается по мѣрѣ того,
какъ перепонка на-
тягивается сильнѣе;
оно вполнѣ прекра-
щается, когда патя-
Рис. 316. Гидравлическая модель емкости.
женіе перепонки сполна уравновѣситъ силу давленія жидкости,
находящейся въ сосудѣ А.
Совершенно такъ же происходитъ явлепіе въ конденсаторѣ:
и тамъ при заряженіи его спадала пробѣгаетъ сильный электри-
ческій токъ, который потомъ падаетъ до пуля; слѣдовательно, ка-
жущееся сопротивленіе, малое въ началѣ, сдѣлалось въ концѣ-кон-
цовъ безконечно большимъ. Обратите вниманіе на это странное
обстоятельство: сопротивленіе цѣпи можетъ быть въ началѣ очень
мало, несмотря на включеніе въ нее изолирующаго слоя.
Въ нашей гидравлической модели жидкость въ А понизилась, а
въ В повысилась. Куда же пошла энергія, которая при этомъ
должна была освободиться? При этомъ опа не тратится на тепло-
ту,—по крайней мѣрѣ, не цѣликомъ.—Вы конечно уже сообразили,
что часть энергіи продолжаетъ существовать въ видѣ натяженія
перепонки. Если мы ослабимъ давленіе па эту перепонку, скры-
вающаяся въ ней энергія выпрямитъ ее и проявится въ видѣ силь-
наго потока жидкости въ направленіи, обратномъ тому, который
въ свое время былъ нуженъ, чтобы натянуть перепонку. Этотъ
И6
опытъ мы можемъ произвести, если повернемъ кранъ II такимъ
образомъ, чтобы жидкость, сдавленная въ сосудѣ (7, могла себѣ
найти новый путь черезъ трубку Л' (рпс. 317).
По вѣдь ото совершенно точное изображеніе того, что проис-
ходить въ конденсаторѣ при разрядѣ, когда мы соединяемъ его
обкладки, проводни-
комъ. При такомъ со-
единеніи мы най-
демъ въ разрядномъ
токѣ и въ искрѣ всю
энергію, которая
скрылась въ конден-
саторѣ при его заря-
женіи.
Въ той картинѣ
явленія, которую мы
нарисовали, заряже-
ніе конденсатора обу-
словливается тѣмъ,
что черезъ него
пробѣгаетъ заряжаю-
Рис. 317. Когда, при натянутой персиоіііЛ. ЛГ, .до, съ
момощък» крана И, открываемъ согѵдъ <Э въ трѵбкѵ і?',
получается „токъ разряда", протпноиолажимГі по напра-
вленію „току заряда".
щій токъ, какъ будто конденсаторъ составленъ исключительно
изъ проводниковъ. Нельзя поэтому представлять себѣ, что кон-
денсаторъ наполняется электричествомъ какъ какой-нибудь
пріемникъ (къ сожалѣнію, такое представленіе встрѣчается до-
вольно часто). II въ нашей гидравлической аналогіи сосудъ 6’
былъ все время наполненъ водой—-какъ до заряженія, такъ и
послѣ разряда. Произошло только сдвиженіе жидкости1).
Единственное измѣненіе, происходившее въ теченіе опыта
внутри сосуда, это—измѣненіе натяженія перепонки. Энергія, осво-
бождавшаяся при пониженіи уровня жидкости въ верхнемъ со-
судѣ, расходовалась именно на увеличеніе этого натяженія. При
„разрядѣ", напротивъ, именно эта перепонка расходуетъ энергію,
возвращаясь къ своему первоначальному состоянію.
*) Т.-е. изъ сосуда А часть жидкости перешла въ трубку, и такая же часть
жидкости изъ трубки вошла въ объемъ, образованный вогнутою поверхностью
перепонки. Точно также можно сказать, что, при заряженіи конденсатора, элек-
тричество переходитъ изъ заряжающей машины на обкладку конденсатора.
Ред.
417
Итакъ, перепонка во всемъ явленіи играетъ самую важную
роль.
Но если паша аналогія выбрала удачно, то и въ конденсаторѣ
главная роль должна принадлежать той ого части, которая соот-
вѣтствуетъ именно перепонкѣ. А это—діэлектрикъ, ..изоляторъ”,
который долженъ преграждать путь электричеству, какъ пере-
понка—жидкости.
II дѣйствительно, діэлектрпкъ имѣетъ во всемъ явленіи пер-
венствующее значеніе. Мы видѣли, что отъ его природы въ склеп-
ной степени зависитъ емкость конденсатора.
Что же касается природы пли качества металла, то опіатъ пока-
зываетъ, что металлъ, изъ котораго состоятъ обкладки, не оказы-
ваетъ па величину емкости рѣшительно шг малѣйшаго вліянія.
Если при изготовленіи конденсаторовъ обращаются главнымъ
образомъ къ олову, то только потому, что его легко получить въ
видѣ тонкихъ листовъ, занимающихъ мало мѣста; никакихъ дру-
гихъ преимуществъ оно не даетъ. ,
Интересный п классическій опытъ съ разборной Лейденской
банкой дастъ намъ еще нѣсколько цѣпныхъ указаній.
Этотъ приборъ состоитъ изъ трехъ отдѣльныхъ частей (см.
рис. 318), которыя, будучи составлены вмѣстѣ, дадутъ намъ
обыкновенную Лейдопскую е
банку (рис. 312). Эту банку
мы можемъ заряжать и раз- ^ввзме >
ряжать, какъ мы это уже
умѣемъ. Но мы, зарядивши
банку, не будемте ее разря-
жать, а вмѣсто этого разбе-
ремъ се па отдѣльныя со-
ставныя ея части, приведемъ
ея обкладки въ соприкосно-
веніе, вновь составимъ бан-
ку, и только теперь попро-
буемъ соединить обкладки
проводникомъ. Мы получимъ
при этомъ такую же силь-
Рис. 318. Разборная Лейденская банка.
вую искру, какъ если бы и не разнимали банку и не дѣлали
ничего съ ея обкладками. Не доказываетъ ли этотъ опытъ не-
418
опровержимо, что энергія была сосредоточена пе на обкладкахъ,
а въ діэлектрпкѣ? *)
Вотъ еще одно сходство между нашей гидравлической мо-
делью и конденсаторомъ: если зарядить обкладки до слишкомъ
большой разницы потенціаловъ, діэлектрпкъ пробивается искрой.
Равно и перепонка прорывается, если разница уровней въ сосу-
дахъ А и Л превыситъ извѣстную границу.
Изъ аналогіи явленій мы заключаемъ объ аналогіи причинъ,
ихъ производящихъ. Мы приходимъ къ выводу, что накопленіе
скрытой въ конденсаторѣ энергіи обязано своимъ существова-
ніемъ особому измѣненію вещества діэлектрпка, подобному упру-
гому натяженію перепонки. Это измѣненіе производится заря-
жающимъ токомъ, который и доставляетъ необходимое для тако-
го измѣненія количество энергіи. Заряженіе конденсатора соот-
вѣтствуетъ смѣщенію нѣкотораго количества электричества;
истинная роль іізоляторовъ-діэлсктриковъ (стекла, воздуха и т. п.)
состоитъ въ томъ, что они пропускаютъ электричество, по совер-
шенно особымъ образомъ: ври этомъ возникаютъ такъ называе-
мые токи смѣщенія, измѣняющіе состояніе самого діэлек-
трика.
Теперь поговоримъ немного о „величинахъ" и объ „уровняхъ".
Вы знаете, что каждое папіе новое знакомство до сихъ поръ со-
провождалось такими формальными представленіями.
Вспомнимъ опять о нашей аналогіи. Будемъ подвергать со-
судъ О дѣйствію нѣкотораго постояннаго давленія (разности
уровней), но будемъ при этомъ пользоваться различными по
толщинѣ и по составу перепонками. Каждой перепонкѣ будетъ
соотвѣтствовать смѣщеніе вполнѣ опредѣленнаго объема, жид-
кости, которая помѣщается въ выгибѣ, образуемомъ перепонкой.
Величина смѣщенія, т.-с. величина смѣстившагося объема зави-
ситъ, во-первыхъ, отъ величины давленія іг, во-вторыхъ, отъ
нѣкотораго фактора, который мы назовемъ емкостью перепонки.
’) Этотъ опытъ доказываетъ только, что электричество съ обкладокъ пере-
шло на поверхность стекла. Впрочемъ, электрическая энергія дѣйствительно на-
ходится въ діэлектрпкѣ, а по въ проводникѣ, только этого нельзя доказать ни
приведеннымъ опытомъ, ни вообще какимъ-либо опытомъ изъ электротактикк.—
Это доказывается опытами Гертца съ электромагнитными волнами (см. ниже).
Ред.
4-18
Въ ученіи объ электричествѣ количеству жидкости соотвѣт-
ствуетъ количество электричества (стр. 21). И мн заключаемъ,
что количество электричества. <2, смѣщеннаго при заряженіи кон-
денсатора подъ дѣйствіемъ разшщи потенціаловъ Е, для дан-
наго конденсатора имѣетъ вполнѣ опредѣленную величину, за-
висящую отъ емкости конденсатора С; оно зависитъ также отъ
величины Е, и вмѣстѣ съ послѣдней удваивается, утраивается
и т. д., какъ это происходитъ и съ выгибомъ перепопки.
Мы имѣемъ такое соотношеніе:
<і — или
Это значитъ, что количество электричества, заряжающее конден-
саторъ, равно произведенію его емкости на приложенную къ нему
разницу потенціаловъ.
Единицей емкости служитъ фара д ъ, въ честь англійскаго
физика Фарадэя, имя котораго намъ уже неоднократно приходи-
лось упоминать.
Что же такое фарадъ? Чтобы отвѣтить па этотъ вопросъ, по-
ложимъ въ пашемъ уравненіи:
<Э = 1 кулону,
Е = 1 вольту.
Тогда, изъ соотношенія С=-^- мы получимъ, что <7=1, т.-е.
одному фараду.
Словами это выражается такъ: фарадомъ называется емкость
такого конденсатора, который при разности потенціаловъ въ 1
вольтъ зарядился бы количествомъ электричества, равнымъ одно-
му .кулону.
Мы намѣренно говоримъ: „зарядился бы", а це „заряжается".
Дѣло въ томъ, что такой конденсаторъ долженъ былъ бы имѣть
колоссальные размѣры. Поэтому въ электротехникѣ пользуются
болѣе мелкой единицей — м п кр о ф ар а д омъ, т.-е. милліонной
долей фарада.
Въ пашей гидравлической аналогіи конденсатора мы безъ
труда убѣдимся, что емкость перепонки тѣмъ больше, чѣмъ по-
420
всрхпость перепонки больше и чѣмі, ея толщина меньше. То же
самое съ буквальной точностью повторяется и для самаго кон-
денсатора: его емкость воарастаеті, по мѣрѣ возрастанія его по-
верхности и уменьшенія толщины діэ.тектрпка. Послѣднее обстоя-
тельство. казалось бы, дастъ намъ въ руки удобное средство
увеличивать емкость конденсатора но ягелапію: стоитъ только
пользоваться очень топкими діэлектрическими слоями. II чѣмъ
этого діэлектрпка поѣдетъ меньше, тѣмт> емкость будетъ больше.
Къ пссчастію, когда въ конденсаторѣ діэлектрически! слоя слиш-
комъ тонокъ, емкость его можетъ въ каждый моментъ совер-
шенно исчезнуть, такъ какъ такой топкія слои легко пробивается
искрой. То :ке самое мы, конечно, получимъ и съ слишкомъ,
топкой перепонкой въ нашей гидравлической аналогіи.
Кромѣ размѣровъ конденсатора, па его емкость вліяетъ еще,
какъ мы уже знаемъ (стр. 417), природа ого діэлектрпка. Каждый
діэлектрпкъ обладаетъ своей д і э л с к т р и ч е с к о й постоян-
ной, которая для воздуха равна единицѣ, для параффина— 2,
для стекла—отъ 2-хъ до 4-хъ, а для слюды достигаетъ пяти.
Теперь, покончивъ съ конденсаторами, пойдемъ далѣе.
Электрическія колебанія, Механизмъ колебательнаго
разряда. Быстро-перемѣнные токи.
Того, что мы теперь знаемъ, памъ будетъ совершенно доста-
точно для того, чтобы заняться изученіемъ явленій, которыя
представляются часто темными и загадочными, и притомъ пе
только обыкновеннымъ смертнымъ, но даясе и инымъ электро-
техникамъ.
Если мы встрѣтимъ въ одной и той же цѣпи одновременно
тѣ двѣ важныя величины, которыя мы до сихъ поръ изучали
отдѣльно—самоиндукцію п емкость,-то, благодаря ихъ взаимо-
дѣйствію, могутъ возникнуть чрезвычайно интересныя и важныя
явленія, извѣстныя подъ именемъ электрическихъ коле-
баній или колебательныхъ разрядовъ.
Важность этихъ явленій, дѣйствительно, очень велика. Именно
благодаря имъ Гертцъ въ своихъ капитальныхъ трудахъ могъ
установить тождество электрическихъ и свѣтовыхъ явленій. Съ
помощью электрическихъ колебаній осуществлены мечтанія о
421
безпроволочномъ телеграфѣ; произведенныя въ этомъ направле-
ніи попытки уже. не встрѣчаются ироническими улыбками, а,
напротивъ, вызываютъ живѣйшій интересъ, благодаря въ особен-
ности похвальной настойчивости итальянца Уіаркопп. Наконецъ,
п, помощью тѣхъ же электрическихъ колебаній осуществлены
быстро-перемѣнные токи Тесла, опыты котораго производили въ
свое время сенсацію и получили обширное примѣненіе въ ме-
дицинѣ, благодаря стараніями. д’Арсопваля.
Ясно, что и намъ необходимо подробнѣе ознакомиться съ этимъ
явленіемъ.
Съ помощью методовъ высшей математики эти явленія легко
выводятся и даже были предсказаны заранѣе; это—заслуга зна-
менитаго англійскаго физика, лорда Кельвина, который въ то
время (въ 1855 году) назывался еще просто Уильямомъ 'Гомео-
номъ. Но эти математическіе методы не всѣмъ по плочу. По-
смотримъ, какъ можно обойтись болѣе общедоступными сред-
ствами.
Сначала мы составимъ себѣ самое общее представленіе объ
этомъ явленіи.
Пусть у насъ имѣется конденсаторъ О (рпс. 319), заряжен-
ный предварительно до нѣкотораго потенціала.
Быстро замкнемъ этотъ
конденсаторъ черезъ цѣпь
Ъ, обладающую достаточ-
ной самоиндукціей. Если
бы этой самоиндукціи не
было, то, какъ мы знаемъ,
явленіе состояло бы толь-
Рнс. 319. Схема еосіпкенш для полученія злек,-
трнчеекихъ колебаній.
ко въ томъ, что отъ поло-
жительной обкладки про-
бѣжалъ бы разрядный
токъ по направленію къ
отрицательной обкладкѣ
и вся энергія конденса-
тора израсходовалась бы па треніе, появилась бы въ видѣ теплоты.
Но при достаточной величинѣ самоиндукціи разрядный токъ
окажется колебательнымъ и его колебанія будутъ происхо-
дить—не пугайтесь—десятки милліоновъ разъ въ секунду!
421
безпроволочномъ телеграфѣ: произведенныя въ этомъ направле-
ніи попытки уже не встрѣчаются ироническими улыбками, а,
напротивъ, вызываютъ живѣйшій интересъ, благодари въ особен-
ности похвальной настойчивости итальянца Маркоіш. Наконецъ,
п, помощью тѣхъ же э.теі;трнчсскііх-ь колебаній осуществлены
быетро-перемѣішые токи Тесла, опыты котораго производили въ
свое время сенсацію и получили обширное примѣшеніе въ ме-
дицинѣ, благодаря стараніями. д’Арсопваля.
Ясно, что и намъ необходимо подробнѣе ознакомиться съ этим'і.
явленіемъ.
Съ помощью методовъ высшей математики этп явленія легко
выводятся и даже были предсказаны заранѣе; это—заслуга зна-
менитаго англійскаго физика, лорда Кельвина, который въ то
время (въ 1855 году) назывался еще просто Уильямомъ Томсо-
номъ. Но этп математическіе методы но всѣмъ по плочу. По-
смотримъ, какъ можно обойтись болѣе общедоступными сред-
ствами.
Сначала мы составимъ собѣ, самое общее представленіе объ
этомъ явленіи.
Пусть у насъ имѣется конденсаторъ О (рис. 319), заряжен-
ный предварительно до нѣкотораго потенціала.
Быстро замкнемъ этотъ
конденсаторъ черезъ цѣпь
Ъ, обладающую достаточ-
ной самоиндукціей. Если
бы этой самоиндукціи не
было, то, каігь мы знаемъ,
явленіе состояло бы толь-
ко въ томъ, что отъ поло-
жительной обкладки про-
бѣжалъ бы разрядный
токъ по направленію къ
отрицательной обкладкѣ
и вся энергія конденса-
тора израсходовалась бы па треніе, появилась бы въ видѣ теплоты.
Но при достаточной величинѣ самоиндукціи разрядный токъ
окажется колебательнымъ и его колебанія будутъ происхо-
дить—ие пугайтесь—десятки милліоновъ разъ въ секунду!
Рне. 319. Схема еоедшенш для полученія элек,-
трнчеекпхъ колебаній.
422
Не правда ли, Вы согласитесь, что названіе „бистро—пере-
мѣнные токи" здѣсь болѣе чѣмъ подходящее!
Чтобы объяснить собѣ ото странное явленіе, бросьте взглядъ
на рпс. 320. Вы узнаёте рисунокъ, еще недавно служившій намъ
для объясненія емкости; теперь мы виссомъ сюда только тоще-
большое измѣненіе, что трубки Л будетъ длинная и толстая (что,
какъ вамъ извѣстно, соотвѣтствуетъ большой самоиндук-
ціи). Тогда мы должны принять въ расчетъ пперцію жидкости,
Рис. 320. Если бистро открыть И, получается колебательное дошкоаіе жплкостч,
вонореаѣішо отъ л къ Зл отъВ къ Л; ото—модель электрическихъ колебати.
которой до сихъ поръ мы въ нашихъ разсужденіяхъ прене-
брегали.
Откроемъ кранъ и сдѣлаемъ это возможно быстрѣе. Жидкость
изъ А переходитъ въ в, куда ое толкаетъ давленіе водяного
столба—толкаетъ до тѣхъ поръ, пока это давленіе не уравновѣ-
сится натяженіемъ упругой перепонкп. Но въ тотъ моментъ, когда
эти двѣ силы уравновѣсятъ другъ друга, жидкость, которая при
своемъ паденіи успѣла пріобрѣсти извѣстную скорость, не можетъ
сразу остановиться; благодаря этой скорости, благодаря своей
инерціи, она продолжаетъ стремиться въ сосудъ 6, и въ резуль-
татѣ перепонка натягивается сильнѣе, чѣмъ это могло бы произ-
вести одно только давленіе столба А. Когда же, наконецъ, жид-
кость останавливается, перепонка, чрезмѣрно растянувшаяся,
вновь стягивается и гонитъ при этомъ жидкость обратно въ А.
Тамъ жидкость снова, благодаря инерціи, устремляется дальше
положенія равновѣсія, и т. д., и т. д.
Итакъ, вы видите, что въ трубкѣ у насъ получатся при
423
этихъ условіяхъ колебательныя движенія жидкости, при чемъ
размахъ (амплитуда) этихъ колабаиій благодаря тренію будетъ
постепенно уменьшаться.
Описанная картина къ точности изображаетъ и электриче-
скія колебанія, съ тою только разницей, что, вмѣсто немно-
гихъ колебаній въ секунду, электричество будетъ ихъ продѣлы-
вать въ секунду нѣсколько милліоновъ разъ ’). Колебанія жид-
кости вызываются, какъ легко прослѣдить, тѣмъ, что происходитъ
непрерывный обмѣнъ энергіи между перепонкой, въ которой энер-
гія заключалась въ видѣ извѣстнаго молекулярнаго измѣненія, и
жидкостью, въ которой опа проявляется въ видѣ энергіи движе-
нія. Точно такъ же и электрическія колебанія объясняются по-
добнымъ обмѣномъ энергій. Электрическая энергія диэлектрика
(въ конденсаторѣ) передается цѣпи, гдѣ, благодаря самоиндукціи,
превращается въ энергію магнитнаго поля, затѣмъ происходитъ
обратный переходъ и т. д., и т. д.
Мы можемъ пойти дальше и оцѣпить, съ помощью нашей мо-
дели, значеніе различныхъ факторовъ, опредѣляющихъ свойства
электрическаго колебанія.
Такъ, напримѣръ, еслп поверхность перепонки велика, то раз-
виваемая ею обратная упругая сила возрастаетъ очень медленно;
тогда колебанія происходятъ медленно, по съ большой амплиту-
дой (размахомъ). Таково же въ электрической цѣпи то вліяніе,
которое производится увеличеніемъ емкости.
Если масса жидкости велика, то, благодаря своей инерціи, она,
двигаясь въ какомъ-ппбудь направленіи, пе можетъ быстро оста-
новиться; поэтому колебанія и здѣсь будутъ медленны. То же
приходится сказать объ электрическихъ колебаніяхъ въ случаѣ
большой самоиндукціи.
Конечно, колебанія дѣлаются еще медленнѣе, когда обѣ опре-
дѣляющія величины—и емкость, и самоиндукція—оказывается
Ѣ Еще небольшое различіе: то, что мы описали, представляетъ собой коле-
бательное „заряженіе" перепонки, а не „разрядъ*1 ея, какъ зто мы имѣемъ въ
конденсаторѣ. Чтобы аналогія и въ этомъ была возможно полпая, нуяшо пред-
ставить себѣ, что сосудъ съ перепонкой, предварительно „заряженный11 сосу-
домъ Л, „разряжается" черезъ длинную и широкую (обладающую большой инер-
ціей) трубку Іі', изображенную па рис. 320 пунктиромъ. При этомъ въ нашихъ
разсужденіяхъ рѣшительно ничего не измѣняется.
28
424
шгачитолыіммп п» своей величинѣ. Можно такимъ образомъ полу-
чать электрическія колебанія, происходящія въ секунду разъ
100 и мепѣе; при малыхъ величинахъ самоиндукціи и емкости
удалось ихъ, напротивъ, участить до 50.000 000.000 разъ вт>
секунду! Дальше дѣло покуда не пошло. Но вѣдь и достигнутое
уже разнообразіе нельзя назвать ограниченнымъ!
Тѣмъ не меігЬе физики стремятся къ достиженію еще не-
сравненно болію быстрыхъ колебаній, и вотъ почему: если бы уда-
лось получить колебанія, которыя быстрѣе только что упомяну-
тыхъ въ 10.000 разъ, то эти колебанія были бы но чѣмъ инымъ,
какъ видимыми свѣтовыми!
Важно также знать, насколько быстро колебанія затухаютъ.
При колебпіи .чшдкости это, очевидно, зависитъ отъ тренія; при
отсутствіи всякаго тренія колебанія продолжались бы вѣчно.
Если треніе слабо, колебанія могутъ продолжаться довольно долго.
При большомъ треніи каждое колебаніе будетъ сопровождаться
потерей (въ видѣ, тепла) энергіи и потому сами колебанія будутъ
быстро убивать и въ концѣ концовъ совсѣмъ прекратятся.
Наконецъ, если треніе превосходить извѣстную границу (т.-е.
когда трубка ,К слишкомъ узка), іо вся энергія водяного столба
расходуется уже въ теченіе перваго -ке сго движенія въ сосудъ
О, а тогда колебанія совсѣмъ и не возникнутъ.
По тѣмъ же причинамъ электрическія колебанія возникаютъ
въ ц'Ьпи, обладающей самоиндукціей и емкостью, только въ томъ
случаѣ, когда сопротивленіе цѣпи пе превосходить извѣстнаго
предѣла: ихъ затуханіе происходитъ тѣмъ медленнѣе, чѣмъ со-
противленіе меньше. Если бы въ цѣпи не было никакого сопро-
тивленія, и если бы энергія не расходовалась понемногу на раз-
ныя дѣйствія тока, то колебанія, разъ возникнувъ, продолжались
бы до безконечности. При такихъ условіяхъ вся электрическая
энергія конденсатора цѣликомъ переходила бы въ магнитную
энергію цѣпи, а магнитная энергія, въ свои очередь, сполна пре-
вращалась бы въ электрическую.
Для возшікповеиія колебаній нужно соблюдать еще одно усло-
віе: цѣпь должна замыкаться очепъ быстро. Гидравлическая ана-
логія объясняетъ и это обстоятельство: при медленномъ повора-
чиваніи крана Н, жидкость потечетъ тихо, и ея инерція уже не
могла бы сыграть своей роли.
425
При полученіи электрическихъ колебаній не можетъ быть и
рѣчи объ обыкновенныхъ прерывателяхъ: ихъ дѣйствіе, съ точки
зрѣнія такихъ необычайно быстрыхъ процессовъ, чрезмѣрно ме-
дленно. Птігмъ объясняется всеобщее употребленіе для этой цѣли
электрической искры. Какъ замѣчаетъ Пуанкаре, такая искра,
проскакивая, и образуетъ собой замыкатель или мостикъ: при
утомъ ся дѣйствіе проявляется чрезвычайно быстро, несравненно
быстрѣе какихъ бы то пи было механическихъ замыкателей.
28*
Содержаніе главы.
Конденсаторъ состоитъ изъ изолирующаго слоя, покрытаго съ
обѣихъ сторонъ металлическими обкладками. Если соединить
обкладки съ двумя полюсами источника электричества, черезъ кон-
денсаторъ пробѣгаетъ заря ж а ю щ і й токъ, который производитъ
особое измѣненіе діэлсктрика. Это измѣненіе имѣетъ длительный
характеръ; если даже по истеченіи извѣстнаго промежутка вре-
мени мы соединимъ обкладки проводникомъ, мы получимъ раз-
рядный токъ, проявляющійся въ видѣ искры; этимъ токомъ
вновь освобождается энергія, которая была заключена въ діэлек-
трнкь при зарядѣ; послѣ разряда діэлектрикъ возвращется къ
своему начальному состоянію. «Этотъ опытъ показываетъ, что и
изоляторы пропускаютъ черезъ себя электрическій токъ, хотя со-
вершенно особымъ образомъ (токъ смѣщенія).
Емко с т ь конденсатора пропорціональна тому количеству элек-
тричества, которое появляется па немъ при заряженіи до данной
разности потенціаловъ. Это количество электричества равно про-
изведенію емкости на разницу потенціаловъ. Емкость выражается
въ фарадахъ и въ болѣе практичныхъ единицахъ—микро-
фарадахъ. Емкость возрастаетъ съ увеличеніемъ поверхности
конденсатора, съ уменьшеніемъ толщины діэлектрика и съ уве-
личеніемъ діэлектрической постоянной послѣдняго.
Если быстро ра.зряжать конденсаторъ черезъ цѣпь съ само-
индукціей, по цѣпи пробѣгаетъ колебательный токъ, и
быстрота колебаній тѣмъ больше, чѣмъ меньше емкость и само-
индукція. Этотъ колебательный разрядъ постепенно затухаетъ;
затуханіе происходитъ тѣмъ быстрѣе, чѣмъ больше сопротивленіе
цѣпи; если величина сопротивленія превосходитъ извѣстный пре-
дѣлъ, колебанія вообще по возникаютъ, а образуется простой раз-
рядный токъ.
ГЛАВА XXIII.
Быстро-перемѣнные токи.
Полученіе быстро-перемѣнныхъ токовъ.
Расположеніе Тесла.
Вторичная обмотка Румкорфовой катушки пли машина пере-
мѣннаго тока (о пей мы будемъ говорить ниже) связывается
съ цѣпью, заключающей въ себѣ емкость С и самоиндукцію Ь
(см. рпс. 321). Сопротивленіе вторичной обмотки Румкорфа, какъ
Рис. 321. Полученіе быстро-перемѣнныхъ токоиъ (схема Теслы).
мы видѣли въ свое время, очень велико; то же, и въ еще боль-
шей мѣрѣ, относится ко всей нашей цѣпи, въ которую вторич-
ная обмотка входитъ какъ составляя часть. Мы только что уста-
новили, что при такихъ обстоятельствахъ, т.-е. при значительномъ
сопротивленіи, колебаній въ цѣпи возпихшуть пе можетъ; конден-
саторъ постепенно заряжается подъ дѣйствіемъ тока, пробѣгаю-
щаго по катушкѣ ‘).
*) Если сопротивленіе вторичной катушки не слишкомъ велико, то могутъ
возникнутъ колебанія; но благодаря громадной самоиндукціи катушки (въ ней
много оборотовъ и, кромѣ того желѣзный сердечникъ), колебанія ати будутъ
сравнительно очень медленныя и нисколько не помѣшаютъ быстрымъ колеба-
ніямъ цѣпи ЬС. Ред.
423
По м-І-.р-Е того как-ь проиеходптт, ото заряженіе, растетъ раз-
ница потенція,іонъ между борцами пскроваго промежутка. Нако-
нецъ, опа достигаетъ такой величины, что между шариками,
образующими яти борпы, проскакиваетъ искра. Эта раскаленная
и потому проводящая электричество искра сразу устанавливаетъ
для электричества попыіі путь: вмѣсто того, чтобы идти отъ кон-
денсатора по большому сопротивленію катушки, токъ можетъ теперь
устремиться отъ конденсатора черезъ искру. При этихъ новыхъ
условіяхъ электрическая энергія конденсатора легко преобра-
зуется въ колебательный разрядъ, т.-е. быстро-перемѣшіый токъ,
и искра, поддерживаемая этимъ токомъ, будетъ въ свою очередь
непрерывно предоставлять току необходимый ему удобный путь.
Рис. 322. Графическое лредсталлспіе электрическихъ колебаніи.
Колебанія, однако, быстро ослабляются и скоро совсѣмъ зату-
хаютъ; но тогда новый притокъ электричества пзъ катушки снова
зарядитъ конденсаторъ, вызоветъ появленіе повой искры, вновь
возникнетъ колебательный разрядъ и т. д., и т. д. Графически
можно представить все явленіе такъ, какъ изображено па рис. 322;
въ дѣйствительности однако отдѣльныя серіи колебаній будутъ
по времени гораздо болѣе удалены другъ отъ друга, чѣмъ па
чертежѣ.
Быстрота, съ котороіі будутъ слѣдовать другъ за другомъ эти
серіи, зависитъ только отъ того, какъ быстро слѣдуютъ другъ
за другомъ отдѣльные разряды катушки; мы должны помнить,
что катушка можетъ давать до 50 отдѣльныхъ индукціонныхъ
429
„толчковъ" вт> секунду, а потому и колебап-лышс разряды кон-
денсатора могутъ слѣдовать одинъ за другимъ съ этой быстротой.
Что же касается быстроты отдѣльныхъ колебаній, изъ ко-
торыхъ складывается серія, образующаяся при проскакиваніи
искры, то эта быстрота зависитъ, какъ мы внаемъ, псключіітелыіо
отъ величины произведенія емкости С'па коэффиціентъ самоиндук-
ціи Ъ. Въ знаменитыхъ опытахъ Теслы колебанія происходили
нѣсколько сотенъ тысячъ разъ въ секунду.
Расположеніе д’Арсонваля.
Имя д’Арсопваля уже съ 1890 года связано съ пзучепіе.чт>
быстро-перемѣнныхъ токовъ; онъ указалъ па замѣчательныя при-
мѣненія ихъ, въ особенности въ медицинѣ; вмѣстѣ съ тѣмъ онъ
значительно усовершенствовалъ указанное выше располояіеиіе,
сдѣланъ его дѣйствіе болѣе вѣрнымъ и безопаснымъ.
Мы увидимъ черезъ лѣсной ко сірокъ, что одно изъ наибо-
лѣе любопытныхъ свойствъ быстро-перемѣнныхъ токовт. заклю-
чается въ томъ, что оии абсолютно безопасны для человѣка.
Съ другой стороны, ламъ извѣстно, что конденсаторъ вообще
очень нѣжный приборъ и подъ дѣйствіемъ электрическаго на-
пряженія легко пробивается. Теперь представимъ себѣ, что такой
случай произошелъ при расположеніи Теслы; тогда сразу исчез-
нутъ и быстро-перемѣнные токи и безопасность: если вы теперь
коснетесь двухъ точекъ цѣпи (рис. 321), то черезъ васъ пройдетъ
токъ высокаго напряженія, вырабатываемый вторичной обмоткой
Рпс. 323. Полученіе электрическихъ колебаній, схема д’Арсонваля.
катушки Румкорфа,—а это токъ не быстро-перемѣнный. Вы рис-
куете получить при этомъ такой ударъ, который можетъ разомъ
излѣчить васъ отъ всѣхъ земныхъ страданій и горестей.
430
Чтобы избѣжать этого неудобства, д’Арсоиваль предложилъ
слѣдующій простой и остроумный выходъ: опъ подраздѣляетъ
емкость на днѣ половшій и располагаетъ самоиндукцію между
этими половинами, какъ указано па рис. 323.
Если при этомъ расположеніи одинъ изъ конденсаторовъ
будетъ пробитъ, то все же но цѣпи будутъ пробѣгать безопасные
быстро-перемѣнные токи, и только періода, ихъ нѣсколько воз-
растетъ.
Такимъ образомъ, происшествіе не выйдетъ изъ рамокъ малень-
кой случайности и пе вырастетъ до размѣровъ катастрофы.
Дѣйствія быстро-перемѣнныхъ токовъ. Физіологическія
дѣйствія. Медицинскія приложенія.
Чтобы характеризовать дѣйствія быстро-перемѣнныхъ токовъ
по возможности кратко, мы принуждены повторить выраженіе,
которымъ намъ приходилось почти -злоупотреблять: этп дѣйствія
поистинѣ чудесны.
Мы уже упомянули, что быстро-перемѣнные токи не пред-
ставляютъ ни малѣйшей опасности для жизни. Этого результата
никакъ нельзя было предвидѣть; напротивъ, при сравнительно
меньшемъ числѣ перемѣнъ тока, опъ дѣйствуетъ па организмъ
тѣмъ болѣе тягостно, чѣмъ этп перемѣны происходятъ чаще;
этимъ, между прочимъ, объясняется и то крайне болѣзненное
ощущеніе, которое причиняетъ намъ даже небольшая Румкор-
фова катушка.
Д’Арсоиваль обнаружилъ, что болѣзненность перемѣнныхъ
токовъ, при увеличеніи числа перемѣнъ, непрерывно возрастаетъ
и достигаетъ, при прочихъ равныхъ условіяхъ, своего максимума,
когда число перемѣнъ достигаетъ приблизительно 2500 разъ въ
секунду.
При дальнѣйшемъ увеличеній числа перемѣнъ физіологиче-
ское дѣйствіе начинаетъ уменьшаться и падаетъ до нуля, когда
число перемѣнъ достигаетъ 10.000 разъ въ секунду.
Выше этой границы даже очень сильные перемѣнные токи
только слегка анестезируютъ части тѣла, подвергнутыя ихъ дѣй-
ствію.
Д’Арсоиваль пропускалъ черезъ себя токи въ 2—3 ампера и
431
даже болѣе, п ощущалъ при этомъ только легкое нагрѣваніе въ
мѣстахъ, гдѣ токъ входилъ въ тѣло и выходилъ изъ него. Если
бы висло перемѣнъ было около ста въ секунду, то уяго токъ въ
10 разъ болѣе слабый былъ бы безусловно смертельнымъ.
Впрочемъ, нельзя сказать, чтобы физіологическое дѣйствіе
бы<:тро-пергаіѣпш.іхъ токовъ рпншыось пулю. Оно только проявля-
ется нѣсколько глубже: циркуляція этпхт, токовъ по тѣлу чрез-
вычайно усиливаетъ обмѣнъ веществъ и можетъ увеличить по-
глощеніе кровью кислорода почти въ два раза.
Легко было ожидать благопріятнаго дѣйствія этихъ токоіи.
при нарушеніяхъ правильности питанія, при діабетѣ, при артри-
тахъ, ревматизмѣ, тучности и т. п.: по результаты превзошли всѣ
ожиданія.
Другое замѣчательное свойство этихъ токовъ тоже обѣщаетъ
производить чудесныя исцѣленія: оіш могутъ видоизмѣняй, ве-
личину кровяного давленія въ сосудахъ—видоизмѣнять въ ту
пли другую сторону, смотря по способу' примѣненія токовъ. По-
ятому они обѣщаютъ облегченіе всѣмъ, страдающимъ повышен-
нымъ кровянымъ давленіемъ и потому угрожаемымъ апопле-
ксіей, п пр.
Кронѣ того, продолжающіяся въ этомъ направленіи работы
выясняютъ, что и многія другія болѣзни 'поддаются дѣйствію
бистро перемѣнныхъ токовъ. Утверждаютъ, будто противъ шіхъ
но можетъ устоять даже губительный микробъ туберкулеза и
будто подъ пхъ дѣйствіемъ ядовитое начало, выдѣляемое этимъ
микробомъ, отчасти теряетъ свою силу.
Индукціонныя дѣйствія.
Быстро-перемѣнные токи уже по самому свойству своей не-
сравнимо-быстрой измѣнчивости должны вызывать чрезвычайно
сильныя индукціонныя дѣйствія.
Это и наблюдается въ дѣйствительности.
Рис. 324 изображаетъ намъ совокупность приборовъ, которые
д'Арсонваль устроилъ въ цѣляхъ медицинскаго примѣненія. Мы
видимъ направо солидный соленоидъ, служащій какъ самоиндук-
ція. Эта самоиндукція не особенно велика, такъ какъ мы хотимъ
получить довольно быстрыя колебанія; она состоитъ всего изъ
Рис. 324. Приборы для полученія быстро-перемѣнныхъ токовъ.
+33
нѣсколькихъ витковъ (17—18) толстой проволоки. Окружимъ
итогъ соленоидъ совершеніи) и:іолирі>в!і.пш,(м'і> вт, пространствѣ
кольцомъ изъ мѣдной проволоки (всего изъ одного витка),
копцы которой мы сведшимъ съ обыкновенной лампочкой нака-
ливанія. Лампочка ярко загорается. Измѣненія магнитнаго поля
внутри соленоида, а стало быть, и внутри нашего кольца, на-
столько велики, что возникающая въ кольцѣ индуцированная
электродвижущая сила оказывается достаточной для питанія
лампочки.
Можно па этомъ я;е приборѣ, наблюдать еще много другихъ
замѣчательныхъ явленій. Напримѣръ, влояшмъ въ соленоидъ
желѣзный сердечникъ. Вы ожидаете, что при этомъ индукціон-
ныя явленія усилятся. Ничуть не бывало: для такихъ быстрыхъ
перемѣнъ магнитнаго поля молекулы желѣза оказываются уже
слишкомъ „тяжелыми па подъемъ", онѣ не успѣваютъ слѣдо-
вать за измѣненіями поля, и магнитныя свойства желѣза по-
этому совершенно не проявляются.......*).
Эти сильные индукціонные токи особенно легко могутъ быть
примѣнены въ цѣляхъ лѣченія. Для этого больного помѣщаютъ
внутри соленоида, какъ это и изображено на нашемъ рисункѣ.
При такомъ расположеніи токи, наведенные въ тѣлѣ больного,
настолько сильны, что могутъ вызывать пакалпвапіе лампы въ
нѣсколько свѣчей, концы которой больной держитъ въ рукахъ.
Это—такъ называемый методъ аутокопдукціи, также всецѣло при-
надлежащій тому же д'Арсоивалю.
Напряженія, которыя получаются съ приборами д’Арсопваля,
того же порядка, какъ напряженіе во вторичной обмоткѣ Рум-
корфовоіі катушки, т.-е. очень велики. Поэтому опп способны вы-
зывать еще явленія совершенно итого характера, а именно: силь-
ныя фіолетовыя истеченія электричества, сопровождаемыя значи-
тельной озонизаціей окружающаго воздуха, и яркое свѣченіе геііс-
леровых’ь трубокъ, уже при простомъ приближеніи ихъ къ про-
водамъ. приборовъ и т. и. Въ знаменитыхъ опытахъ, которые
Тесла производилъ въ 1891 году передъ ассоціаціей электротех-
никовъ въ Соедипешшхь Штатахъ, онъ для дальнѣйшаго уве-
личенія напряженія пользовался катушкой съ многими оборо-
*) Проявляются очень слабо.
Ред.
434
тами, па которую вліяли черезъ индукцію провода быстро пере-
мѣннаго тока. При такихъ условіяхъ Гейслсровы трубки при
прибдшкепіи къ зтой вторичной цѣпи испускали яркій свѣтъ.
Тесла пророчилъ атому свѣту громадную будущность въ примѣ-
неніи къ электрическому освѣщенію.
Остановимся еще на одномъ опытѣ.
Возьмемъ лампу накаливанія и соединимъ ея полюсы съ двумя
точками нашего соленоида, такъ чтобы между этими точками по-
мѣщалось нѣсколько оборотовъ соленоида. Лампа засвѣтится.
Этп, несомнѣнно, должно возбуждать удивленіе. Вѣдь сопро-
тивленіе отвѣтвленныхъ лампочкой оборотовъ составляетъ ни-
чтожную часть ома; сила тока, проходящая по соленоиду, въ луч-
шемъ случаѣ достигаетъ лишь небольшого числа амперъ. Если
бы наши токи повиновались обыкновеннымъ законамъ, все это
дало бы паденіе потенціаловъ максимумъ въ 3—4 вольта. Между
тѣмъ лампочка свѣтится, т.-е. получаетъ всѣ нужные ей 50 или
100 вольтовъ.
Въ значительной степени это зависитъ отъ того, что, благодаря
самоиндукціи взятаго участка, токъ встрѣчаетъ па немъ гораздо
большее кажущееся с о и р о т и в л е п і с, чѣмъ въ лампочкѣ. Но
сюда замѣшивается и еще одно любопытное обстоятельство: при
быстроперемѣішыхъ токахъ, электричество движется только близъ
поверхности проводника, въ топкомъ слоѣ, который притомъ тѣмъ
тоньше, чѣмъ токи болѣе быстро перемѣнны. При этомъ большая
часть проводника остается неиспользованной, и возрастаетъ не
только кажущееся, по и истинное сопротивленіе проводника.
Авторъ этого сочиненія продѣлывалъ слѣдующій опытъ: онъ
пропускалъ токъ, колебанія котораго совершались 100.000 разъ
въ секунду, черезъ желѣзный стержень, длиной въ 1 метръ и
діаметромъ въ 4 сантиметра. Кажущееся сопротивленіе этого
стержня равнялось 2.5 омамъ, т.-е. было въ 25.000 разъ больше,
чѣмъ истинное сопротивленіе этого стержня, наблюдаемое при
пропусканіи постояннаго тока.
Приборы Гэффа.
Въ заключеніе необходимо прибавить, что въ послѣднее вре-
д’Арсонваль и Гэффъ строятъ очень удобный аппаратъ, пред-
435
етявляющій цѣлую переносную фабрику для прямого полученія
высокаго напряженія п быстро-псремѣншихъ токовъ, со всѣми
ихъ примѣненіями, какъ-то: радіографія, медицинскія примѣне-
нія, безпроволочный телеграфъ н ир. Ихъ аппаратъ прямо пріг-
еосдппяется къ городской цѣпи, всс равно, постояннаго или пе-
ремѣннаго тока; онъ совершенію устраняетъ пользованіе? Румкор-
фовой катушкой, со всѣми присущими ей неудобствами, и допу-
скаетъ очень точную регулировку своихъ дѣйствій въ самыхъ
широкихъ предѣлахъ.
Существенную часть аппарата составляетъ трансформаторъ
высокаго напряженія (см. стр. 399). Такъ какъ опъ даетъ пере-
мѣнный токъ, а для полученія Х-лучей мы должны имѣть въ
своемъ распоряженіи постоянный токъ (объ этомъ мы, конечно,
будемъ говорить въ своемъ мѣстѣ), то въ этомъ случаѣ» мы долж-
ны умѣть превращать перемѣнный токъ въ токъ постояннаго на-
правленія. Для этой цѣли въ аппаратъ вводится трубка Билля-
ра, особый видъ Гейсслеровой трубки (см. 2-ю главу о радіи);
благодаря своей особой формѣ и особому устройству электро-
довъ опа дѣйствуетъ какъ клапанъ, пропускающій электриче-
скій зарядъ только въ одномъ направленіи.
ПЕРЕМѢННЫЕ ТОКИ.
ГЛАВА XXIV.
Простые перемѣнные токи.
Гидравлическая картина.
Уже довольно давно мы занимаемся тѣми явленіями, которыя
сопровождаютъ измѣненіе силы така въ цѣпи. При этомъ мы
неоднократно употребляли терминъ: „перемѣнные" токи. Но въ
электротехникѣ подъ этимъ названіемъ разумѣется вполнѣ опре-
дѣленный классъ токовъ непостоянной величины. Къ нему мы
теперь и перейдемъ.
Что же такое перемѣнные токи въ томъ смыслѣ, въ какомъ
это названіе употребляется электротехниками?
Это суть токи, вызываемые такими электродвижущими силами,
которыя не постоянны по величинѣ (какъ, папр., въ батареяхъ),
а, напротивъ, все время измѣняютъ ес, послѣдовательно прини-
мая сначала положительныя значенія, потомъ отрицательныя,
потомъ снова положительныя и т. д.
Если это опредѣленіе представляется вамъ недостаточно яснымъ,
мы позовемъ на помощь гидравлическую аналогію (рис. 325).
Передъ пами опять два сосуда А н В, соединенные гибкой
трубкой В. Но сосуда, А по неподвпжен'ь, какъ прежде, а повѣ-
шенъ на нить, посредствомъ которой его можно подымать и опу-
скать относительно сосуда В. Когда А находится выше В, мы
будемъ называть разницу уровней положительной, когда же
А ниже В, мы будемъ считать ее отрицательной; о происходящихъ
при этихъ передвиженіяхъ измѣненіяхъ мы будемъ выражаться
437
такъ: между сосудами А и В господствуетъ перемѣнная разница
уровней.
Вслѣдствіе этой перемѣнной разницы уровней черезъ П тго-
течстъ жидкость, по не въ одномъ направленіи, а ііогіерем'Гншо
отъ А къ I) и отъ 7? къ А. Такимъ образомъ и :-ло теченіе оказы-
вается перемѣннымъ, какъ и вызывающая его разность уровней.
Вотъ эти-то перемѣнныя разницы уровней и перемѣнныя те-
ченія жидкости и представляютъ собой гидравлическую анало-
гію перемѣнной элек-
тродвижущей силы
и перемѣннаго тока.
Оии вамъ отчасти
уже знакомы: элек-
трическія колебанія,
которыя казались
вамъ столь удиви-
тельными, при иер-
вомъзнакомствѣ, пко-
торыя теперь, навѣр-
ное, представляются
вамъ очень простымъ
и удобопонятнымъ
явленіемъ, въ сущ-
ности, тоже ничѣмъ
не отличаются отъ
обыкновенныхъ пе-
ремѣнныхъ токовъ.
Однако па прак-
тикѣ присваиваютъ
названіе перемѣн-
ныхъ токовъ еще болѣе ограниченной ихъ категоріи, въ которой
измѣненіе электродвижущей силы совершается по вполнѣ опредѣ-
ленному закону, который мы сейчасъ укажемъ. Мы полагали въ
пашемъ примѣрѣ, что мы двигаемъ сосудъ А отъ руки. Но при
этомъ мы могли двигать его совершенно произвольно, безъ со-
блюденія какихъ-либо правилъ, то скорѣе, то медленнѣе и т. д.
Подъ перемѣнными токами не разумѣются обыкновенно токи,
производимые такими капризными и произвольными измѣненія-
438
ми равности потенціаловъ. Такого названія удостаиваются только
тѣ илъ шіхъ, которыя производятся агектродвшкущими силами,
измѣняющимися правильно, но закопу, аналогичному закину
колебанія мііитпика.
Но небольшое измѣненіе въ описанномъ расположеніи спона
сдѣлаетъ пашу модель вполнѣ точной.
Очень легко заставить сосудъ А двигаться такъ, чтобы раз-
ница уровней между сосудами подчинялась закопу колебанія
маятника. Для итого намъ стоитъ только привязать А къ концу
довольно длинной и мягкой пружины. Если
мы натянемъ пружину и опустимъ такимъ
образомт, сосудъ А внизъ, а затѣмъ отпустимъ
его, то опъ начнетъ совершать колебанія въ
вертикальномъ направленіи, отъ Л\ до Л, ц
обратно, такъ что самое верхнее полоікепіе
его А, относительно В настолько же выше, на-
А
Л‘
Рпс. 326. Модель обыкновеннаго перемѣннаго тока.
сколько нижнее положеніе ниже В. Въ перемѣнной электро-
движущей силѣ подобнымъ же образомъ максимальная положи-
тельная величина совершенно одинакова еъ максимальной отри-
цательной. Мы, конечно, будемъ далѣе предполагать, что такое ко-
лебательное движеніе продолжается до безконечности, такъ какъ ни-
что пе мѣшаетъ намъ предположить, что система періодически
получаетъ ритмическіе толчки, препятствующіе ей остановиться ‘).
й Такую роль принимаетъ на себя диаамо-каінина перемѣннаго тока (аль-
тернаторъ), которая и поддерживаетъ перемѣнную еловтродапжущую силу
при одноіі величинѣ.
439
При такихъ условіяхъ разница уровней, сначала равная нулю,
достигаетъ нѣкоторой .максимальной высоты тамъ сосудъ пе-
рестаетъ подниматься и устремляется внизъ: разница уровней
при ятомъ уменьшается. Далѣе она опять превращается въ ноль,
затѣмъ измѣняетъ знакъ и принимаетъ послѣдовательно все боль-
шія отрицательныя значенія, вплоть до положенія А\, представ-
ляющаго собой максимальное отрицательное уклоненіе сосуда
отъ нормальнаго положенія. Оно равно по обсолютпой величинѣ
и противоположно по направленію максимальному положитель-
ному поднятію сосуда Л. Потомъ отрицательное отклоненіе со-
суда начинаетъ уменьшаться и превращается въ ноль, описавъ
полный циклъ своихъ измѣненій. Время, которое потребовалось
для описанія сосудомъ Л полнаго цикла, называется періо-
домъ колебанія. Дальше періодическое движеніе повторяется
въ томъ же видѣ безъ измѣненія.
Замѣтимъ мимоходомъ, что мы .въ свое время уже осущест-
вляли разницу потенціаловъ, которая проходила совершенно та-
кой же циклъ измѣненій: въ самомъ дѣлѣ, мы видѣли (стр. 270),
что витокъ проволоки, вращающійся съ постоянной скоростью
въ однородномъ магнитномъ полѣ, перпендикулярномъ къ оси
вращенія, даетъ именно такую картину измѣненій электро-дви-
жущей силы (рис. 327). Правда, индуцируемая въ виткѣ электро-
движущая сила очень мала; по мы скоро научимся ее увели-
чить, а теперь намъ достаточно только знать, что получить пере-
мѣнную электродвижущую силу не трудно.
29
410
Перемѣнная электродвижущая сила въ цѣпи съ сопро-
тивленіемъ, но безъ самоиндукціи.
Устаішішішш нашу исходную точку, мы изслѣдуемъ прежде
всего тотъ случай движенія жидкости, когда трубка, соединяю-
щая А и Л—тонкая и длинная, и соотвѣтствуетъ, такимъ обра-
зомъ, электрической цѣпи съ большимъ сопротивленіемъ, но безъ
самоиндукціи (рис. 326). Пусть въ началѣ А и В находятся па
одномъ уровнѣ, а потомъ А начинаетъ подниматься.
Между А п В образуется непрерывно возрастающая разность
уровней, и жидкость въ трубкѣ немедленно приходитъ въ дви-
женіе. (инерціей ея мы пренебрегаемъ). Это теченіе дѣлается все
сильнѣе, по мѣрѣ возрастанія разницы уровней.
Наибольшей скорости теченіе жидкости достигаетъ, конечно,
въ тотъ моментъ, когда сосудъ А достигаетъ своей наивысшей
точки
Наоборотъ, когда А начинаетъ опускаться, давленіе начина-
етъ падать, и теченіе уменьшается до того момента, когда А воз-
вращается въ начальное потонете Въ этотъ моментъ теченіе
по трубкѣ прекращается.
Во вторую половину періода, когда разница уровней будетъ
имѣть отрицательныя значенія (Л ниже В), дѣло будетъ проте-
кать подобнымъ же образомъ, только теченіе жидкости будетъ
происходить въ обратномъ направленіи; поэтому можно сказать,
что теченіе будетъ отрицательно. Такъ же, какъ въ первую по-
ловину періода, теченіе достигнетъ максимума скорости, когда А
придетъ въ положеніе /I/, самое нижнее изъ всѣхъ, а такъ же
теченіе прекратится, когда А вернется въ свое начальное поло-
женіе.
Во всемъ этомъ разсужденіи мы пе встрѣчаемъ ни малѣй-
шаго затрудненія и приходимъ къ слѣдующему выводу:
Когда можно пренебречь инерціей жидкости, сила теченія
жидкости точно слѣдуетъ за измѣненіями разницы уровней, одно-
временно съ послѣдней принимаетъ максимальныя и минималь-
ныя значенія и одновременно превращается въ нуль. Разница
уровней и сила теченія находятся, какъ это принято выражать,
въ одинаковыхъ фазахъ: всѣ фазы ихъ измѣненій проте-
каютъ одновременно.
441
Изученный нами случай соотвѣтствуетъ тому случаю въ элек-
трическихъ явленіяхъ, когда перемѣнная разница потенціаловъ
дѣйствуетъ въ цѣпи, въ которой есть сопротивленіе, по нѣть ни
емкости, ни самоиндукціи.
По апологіи мы заключаемъ—опытъ вполнѣ подтверждаетъ
это заключеніе,—что, при такпхч, обстоятельствахъ, сила тока въ
точности слѣдуетъ за измѣненіями разности потенціаловъ и на-
ходится съ пей въ одинаковыхъ фазахъ.
Въ пашей гидравлической аналогіи мы можемъ, кромѣ того,
замѣтить, что теченіе жидкости въ каждый данный моментъ со-
вершается такъ, какъ если бы электродвижущая сила, дѣйствую-
щая въ этотъ моментъ, не измѣнялась, была постоянна. Въ при-
мѣненіи къ электрической цѣни это значитъ, прежде всего, что
въ цѣпи безъ самоиндукціи и емкости токъ немедленно прини-
маетъ свое нормальное значеніе безъ замѣтнаго промежутка вре-
мени, въ теченіе котораго величина тока устанавливается; во-вто-
рыхъ, что здѣсь можно прилагать закопъ Ома, и величина тока
въ каждый данный моментъ равна частному отъ дѣленія дѣй-
ствующей въ этотъ момеитъ электродвижущей силы на сопро-
тивленіе цѣпи.
Обратите вниманіе на это небольшое расширеніе области при-
мѣненія закона Ома. Скоро намъ придется познакомиться и съ
другими расширеніями сферы его вліянія.
Измѣреніе перемѣнныхъ токовъ.
Здѣсь мы сдѣлаемъ маленькое отступленіе и посмотримъ, какъ
измѣряютъ перемѣнные токи,
Мы тол ько что видѣли, что, если разсматривать цѣпь въ в и о л-
нѣ опредѣленный моментъ, то увидимъ въ ней нѣкото-
рую разность потенціаловъ и нѣкоторую силу тока, и послѣд-
няя будетъ связана съ первой такъ, какъ если бы токъ былъ по-
стоянный. Чтобы измѣрять всѣ эти моментальныя значенія,
мы, конечно, будемъ пользоваться тѣми же вольтами, ампе-
рами и омами. Точно такъ же памъ нетрудно составить себѣ
понятіе о дѣйствующей во, данный моментъ мощности: она вы-
разится въ уаттахъ, и получится какъ произведеніе вольтов-ь и
амперовъ, соотвѣтствующихъ этому моменту времени.
29'
442
До сихъ поръ все чрезвычайно просто.—То обстоятельство, что
мн иногда встрѣчаемся здѣсь съ отрицательными величинами, но
вноситъ въ вопросъ никакого осложненія. Такъ, папр., если въ дан-
ный моментъ электродвижущая сила составляетъ—30 вольтовъ, а
сила тока—20 амперовъ, мы вычислимъ сопротивленіе въ 1,5 ома.
Затрудненіе начинается, когда мы дѣйствительно хотимъ из-
мѣрить всѣ эти величины. С'оиротшілеиіе цѣпи, правда, пе мѣ-
няется со временемъ, но величина электродвижущей силы и силы
тока все время періодически переходятъ отъ одной величины къ
другой, такъ что электродвижущая сила послѣдовательно при-
нимаетъ всѣ значенія, заключенныя, скажемъ, между-1-50 п—50
вольтами, а сила тока—всѣ значенія, лежащія между Д-ЗО и —30
амперами.
Нотъ эта вѣчная измѣняемость измѣряемыхъ величинъ и мо-
жетъ внушить вамъ небезосновательныя опасенія насчетъ воз-
можности этихт, измѣреній.
Къ счастью, эти опасенія пе оправдываются дѣйствительностью:
мы увидимъ, что перемѣнные токи могутъ производить извѣст-
ныя дѣйствія наравнѣ съ постоянными токами. Это даетъ намъ
возможность измѣрять перемѣнный токъ, сравнивая производимыя
имъ дѣйствія съ дѣйствіями» постояннаго тока данной величины.
Напримѣръ, постоянный токъ нагрѣваетъ проводникъ, но ко-
торому опъ проходитъ; это нагрѣваніе независимо отъ направле-
нія тока въ проводникѣ. Очевидно, что перемѣнная электродви-
жущая сила не. хуже постоянной можетъ дать начало току, ко-
торый будетъ способенъ накалить нить лампы накаливанья. Для
этого только нужно, чтобы перемѣны тока (т.-е. промежутки вре-
мени, въ теченіе которыхъ токъ не мѣняетъ направленія; въ од-
номъ періодѣ двѣ перемѣны) происходили достаточно часто; тогда
накаленная нить пе будетъ успѣвать слишкомъ остыть въ мо-
менты, когда токъ обращается въ нуль. Электродвшкущая сила
перемѣннаго тока эквивалентна постоянной электродвижу-
щей силѣ, если та и другая доводятъ нить лампы до одинако-
ваго теплового состоянія ’).
Ц Впослѣдствіи мы обнаружимъ, что это опредѣленіе правильно только въ
томъ случаѣ, когда для сравненія дѣйствій берется цѣпь безъ самоиндукція и
емкости. Цѣпь съ лампочками накаливанія достаточно удовлетворяетъ этому
ограничительному условію.
•143
Эффективная разность потенціаловъ.
Если мы остановимся на этомъ опредѣленіи при сравненіи
электродвижущихъ силъ постояннаго и перемѣннаго тока, то мы
обнаружимъ опіатомъ, что перемѣнная эдоктродвпжущая сила,
значенія которой колеблются Между+І-И и—141 вольтомъ, про-
ходя черезъ всѣ промежуточныя значенія,—между прочимъ че-
резъ нуль,—что такая электродвижущая сила производитъ такія
же тепловыя дѣйствія, какъ гораздо болѣе слабая (это попятно)
постоянная электродвижущая сила; послѣдняя должна равняться
только 100 вольтамъ. Это выражаютъ, говоря, что наша перемѣн-
ная электродвижущая сила имѣетъ эффективную величину
100 вольтовт».
Найденное нами отношеніе между максимальной величиной
перемѣнной электродвижущей силы и ея эффективнымъ зпаче-
. 141... -
темъ, т.-с. |00=М1, не есть какая-пибуді» случайная величина:
опа абсолютно постоянна и равна / 2 ’).
Мы зашли бы черезчуръ далеко, если бы попытались обосно-
вать этотъ фактъ теоретически.
Эффективная сила тока.
Подобныя же соображенія привели бы насъ къ понятію объ
эффективной силѣ тока: такъ эффективная сила тока въ
1 амперъ означаетъ силу такого перемѣннаго тока, который про-
изводитъ дѣйствія, одинаковыя съ дѣйствіями постояннаго тока
въ 1 амперъ. Эффективному току въ 1 ампера, соотвѣтствуетъ пе-
ремѣнный токъ, максимальная величина котораго, конечно, больше
1-го ампера, Какъ для электродвижущей силы, такъ и для сипы
тока получается одно и то же отношеніе между максимальной
и эффективной величиной: оно и въ данномъ случаѣ равно
1,41 = /-2; поэтому, если токъ колеблется между крайними зна-
ченіями въ4-14,1 и—14,1 ампера, его эффективная величина со-
ставить 10 амперовъ.
>) Это соотношеніе вѣрно только для такихъ переиѣішыхъ токовъ, которые
колеблются но тѣ.-ъ же законамъ какъ маятникъ. Ред.
4-И
Прибавимъ, что когда говорятъ о перемѣнной электродвижу-
щей силѣ или вообще о перемѣнномъ токѣ, то всегда подразу-
мѣваютъ эффективныя величины, если не сдѣлано протіпю-
и оло /К і і ы хі > у ка з а ш й.
Что касается мощности, то о пей мы поговоримъ нѣсколько
дальше. Напомнимъ только тотъ существенный фактъ, что въ
каждый данный моментъ мощность, развиваемая токомъ, равна
произведенію электродвижущей силы и силы тока, соотвѣтствую-
щихъ этому моменту.
Перемѣнная электродвижущая сила въ цѣпи съ самоин-
дукціей.
До сихъ поръ мы предполагали, что намъ удалось подыскать
для нашихъ опытовъ съ перемѣнной электродвижущей силой
такую цѣпь, въ которой совсѣмъ пѣть самоиндукціи. На самомъ
дѣлѣ такая цѣпь рѣдкое явленіе.
Разъ мы говоримъ о токѣ, то мг»і обязаны помнить о магнит-
номъ полѣ вокругъ тока (стр. 211), а стало быть, и о самоин-
дукціи.
Въ гидравлической картинѣ цѣпи это особенно бросается въ
глаза: ясно, что столбъ жидкости въ трубкѣ по можетъ не обла-
дать извѣстной инерціей.
Неправильность въ нашихъ основныхъ предположеніяхъ пе
приводила насъ, однако, къ особенно вреднымъ послѣдствіямъ:
стоитъ только вмѣсто полнаго отсутствія самоиндукціи или инер-
ціи допустить, что онѣ выражены слабо сравнительно съ со-
противленіемъ или треніемъ въ трубкѣ. Тогда всѣ прежніе выводы
сохраняютъ свою цѣну.
Но теперь мы сдѣлаемъ обратное предположеніе, что сопроти-
вленіе мало сравнительно съ самоиндукціей. Мы сейчасъ же уви-
димъ, что все поведеніе электрическаго тока при этихъ усло-
віяхъ рѣзко измѣняется.
Наше новое положеніе иллюстрируется тѣми же двумя сосу-
дами, по соединенными длинной и толстой гибкой трубкой (рис. 328).
Начнемъ разсмотрѣніе системы съ того момента, когда сосудъ
Л выходитъ пзъ своего нормальнаго (на одной высотѣ съ В) по-
ложенія, направляясь кверху.
Ш
Рис. 32Ц, Гидравлическая модель - перемѣкпаго тока въ
дѣаи съ еамоішдукпіой.
Пусть сосудъ поднялся, напримѣръ, до уровня А,; жидкость,
благодаря инерціи, еще не успѣетъ въ этотъ моментъ принять
ту скорость, которая соотвѣтствовала бы уровню Итакъ, ско-
рость теченія жидкости отстаетъ отъ разности уровней, и это от-
ставаніе, запаздываніе тока тѣмъ сильнѣе, чѣмъ больше
скорость перемѣще-
нія сосуда А.
Въ частности, ког-
да А дойдетъ до сво-
ей иаивысшей точки
Аѵ жидкость будетъ
имѣть скорость, ко-
торая соотвѣтствуетъ
гораздо болѣе низ-
кому уровню сосуда
А — скажемъ А3.
Далѣе, когда со-
судъ начнетъ опус-
каться, то хотя раз-
ница уровней стано-
вится меньше, ско-
рость теченія будетъ
продолжать увеличиваться, покуда сосудъ не опустится до нѣко-
тораго уровня А, (онъ находится между Д1 и П3); въ этомъ по-
ложеніи теченіе жидкости имѣетъ какъ разъ такую скорость, ка-
кую оно имѣло бы, еслибы сосудъ неподвижно стоялъ на этомъ
уровнѣ.
Начиная съ этого момента, скорость теченія можетъ только
уменьшаться, такъ что точка А, оказывается мѣстомъ, гдѣ токъ
принимаетъ свою максимальную величину. Вы видите, что это
случается пе одновременно съ достиженіемъ максимальной вели-
чины разностью уровней, а гораздо позже, такъ что и здѣсь
наблюдается запаздываніе теченія относительно разности уровней.
Пойдемъ дальше. .
Сосудъ опустился до своего нормальнаго уровня А. Въ этотъ
моментъ жидкость еще обладаетъ нѣкоторой скоростью по на-
правленію къ В. Благодаря инерціи, она не можетъ сразу оста-
новиться, и, хотя разность уровней становится отрщательной,
44С
жидкость продолжаетъ двигаться въ полояштельпомъ напра-
вленіи. Такъ дѣло продолжается до нѣкоторой точки Л', когда
скорость жидкости превращается въ нуль.
Ми получили курьезный случай: между точками А и А' те-
ченіе жидкости направлено противъ равности уровней!
Гірослѣдим-ь явленіе въ сто дальнѣйшемъ теченіи: сосудъ
достигаетъ своего самаго низкаго положенія Л/. Жидкость, ко-
торая только около точки Л' начала итти по новому направленію,
,..........., указываемому отрицательно!! разностью уровней,
л еще не успѣваетъ принять такой большой скорости,
которая соотвѣтствовала бы разности уровней ВА,'.
сКОрОСТГ1 теченія будетъ поэтому сравнительно
лг----------меньше, какъ будто бы разность уровней была
_______ меньше, т. - е. какъ
А 1 [ 1 Г будто бы колеблю-
° I- щійся сосудъ при-
, ’Ѣ[ /Д/ шел'ь не въ Л/, а
____Н____ только въ Л3'. Когда
Л' же сосудъ начнетъ
подыматься, т.-е. ког-
, Ѣуудъ да разница уровней
' тгЗт?.,' будетъ становиться
Рис. 329. Механизмъ поглощенія и отдачи опергіи, меньше, СКОРОСТЬ Т6-
1ф11 самотаумііі. че]ІІЯ Ж1ЩКОСИІ еще
будетъ продолжать увеличиваться. Такъ будете продолжаться до
нѣкотораго положенія Л/.
Мы заключаемъ отсюда, что и второй максимумъ скорости
(отрицательный максимумъ) достигается съ запаздываніемъ отно-
сительно максимума разности уровней.
Оставимъ теперь дальнѣйшія разсужденія, одинаково скучныя
и для читателей п для автора. Я думаю, что результатъ вполнѣ
уже выяснился: фазы измѣненія скорости теченія жидкости со-
вершаются съ извѣстнымъ запаздываніемъ относительно фазъ
производящей это теченіе разности уровней. Ясно также, что
это запаздываніе тѣмъ больше, чѣмъ скорѣе происходитъ движе-
ніе сосуда, и чѣмъ большей инерціей обладаетъ жидкость.
Можно еще сообразить, что наибольшее запаздываніе, которое
возможно при этихъ обстоятельствахъ, это — четверть періода:
4-17
при этомъ скорость тряскія обращается въ пуль, когда разность
уровней принимаетъ свои наибольшія значенія, и наоборотъ.
Въ самомъ дѣлѣ, когда, напр., сосудъ, опускаясь, перехо-
дитъ черезъ положеніе равновѣсія, теченіе жидкости должно
начать уменьшаться, такъ какъ разность уровней начинаетъ
дѣйствовать въ обратную сторону. Поэтому, если максимумъ
скорости не был'ь достигнутъ ранѣе положенія П, онъ дости-
гается именно въ этомъ положеніи—позже онъ быть достигнуть
уже но можетъ. Итакъ, максимумъ скорости достигается обяза-
тельно въ теченіе промежутка отъ Ал до А и никакъ не позже,
чѣмъ въ А. Иными словами, запаздываніе фазы скорости отно-
сительно фазы разности уровня не можетъ превышать четверти
періода.—Что и требовалось доказать!
То же самое разсужденіе примѣнимо и къ тому случаю, когда
сосудъ не опускается, а, напротивъ, поднимается.
Наконецъ, мы должны обратить вниманіе еще на то важное
обстоятельство, что, благодаря запаздыванію фазы теченія жидкости
относительно фазы разности уровня, максимальная величина ско-
рости теченія достигается не въ то время, когда разность уровней
имѣетъ максимальное значеніе, а когда ея величина значительно
меньше. Благодаря этому и мощность, развиваемая потокомъ, зна-
чительно уменьшается. Это уменьшеніе особенно значительно,
когда инерція жидкости велика, а сосудъ А колеблется быстро.
Въ конечномъ счетѣ все протекаетъ такъ, какъ если бы инер-
ція увеличивала сопротивленіе трубки движенію жидкости. Мы
отмѣчали это явленіе, когда разсматривали случай быстраго из-
мѣненія тока при замыканіи п размыканіи цѣпи (см. стр. 385).
Теперь мы видимъ, что оно повторяется и при непрерывномъ,
періодическомъ измѣненіи разницы уровней.
Беѣ паши скучныя соображенія—а что они скучны, это охот-
но признаетъ и самъ авторъ—приводятъ пасъ къ результатамъ,
вполнѣ приложимымъ и къ электротехникѣ. Переведемъ же ихъ па
„электрическій языкъ". Мы немедленно усмотримъ тогда, что
введеніе въ цѣпь тока самоиндукціи повлечетъ за собой слѣ-
дующія явленія:
1) Прежде, чѣмъ установится нормальная величина тока,
пройдетъ извѣстный промежутокъ времени, чего мы не наблю-
дали при цѣпи безъ самоиндукціи.
448
2) Кажущееся сопротивленіе цѣпи увеличится, и притомъ
тѣмъ сильнѣе, чѣмъ больше самоиндукція цѣни и чѣмъ быстрѣе
совершаются періодическія измѣненія электродвижущей силы.
3) Нарушится одновременность въ измѣненіи величины элек-
тродвижущей силы и силы тока, обнаружится запаздываніе фазы
тока относительно фазы электродішжущеіі силы. Это запаздываніе
фазы будетъ тѣмъ больше, чѣмъ больше самоиндукція, чѣмъ
быстрѣе колебанія электродвижущей силы и чѣмъ меньше со-
противленіе цѣпи. Наибольшее возможное запаздываніе фазы—
четверть періода колебанія: при такой величинѣ его, токъ при-
нимаетъ свое наибольшее значеніе, когда электродвижущая сила
проходитъ черезъ пуль, и наоборотъ.
Насколько важно явленіе увеличенія кажущагося сопротивле-
нія цѣпи при введеніи въ нео самоиндукціи, покажетъ слѣдую-
щій примѣръ: возьмемъ обыкновенный перемѣнный токъ, кото-
рымъ мы пользуемся въ техникѣ (онъ дѣлаетъ, перемѣнъ 50—200
въ секунду; ему еще неизмѣримо далеко до знакомыхъ памъ
быстро-перемѣнныхъ токовъ!) и пропустимъ его черезъ катушку
съ желѣзнымъ сердечникомъ. Оказывается, что при этомъ кажу-
щееся сопротивленіе цѣпи моягетъ превзойти обычное „омическое"
сопротивленіе въ 20, 50, 100, и даже болѣе разъ!
Этотъ опытъ можно произвести и въ другомъ видѣ, съ го-
раздо большимъ эффектомъ. Возьмемъ перемѣнную электродви-
жущую силу въ 100 вольтовъ, соединимъ съ ея борцами катушку
приблизительно въ 1 омъ сопротивленія, съ желѣзнымъ подраз-
дѣленнымъ сердечникомъ. Токъ будетъ едва достигать 1 ампера
п не будетъ нагрѣвать проволоку болѣе или менѣе чувствительно.
Но если теперь вытащить сердечникъ, при чемъ самоиндукція пада-
етъ до ничтожной величины, токъ немедленно расплавитъ катушку!
Что касается до дѣйствія запаздыванія фазы, то мы сейчасъ
разсмотримъ, во что благодаря ему обращается энергія, по-
требляемая цѣпью.
Кажущаяся и истинная мощность.
Въ отношеніи той мошносѴп, которой требуетъ отъ генерато-
ра цѣпь съ самоиндукціей, когда черезъ нее течетъ перемѣнный
токъ, наблюдаются чрезвычайно странныя подробности.
449
Ми недавно еще настойчиво укачивали (стр. 444) на тотъ
основной чаконъ, что каноны бы ни были измѣненіе тока, по-
требляемая имъ въ данный моментъ мощность всегда выражает-
ся произведеніемъ силы тока па господствующее въ данный мо-
ментъ напряженіе на борщахъ.
Теперь мы видѣли, что въ цѣпи съ «імоиидукціей перемѣн-
ные токи, при извѣстныхъ обстоятельствахъ, могутъ быть на-
правлены даже противъ электродвижущей силы, дѣйствующей
въ дашшй моментъ (стр. 446).
Очевидно, потребляемая мощность при равныхъ абсолютныхъ
величинахъ электродвижущей силы и силы тока представляетъ
изъ себя нѣчто различное въ тѣхъ двухъ случаяхъ, когда токъ
направленъ одинаково съ электродвижущей силой и когда опъ
направленъ противъ нея.
Когда токъ направленъ одинаково съ электродвижущей силы,
все очень просто: примѣръ постояннаго тока показываетъ, что
здѣсь дѣло идетъ о мощности, которую источникъ долженъ раз-
вивать, чтобы поддерживать токъ.
Когда же токъ направленъ противъ электродвижущей силы,
то онъ развиваетъ свою мощность противъ послѣдней.
Здѣсь происходитъ нѣчто подобное тому явленію, когда токъ,
заряжающій аккумуляторъ, преодолѣваетъ обратную электродви-
жущую силу Е' аккумулятора (стр. ] 68); то же наблюдается,
когда, папр., токч, идетъ черезъ двигатель іг, приводя его въ
движеніе, преодолѣваетъ обратную электродвижущую силу Е,
развиваемую вращающимся якоремъ (стр. 319). Мы должны при-
помнить, что въ первомъ случаѣ токъ уступаетъ часть
своей энергіи аккумулятору, а во второмъ—двигателю. И въ
томъ и другомъ случаѣ величина мощности, отданной токомъ
(аккумулятору пли двигателю), выражается произведеніемъ Е'Е
То же самое происходитъ и въ пашемъ случаѣ. Мощность,
развиваемая токомъ противъ разности потенціаловъ въ то
время, какъ токъ и электродвижущая сила направлены въ про-
тивоположныя стороны, дѣйствительно возвращается токомъ
источнику. Когда же токъ и электродвижущая сила направлены
одинаково, мощность, напротивъ, заимствуется токомъ у источника.
Конечно, если токъ возвращаетъ энергію источнику, опъ дол-
женъ предварительно накопить въ цѣпи нѣкоторое ея количество.
450
Вы, конечно, сообразите сами, что задачу накопленія энергіи
принимаетъ на себя самоиндукція цѣпи (мы все время говоримъ
о цѣни с'ь большой самоиидукціейі); оиа накопляетъ энергію,
создавая магнитное поле въ тѣ промежутки времени, когда токъ
и электродвижущая сила направлены одинаково, и когда, слѣдо-
вательно, источникъ поливаетъ свою энергію въ цѣпь.
Если мы вспомнимъ изслѣдованіе нашей гидравлической
аналогіи, мы уяснимъ себѣ еще лучше механизмъ всѣхъ этихъ
превращеніи: токъ, разумѣется, можетъ возрастать—все равно въ
какомъ направленіи—только въ тѣ промежутки времени, когда
оиъ направленъ одинаково съ э.'іектродвшкущей силой: иначе,
напротивъ, электродвижущая сила будетъ стремиться его умень-
шить; магнитное поле, образуемое токомъ, также можетъ, конечно,
возрастать только въ тѣ промежутки времени, когда источникъ
отдастъ свою энергію цѣпи.
Съ другой стороны, очевидно, что токъ можетъ расходиться
по направленію съ электродвижущей силой только тогда, когда
онъ уменьшается: опъ только въ это время работаетъ противъ
электродвижущей силы и отдаетъ источнику свою мощность. При
этомъ умеш.гаеніи величины тока, постепенно исчезаетъ магнит-
ное поле, и его-то энергію токъ и отдаетъ иостепеішо источнику;
въ это время самый „источникъ" уже функціонируетъ не какъ ге-
нераторъ, а какъ двигатель.
Когда въ цѣпи нѣтъ самоиндукціи, а есть только сопротивле-
ніе, въ лей не можетъ происходить ни накопленія, пи отдачи
энергіи. Вотъ почему въ этомъ случаѣ электродвижущая сила
и токъ постоянно направлены одинаково (см. стр. 440). Здѣсь
энергія все время заимствуется цѣпью у источника и потребляется
въ цѣпи, появляясь вт> видѣ теплоты, благодаря сопротивленію.
Напротивъ, когда самоиндукція велика, а сопротивленіе ни-
чтожно, тогда токъ, какъ мы видѣли, отстаетъ въ своихъ измѣне-
ніяхъ па четверть періода отъ измѣненій электродвижущей силы;
токъ проходитъ черезъ нуль въ тѣ моменты, когда электродвижущая
сила принимаетъ максимальныя значенія. Поэтому, если токъ въ
теченіе первой четверти періода направленъ одинаково съ электро-
движущей силой, то въ теченіе второй четверти онъ направленъ
противъ нея. Въ теченіе первой четверти опъ беретъ энергію
у источника, въ теченіе второй отдаетъ ее источнику назадъ.
451
Промежутки заимствованія анергіи смѣняются равными по про-
должительности промежутками отдачи энергіи. Сколько энергіи
у источника берегся, столько же ему отдается назадъ.
Итакъ, мы приходимъ къ парадоксальному, пн первый взглядъ,
результату: хотя цѣпь находится подъ дѣйствіемъ значительной
электродвпжуіцеіі силы и черезъ нее при ятомт, пробѣгаютъ боль-
шіе токи,—она ігь итогѣ работаетъ безъ всякой траты энергіи: все,
что цѣпь берегъ у источника (генератора) въ одинъ моментъ, она.
цѣликомъ возвращаетъ ему ігь другой. Какъ ни удивителенъ этотъ
результатъ, нужно признать его вполнѣ логичнымъ: разъ мы при-
няли сопротивленіе цѣпи ничтожно-малымъ, энергія не переходитъ
внутри цѣпи въ теплоту; единственный родъ превращенія, пре-
терпѣваемый здѣсь энергіей,—это поперемѣнные переходы ея изъ
электрическаго вида въ магнитный и обратно.
Если въ цѣіш одновременно есть и самоиндукція и сопроти-
вленіе, запаздываніе фазы уже не достигаетъ величины въ чет-
верть періода; тогда токъ въ теченіе большей части періода
направленъ одинаково съ электродвижущей силой, въ теченіе
меньшей части его токъ и ііапряікопіе направлены различно.
Вслѣдствіе этого энергія, отдаваемая источникомъ цѣни, только
отчасти возвращается обратно. И дѣйствительно, здѣсь энергія
источника расходуется не только на созданіе магнитнаго поля
цѣпи, но и на ея нагрѣваніе. Эта послѣдняя часть уже не вос-
полняется при обратной отдачѣ энергіи и безслѣдно пропадаетъ
для источника.
Поэтому, говоря о мощности перемѣнныхъ токовъ, мы должны
строго различать между кажущейся мощностью, отдаваемой
источникомъ въ цѣпь, и между истинной мощностью, потреб-
ляемой въ цѣпи.
Если, напримѣръ, у насъ есть цѣпь съ самоиндукціей, но безъ
сопротивленія, мы можемъ наблюдать въ ней одновременно боль-
шія электродвижущія силы и большіе токи. Если бы мы попро-
бовали опредѣлить поглощаемую цѣпью мощность, умножая по-
казаніе вольтметра на показаніе амперметра (тотъ и другой инстру-
ментъ показываютъ эффективныя величины электродвижущей
силы ц силы тока), мы получили бы огромную величину.
Но это будетъ, если позволительно такъ выразиться, одна
„видимость".
Благодаря запаздыванію тока относительно электродвижущей
силы, большая сила тока въ цѣші появляется лишь вт, тѣ мо-
менты, когда электродвижущая сила близка къ пулю (максимумъ
силы тока совпадаетъ по времени съ нулемъ электродвижущей
силы). Уже изъ этого видно, что мощность, развиваемая источни-
комъ, никогда, ни въ одинъ моментъ не можетъ быть особенно
велика. Но главная причина, уменьшающая среднюю величину
потребляемой мощности, заключается въ томъ, что энергія, заим-
ствуемая у источника въ одни моменты, отдается ему назадъ
въ другіе.
Отсюда мы дѣлаема, слѣдующее заключеніе: въ то время какъ
потребляемая мощность для каждаго даннаго момента времени
вычисляется какъ произведеніе электродвижущей силы и силы
тока, соотвѣтствующихъ этому моменту (см. стр, 444), средняя
мощность, потребляемая въ цѣпи, пе можетъ быть вычислена
какъ произведеніе эффективной величины электродвижущей силы
па эффективную величину силы тока. Такъ мы получили бы
только то, что называется кажущейся мощностью.
Для того же чтобы получить истинную мощность, нужно
означенное произведеніе помножать еще па нѣкоторый
„коэффиціентъ мощности". Этотъ коэффиціентъ равенъ единицѣ,
когда цѣпь не „индуктивна0 (т.-е. не заключаетъ въ себѣ само-
индукціи), и падаетъ до пуля, когда въ цѣпи есть только само-
индукція (или только емкость, какъ мы увидимъ далѣе).
Значитъ, мощность можно выражать произведеніемъ Е,п'^,п
только въ одномъ случаѣ, а именно, когда генераторъ питаетъ
цѣпь, по заключающую въ ссбѣ самоиндукціи (пли емкости).
Близко къ этому условію подходитъ цѣпь съ лампочками на-
каливанья.
Во всѣхъ другихъ случаяхъ недостаточно знать показанія
амперметра и вольтметра, чтобы дѣлать заключенія о мощности.
Тогда приходится прибѣгать къ помощи особыхъ приборовъ—такъ
называемыхъ у а т т ъ-м е т р о в ъ. Впрочемъ, если бы памъ удалось
какпмъ-шібудь образомъ опредѣлить величину вышеупомянутаго
„коэффиціента мощности0, достаточно было бы помножить
на этотъ коэффиціентъ, чтобы правильно рѣшить задачу о истин-
ной величинѣ мощности, потребляемой цѣпью.
453
Дѣйствіе емкости цѣпи.
Продолжая изученіе свойствъ перемѣннаго тока, мы наталки-
ваемся на одинъ случаи, который самъ по себѣ, можетъ быть, и
по представляетъ особаго интереса, но откроетъ иамъ цѣлый
рядъ курьезныхъ фактовъ, которые долго сбивали э.тсктротехни-
копь съ толку.
Положимъ, что наша цѣпь состоитъ всего-па-всего изъ конден-
сатора, и что опа подвергнута дѣйствію перемѣнной э.тектродви-
лспія будутъ имѣть
здѣсь мѣсто?
До сихъ поръ мы
прекрасно подвигались
впередъ съ помощью
нашей гидравлической
модели. Обратимся же
къ ней и теперь. Со-
судъ А связанъ корот-
кой и достаточно тол-
стой трубкой I? съ ка-
мерой 6, которая раздѣ-
ляется перетопкой 2/.
л, і..........
я.
Ряс. 330. Порояѣшшй токъ въ цѣпи съ емкостью.
Свойства выбранной нами трубки таковы, что позволяютъ намъ
пренебречь дѣйствіями иперціи и тренія (рпс. 330).
Прежде всего подымемъ А па нѣкоторую высоту. При этомъ
перепонка И немедленно начинаетъ выгибаться до нѣкотораго
предѣла, зависящаго отъ высоты сосуда Л. Слѣдовательно, черезъ
трубку И потечетъ жидкость. Но это теченіе быстро останавли-
вается, такъ какъ сквозь перепонку при постоянной разницѣ вы-
сотъ не можетъ пройти постоянный токъ.
Но мы заставимъ сосудъ А колебаться между крайними поло-
женіями Аі п Л,'.
При этихъ колебаніяхъ, по трубкѣ И жидкость будетъ послѣ-
довательно пробѣгать въ противоположныхъ направленіяхъ, для
того чтобы произвести выгибаніе перепонки то въ одну, то въ
другую сторону; такимъ образомъ, теченіе жидкости будетъ не-
прерывнымъ и перемѣннымъ.
454
Переходя теперь отъ гидраіиической модели къ самому кон-
денсатору, мы видимъ, что діэлсктрикъ, составляющій существен-
ную часть всякаго конденсатора, не можетъ пропускать черезъ
себя постояннаго тока,—по перемѣшгые токи передаются черезъ
исто съ большой легкостью.
Разсмотримъ теперь, какія особенности представляютъ нтп
перемѣнные токи, проникающіе черезъ конденсаторъ.
Воспользуемся опять той же моделью.
Пусть оба сосуда находятся вначалѣ па одной высотѣ,, и мы
начнемъ подымать А. Жидкость устремляется по направленію отъ
А къ 7? и при этомъ все сильнѣе выгибаетъ перепонку. 'Гакъ какъ
при этомъ инерція и треніе ничтожны, то натяженіе перепонки
почти моментально слѣдуетъ за измѣненіемъ разности уровней:
избытокъ давленія яшдкостп надъ обратнымъ давленіемъ натя-
нутой перепонки поэтому всегда очень малъ. А такъ какъ ско-
рость теченія жидкости опредѣляется всегда величиной этого
избытка, то опа и не можетъ достигнуть особенно большихъ зна-
ченій.
Когда сосудъ А достигаетъ при подъемѣ своей наибольшей вы-
соты, его движеніе замедляется, приближаясь къ пулю, и обратное
давленіе, развиваемое перепонкой, догоняетъ величину давле-
нія, обусловленнаго разностью уровней. Поэтому теченіе жид-
кости сначала замедляется, а потомъ, когда сосудъ приходитъ
въ Д, и совсѣмъ останавливается. Такимъ образомъ, въ этомъ
случаѣ токъ обращается въ нуль какъ разъ въ тотъ моментъ,
когда разность уровней достигаетъ своей наибольшей величины.
Далѣе нашъ сосудъ начинаетъ опускаться. Разность высотъ
падаетъ, и перепонка начинаетъ выпрямляться. Это значитъ, что
теперь давленіе перепонки превосходитъ давленіе столба жид-
кости; и хотя при этомъ разность высотъ остается положитель-
ной, и даже еще очень близкой къ своему максимальному значе-
нію, жидкость въ трубкѣ устремляется въ противоположную сто-
рону, по направленію отъ В къ А.
Такъ дѣло продолжается до того момента, пока сосудъ не
приходитъ въ свое нормальное положеніе А; здѣсь его движе-
ніе происходитъ особенно быстро,—таково общее свойство коле-
бательнаго движенія. (Въ частности и знакомый намъ маятникъ
особенно быстро проходитъ именно черезъ свое положеніе равно-
455
вѣсія.) Въ связи съ этимъ свойствомъ, именно въ ятомъ по.ъіже-
пііт перепонка, распрямляется особеццо быстро, обратное теченіе
ИЛІДКОСТП происходитъ ВЪ Трубкѣ СЪ И<ШбоЛЫШѵЙ скоростью.
Мы видимъ, что скорость движенія жидкости достигаетъ ма-
ксимума въ тотъ моментъ, когда разность уровней обращается въ
нуль.
Здѣсь опять мы шідимт> разницу фазъ въ четверть періода.
Но въ данномъ случаѣ измѣненія разности уровней соверпіаются
позясе соотвѣтствующихъ измѣненій тока. Въ случаѣ самоин-
дукціи наблюдалось, наоборотъ, запаздываніе измѣненій тока
относительно измѣненій разности уровней.
Продолжая паше внимательное изученіе движенія, мы уви-
димъ, что такое упрежденіе фазъ въ четверть періода сохраняется
во все время движенія.
Но до сихъ поръ мы изучали только теоретически возможный,
простѣйшій для пониманія случай. Если бы соединительная труб-
ка была потоньше, т.-е. обладала значительнымъ треніемъ, то
выгибаніе и распрямленіе перепонки нѣсколько задерживались
бы затрудненнымъ движеніемъ падкости; перепонка по могла бы
достаточно быстро слѣдовать за измѣненіями разности уровней.
Въ частности, когда А достигнетъ своего высшаго положенія
П, (рпс. 331), перепон-
ка успѣетъ натянуться
лишь настолько, на-
сколько это соотвѣт-
ствуетъ болѣе раннему
положенію д13, и раз-
стояніе между Л3 и Ах
тѣмъ больше, чѣмъ бы-
стрѣе колеблется со-
судъ А. Поэтому, когда
сосудъ начнетъ опус-
каться, перепонка еще
будетъ продолжатъ вы-
гибаться въ прежнемъ
направленіи, жидкость
будетъ еще въ теченіе нѣкотораго времени двигаться въ трубкѣ
по направленію отъ А къ В. Это теченіе остановится только
зо
456
тогда, когда сосудъ придетъ въ нѣкоторое опредѣленное поло-
женіе А.ІЧ лежащее между Л( и Д. Мы видимъ, такимъ обра-
зомъ, что теченіе останавливается не въ Лр а нѣсколько иозж<--.
разность фазъ между теченіемъ и разностью уровней уменьшается;
она уже не достигаетъ величины въ четверть періода, и дѣлается
вообще тѣмѣ меньше, чѣмъ больше сопротивленіе, и чѣмъ чаще
происходятъ колебанія сосуда А.
Попутно мы можемъ еще усмотрѣть, что когда черезъ со-
судъ О проходятъ перемѣнные токіг, они значительно меньше
въ томъ случаѣ, селя она перегорожена перепонкой. Въ самомъ
дѣлѣ, при отсутствіи перепонки жидкость находятся подъ дѣй-
ствіемъ всей разности уровней, всего обусловливаемаго ею да-
вленія. Когда же сосудъ перегороженъ перепонкой, то ея обрат-
ное давленіе всегда вычитается изъ дѣйствующаго давленія
столба жидкостей. Поэтому перепонка дѣйствуетъ какъ извѣстное
сопротивленіе. Это сопротивленіе безконечно велико въ
случаѣ постоянной разности высотъ; въ случаѣ перемѣннаго
тока орю становится конечнымъ. Его величина тѣмъ меньше,
чѣмъ больше поверхность перепонки и чѣмъ сама перепонка
тоньше (т.-е. чѣмъ больше то, что въ электричествѣ соотвѣт-
ствуетъ емкости).
Легко сообразить также, что чѣмъ быстрѣе совершаются (при
равныхъ амплитудахъ) колебанія сосуда А, тѣмъ сильнѣе цир-
куляція жидкости, такъ какъ тогда быстрѣе совершаются дефор-
маціи перепонки. Отсюда ясно, что кажущееся сопротивленіе пере-
понки падаетъ по мѣрѣ увеличенія быстроты колебаній сосуда Л.
Теперь передадимъ полученные результаты на языкѣ электро-
техника.
1. Когда въ цѣпи, послѣдовательно съ сопротивленіемъ, вве-
дена емкость, то подъ дѣйствіемъ перемѣнной электродвижущей
силы, въ цѣпи проходитъ перемѣнный токъ; конденсаторъ не
представляетъ для перемѣннаго тока безконечно большого
сопротивленія (какъ въ случаѣ постоянной электродвижущей
силы). Кажущееся сопротивленіе, вводимое конденсато-
ромъ въ цѣпь, тѣмъ меньше, чѣмъ емкость и быстрота коле-
баній больше.
2. Одновременность измѣненій электродвижущей силы и силы
тока, имѣющая мѣсто при цѣни, состоящей изъ однихъ только
457
сопротивленіи, нарушается при введеніи въ цѣпь конденсатора.
При этомъ измѣненія тока унреждают'ь измѣненія электро-
движущей силы. Упрежденіе фазъ тѣмъ больше, чѣмъ
меньше’ быстрота перемѣнъ, сопротивленіе и емкость. Наиболь-
шая возможная величина упрежденія —четверть періода.
Еще одно замѣчаніе.
Мы знаемъ, что вся энергія, затраченная на заряженіе кон-
денсатора, цѣликомъ отдается назадъ при разрядѣ. Перемѣнный
токъ, состоящій въ пашемъ случаѣ изъ послѣдовательныхъ заря-
женій и разрядовъ конденсатора, ие долженъ, слѣдовательно,
поглощать энергіи.
Съ другой стороны, мы знаемъ, что принтомъ конденсаторъ
находится подъ дѣйствіемъ довольно значительныхъ электро-
движущихъ силъ, производящихъ очень большіе токи. Произве-
деніе Уе/? Х-Ее/? должно принимать довольно большіе размѣры,
что соотвѣтствуетъ, какъ это можетъ представиться, большой
затратѣ мощности со стороны источника.
Нетрудно, однако, сообразить, что и здѣсь эта мощность бу-
детъ только кажущаяся (см. стр. 452).
Вернемся для этого къ иашей гидравлической аналогіи.
Мы сейчасъ же увидимъ, что при подъемѣ сосуда отъ А до
Л; „заряжающій" токъ, выгибающій перепонку по направленію
къ В, имѣетъ одинаковое направленіе съ разностью уровней и
потому, дѣйствительно, соотвѣтствуетъ затратѣ извѣстной мощно-
сти со стороны источника. Но во время послѣдующаго опусканія
сосуда отъ Л, къ А токъ, какъ мы въ свое время выяснили,
направляется противъ дѣйствующей разницы уровней, работая
противъ источника и отдавая ему свою энергію. Если прене-
бречь дѣйствіями тренія и инерціи, оба упомянутые процесса
идутъ одинаково энергично, такъ что энергія, затраченная источ-
никомъ въ теченіе одной четверти періода, рѣщикомъ возвра-
щается ему въ теченіе другой, л въ итогѣ мощность, затрачи-
ваемая источникомъ, равняется нулю.
Послѣ замѣны всѣхъ гидравлическихъ понятій соотвѣтствую-
щими электрическими понятіями и терминами, мы получимъ
слѣдующій выводъ: токъ, циркулирующій черезъ цѣпь съ кон-
денсаторомъ ’), пе требуетъ энергіи для своего поддержанія, совер-
г) При ничтожномъ сопротивленіи. Ред.
30*
458
шсппо такъ же, пакъ это наблюдается въ цѣпи еъ опльноП само-
индукціей.
Но и боюсь, что вы теперь пспомшыц про мое обѣщаніе раз-
сказать о разныхъ фактахъ, сбивающихъ электротехниковъ съ
толку. Что я:е это за факты?
— Погодите еще немного.
Перемѣнная электродвижущая сила въ цѣпи съ послѣ-
довательно введенными емкостью и самоиндукціей.
Мы выяснили, что если въ цѣпь перемѣннаго тока ввести
самоиндукцію, то опа создаетъ запаздываніе фазы тока относи-
тельно электродвижущей силы. Емкость дѣйствуетъ въ обрат-
номъ направленіи—опа создаетъ упрежденіе фазы тока относи-
тельно разности потенціаловъ.
Далѣе, мы обнаружили, что, при самоиндукціи въ цѣпи, токъ
становится тѣмъ меньше, чѣмъ чаще становятся перемѣны
тока; при введеніи емкости, результаты измѣненія періода прямо
противоположны.
Итакъ, емкость и самоиндукція въ цѣпи съ перемѣннымъ то-
комъ обусловливаютъ дѣйствія, которыя во многомъ взаимно-
противоположны. Естественно является вопросъ, что случится,
если мы введемъ въ одну цѣпь и емкость и самоиндукцію.
Преягде всего построимъ гидравлическую модель цѣпи, въ ко-
торую послѣдовательно введены емкость и самоиндукція. Для
этого придется связать сосудъ А съ камерой в, перегорожен-
ной перепонкой М посредствомъ трубки В, но теперь трубка
должна быть толстая п длинная: тогда инерція жидкости, помѣ-
щающейся въ трубкѣ, окажется достаточно значительной, что
соотвѣтствуетъ, въ электрическомъ толкованіи явленія, самоин-
дукціи цѣпи.
Положимъ сначала, что сосудъ А занимаетъ нѣкоторое непз-
мѣппое положеніе, какъ это изображено на рис. 332. Откроемъ
возможно быстро кранъ Ж Мы въ свое время показали (стр. 422},
что при этихъ условіяхъ жидкость приходитъ въ колебательное
движеніе, которое постепенно затихаетъ, и періодъ котораго за-
виситъ отъ многихъ обстоятельствъ, какъ-то: длина трубки В,
площадь и толщина перепонки И и т, п. Другими словами, дап-
459
пой системѣ АНМ соотвѣтствуетъ вполнѣ опредѣленный соб-
ственный періодъ колебанія,
Въ то время, какъ жидкость совершаетъ эти колебанія, сооб-
щимъ сосуду А также вертикальное колебательное движеніе, и
притомъ такое, что-
бы его періодъ со-
впадалъ съ періо-
домъ собственныхъ
колебаній жидкости.
Тогда произой-
детъ нѣчто подоб-
ное тому, что про-
исходить, когда че-
ловѣкъ, качающійся
на качеляхъ, регу-
лярно приподнимает- Рпе. 332. Модель розокаиса.
ся и присѣдаетъ въ
тактъ ихъ колебаній. Какъ тамъ размахъ качаній при этомъ
постепенно увеличивается, такъ и въ пашемъ случаѣ жидкость
начнетъ колебаться все сильнѣе и сильнѣе, и если совпаденіе
періодовъ достаточно точно, дѣло можетъ кончиться разрывомъ
перепонки.
Совпаденіе собственнаго періода колебанія системы съ періо-
домъ колебанія внѣшней силы, которая приложена къ системѣ,
называется р е з о н а п с о м ъ.
Если такого совпаденія періодовъ но существуетъ, если вер-
тикальное колебаніе сосуда А совершается слишкомъ быстро или,
напротивъ, слишкомъ медленно, то оба движенія будутъ взаимно
задерживать другъ друга, какъ задерживаетъ колебаніе качелей
человѣкъ, который присѣдаетъ и привстаетъ, не сообразуясь съ
періодомъ колебанія качелей.
Вотъ первый результатъ, который можно назвать поразитель-
нымъ: для перемѣнной электродвижущей силы инерція жидкости,
взятая отдѣльно, представляетъ собой сопротивленіе; перепонка,
взятая отдѣльно, также служитъ сопротивленіемъ. Но если ввести
въ цѣпь послѣдовательно- и трубку съ жидкостью, обладающей
инерціей, и перепонку, то ихъ дѣй&твіе взаимно уничтожается
и ихъ совмѣстное включеніе въ цѣпь не увеличиваетъ ед сопро-
тпвлеиія—жидкость можетъ совершать въ лсі'1 очень сильныя
колебаніи.
Еще болѣе замѣчательное явленіе: давленіе, которое получа-
ется пъ камеръ О, можетъ получиться очень большимъ, такъ что
можетъ понести даже къ разрыву перепонки. Въ то же время
размахъ колебаній сосуда .1 можетъ быть очень невеликъ.
Наконецъ, легко видѣть, что происходитъ съ извѣстнымъ
ламъ сдвигомъ фазъ. Уже изъ того, что колебанія сосу-
да и жидкости въ трубкѣ происходятъ согласно, приходит-
ся заключить, что этотъ сдвигъ фазъ равенъ нуль». II это впол-
нѣ логично: перепонка производитъ упрежденіе фазы, инерція—
—тпгттг-
-Е----------------------
Рис. 333. Полученіе резонанса въ цѣпи электриче-
скаго тока.
запаздываніе фазы; при
резонансѣ эти два про-
тивоположныя вліянія
взаимно уравновѣши-
ваются.
Тѣ же явленія наблю-
даются въ электриче-
ской цѣпи (рис. 333).
Пусть цѣпь состоитъ
изъ послѣдовательно
соединенныхъ другъ съ
другомъ конденсатора
и самоиндукціи,и пусть
ея „омическое" сопротивленіе ничтожно. Конечно, этой цѣни бу-
детъ свойственъ вполнѣ опредѣленный періодъ колебаній, что
намъ извѣстно еще со времени изученія быстро - перемѣнныхъ
токовъ.
Соединимъ эту цѣпь съ какой-нибудь перемѣнной электро-
движущей силой. Токъ, который пройдетъ по цѣпи, будетъ, во-
обще говоря, очень невеликъ. Оставпм'ь теперь безъ измѣненія
амплитуду колебанія электродвижущей силы и будемъ постепен-
но измѣнять ея періодъ, приближая его къ собственному періо-
ду колебанія цѣпи. Тогда токъ начнетъ непрерывно возрастать
и при полномъ резонансѣ можетъ сдѣлаться чрезвычайно силь-
нымъ. И это пе должно пасъ удивлять: мы уже знаемъ, что при
резонансѣ каждое колебаніе въ цѣпи усиливается дѣйствующимъ
согласно съ нимъ колебаніемъ электродвижущей силы, которая,
461
такъ сказать, подталкиваетъ токъ, постепенно увеличивая
амплитуду его колебанія.
Будемъ помнить, что явленія резонанса наблюдаются тогда,
когда періодъ собствеппыхъ колебаній цѣпи, обладающей само-
индукціей и емкостью, въ точности равенъ періоду колебанія,
приложенной къ цѣни перемѣнной электродвижущей силы.
При резонансѣ емкость и самоиндукція уже не .уменьшаютъ
силу тока; фаза тока не испытываетъ сдвига относительно фазы
электродвижущей силы. Если мы измѣримъ разность потенціа-
ловъ на обкладкахъ конденсатора или па концахъ самоиндукціи,
мы найдемъ неожиданно большія величины, далеко превосходя-
щія величину приложенной электродвижущей силы.
Такъ напримѣръ, авторъ, экспериментируя съ электродвижущей
силой въ 100 вольтовъ, неожиданно для себя получилъ изъ обкла-
докъ конденсатора сильную искру, проскочившую съ громкимъ
трескомъ. По длинѣ ея можно было опредѣлить, что напряженіе па
обкладкахъ достигло 4000 вольтовъ. Если бы авторъ по певѣдѣ-
нію вздумалъ коснуться обкладокъ руками, читатели были бы
избавлены отъ этого длиннаго изложенія колебаній, упрежденій
и запаздыванія фазъ и т. д.
Трудно счесть число альтернаторовъ (машинъ перемѣннаго
тока), пережженныхъ благодаря случайно установившемуся совпа-
денію между ихъ періодомъ и періодомъ питаемой ими сѣти: при
этомъ развивается такое напряженіе, противъ котораго наилуч-
шая изолировка оказывается безсильной.
Теперь электротехники не удивляются, наблюдая па линіяхъ
перемѣннаго тока ненормально высокое напряженіе, по ясное
представленіе о причинахъ, вызывающихъ это явленіе, опи по-
лучили еіце очень недавно. Кто опишетъ, иапр., изумленіе фран-
цузскаго электротехника Фсрраптн, который, пустивъ въ ходъ
машины въ 3000 вольтовъ, получилъ па линіи, въ нѣсколькихъ
километрахъ разстоянія, напряженіе въ 10.000 вольтовъ. Если
мы не ошибаемся, этотъ „фокусъ" послужилъ ближайшимъ по-
водомъ къ привлеченію принципа резонанса для объясненія явле-
ній, наблюдаемыхъ въ электротехникѣ.
Еще одно слѣдствіе: если цѣпь, заключающая въ себѣ и
емкость и самоиндукцію, обладаетъ извѣстнымъ сопротивленіемъ,
4Г>2
то кажущееся сопротивленіе цѣпи при резонансѣ сводится исклю-
чительно на ея омическое сопротивленіе ’).
Изъ этого видно, что явленія резонанса имѣютъ не только
однѣ тѣневыя и опасныя стороны, а могутъ, напротивъ, оказать-
ся и очень полезными. Пользуясь ими, можно заставить пере-
мѣнный токъ проходить по цѣпи съ большой самоиндукціей, т.-е.
съ очень большимъ кажущимся сопротивленіемъ: для этого стоитъ
только ввести въ иѣиь, послѣдовательно съ самоиндукціей, такую
емкость, чтобы установился резонансъ между цѣпью и прило-
женной электродвижущей силой Можно легко вычислить раз-
мѣры эквивалентныхъ другъ другу емкостей и самоиндукцій:
формулы, относящіяся сюда, довольно просты, но мы предпочтемъ
обойтись безъ нихъ. Принципъ явленія памт> выясненъ въ доста-
точной мѣрѣ.
Перемѣнный токъ въ цѣпи съ параллельно включен-
ными емкостью и самоиндукціей.
Составимъ цѣпь па новый ладъ: вмѣсто того, чтобы ставить
толстую трубку и камеру съ перепонкой другъ за другомъ, по-
слѣдовательно, мы помѣстимъ ихъ параллельно, какъ указано па
рпс. 334, и затѣмъ приложимъ къ этой системѣ перемѣнную раз-
ность уровней.
Каждое изъ двухъ развѣтвленій подвергается дѣйствію раз-
ности уровней отдѣльно другъ отъ друга, и потому явленіе въ немъ
протекаетъ такъ, какъ если бы другого развѣтвленія не существо-
вало. Мы уже знаемъ, чего мы можемъ ожидать въ каждой вѣтви.
Въ трубкѣ Іі, панримѣръ, потокъ жидкости отстаетъ по
’) На практикѣ этого никогда не наблюдается въ точности, потому что, во-
первыхъ, перемѣнные токи всегда нѣсколько отступаютъ отъ правильной формы
простыхъ колебаній, и потому что, во-вторыхъ, всякая емкость и самоиндукція
вносятъ въ цѣпь нѣкоторое новое сопротивленіе. Эту поправку нужно вмести
во всѣ предыдущіе и послѣдующіе результаты.
2) На этомъ принципѣ основано то улучшеніе дѣйствія телефонныхъ линій,
которое, по предложенію Пунина, достигается введеніемъ въ нихъ катушекъ съ
самоиндукціей. Эта система пропагандируется фирмой Сименсъ-Шукертъ и наох-
дить все больше и больше примѣненій. Опа позволяетъ пользоваться гораздо болѣе
топкими проводами, чѣмъ преясде. и получать при этомъ еще лучшіе результаты,
такъ какъ въ общемъ кажущееся сопротивленіе цѣпи, при введеніи эквивалентной
съ ея емкостью самоиндукціи, не возрастаетъ, а напротивъ, значительно падаетъ.
4М
фа.чѣ отъ разности уровней па четверть періода. Въ камерѣ съ
перепонкой, напротивъ, теченіе жидкости опережаетъ своими
илмѣнепіяміг измѣненія дѣйствующей разности уровней на чет-
верть періода. Поэтому разница фазъ между теченіями жидко-
Рис. 334. Модель псрсм'іівпиго тока я-і> нііиіі съ емкостью и самоіиглуюііол, пігліо'гіні-
иняп пяраллелыго другъ другу.
Что значитъ разница фаз-ь въ нолиеріода? Это значить,
что когда, напримѣръ, теченіе въ трубкѣ Л достигаетъ своего
максимума въ направленіи отъ Лі къ X, теченіе въ камерѣ со-
вершается также съ максимальной скоростью, но по направле-
нію отъ У къ М, II вообще, въ каждый данный моментъ жид-
кости въ двухъ развѣтвленіяхъ текутъ въ двухъ взаимно проти-
воположныхъ направленіяхъ.
Въ результатѣ потокъ жидкости, уходящій изъ системы въ
точкѣ IV, будетъ равенъ не суммѣ токовъ, протекающихъ по
отдѣльнымъ развѣтвленіямъ, а ихъ разности.
Подобно тому, какъ это происходитъ въ гидравлической мо-
дели, явленіе протекаетъ и въ соотвѣтствующей электрической
цѣпи: если параллельно соединенныя другъ съ другомъ самоин-
дукція и емкость находятся подъ дѣйствіемъ перемѣнной электро-
двшкущей силы, то общій токъ, протекающій черезъ эту систе-
му, равенъ не суммѣ, а разности токовъ, проходящихъ по двумъ
указаннымъ развѣтвленіямъ. И если вы хотите сбить съ толку
какого-нибудь господина, свыкшагося съ простыми закопами по-
стояннаго топа, покажите ему опытъ въ томъ видѣ, какъ онъ
изображенъ па рис. 335: включите по амперметру въ общую цѣпь
(ІИ) и въ каждое изъ развѣтвленій (Р и №). Тогда, если Р по-
кажетъ 100, а №—80 амперовъ, М обнаружитъ, что общій токъ
164
равеиъ не 180, а только 20 амперамъ, и вашему знакомому при-
дется раскрыть ротъ отъ удивленія.
Итакъ, перемѣнный токъ понимаетъ „сложеніе” по-своему, и
такъ какъ пе въ на-
шихъ сидахъ пере-
учивать его по на-
шему, приходится
намъ самимъ примѣ-
няться къ его обы-
чаямъ.
Само собой разу-
мѣется, что токъ въ
общей цѣни имѣетъ
то же направленіе,
что большій изъ то-
ковъ, идущихъ по
отвѣтвленіямъ, т.-е. въ данномъ случаѣ тока, черезъ самоиндук-
цію и Р. И (раза общаго тока отстаетъ въ ятомъ случаѣ на чет-
верть періода отъ электроднпжущі. и сичы
И здѣсь введеніе емкосіи въ иавЬсіпомъ смыслѣ компенси-
руетъ дѣйствіе самоиндукцйм-токъ черезъ самоиндукцію, дости-
гавшій 100 ,тикеровъ, упалъ до 20 амперовъ. Но теперь кажущееся
сопротивленіе пѣші не упало (какъ при послѣдовательномъ соеди-
неніи самоиндукціи и емкости), а напротивъ того, сильно возросло.
Вашъ знакомый, знатокъ постояннаго тока, уже былъ поверг-
нутъ въ изумленіе. Теперь мы „добьемъ" его окончательно.
Для этого начнемъ понемногу измѣнять самоиндукцію, вдвн-
і’ая желѣзный сердечникъ. Добьемся того, чтобы токъ черезъ
катушку сдѣлался равнымъ 80-п амперамъ, т.-е. той же величинѣ,
которую мы наблюдаемъ одновременно въ вѣтви съ конденсато-
ромъ. Что произойдетъ при этихъ обстоятельствахъ?
Вы, конечно, догадываетесь: такъ какъ общій токъ равенъ
разности токовъ, проходящихъ по вѣтвямъ, то онъ будетъ равенъ
теперь пулю. И вашему знакомому представится совершенно не-
вѣроятная картина: машина дастъ токъ, равный пулю, но распа-
дающійся на два развѣтвленія, по 80-и амперовъ въ каждомъ!
Не правда ли, недурной примѣръ для перваго знакомства съ
перемѣнными токами?
ГЛАВА XXV.
Машины перемѣннаго тока и трансформаторы.
До сихъ поръ мы имѣли въ своемъ распоряженіи для произ-
водства перемѣннаго электрическаго тока только отдѣльный ви-
токъ, вращающійся въ магнитномъ нолѣ (рпс. 327) Это немного.
Даже если витокъ будетъ вращаться очень быстро, п если поле
будетъ очень сильно, мы получимъ принтомъ только очепъ не-
большія электродвижущія силы и мощности.
Какъ и въ случаѣ машинъ постояннаго тока, мы должны ис-
кать выхода въ комбшиіровашп дѣйствіи нѣсколькихъ или даже
многихъ витковъ. Если, папр , мы воспользуемся вмѣсто отдѣль-
наго витка цѣлой катушкой, электродвижущія силы, развиваю-
щіяся въ каждомъ виткѣ, будутъ соединены друга, ст, другомъ
послѣдовательно. И такъ какъ, кромѣ того, измѣненія электро-
движущихъ силъ будутъ происходить во всѣхъ виткахъ одно-
временно, т.-о. будутъ находиться въ одинаковыхъ фазахъ, то об-
щая разность потенціаловъ, которая получится па копцахъ ка-
тушки, будетъ подвергаться тѣмъ же измѣненіямъ, что и раз-
ность потенціаловъ на копцахъ каждаго витка. Значитъ и опа
будетъ перемѣнной.
Замѣтьте, что получающіяся теперь электродвижущія силы,
вмѣстѣ съ токами, производимыми ими, гораздо легче поддаются
собиранію, чѣмъ въ случаѣ постояннаго тока. Здѣсь пе прихо-
дится искать на обмоткѣ тѣ постоянно перемѣщающіяся точки,
въ которыхъ господствуетъ постоянный потенціалъ. Здѣсь просто
соединяютъ копцы катушки съ сѣтью. А потому нѣтъ надобности
и въ томъ слоящемъ коллекторѣ, который требуетъ такихъ отчаян-
ныхъ усилій для поддержанія его въ порядкѣ. Весь коллекторъ
машины перемѣннаго тока состоитъ изъ двухъ колецъ, наса-
4««
жспныхъ па ось машины, изолированныхъ другъ отъ друга и
соедшіеппыхт, каждое съ однимъ изъ борцовъ катушки. Къ коль-
цамъ прижаты щетки. Вотъ и все.
Никакихъ искръ въ коллекторѣ при этомъ не получается.
Но зато является и одно неудобство: нужно заводить особый
источшікь для полученія постояннаго магнитнаго поля: альтер-
наторъ (машина перемѣннаго тока) произвести его самъ пе можетъ.
Вращающуюся катушку мы снабдимъ сердечникомъ изъ мягкаго
желѣза, чтобы увеличить потокъ, пронизывающій ея обмотку;
пустимъ черезъ индукторы токъ отъ отдѣльной машины посто-
яннаго тока. Тогда въ нашихъ рукахт, простой альтернаторъ,
уже съ довольно сильными дѣйствіями, порядочной мощности.
Но съ технической точки зрѣнія этотъ альтернаторъ является
еще ие вполнѣ удовлетворительнымъ, такъ какъ онъ допускаетъ
одновременное пользованіе только одной катушкой.
На практикѣ поступаютъ иначе.
Прежде всего устраиваютъ цѣлую систему индукторовъ, рас-
положенныхъ другъ противъ друга, попарно противоположными
полюсами, и образующихъ два вѣйка.
Въ каждой послѣдующей парѣ на-
правленіе полюсовъ протпвополож-
по предыдущей (часть такой си-
стемы изображена па рис. 336). Въ
пространствѣ, раздѣляющемъ элек-
тромагниты каждой пары, продви-
гаютъ съ возможно большей ско-
ростью якорь—рядъ плоскихъ кату-
шекъ, расположенныхъ параллельно
обмоткѣ индукторовъ; число этихъ
катушекъ равно числу паръ индук-
торовъ. Если мы вглядимся въ то,что
происходитъ при движеніи кату-
шекъ, мы увидимъ, что каждая изъ
нихъ пронизывается поочередно магнитными потоками въ противо-
положныхъ направленіяхъ. Во всѣхъ катушкахъ, взятыхъ черезъ
одну, получается электродвижущая сила одного л того же на-
правленія. Въ результатѣ, въ каждой катушкѣ появляется пере-
мѣнная электродвижущая сила, періодъ которой опредѣляется
Рис. 336. Схематическое изображе-
ніе части индукторовъ и якоря Си-
мсвсовскаго альтернатора.
тѣмъ временемъ, которое катушка должна употребить на то. что-
бы перейти изъ нѣкотораго одного положенія въ ближайшее дру-
гое, гдѣ направленіе и величина иронизьшаюшаго катушку маг-
нитнаго потока, будутъ прежнія.
Въ теченіе одного оборота якоря получится столько перемѣнъ,
сколько имѣется паръ индукторовъ. Висло колебаній въ единицу
времени мы получимъ, умножая число наръ катушекъ на чис-
ло оборотовъ якоря въ секунду І).
Теперь замѣтимъ, что число катушекъ якоря равно числу наръ
индукторовъ, а потому всѣ катушки будутъ одновременно вхо-
дить пли выходить изъ ноля соотвѣтствующей пары индукторовъ.
Слѣдовательно, электродвижущія силы всѣхъ катушекъ будутъ
испытывать въ каждый данный моментъ совершенно одинаковыя
измѣненія, съ той только разницей, что всѣ четныя катушки бу-
дутъ пронизываться магнитнымъ потокомъ одного направленія, а
всѣ нечетныя—другого. Поэтому направленіе получающихся элек-
тродвижущихъ силъ будетъ прямо прошвоположно въ четныхъ и
нечетныхъ катушкахъ. Чтобы получить при этихъ обстоятельствахъ
возможность соединять всѣ катушки послѣдовательно, нужно во
всѣхъ нечетныхъ катушкахъ сдѣлать обмотку въ направленіи,
противоположномъ направленію обмотокъ четныхъ катушекъ. Это
изображено схематически на рис. 336.
Копцы якоря, составленнаго изъ всѣхъ катушекъ, связанныхъ
другъ съ другомъ послѣдовательно, припаиваются, какъ было
указано, къ двумъ металлическимъ кольцамъ, насаженнымъ на
ось якоря; а къ кольцамъ прижимаются щетки.
Описанная нами машина есть одна изъ старинныхъ моделей
Сименса; ея вндт» изображенъ на рпс. 337.
Кромѣ этой модели, конечно, существуетъ громадное число
другихъ. Мы не будемъ останавливаться на лихъ больше, тѣмъ
въ свое время останавливались на машинахъ постояннаго тока.
Всѣ альтернаторы должны быть дополнены машиной постоян-
наго тока для возбужденія ея индукторовъ. Эту машину часто
насаживаютъ на одну ось съ альтернаторомъ.
По сравненію съ дииамо-машипамн постояннаго тока, альтер-
’) Число колебаній, обыкновенно примѣняемое въ техникѣ, лежитъ между 25
и 100 въ секунду.
цаторы, какъ источникъ, энергіи, нредстанляют'ъ, на ряду съ ін-
вѣетпымп преимуществами, п нѣкоторые недостатки.
(Л, одной стороны, они отличаются болѣе простой конструк-
ціей, въ особенности благодаря отсутствію коллектора, который
доставляетъ много хлопотъ ігь дппамо-мапшпахъ постояннаго тока.
Рііс. 3(17. Симепсоискііі альтернаторъ (слѣпа -небольшая дннамо-.машнна постояннаго
тока для воабуждспія поля).
Съ другой стороны, они не могутъ обойтись безъ отдѣльнаго
возбудителя, что увеличиваетъ ихъ стоимость и усложняетъ уходъ
и надзоръ за ними. Но вообще трудно произнести рѣшительное
сужденіе въ ту пли другую сторону,
Что же касается самихъ перемѣнныхъ токовъ, то они облада-
ютъ огромными преимуществами во всѣхъ случаяхъ, когда требу-
ется перенести электрическую анергію па большое разстояніе:
напримѣръ, когда энергію нужно передать отъ мѣста водопада
въ отдаленный промышленный центръ или распредѣлить ее вок-
ругъ станціи на большомъ районѣ. Въ послѣднемъ случаѣ моягпо,
конечно, вмѣсто этого построить нѣсколько станцій, но одна боль-
460
тпая станція всегда выгоднѣе нѣсколькихъ маленькихъ, и по
ЭКОЯОМИЧНОСТП уСТаіІОВКИ, И ПО ЛУЧШИМЪ УСЛОВІЯМЪ КПЖДОДИСВ-
ігоіі работы.
Мы уже упоминали въ своемъ мѣстѣ (стр. 355), что для пере-
дачи энергіи па большія разстоянія слѣдуетъ питать сѣть но
возможности высокимъ напряженіемъ: мощность, теряемая на на-
грѣваніе с’ѣтгг, равняется, 7Л72, и эта величина при слабомъ на-
пряженіи, т.-с. при большой силѣ тока, достигаетъ громадныхъ
размѣровъ. Можно было бы уменьшить ихъ, пользуясь толстыми
проводами; по чѣмъ они толще, тѣмъ дороже, т.-е. невыгоднѣй.
Такимъ образомъ, лучше поискать другого выхода, увеличивая
напряженіе; этимъ способомъ мы очень легко устранимъ всѣ за-
трудненія.
Въ самомъ дѣлѣ, удвоимъ величину Е. Если намъ дапа для
передачи извѣстная мощность то съ удвоеніемъ Е намъ при-
дется взять 7 вдвое меньше. А тогда, потеря, вмѣсто значенія
/е7\‘- /6Р
В,Т'2, получитъ значеніе ВѴ ѵ>) = . ; такимъ образомъ, увели-
\ “/ 4
чивая напряженіе вдвое, мы уменьшимъ потери вчетверо. Если
же мы рѣшимъ примириться съ прежней величиной потери, мы
можемъ дать всѣмъ проводамъ сѣти вчетверо меньшее сѣченіе.
При увеличеніи Е до ЗЕ, токъ долженъ измѣниться отъ -Т до
Ц\2 ЕР
А, потеря мощности равняется == д- > т-"е- уменьшается
въ 9 разъ; при увеличеніи напряженія въ 5, 10, 20 разъ, потери
уменьшаются соотвѣтственно въ 25, 100, 400 разъ. Другими сло-
вами, оставляя потери въ тѣхъ же предѣлахъ, мы можемъ въ 25,
100, 400 разъ уменьшить вѣсъ нашихъ дорогихъ проводовъ.
Мы видимъ, что величина потерь падаетъ гораздо быстрѣе,
чѣмъ растетъ напряженіе: потери обратно пропорціональны квад-
ратамъ напряженій. Это—чрезвычайно заманчивое обстоятельство.
Электротехники пользуются имъ очепь часто, и даже больше,
чѣмъ позволяетъ благоразуміе:, напряженіе въ проводахъ дово-
дится до 20.000 и даже до 50.000 вольтовъ. При утомъ между
проводами, передающими эти смертельно - опасныя напряженія
(рис. 338), ночью наблюдаются свѣтлыя электрическія истеченія.
Разъ научившись владѣть этими напряженіями, электротехники
не останавливаются уже шг передъ чѣмъ; имѣя въ своемъ рас-
•170
пораженія 2 или три провода, поперечникомъ въ нѣсколько мил-
лиметровъ, они уже считаютъ чуть не дѣтской задачей переда-
вать ио шімъ цѣлыя тысячи лошадиныхъ силъ па огромныя раз-
стоянія іи. 5<), 100, 200 километровъ!
Ли если мы хотимъ передавать энергію въ видѣ тѵков'Ь высо-
каго напряженія, надо сначала умѣть получить такіе токи.
Динамо-машины постояннаго тока оказываются мало пригод-
ными для этой задачи: ип ихъ обмотки, ии ихъ коллекторъ пе
могутъ выдерживать сколько-нибудь высокихъ напряженій,пкрай-
ній предѣлъ того, что онѣ могутъ намъ дать, лежитъ не выше
немногихъ тысячъ вольтовъ. Правда, можно соединять по нѣ-
скольку машинъ послѣдовательно (такъ сч> успѣхомъ дѣйству-
етъ Тюри), но это представляетъ нѣкоторыя затрудненія. Остается
одинъ способъ: прибѣгнуть къ трансформаціи токовъ изъ низкаго
на высокое напряженіе.
Но не тутъ-то было: трансформировать постоянный токъ не
такъ-то легко!
Но положимъ, что мы все же сумѣли получить токъ высокаго
напряженія. Его нельзя утилизировать въ такомъ видѣ непосред-
ственно. Его нужно сначала преобразовать въ такой видъ, въ
которомъ онъ не представлялъ бы опасности для лампъ, двига-
телей и т. п. Является необходимость вторичной трансформаціи
471
въ обратномъ направленіи, опять столь же затруднительной, если
дѣло идетъ о постоянномъ токѣ.
Напротивъ, перемѣнный токъ словно спеціально придуманъ
для удобной трансформаціи въ любомъ направленіи. Если мы
хотимъ, напр., преобразовать токъ низкаго напряженія въ токъ
высокаго напряженія, то это—такая легкая задача, съ которой,
31
472
по ея простотѣ, можетъ сравниться только задана... объ обратной
трансформаціи!
Для этого достаточно направить токъ въ трансформаторъ—при-
боръ, совершенно лишенный подвижныхъ частей: онъ состоитъ
всего изъ одного сердечника (желѣзнаго, подраздѣленнаго) съ
двумя изолированными, независимыми другъ отъ друга обмотками
(см. стр. 399).
Румкорфова катушка, съ которой вы довольно коротко знакомы,
представляетъ Особой одшіъ
изъ приборовъ, этого рода. Ее
употребляютъ обыкновенно
для трансформаціи прерыви-
стыхъ токовъ въ токи высо-
каго напряженія, при чемъ
ея отдача довольно незначи-
тельна.
Рис. 340. Небольшой трансфор-
маторъ.
Но нетрудно использовать ту же катушку для трансформаціи
перемѣнныхъ токовъ, при чемъ и отдача ея можетъ быть улуч-
шена. Для такого примѣненія приходится даже нѣсколько упро-
стить аппаратъ Румкорфа, такъ какъ съ.него нужно снять его
наиболѣе сложную часть—прерыватель: перемѣнный токъ самъ
будетъ производить непрерывныя измѣненія магнитнаго потока,
пронизывающаго сердечникъ катушки.
473
Необходимо отмѣтить, что въ этомъ случаѣ измѣненія магнит-
наго потока, отличаются совершенно другимъ характеромъ, чѣмъ
въ случаѣ употребленія постояннаго тока и прерывателя.
Въ послѣднемъ случаѣ измѣненія потока зависятъ отъ того,
что поле безпрестанно то быстро растетъ, то падаетъ почти до
пуля (вслѣдствіе остаточнаго магнетизма оно всегда нѣсколько
выше пуля). Потокъ всегда имѣетъ одно направленіе.
Въ случаѣ же перемѣннаго тока, поле тока и производимый
имъ магнитный потокъ безпрестанно мѣняютъ одно направленіе
на противоположное. Отсюда:
1) Потокъ переходитъ отъ нѣкотораго большого положитель-
наго значенія къ нѣкоторому столь же большому отрицательному.
Въ общемъ, размахъ измѣненій потока теперь вдвое больше.
2) Время, въ теченіе котораго положительный потокъ смѣняется
отрицательнымъ, необходимо равно времени, въ теченіе котораго
совершается обратное измѣненіе. Поэтому здѣсь не наблюдается
Рис. 342. Станція трансформаторовъ перемѣннаго тока (изъ напряженія 50.000
вольтовъ въ напряженіе 5.000 вольтовъ).
той громадной разницы между напряженіями, развивающимися въ
двухъ разныхъ направленіяхъ, свидѣтелями чего мы были при
пользованіи постояннымъ токомъ (стр. 403). Здѣсь, напротивъ, оба,
31*
макгнмалышл лип|»и;кспі;і равны по своей абсолютной величинѣ.
• •>го иначит'ь, что вторичный токъ здѣсь—такой же правильный
перемѣнный токъ, какъ и тотъ, которымъ мы питаемъ первичную
обмотку. Такимъ образомъ, мы осуществляемъ въ «томъ случаѣ
наегоящую трансформацію, которая намѣняетъ только наприжепіе
ЮК;і, !!() не форму его измѣненій.
Рнс. 343. Трансформаторы на центральной станціи.
Дѣйствіе катушки Румкорфа, при питаніи перемѣннымъ токомъ,
замѣчательно еще въ томъ отношеніи, что катушка сама собой
беретъ изъ питающей ее цѣпи какъ разъ столько мощности, сколько
отъ нея требуется во вторичной цѣпи.
Здѣсь мы касаемся едва ли не самаго драгоцѣннаго свойства
трансформаторовъ перемѣннаго тока.
Въ самомъ дѣлѣ. пр<‘дположим-і., что шорпчиая цѣпь разом-
кнута,; тогда въ ней не можетъ протекать ішкаішхъ токовъ, п
всю происходитъ такъ, какъ если бы вторичипя цѣш, совершити,
отсутсітовала и (•.уі)іі-стві/і;ала одна только первична!!. Что мы
внаемъ о норвпчпоЛ цѣни?—Ея сопротіів.ыііы спичи, малы -;;.;ъ
КИКЪ ОНО СОСТОИТЪ ИВЪ ІИчЮЛЬШОГО '.ШС.Та О'"ІОр<)ТОВТ> ТОЛСТОЙ Про-
Рлѵ. 344. Рііспродѣ.ііітс-іьппя доска длл
низкаго напряженія (120 в.).
Рие. 3-15. Раеіірсдіі.іиті'.іьіігіі! доска іш-
еокаіѵ напряженій (3.000 н.).
волоки; по, благодаря желѣзному сердечнику, оиа обладаетъ очень
большой самоиндукціей. Когда мы, сравгиггельно недавно (стр. 450),
изучали явленія въ такой цѣпи, мы видѣли, что въ извѣстные
моменты оиа запасаетъ въ себя энергію для образованія магнит-
наго поля; но зато въ другіе моменты оиа, теряя свое маѵиит-
ное поле, отдаетъ истопнику назадъ цѣликомъ всю запасенную
энергію.
Поэтому въ этомъ случаѣ истинная мощность, требуемая ка-
тушкой отъ источника, очень мало отличается отъ нуля, и такое
отношеніе измѣнится только тогда, когда мы замкнемъ вторичную
цѣпь на какой-нибудь приборъ, утилизирующій электрическую
энергію: въ послѣднемъ случаѣ энергія магнитнаго ноля, исчезая,
можетъ передаться не только назадъ источнику, но отчасти также
вторичной цѣпи—въ степени, которая будетъ тѣмъ больше, чѣмъ
сопротивленіе вторичной цѣпи будетъ меньше.
Вслѣдствіе этого, при замкнутой вторичной цѣпи трансформа-
тора, будутъ наблюдаться слѣдующія явленія:
1) Разность 'разъ между первичнымъ токомъ и его электро-
движущей силой будетъ быстро уменьшаться, такъ какъ разность
фазъ въ четверть періода можетъ имѣть мѣсто только въ томъ
случаѣ, когда энергія, возвращаемая источнику, цѣликомъ по-
крываетъ энергію, отданную источникомъ, т.-е., иными словами,
когда средняя мощность, расходуемая источникомъ, равна нулю.
2) Работа первичной цѣпи увеличивается до той величины,
при которой она какъ разъ восполняетъ работу, расходуемую
вторичной цѣпью, въ зависимости отъ ея сопротивленія.
Для практики особенно важенъ случай замкнутой вторичной
цѣпи; мы видимъ, что при этомъ работа первичной цѣпи тѣмъ
больше, чѣмъ сопротивленіе вторичной меньше.
Техническіе трансформаторы, вообще говоря, мало походятъ
на катушку Румкорфа, по принципъ, на которомъ они построены,
совершенно тотъ же. Главная же разница заключается въ томъ,
что въ нихъ обыкновенно устраиваютъ замкнутую магнитную цѣпь.
При этомъ условіи значительно увеличивается самоиндукція, а
это очень важно, такъ какъ тогда, при работѣ въ холостую, транс-
форматоръ берега па себя соотвѣтственно меньшій токъ, чѣмъ
трансформаторъ съ открытой магнитной цѣпью 1). При открытой
магнитной цѣпи даже понагруженный трансформаторъ беретъ на
’) Съ другой стороны, благодаря гистерезису и токахъ Фуко, этотъ неболь-
шой токъ пъ трансформаторахъ съ замкнутой магнитной цѣпью находится въ
почти одинаковой фазѣ съ электродвижущей силой, а это влечетъ за собой по-
требленіе трансформаторомъ извѣстной истинной мощности даже цри работѣ въ
холостую. Эта мощность расходуется именно на потери гистерезиса и токовъ Фуко.
477
себ'.і довольно значительный токъ. И хотя этотъ токъ ..бѵзуат-
тиый", т.-е. не влечетъ за собой расхода истинной мощности, но
все же опъ представляетъ извѣстныя неудобства.
Л не буду долго останавливаться па другихъ деталяхъ во-
проса и только напомню вамъ то, что творилъ при изученіи
взаимной индукціи (стр. 392) о „коэффиціентѣ трансформаціи*.
Этотъ коэффнцісчітъ дается просто отношеніемъ числа оборотовъ
вторичной и первичной обмотокъ: если число оборотовъ первич-
ной обмотки больше, чѣмъ вторичной,—трансформоторъ шпшжа-
отъ напряженіе; въ противоположномъ случаѣ онъ служитъ для
повышенія напряженія.
Вы видите, что, дѣйствительно, съ помощью трансформаторовъ
всѣ вопросы о трансформаціи напряженія, для цѣлей передачи
и распредѣленія энергіи, разрѣшаются чрезвычайно легко и просто.
Многофазные токи и вращающіяся поля.
Полученіе многофазныхъ токовъ.
Тѣ перемѣнные токи, которые мы изучали съ вами до сихъ
поръ, не всегда легко поддаются утилизаціи.
Какъ и постоянные токи, они прекрасно годятся для питанія
дуговыхъ дампъ и лампъ накаливанья. Но на этомъ чуть ли и
не кончается сфера ихъ примѣненія: электролизъ, напр., требу-
етъ постоянно дѣйствія въ одномъ направленіи, а поэтому при-
мѣненіе перемѣннаго тока въ электрохимической промышленно-
сти совершенно исключено ’). Что касается до питанія перемѣн-
нымъ токомъ двигателей то мы, мішуя описаніе эттхъ двигате-
лей (синхронныхъ и асинхронныхъ), упомянемъ, что теорія ихъ
довольно сложна, а примѣненіе сопряжено съ довольно боль-
шими неудобствами а).
Это послѣднее обстоятельство въ особенности важно. Не надо
забывать, что мы производимъ большія затраты на оборудованіе
р Впрочемъ, въ самоо послѣднее время сдѣланы чрезвычайно интересные
и важные опыты въ втомъ направленіи.
2) И въ ѳтомъ отношеніи достигнуты въ послѣднее время крупные успѣхи;
новѣйшіе двигатели однофазнаго перемѣннаго тока допускаютъ, но своимъ пре-
краснымъ качествамъ, примѣненіе ихъ даже къ трамвайному движенію.
47Я
гидроэлскрической станціи у водопада, на устройство дорогой
сѣти проводовъ; потому мы съ трудомъ помирились бы съ мыслью,
что единственнымъ примѣненіемъ всѣхъ этихъ построекъ будетъ
электрическо освѣщеніе. Утилизація электрической энергіи для
механическихъ цѣлей представляетъ такую большую важность,
что все дѣло станціи мояшо считать проиграннымъ, если опа
совсѣмъ пе допускаетъ, или допускаетъ только съ трудомъ, эту
механическую утилизацію.
Для того, чтобы заполнить этотъ недостатокъ, сохраняя въ
то же время чудесное свойство перемѣнныхъ токовъ—легко под-
даваться трансформаціи, ввели въ употребленіе такъ называе-
мые многофазные токи и двигатели съ вращающимся полемъ.
Необходимо сказать нѣсколько словъ о тѣхъ и другихъ.
Что такое многофазные токи?
Представимъ себѣ нѣсколько перемѣнныхъ токовъ, которые
всѣ имѣютъ одинъ и тотъ же періодъ и во всемъ тождественны
съ тѣми, которые мы изучали дъ сихъ поръ. Но пусть въ то вре-
мя, какъ первый токъ, идущій въ первой цѣпи, имѣетъ одну
фазу, другой, идущій въ другой цѣни, имѣетъ другую фазу —
папр., пусть онъ обращается въ нуль въ то время, какъ первый
проходитъ черезъ свой максимумъ. Совокупность двухъ такихъ
токовъ называется двухфазнымъ токомъ; если такихъ токовъ съ
разными фазами три,—это трехфазішй токъ и т. д. и т. д.
Нетрудно попять, какъ производятся такіе многофазные токи.
Такъ, напримѣръ, для полученія двухфазнаго тока достаточно
расположить на якорѣ Сименсовскаго альтернатора такое число
катушекъ, которое было бы вдвое болѣе числа паръ полюсовъ
индукторовъ, и соединить всѣ четныя катушки въ одну цѣпь, а
всѣ нечетныя—въ другую. Въ то время, какъ, папр., нечетныя
катушки будутъ проходить мимо полюсовъ индукторовъ и, слѣ-
довательно, электродвижущая сила въ нихъ будетъ обращаться
въ нуль, четныя катушки будутъ находиться какъ разъ па сере-
динѣ разстоянія между послѣдовательными парами полюсовъ,
что соотвѣтствуетъ максимуму электродвижущей силы. Мы ви-
димъ отсюда, что оба тока будутъ разниться своими фазами
ровно па четверть періода.
** 848. Хм» >т«фаЗМг0 МІ» (Сіити-Шуиера): 2.800 кцлоуатоаъ, 5.000 04 о5орта „„„ту
4Я)
Полученіе вращающагося поля.
Что такое вращающееся поле'.’ Эта достаточно уясняется у,ко
самымъ сто названіемъ.
Разсмотримъ катушку, но котороН протекаетъ постоянны» токъ:
мы знаемъ (стр. 212). что этотъ токъ создастъ магнитное поле,
ситовыя ;ишш котораго направлены по оси катушки. Если ка-
тушка стоитъ неподвижно, то и поле остается въ пространствѣ
неизмѣннымъ. Но представимъ себѣ, что катушка насажена на
Рис. 347. Полученіе вратаві-
ікагоея поля праіцеяіелъ поля
постояннаго тока..
вертикальную ось (рис. 347) и враща-
ется вокругъ этой оси. Поле, очевидно,
будетъ слѣдовать за движеніями катушки.
Вотъ вамъ и вращающееся поле!
Нечего говорить, что мы постараемся
получить такое поле болѣе изящнымъ и
удобнымъ способомъ. Но какъ бы ми
былъ примитивенъ описанный способъ
полученія, мы, благодаря ему, получили
вполнѣ отчетливое представленіе о харак-
терѣ самаго явленія вращающагося поля.
Теперь помѣстимъ въ серединѣ этого
вращающагося поля намагниченный стер-
жень, уравновѣшенный па остріѣ или
подвѣшенный па тонкой нити. Въ каж-
дый данный моментъ стержень стремится
встать по направленію силовыхъ линій
ноля. Поэтому онъ начнетъ вращаться
вмѣстѣ съ катушкой.
Мы очень скоро покажемъ, что вра-
щающееся поле можетъ увлекать за сво-
имъ движеніемъ пе только намагниченный стержень, но цѣлый
массивный проводникъ, якорь или, какъ его называютъ, роторъ,
который при этомъ будетъ производить нѣкоторую работу.
Но сейчасъ мы займемся вопросомъ о томъ, какъ произвести
вращающееся поле одними электрическими пріемами, не прибѣ-
гая къ механическому вращенію.
Эти электрическіе пріемы основаны на примѣненіи многофаз-
ныхъ токовъ.
481
Представимъ собѣ диі; плоскихъ катушки А и /?. располо-
яіеішыхъ въ ді’.ухъ взаимно иершчідвкуляріплхт» плоскостяхъ
348) пусть но этимъ двумъ катушкамъ иуіш-пы два от-
дѣльныхъ (іерсмѣішых'ь тока, отличающихся другъ отъ друга
свосіі фазой; пустъ :>та разница составляетъ какъ разъ четверть
періода, какъ ото бываетъ въ двухфазныхъ токахъ. Въ центрѣ
системы мы подвѣсимъ пашу магнитную стрѣлку А’Л'.
Въ нѣкоторый опредѣленный моментъ токъ въ катушкѣ А
равенъ пулю; въ тотъ же моментъ онъ въ В проходить черезъ
максимумъ; поэтому стрѣлка устанавливается въ направле-
ніи оси катушки Д т.-с. перпендикулярно къ плоскости чертежа
Рпс. ЩЗ. Полученіе нращ&юіцасогл ноля <-ь іюмощі.кі дпухі.
(даваемыхъ двуфазпымп токами).
а
неиодцшкііыхі. по.ісіі
(рис. 348 а). Черезъ четверть періода, напротивъ, токъ въ А про-
ходить черезъ максимумъ и равенъ нулю въ Ь‘; тогда стрѣлка
устанавливается но направленію оси катушки А (рис. 348Ь). При
этомъ переходѣ отъ одного направленія къ другому, поле мѣня-
ло его пе вдругъ, а постепенно, такъ какъ токъ въ В падалъ
постепенно и такъ же постепенно опъ возрасталъ въ Л. Еще че-
резъ четверть періода поле В опять переходитъ черезъ макси-
мумъ, по уже въ обратномъ направленіи, а поле А опять пада-
етъ до пуля. Стрѣлка станетъ при этомъ по тому же направле-
нію, какъ въ положеніи а, но противоположными полюсами (рис.
348 с). Такимъ образомъ стрѣлка описала теперь полъ-окружности.
Послѣ этого опять поле В исчезаетъ, поле А растетъ до мак-
симума—стрѣлка устанавливается въ положеніе, прямо протнво-
’) На рис. В лежитъ почти въ плоскости чертежа, А—перпендикулярно къ ней.
482
положиое положенію Ь (рис. 348(1). При дальнѣйшемъ измѣненіи
А и В стрѣлка возвращается въ положеніе а, описавъ полную
окружность. Затѣмъ явленіе повторяется въ прежнемъ порядкѣ.
Мы видимъ, ито стрѣлка приходитъ въ такое же вращеніе,
какое опа продѣлывала при механическомъ вращеніи поля. Зна-
читъ, комбинируя совмѣстное дѣйствіе двухъ перемѣнныхъ то-
ковъ различной фазы, мы можемъ получить такое же вращаю-
щееся поле. При этомъ сила поля остается почти постоянной
по величинѣ. Замѣтимъ, что это постоянство достигается еще
лучше, если мы воспользуемся не двухфазными, а трехфазпыми
токами, расположивши извѣстнымъ образомъ не двѣ, а три ка-
тушки. Періодъ вращенія іюля, какъ мы могли попутно видѣть,
равенъ періоду колебанія нашихъ перемѣнныхъ токовъ.
Итакъ, мы умѣемъ теперь получать вращающееся поле. По-
смотримъ, какъ устроить, чтобы это поле могло вращать пѣчто
болѣе основательное, чѣмъ небольшую магнитную стрѣлку.
Оказывается, что ничего нѣтъ легче, чѣмъ достигнуть такого
вращенія.
Двигатели съ вращающимся полемъ.
Помѣстимъ внутри вращающагося поля якорь, состоящій про-
сто-напросто изч> нѣсколькихъ отдѣльныхъ витковъ, замкпутыхч»
на себя и расположенныхъ подъ угломъ другъ къ другу. Если
эти витки неподвижны, а поло, какъ мы выяснили, вращаетъся
вокругъ этихъ витковъ, то, очевидно, въ этихъ виткахъ должны
возникать совершенно такія же электродвижущія силы, какъ если
бы поле было неподвижно, а витки вращались въ противопо-
ложную сторону.
Такъ какъ витки при этомъ замкнуты на себя, то ішдуциро-
вапппыя электродвижущія силы разовьютъ въ нихъ сильные
токи. Эти токи должны взаимодѣйствовать съ полемъ, подобно
тому какъ токи, протекающіе по якорю динамо-машины постоян-
наго тока, взаимодѣйствуютъ съ полемъ ея индукторовъ (стр. 314).
Можно доказать, что равнодѣйствующая всѣхъ силъ взаимо-
дѣйствія стремится вращать якорь, при чемъ якорь будетъ вра-
щаться въ ту же сторону, что и вращающееся поле.
Вслѣдствіе этого вращенія вслѣдъ за полемъ, скорость якоря
относительно поля уменьшается; то же относится, конечно, и къ
483
возбуждаемымъ токамъ и къ развивающемуся взаимодѣйствію
между витками и іюлемъ („вращающему моменту11).
Когда якорь пс нагруженъ, т.-е. когда ему не задано никакой
работы, онъ вращается поити съ такой же скоростью, какъ
поле; ихъ относительная скорость будетъ очень невелика, малы
будутъ и индуцированные токи, и мощность, поглощаемая дви-
гателемъ. Чѣмъ больше будетъ усиліе, которое приходится пре-
одолѣвать якорю, тѣмъ больше будетъ относительная скорость
якоря и поля, и возрастутъ индуцированные токи; такимъ обра-
зомъ, и здѣсь двигатель самъ собой будетъ брать отъ цѣпи
какъ разъ необходимое ему количество энергіи.
Изъ этого краткаго изложенія можно видѣть, что двигатели
съ вращающимся полемъ развиваютъ очень большую силу при
пусканіи въ ходъ, подобно цѣпнымъ двигателямъ постояннаго тока;
въ самомъ дѣлѣ, въ начальный моментъ скорость поля относи-
тельно витковъ якоря громадна, и индуцированные токи тоже ве-
лики. Впрочемъ, это послѣднее обстоятельство не особенно пріятно
и можетъ повредить двигатель '). Но, съ другой стороны, двигате-
ли съ вращающимся полемъ свободны отъ одного крупнаго не-
достатка цѣпныхъ двигателей: они не „закусываютъ удпла“, такъ
какъ ясно, что, даже при полномъ отсутствіи нагрузки, скорость
вращенія якоря не можетъ превосходить скорости вращенія поля.
Въ этомъ отношеніи двигатели съ вращающимся полемъ заставля-
ютъ скорѣе вспомнить о правильномъ ходѣ шунтовыхъ двигателей.
Вотъ одинъ изъ случаевъ, когда изобрѣтатель, въ видѣ пріят-
наго сюрприза, наталкивается на нѣчто лучшее, чѣмъ онъ искалъ.
Электротехники работали надъ тѣмъ, какъ покорить перемѣнный
токъ, который пс желалъ служить источникомъ механической
силы; но имъ удалось не только совладать съ этой задачей, но
создать нѣчто, далеко превосходящее по своимъ качествамъ всѣ
двигатели постояннаго тока.
А мы еще совсѣмъ не упомянули объ одномъ, можетъ быть,
самомъ важномъ п огромномъ преимуществѣ этихъ новыхъ дви-
гателей—ихъ необыкновенной простотѣ.
і) Въ настоящее время часто якоря этихъ двигателей соединяются съ рео-
статомъ, позволяющимъ ври пусканіи въ ходъ вводить сопротивленіе и тѣмъ
ослаблять эти токи. Послѣ достиженія двигателемъ извѣстной скорости движенія
реостатъ выключаютъ.
4Н.|
Мы уже видѣли, что въ пихъ совершенно устраненъ не толь-
ко коллекторъ, но и кольца: токи, приводящіе якорь въ движе-
ніе, зарождаются въ немъ самомъ. Прибавимъ къ это-
му, что можно обоИтпсь и безъ всякоіі обмотки якоря: строятъ
и такіе двигатели, въ которыхъ весь якорь состоит'ь изъ одно-
го массивнаго цилиндрическаго и у ск а ж* е л ѣ з а, па-
сажеішаго на неизолированную ось. Въ этихъ парадоксальныхъ
двигателяхъ всю работу принимаютъ па себя тѣ самые токи
Фуко, на которые до сихъ поръ мы смотрѣли такъ непріязненно.
ГЛАВА XXVI.
Приложенія электричества къ передачѣ
мысли.
Многократная телеграфія.
Часто говорятъ, что человѣкъ животное общественное. Во
всякомъ случаѣ, онъ животное—общительное.
II вотъ, тѣ изобрѣтенія,' которыя шли навстрѣчу потребности
человѣка въ общеніи, а именно телеграфъ и телефонъ, сразу
снискали себѣ самую широкую популярность. Сотни изобрѣтате-
лей устремили свое вниманіе и свои таланты на эту задачу.
Было бы очень жаль, если бы мои читатели не получили пика-
какого представленія объ этихъ трудахъ и ихъ ближайшихъ ре-
зультатахъ. О нихъ мы и будемъ говорить въ предстоящей главѣ.
Она, правда, будетъ нѣсколько отличаться по своему духу отъ
предшествующихъ страницъ, но зато мы познакомимся въ ней
съ нѣсколькими примѣрами блестящихъ примѣненій тѣхъ позна-
ній, которыя мы подчасъ съ немалымъ трудомъ усваивали себѣ
па протяженіи всей книги.
Мы уже говорили вкратцѣ о телеграфѣ Морзе. Мы показали
также, съ какой необыкновенной простотой удалось подойти къ
вопросу о передачѣ слова и даже его закрѣпленія въ телефонѣ
и телеграфоиѣ. Теперь намъ остается показать, съ какимъ вир-
туознымъ искусствомъ человѣческая изобрѣтательность пошла
еще дальше по этому пути.
Что касается телеграфіи, то здѣсь всѣ усилія направились
прежде всего на то, чтобы наиболѣе полно использовать дорого
стоящія длинныя линіи.
На первый взглядъ задача эта болѣе чѣмъ проста: очевидно,
4ЧЛ
нужно выработать быстро работающій аппаратъ, который позво-
литъ пользоваться очень быстрыми и быстро слѣдующими другъ
за другомъ еигна.тами.
За этотъ способъ рѣшенія вопроса ваялся раньше другихъ
Уитстонъ, и создалъ аппаратъ, который нужно признать во всѣхъ
Рпс. 349. Гх.істро работающій телеграфъ Сименса.
отношеніяхъ замѣчательнымъ. За нимъ послѣдовали другіе аппа-
раты, изъ которыхъ каждый представляетъ собою настоящее чудо
механики: аппараты Юза, Бодо, Поллакъ-Вирага, Сименса и т. п.
Въ аппаратахъ Поллакъ-Вирага (опъ еще не вошелъ въ практику)
пріемная пластинка, аналогичная пластинкѣ телефона, сообщаетъ
свои колебанія прикрѣпленному къ пей зеркальцу; колебанія по-
слѣдняго улавливаются фотографически, при быстротѣ въ 100.000
колебаній въ часъ. За это время можно, значитъ, успѣть пере-
дать содержаніе цѣлой толстой книги.
На рпс. 349 и 350 изображенъ другой быстро работающій аппа-
ратъ—Сименса. Опъ распадается на три части: пишущій, пере-
дающій и пріемный аппараты. Первый изъ нихъ представляетъ
собой и по виду и по существу дѣла иечто ипое какъ пишущую
машину. На немъ депеша превращается въ бумажную ленту съ
особыми пробитыми въ пей отверстіями. Чтобы можно было кон-
тролировать и провѣрять ленту, машина одновременно съ пей
выпускаетъ листокъ, па которомъ выбитый на лентѣ текстъ напе-
чатанъ обычнымъ шрифтомъ пишущей машины.
Передающій аппаратъ состоитъ изъ быстро вращающагося
487
электродвигателя. Двигатель быстро наматываетъ пробитую лепту,
захватывая до 2.000 знаковъ въ минуту, и самъ автоматически
передаетъ въ линію соотвѣтственныя замыканія тока.
Пріемный аппаратъ—такой же двигатель и вращается съ со-
вершенно одинаковой съ первымъ скоростью. Опъ вращаетъ дискъ,
на которомъ различные буквы и знаки нанесены въ видѣ про-
зрачныхъ шаблоновъ. Сзади диска протягивается полоска свѣто-
чувствительной бумаги. Съ передней же стороны диска прихо-
дящій съ линіи токъ образуетъ искру и притомъ какъ разъ въ
тотъ моментъ, когда противъ искрового промежутка вращающійся
Рис. 350. Быстро работающій телеграфъ Спивпса.
дискъ поставить шаблонъ съ передаваемой буквой. Свѣтъ искры
отпечатываетъ тогда вырѣзанное па шаблонѣ изображеніе на
свѣточувствительной бумагѣ. Искра длится очень короткое время—
милліонныя доли секунды, а потому, несмотря па громадную
скорость вращенія диска (2.000 разъ въ минуту), полученныя
изображенія получаются на свѣточувствительной бумагѣ совер-
шенно рѣзкими. Конечно, очень трудно установить и настроить
аппараты такъ точно, чтобы при такой^быстрой передачѣ на прі-
32
488
смной лентѣ выходили какъ разъ тѣ буквы, которыя соотвѣт-
ствуютъ буквамъ передаточнаго прибора. Но разъ это достигнуто
и оба двигателя урегулированы, тогда можно получать налетѣ
2000 знаковъ въ минуту, т.-е. передать большой газетный листъ
всего только въ 10 минутъ.
Но получать быстро слѣдующіе другъ за другомъ сигналы—
это чисто механическая задача. Я не буду останавливаться на
пей, такъ какъ хочу скорѣе перейти къ болѣе интереснымъ во-
просамъ.
Па смѣну изобрѣтательности механиковъ приходитъ талантъ
электротехниковъ. Электротехники поставили своей задачей свя-
зать нѣсколько а п п а р а т о в ъ с ъ о д н о й л и п і е И, добиться
возможности пускать одновременно по одному проводу по нѣ-
скольку депешъ, и даже въ двухъ противоположныхъ напра-
вленіяхъ, и притомъ такъ, чтобы каждая депеша направля-
лась въ свой аппаратъ, совершенно не мѣшая дѣйствію всѣхъ
другихъ.
Излишне говорить, что эти усилія увѣнчались полнымъ успѣ-
хомъ. II теперь мы смотримъ какъ на что - то очень обыкновен-
ное, когда по одному проводу передается ооновременно цѣлыхъ
четыре депеши!
Для примѣра разсмотримъ, какимъ образомъ возможно пере-
давать одновременно двѣ депеши въ двухъ противоположныхъ
направленіяхъ (система дуплексъ).
На рис. 351 изображена схема соединеній этой системы. Здѣсь
Т, и Т,—телеграфные ключи двухъ станцій, Л, и Еа—ихъ прі-
емные аппараты—будемъ, для простоты, предполагать, что это
обыкновенные аппараты Морзе.
Вы можете замѣтить, что ключъ каждой станціи устроенъ
такъ, что линія никогда не бываетъ выключена при работѣ. Цѣпь
тока всегда остается замкнутой черезъ землю: покуда ключъ не
нажатъ, токъ идетъ въ землю черезъ проволоку, когда же ключъ
нажатъ—черезъ батарею В. Такое устройство, конечно, необхо-
димо, если мы желаемъ, чтобы сигналы, приходящіе съ дру-
гой станціи, могли бы попасть въ пріемный аппаратъ даже въ
томъ случаѣ, когда одновременно работаетъ ключъ пріемной
станціи.
Пріемные аппараты и Д отличаются отъ обыкновенныхъ
489
морзогіскпхъ тѣмъ, что ихъ адектром.н’шітм имѣютъ па сопѣ днѣ
обміітки — одинаковыя, и<> но вваимно-цротивоцплоипплхъ понра-
в.тниіяхъ. Обѣ обмотки соединены послѣдовательно; одинъ ко-
нецъ соединенъ непосредственно съ линіей, другой идетъ въ со-
противленіе 1К, которое долиіпо быть численно равно сопроти-
вленію линіи, а изъ П'—въ землю.
Рис. 351. Схема для одповромоппаго телеграфированія по одному проводу іп> двухъ
взаимно протішоположпыхъ напрпнлепіях'ь.
Если теперь начинается передача, то «ожегъ встрѣтиться два
различныхъ случая: или работаетъ только одинъ изъ передаю-
щихъ ключей, или одновременно работаютъ оба.
Первый случай:
Положимъ, Т, посылаетъ сигналъ; токъ отъ батареи устре-
мляется прежде всего въ пріемный аппаратъ Д той же станціи.
Но по дорогѣ онъ развѣтвляется по двумъ противоположнымъ
обмоткамъ электромагнита, дѣйствія которыхъ взаимно уничто-
жаются, такъ какъ оба развѣтвленія имѣютъ одинаковое сопро-
тивленіе. Поэтому пріемный аппаратъ передающей станціи не
обнаруживаетъ никакихъ дѣйствій.
32-
490
Изъ двухъ токовъ одинъ замыкается черезъ ТГ, на той же
станціи; его дѣйствіе само по себѣ совершенно не важно. Другой
жо токъ попадаетъ въ линію и далѣе въ аппаратъ 22, другой
станціи. Тамъ опъ пробѣгаетъ только по одной обмоткѣ ’) и воз-
вращается въ землю. Благодаря этому якорь аппарата Еа при-
ходитъ въ движеніе и передаетъ нужные сигналы.
Второй случай:
Оба ключа работаютъ одновременно. Этотъ случай предста-
вляетъ главный интересъ. Здѣсь !Г, и Т2 стремятся вызвать въ
линіи два тока во взаимно противоположномъ направленіи, и
тока въ линіи вообще никакого нѣтъ.
Тѣмъ не мепѣе пріемные аппараты передаютъ сигналы. Въ
самомъ дѣлѣ, папрішѣръ, 7, пе можетъ дать тока въ цѣпи, п
поэтому черезъ первую обмотку пріемнаго аппарата К, тока не
будетъ. Остается только дѣйствіе тока, который на пріемной
станціи пробѣгаетъ отъ ея собственной батареи черезъ искус-
ственное сопротивленіе И',. Теперь, когда это дѣйствіе не пара-
лизуется дѣйствіемъ второй обмотки, якорь аппарата придетъ
въ движеніе. Курьезно, что при этомъ получаемый сигналъ про-
изводится мѣстной батареей, но въ точности соотвѣтствуетъ сиг-
налу, посылаемому съ другой станціи, такъ какъ только въ мо-
ментъ замыканія ключа и на другой станціи устанавливается для
тока описанный путь.
То же самое повторяется, конечно, и относительно другой
станціи. Вы видите, что задача рѣшена, и рѣшена необычайно
простыми средствами.
Соотвѣтственнымъ усложненіемъ установки достигается воз-
можность устроить четырехкратную телеграфію, при которой одно-
временно можетъ быть пущено въ двухъ противоположныхъ на-
правленіяхъ по двѣ депеши. И это еще не составляетъ границы
возможнаго. Такъ, проф. Меркадье (Политехническая школа въ
Парижѣ) изобрѣлъ способъ, дозволяющій передавать но одной
проволокѣ одновременно до двадцати четырехъ депешъ!
Собственно' говоря, опъ отчасти отвѣтвляется и во вторую обмотку, по
тамъ онъ ничтожно малъ сравнительно съ проходящимъ по цервой, вслѣдствіе
введеннаго въ ея цѣпь большого сопротивленія Ж2. Прим. пер&в.
491
Одновременная телеграфія и телефонія.
Хорошіе успѣхи достигнуты и въ другихъ поправленіяхъ.
Такъ, папр., научились пользоваться телеграфными лиліями для
цѣлсП телефоніи, даже во время, передачи депешъ!
Вспомните, какой необычайной чувствительностью обладаютъ
телефонные аппараты, какъ тонко ихъ дѣйствіе, какія непріят-
ныя возмущенія вызываются въ ппхъ, благодаря индукціи, уже
при одномъ сосѣдствѣ съ телеграфными линіями. Если вы вспо-
мните это, тогда и самую попытку соединить и то и другое въ
одну проволоку вы назовете просто дерзостью. Какъ, дѣйстви-
тельно, можно рѣшиться ввести въ самый телефонный проводъ
тѣ сравнительно сильные телеграфные токи, которые уже па зна-
чительномъ разстояніи совершенно портятъ разговоръ, передавае-
мый телефономъ?
Мы увидимъ, что при рѣшеніи этой смѣлой и трудной задачи
намъ окажутся полезными тѣ свойства перемѣннаго тока, кото-
рыя проявляются при комбинированномъ дѣйствіи самоиндукціи
и емкости.
Мы съ особеннымъ удовольствіемъ остановимся именно на
этомъ приложеніи и на слѣдующихъ за нимъ: читатели увидятъ
на этихъ примѣрахъ, какія чрезвычайныя по важности послѣд-
ствія таитъ въ себѣ тотъ фактъ, что дѣйствія самоиндукціи и
емкости нѣкоторымъ образомъ парализуютъ другъ друга. Этимъ
свойствомъ, къ сожалѣнію, до сихъ поръ пользовались еще
слишкомъ мало.
Обратимся же къ нашей парадоксальной задачѣ и посмо-
тримъ, съ какими средствами ее рѣшаетъ фопъ-Рпссельбергъ.
Ѣіпіе
XX XX
Тд Г, Га Т»
Рис. 352. Задача одновременной телеграфіи л телефоніи: и 2'2—телеграфныя,
л /<2—телефонныя станціи.
На рис. 352 схематически представлена телеграфная линія.
Дѣло идетъ о томъ, чтобы по ней можно было одновременно по-
радовать и телеграфные сигналы со станціи г1\ на станцію Т„ и
4-92
телефонный разговоръ отъ станціи 7Д на станцію и притомъ
такъ, чтобы одно не мѣшало другому.
Первая трудность состоять въ слѣдующемъ: телеграфные токи
при обыкновенныхъ условіяхъ, т.-е. при воздушномъ проводѣ,
обладающемъ сравнительно слабой самоиндукціей и емкостью,
передаются почти моментально во всѣ точки цѣпи, и каждый си-
гналъ влечетъ за собой сильное притяженіе телефонной пла-
стинки, что передастся уху въ видѣ очень сильнаго, сухого,
чрезвычайно непріятнаго треска.
Какъ же избѣжать этого треска?
Для этого нужно устроить такъ, чтобы при замыканіи и раз-
мыканіи токъ устанавливался въ цѣпи пе моментально, а по воз-
Рис. 353. Схема для одыоиременпоіі телеграфіи и телефоніи.
можностн въ теченіе нѣкотораго конечнаго промежутка времени.
Тогда телефонная пластинка также будетъ двигаться сравнительно
медленно, и ея движенія пропадутъ для уха: ухо не слышитъ
слишкомъ медленныхъ колебаній.
Положимъ, что для этой цѣли мы включимъ въ цѣпь, между
линіей и землей, комбинацію послѣдовательно соединенныхъ
другъ съ другомъ самоиндукціи и емкости (рис. 353). Тогда, при
опусканіи телеграфнаго ключа, потребуется нѣкоторое время на
накопленіе энергія въ діэлектрикѣ конденсатора и въ магнит-
номъ полѣ катушки самоиндукціи. Поэтому нормальная величина
493
тока установится не сразу, а въ теченіе нѣкотораго промежутка
времени, и пластинка въ }<\ и притягиваясь, не совершитъ
быстраго и шумнаго скачка 3).
Точно такъ же, когда мы поднимаемъ ключъ, размыкаемый
токъ исчезаетъ въ цѣни не сразу, такъ какъ освобождающая
анергія конденсатора и магнитнаго поля поддерживаютъ ого въ
теченіе нѣкотораго промежутка времени па прежнемъ уровнѣ.
Поэтому притянутая къ магниту телефонная пластинка отходитъ
отъ пего опять-таки сравнительно медленно.
При этихъ условіяхъ, телефонные аппараты, включенные въ
лилію, отнесутся къ телеграфнымъ сигналамъ совершенно индиф-
ферентно.
Но нужно еще знать, какъ присоединить телефонные аппа-
раты къ этой линіи.
Въ самомъ дѣлѣ, помѣстить телефонъ въ самую линію, по-
слѣдовательно съ телеграфнымъ аппаратомъ, очевидно, невоз-
можно: самоиндукція телеграфныхъ электромагнитовъ настолько
велика, что телефонные перемѣнные токи встрѣтили бы въ
нихъ слишкомъ большое сопротивленіе—оші бы совсѣмъ пе могли
циркулировать въ цѣпи.
Но, съ другой стороны, нельзя соединить телеграфъ и теле-
фонъ параллельно: сопротивленіе телефона очень мало въ срав-
неніи съ сопротивленіемъ телеграфа; почти весь токъ устре-
мился бы въ телефонный аппаратъ, а телеграфные сигналы не
дошли бы до своего назначенія, а предпочли бы болѣе легкій и
удобный путь въ землю черезъ телефопъ.
Какъ же быть?
Фонъ-Риссельбергъ поступаетъ очепь просто: онъ все-таки со-
единяетъ телеграфный и телефонный аппараты параллельно, но
опъ, кромѣ того, включаетъ въ цѣпь телефоннаго аппарата кон-
денсаторъ. Медленпо-неремѣнпые телеграфные токи не могутъ
пройти черезъ діэлектрикъ. Для болѣе быстро измѣняющихся те-
лефонныхъ токовъ конденсаторъ, напротивъ, не составитъ боль-
шого сопротивленія.
Вотъ и все—просто и ясно.
1) Но этотъ промежутокъ но долженъ быть и слишкомъ великъ, иаачо от-
дѣльные телеграфные знаки будутъ сливаться другъ съ другомъ.
4<Ц
Многократная телефонія.
То, о чемъ мм сейчась бесѣдовали, принадлежитъ еще про-
шлому вѣку, точнѣе—1885 году. Съ тѣхъ поръ и въ этомъ во-
просѣ мы сильно подвинулись впередъ.
Благодаря одному ивъ лучшихъ французскихъ электротехни-
ковъ, Морису Леблану, мы можемъ теперь рѣшить задачу, ко-
торая несравненно сложнѣе всѣхъ предыдущихъ, а именно: какъ
передавать но одному проводу одновременно нѣсколько телефон-
ныхъ разговоровъ.
Что эта задача труднѣе прежнихъ,—это ясно: при передачѣ
телеграфныхъ сигналовъ токи, получаемые при нажатіи отдѣль-
ныхъ ключей, почти всѣ тождественны другъ съ другомъ, и ка-
ждый изъ нихъ, благодаря тому, что онъ перемѣняется очень
медленно, можно трактовать, какъ постоянны;!. Если мы сумѣемъ
придать всѣмъ сигналамъ, исходящихъ отъ одного изъ аппара-
товъ, какой-нибудь особый, отличающій ихъ характеръ—напр.,
особую силу дѣйствія и т. п., это уже. позволитъ отличить сиг-
налы, получаемые отъ этого аппарата, отъ всѣхъ остальныхъ.
Далѣе, въ задачѣ объ одновременномъ телеграфированіи и те-
лефопировапіп мы имѣли дѣло съ токами двухъ совершенно раз-
личныхъ сортовъ, и этимъ-то мы и пользовались, подбирая усло-
вія такъ, чтобы токи одного сорта—телефонные—избирали себѣ
одинъ путь, а другого—телеграфные—другой.
Въ настоящемъ же вопросѣ мы не находимъ для себя ника-
кой подобной опоры, па которой мы могли бы утвердиться: всѣ
телефонные токи суть токи перемѣнные, и этого мало — каждый
изъ нихъ можетъ принимать самыя различныя интенсивности,
саиые различные періоды. Задача разобраться въ той путаницѣ,
которая происходитъ отъ смѣшенія двухъ-трехъ-четырехъ та-
кихъ токовъ, граничитъ поэтому съ полной безнадежностью.
Но съ помощью комбинированнаго дѣйствія емкости и само-
индукціи мы и здѣсь придемъ къ пашей цѣли.
Читатели знаютъ (стр. 233), что слово передается по теле-
фонной линіи съ помощью тока, который измѣняетъ свою вели-
чину вслѣдствіе измѣненія сопротивленія микрофона, передъ ко-
торымъ слово произносится. Токъ этотъ вводится въ линію не
ж
неиосрсдствешіо: онъ пр<‘дші.рптельш.і трамсформпр,ѵ«т‘я съ по-
мощью ішдуіщіошіой катушки.
Поставимъ па мѣсто батареи, служащей для полученія микро-
фоннаго тока, машину перемѣннаго тока (рис. 351). Теперь, даже
если пикто не будетъ говорить передъ микрофономъ, телефонъ
все время будетъ не переставая гудѣть: вѣдь черезъ него все
время идетъ перемѣнный токъ; под'ь дѣйствіемъ перемѣннаго
ЛеПилд
хт< т»х
Егйе
Рие. 354. Обслужннапіе теаефѳниоіі линіи перемѣппымі» токомъ.
тока пластинка телефона приходить въ колебанія съ періодомъ,
равнымъ періоду измѣненія тока.
Это равенство періодовъ звука и перемѣннаго тока позволя-
етъ намъ совсѣмъ избавиться отъ этого непрерывнаго, посто-
ронняго разговору гудѣиія. Въ самомъ дѣлѣ, если число коле-
баній пластинки будетъ около 50 или 100 въ секунду, звукъ бу-
детъ очень низокъ; при увеличеніи числа колебаній опъ будетъ
постоянно повышаться, и при 34000 колебаній въ секунду онъ
оборвется: Гельмгольтцъ доказалъ, что такія быстрыя колебанія
совсѣмъ не дѣйствуютъ на человѣческое ухо, — оно пхъ не
слышитъ.
Разъ мы это знаемъ, воспользуемся такими перемѣнными то-
ками, періодъ которыхъ лежитъ за предѣлами слышимости; пусть,
напр., нашъ токъ совершаетъ 50000 колебаній въ секунду.
Теперь, хотя телефонная пластинка и будетъ совершать та-
кія же быстрыя колебанія, мы не услышимъ никакого звука,—все
равно, какъ если бы мы питали микрофонъ постояннымъ токомъ.
49В
Если мы будемъ говорить передъ микрофономъ, мы будемъ
этимъ производить измѣненія средней величины силы тока, съ
періодомъ, лежащимъ между 30 и 3000 колебаній въ секунду.
Конечно, ати измѣненія передадутся въ видѣ звучащихъ коле-
баній п телефонной пластинкѣ.
Употребленіе токовъ съ быстрыми перемѣнами, вмѣсто по-
стоянныхъ, для питанія микрофона и составляетъ исходную точку
для всего послѣдующаго изобрѣтенія.
Существо же его заключается въ слѣдующемъ: мы до сихъ
поръ молчаливо дѣлали предположеніе, что эти перемѣнные токи,
какъ и постоянные, легко пройдутъ черезъ пріемникъ-катушку
внутри телефонной трубки. Но вѣдь это предположеніе не со-
всѣмъ вѣрно. Въ самомъ дѣлѣ вѣдь катушка съ желѣзнымъ
стержнемъ представляетъ собой порядочную самоиндукцію. Что же
Ееііипд.
Епіе
Егсіе
Епіе [у] Егсіе
Рис. 355. Схема многократной телефоніи.
предпринять для того, чтобы токъ все же пошелъ въ катушку,
несмотря на кажущееся сопротивленіе, представляемое этой само-
индукціей?
Если мы хотимъ достигнуть того, чтобы токъ шелъ, не-
смотря на самоиндукцію, по линіи (рис. 355), мы
должны (стр. 459) ввести въ эту линію такой конденсаторъ, чтобы
497
гго емкость парализовала дѣйствія самоиндукціи, т.-е. чтобы
цѣпь была настроена вч. резонансъ съ ко.тебаніями тока, совер-
шающимися 5<Ю(Ю разъ ігь секунду.
Когда такой конденсаторъ будетъ введенъ въ цѣпь, токъ опять
пачнст'п по пей свободно циркулировать, дѣйствовать на пла-
стинку и передавать звукъ.
По все нто справедливо только въ томъ случаѣ, если, дѣй-
ствительно, цѣпь настроена въ резонансъ съ колебаніями микро-
фоннаго тока. Всякій другой токъ ігрп данной настройкѣ не мо-
жетъ идти черезъ цѣпь: опа по настроена ему въ резонансъ.
Въ этомъ заключается все рѣшеніе задачи.
Когда микрофонъ питается токомъ въ ЭООПО перемѣнъ іи.
секунду (отъ машины 11^), то вѣдь ничто не помѣшаетъ намъ
ввести параллельно ему второй микрофонъ 7’/, со своей маши-
ной перемѣннаго тока ПЛ2. Но пусть при этохгь машина ТГ2 да-
етъ ігь секунду не 50000, а 60000 перемѣнъ. Тогда изъ этихъ
двухъ токовъ, одновременно бѣгущихъ по линіи па другую стан-
цію, одппъ можетъ проникнуть только въ вѣтвь ДКС', настроен-
ную ему въ резонансъ, и не проникаетъ въ вѣтвь ко-
торая настроена въ резонансъ но ему, а второму току. Этотъ
второй токъ легко пробѣжитъ по ней, но зато вѣтвь І^І^С бу-
детъ ему недоступна.
Конечно, мы могли бы включить въ цѣпь и третью пару ми-
крофоновъ и пріемниковъ, съ какимъ-нибудь третьимъ періодомъ
колебанія и т. д., и число всѣхъ паръ, которыя мы можемъ вклю-
-чигь въ линію, теоретически представляется совершенно неогра-
ниченнымъ.
Впрочемъ нужно сказать, что на практикѣ это рѣшеніе еще
не было испробовано надлежащимъ образомъ; по всей вѣроятно
сти, тутъ придется еще встрѣтиться съ большими затрудне-
ніями.
Но теорія нашего рѣшенія совершенно правильна, да и опыты
въ этомъ направленіи уже дѣлались. Опыты эти показали, что
полнаго раздѣленія голосовъ при этомъ не достигается. Полу-
чается такое впечатлѣніе, что, кромѣ главнаго, нужнаго намъ
голоса, слышатся и Другіе голоса—правда, гораздо слабѣе, какъ-
будто издалека.
49Н
Передача на разстояніе почерка.
Телаутографъ Ритчи.
Мы переходимъ къ задачѣ, которая рѣзко отличается отъ всѣх'ь
предыдущихъ. Мы зададимся цѣлью передать на разстояніе ри-
сунокъ, рукопись,—короче псѣ движенія пера, которое ходитъ по
бумагѣ на посылающемъ аппаратѣ. Этп движенія должны повто-
ряться всѣ цѣликомъ, включая сюда и опусканіе пера при на-
жатіи, и точки па і, и переносъ пера въ чернильницу для запа-
санія новыхъ чернилъ и т. п.
Прежде для этой цѣли предлагались комбинаціи, основанныя
на употребленіи одновременно четырехъ проводовъ (Грей, въ
1893 году).
Въ телаутографѣ Ритчи (1901) намъ требуется всего двѣ про-
волоки.
Это — весьма важная сторона вопроса. Дѣло въ томъ, что въ
новѣйшихъ телефонныхъ сѣтяхъ пользуются всегда двумя про-
водами ‘). Благодаря этому, каждый разъ, какъ при разговорѣ
по телефону явилась бы надобность передать письменное прика-
заніе, вручить лично подписанную квитанцію или расписку и
т. и., можно включать на мѣсто телефоннаго аппарата упомяну-
тый телаутографъ.
Какъ же осуществляется такая сложная задача съ помощью
всего двухъ проводовъ?
На рис. 356 7^ обозначаетъ пишущее перо посылающаго аппа-
рата. Оно укрѣплено въ мѣстѣ соединенія двухъ штангъ и Т*.
Это соединеніе—шарнирное, равно какъ и соединеніе этихъ двухъ
штангъ съ двумя другими и //. Въ свою очередь эти двѣ
штанги насажены съ помощью шарнировъ же па неподвижныя
оси. Очевидно, что при такой взаимной связи каждое положе-
ніе 7^ на бумагѣ соотвѣтствуетъ одному вполнѣ опредѣленному
положенію штангъ и і/.
Пріемный аппаратъ содержитъ въ себѣ систему ігТ,гРчТ<^,
вполнѣ подобную системѣ Положимъ, что мы съ по-
*) Это дѣлается для уничтоженія постороннихъ индукціонныхъ вліяній, ко-
торыя дѣйствуютъ въ двухъ проводахъ во взаимно-противоположныхъ направле-
ніяхъ я потому взаимно уничтожаются.
499
МОЩЬЮ нашихъ проволокъ сумѣли устпновить между ЭТИМИ двумя
системами такую связь, что /2 и /2' всегда вращаются около своей
неподвижной оси на такой же уголъ, какъ /, и //. Тогда І-2 бу-
детъ описывать па бумагѣ пріемнаго аппарата тѣ же самыя дви-
женія, которыя въ этотъ моментъ продѣлываетъ перо 1’\. II мы
Рис. 356. Принципъ тслаугоі’рафа Ритчи: 7\, Т{' 1<\—посылающій аппаратъ;
4/, Т2, Т2, —прюмяыіі аппаратъ.
увидимъ въ коицѣ-колцовъ на бумагѣ ту же депешу, которую
отправитель пишетъ па станціи отправленія.
Является, однако, вопросъ, осуществима ли такая связь. Ока-
зывается, что осуществима, и притомъ чрезвычайно простыми
средствами; впрочемъ, когда задача рѣшена, она всегда начи-
наетъ казаться простой...
На рис. 357 и // представляютъ собой рукоятки двухъ рео-
статовъ Т'Гі и ТК/, при чемъ тотъ и другой обладаютъ большимъ
количествомъ контактовъ. На другой станціи I* и Ц суть стрѣлки
двухъ аперіодическихъ *) гальванометровъ, отклоняемыя токомъ
съ большой силой и потому легко преодолѣвающія треніе пишу-
щаго штифта о бумагу.
Гальванометръ 12 и реостатъ Пд питаются батареей В черезъ
одинъ проводъ о землю, гальванометръ /а' и реостатъ дру-
гой батареей черезъ второй проводъ и землю. Отклоненіе
*) Аперіодическими гальванометрами называютъ такіе, у которыхъ стрѣлка,
не совершая колебаній, почтя сразу принимаетъ новое положеніе равновѣсія.
500
гальванометра /., обусловливается величиной сопротивленія, вве-
деннаго въ реостатъ, и, слѣдовательно, положеніемъ рукоятки/,.
Конечно, нетрудно устроить реостатъ такъ, что стрѣлка гальвано-
метра будетъ становиться всегда параллельно тому положенію,
[><і[Х] Егчіс Егйс Й Егі1с
Рис. 357. Схема телвутографа. Ритчи: динжетя пишущаго штифта нт> плоскости чор-
ТСлчП.
которое въ данный моментъ занимаетъ рукоятка реостата. Если
такъ же налажена и цѣпь второго гальванометра, то первая часть
нашей задачи рѣшена: перо Р2 будетъ воспроизводить на бумагѣ
съ абсолютной точностью движенія пера
Но это, повторяемъ, только первая часть задачи.
Вѣдь перо, которымъ мы пишемъ, касается бумаги далеко не
всегда. Мы поднимаемъ его, чтобы начать новое слово, чтобы
поставить точку надъ і, чтобы подчеркнуть написанное, чтобы
набрать на перо новыхъ чернилъ изъ чернильницы. Если бы
штифтъ пріемнаго аппарата воспроизводилъ всѣ эти движенія
въ плоскости бумаги, то она покрылась бы некрасивой мазней,
которую трудно было бы иногда даже разобрать. За неимѣніемъ
ничего лучшаго можно было бы, конечно, помириться и съ этимъ.
Но это, во всякомъ случаѣ, нельзя было бы назвать изящнымъ
рѣшеніемъ вопроса.
Ритчи, дѣйствительно, не удовлетворился этимъ рѣшеніемъ.
Придуманный имъ выходъ представляетъ собой едва ли не самую
оригинальную часть его прибора.
Задача состоитъ главнымъ образомъ въ томъ, чтобы обойтись
оъ помощью двухъ проволокъ. Введеніе двухъ новыхъ проволокъ
501
очень упростило бы задачу, но зато, какъ мы видѣли, совер-
шенно лишило бы приборъ ого практическаго значенія. Вмѣсто
ятого Ритчи заставляетъ работать для новой цѣли тѣ же двѣ
проволоки, для чего пользуется тѣмъ принципомъ, который вве-
денъ фонъ-Риссельбергом'Ь для устройства одновременной теле-
графіи и телефоніи (см. стр. 492).
Когда посылающее перо пишетъ, пластинка, на которой ле-
житъ бумага, немного подается подъ его давленіемъ и замыкаетъ
цѣпь Румкорфовой катушки И (рис. 358). Катушка начинаетъ
работать и посылаетъ токъ своей вторичной обмотки черезъ не-
большой конденсаторъ с,; конденсаторъ и вторичная обмотка
включены между двумя проводами линіи. Возникающій токъ—
очень быстро - перемѣнный. Конденсаторъ здѣсь служить для
того, чтобы медленно - перемѣнные токи батарей Вг и 23/ не за-
ходили во вторичную обмотку, а шли своимъ путемъ въ гальвано-
метры.
Быстро-перемѣнные токи могута, придя на вторую станцію,
пойти двумя путями: первый — черезъ обмотки гальванометровъ
и землю. Но этотъ путь доступенъ только для постоянныхъ то-
ковъ, благодаря значительной самоиндукціи обмотки гальвано-
метровъ.
Другой путь лежитъ черезъ конденсаторъ С2 и небольшое
релэ Этотъ путь и избирается быстро-перемѣннымъ токомъ,
502
который, будемъ ато помнить, течетъ по цѣпи только при дѣй-
ствіи і'умкорфовой катушки, т.-е. когда пишущій штифтъ на-
давливаетъ па бумагу.
Протекая по релэ ф, токъ притягиваетъ къ себѣ помѣщенный
около него якорь. Якорь связанъ съ легкимъ металлическимъ
рычажкомъ V (рис. 359), и па атомъ рычажкѣ лежатъ знакомыя
намъ штанги Тг З, пріемнаго аппарата. Пока якорь не притя-
нутъ къ релэ, пишущій штифтъ пріемнаго аппарата не касается
бумаги; но какъ только якорь притянется къ релэ, вмѣстѣ съ
Рис. 359. Приспособленія для подниманія и опусканія пишущаго штифта въ телауто-
і’рафѣ Рптчк.
нимъ на нѣсколько миллиметровъ опустится и рычажокъ О. а
пишущій штифта коснется бумаги. Какъ только штифтъ посыла-
ющей станціи поднимется отъ бумаги, перестанетъ работать Рум-
корфова катушка, якорь пріемной станціи отойдетъ отъ релэ и пи-
шущее перо пріемнаго аппарата отойдетъ отъ бумаги—и т. д., и т. д.
Вотъ самыя существенныя части прибора. Мы пе будемъ раз-
сматривать другихъ его деталей, которыя, нужно сказать, остро-
умнѣй одна другой; такъ, напр., бумага па обѣихъ станціяхъ
передвигается одинаково; перо періодически снабжается черни-
лами; посылающій аппаратъ легко замѣняется пріемнымъ и т. п.
Передача рисунка на разстояніе съ помощью электри-
чества.
Надъ этой задачей тоже уже давно ломаетъ себѣ голову не
одинъ десятокъ изобрѣтателей, но нельзя сказать, чтобы съ осо-
беннымъ успѣхомъ...
503
Собственно говоря, »на уже вовсе пе настолько рѣзко отли-
чается отъ разсмотрѣнныхъ нами ранѣе.
Ліи научились передавать содержаніе мысли, потомъ п внѣш-
нюю оболочку ее—слово, со всѣми его оттѣнками. Но если мы
умѣемъ такимъ образомъ передать слуховое ощущеніе, почему
мы пе сумѣемъ передать зрительнаго?
Подобно звуку свѣтъ представляетъ собой колсбатсльпое дви-
женіе. Если мы совладали съ однимъ видомъ колебательнаго
движенія, почему бы намъ не попробовать свои силы и па дру-
гомъ? Правда, колебательныя движенія, соотвѣтствующія свѣто-
вому ощущенію, гораздо болѣе тонки; по вѣдь и средства, вы-
двигаемыя наукой и техникой, съ каждымъ днемъ становятся
болѣе богатыми и могущественными.
Что мы сильно разсчитываемъ па успѣхъ въ этомъ дѣлѣ,
это доказывается уже тѣмъ, что нужный памъ аппаратъ, хотя
онъ еще и не изобрѣтенъ, уже получилъ шія и названъ телефо-
томъ. Впрочемъ, и удачное названіе чего-либо да стоитъ!..
На первый разъ мы будемъ скромны: мы не будемъ заноситься
мечтой въ тѣ еще отдаленныя времена, когда телеграфная про-
волока будетъ изъ себя представлять нѣчто въ родѣ сверх-
естественной подзорной трубы, и глазъ, помѣщенный на одномъ
ея копцѣ, будетъ любоваться панорамой, развертывающейся пе-
редъ другимъ концомъ телеграфнаго провода.
Въ настоящее время мы будемъ достаточно удовлетворены
если передадимъ на другую станцію со всѣми оттѣнками, цвѣтами
и движеніями ту картину, которая получается па матовомъ
стеклѣ фотографическаго аппарата.
Я думаю, что вы будете довольны даже и въ томъ случаѣ,
если и цвѣта останутся не переданными, а вы получите на
пріемной пластинкѣ нѣчто въ родѣ движущейся фотографіи.
Даже такой успѣхъ позволитъ памъ запастись нѣкоторымъ коли-
чествомъ терпѣнія для ожиданія окончательнаго рѣшенія задачи.
Какъ это ни грустно, но нужно сознаться, что и такая огра-
ниченная постановка вопроса все еще оставляетъ мѣсто для
чрезвычайно большихъ затрудненій.
Легко говорить, что свѣтъ и звукъ одинаково представляютъ
собой колебательное движеніе и что поэтому ихъ одинаково
можно передавать по проволокѣ.
зз
504
На дѣлѣ между ними лежитъ непроходимая пропасть.
Во-первыхъ, звуковыя ііолебянія суть колебанія механическія;
въ качествѣ таковыхъ они легко передаются, какъ механическія
же колебанія, частямъ передающаго звукъ аппарата. Свѣтовыя
колебанія совершенно неспособны произвести такихъ механиче-
скихъ движеній.
Далѣе, звуковыя колебанія, какъ бы сложны опи пи были,
легко могутъ быть сведены къ одной равнодѣйствующей.
Пояснимъ это примѣромъ: представимъ себѣ нѣсколькихъ ло-
шадей, привязанныхъ веревками къ какой-нибудь тяжести и
тянущихъ ее въ разныя стороны. Тяжесть, разумѣется, не можетъ
же. двигаться одновременно по всѣмъ направленіямъ. Она на-
правляется туда, куда направлена, какъ принято выражаться,
равнодѣйствующая всѣхъ отдѣльныхъ усилій.
Точно такъ же колеблющаяся пластинка телефона, подвергну-
тая сразу дѣйствію нѣсколькихъ колебательныхъ силъ, нѣсколь-
кихъ звуковъ, составляющихъ
тотъ или ииой перемѣнный
звукъ' приходитъ въ движе-
ніе, являющееся плодомъ сло-
женія всѣхъ отдѣльныхъ силъ,
и это результирующее движе-
ніе вполнѣ характеризуетъ дан-
ный звукъ. -Если съ помощью
какого-нибудь электрическаго
приспособленія мы добьемся
того, что другая пластинка бу-
Рис. 360. Рис. 361. детъ совершать въ точности
Спѣтоѵѵвствитслі.вая селеновая пластинка.
тѣ же самыя колебанія, какъ
первая,—она произведетъ’ и въ точности тѣ же звуковыя волны.
Мы видимъ, что самый сложный звукъ переводится въ каждый
данный моментъ въ одно движеніе пластинки и потому легко
можетъ быть переданъ съ помощью одной проволоки, соеди-
няющей станцію отправленія съ пріемной.
Когда дѣло касается свѣтовыхъ ощущеній, то мы сейчасъ же
встрѣтимъ совершенно другія условія.
Различныя части картины должны быть переданы от-
дѣльно, съ сохраненіемъ ихъ относительнаго положенія, со
505
нгѣми особенностями ихъ наружнаго вида и пеігЬщепія: если 6г>т
мы іігіпроГиіва.'іи смѣшать всѣ элементы въ одну кучу, чтобы
получить одиѵ раішодѣйствующую, то мы не получили бы на
пріемной станціи ничего, напоминающаго данную картину, а
получили бы просто болѣе или менѣе свѣтлое пятно.
Рис. 362. Приборы для фотографіи яа разстояніи но способу пряд]!. Корна.
Необходимый выводъ отсюда таковъ: на посылающемъ аппаратѣ
нужно весь объектъ раздѣлить на большое число маленькихъ
квадратиковъ такъ, чтобы на каждый квадратикъ попадала лишь
очень небольшая часть объекта; эту небольшую часть можно
считать равномѣрной по освѣщенію. Каждый изъ этихъ квадра-
тиковъ долженъ быть связанъ съ такимъ же квадратикомъ на
другой станціи отдѣльнымъ -проводомъ. Проводовъ, значитъ, но-
33*
506
понадобится столько же, па сколько квадратиковъ мн раздѣлимъ
всю передаваемую картину.
Итакъ, каждый отдѣльный квадратикъ долженъ дѣйствовать
какъ одно цѣлое, суммируя всѣ падающія на него, свѣтовыя
Рис. 363. Фотографія па разстояніи по Корну.
дѣйствія въ одно, среднее
по силѣ освѣщенія и цвѣту.
Уто—уже сравнительно лег-
кая задана, и при такомъ
способѣ трудность передачи
очертанія рисунка, конту-
ровъ сама собою отпадаетъ.
Контуры выходятъ сами со-
бой.
Но этотъ способъ требуетъ,
повторяемъ, раздѣленія ри-
сунка на очень большое чис-
ло очень маленькихъ квад-
ратиковъ, иначе картина по-
теряетъ всю свою рѣзкость
и ясность. Чтобы получить
такую мелкую мозаику, намъ
оказывается нужнымъ гро-
мадное число отдѣльныхъ
проводовъ, что опять лиша-
етъ наше рѣшеніе всякаго
практическаго значенія.
Всѣ предложенныя систе-
мы выходятъ изъ этого за-
трудненія однимъ способомъ:
вмѣсто того, чтобы передавать весь рисунокъ сразу, они воспро-
изводятъ его по частямъ, каждый квадратикъ отдѣльно. Если
передъ аппаратомъ па станціи отправленія передвигать квадра-
тикъ за квадратикомъ, и одновременно съ той же скоростью пе-
редвигается чувствительная пластинка на пріемной станціи, то въ
результатѣ у насъ одинъ проводъ передастъ весь рисунокъ. Не
входя въ подробности, нужно однако замѣтить, что передача про-
исходитъ удовлетворительно только при очень медленной смѣнѣ
квадратиковъ одного другимъ.
:'О7
Предположимъ, однако, что мы все-таки сумѣли устроить такъ,
что всю картину проведемъ передъ пріемнымъ аппаратомъ въ
’/)й секунды. Въ слѣдующую десятую секунды картина пройдетъ
передъ япмъ вторично и т. д. Глазъ н;шп, удерживаетъ наши
зрительныя впечатлѣнія въ теченіе болѣе чѣмъ одной десятой
доли секудны, и мы поэтому не увидимъ мельканія; зрительное
ощущеніе получитъ непрерывный характеръ. Если картина ’) пе-
редъ посылающимъ аппара-
томъ будетъ измѣняться бла-
годаря движенію объекта,
мы увидимъ то же движеніе
на рисункѣ, даваемомъ прі-
емнымъ аппаратомъ — со-
всѣмъ, какъ въ кинемато-
графѣ.
Одно песчастіе: числовой
расчетъ опрокидываетъ всѣ
эти мечтанія...
Одна картина должна смѣ-
няться другой не менѣе
10 разъ въ секунду. Въ эту
одну десятую долю секунды
передъ аппаратомъ должны
пробѣжать по очереди всѣ
квадратики, на которые раз-
дѣлена передаваемая кар-
тина. Но эти квадратики
малы—скажемъ, пе больше
1 кв. миллиметра каждый.
Если передаваемая нами кар-
тина имѣетъ въ длину и ширину по 10 ст., т.-е. если ея площадь
занимаетъ 100 кв. сантиметровъ, ее придется раздѣлить на 10000
квадратиковъ, а на пробѣгапіе каждаго придется всего только
і
- - доля секунды. До сихъ поръ въ нашемъ распоряженіи
100000
нѣтъ такого чувствительнаго аппарата, который бы могъ въ такой
1) Мы должны помнить, что етя картина есть дѣйствительное изображеніе па
стеклѣ внутри фотографическаго аппарата.
508
короткій промежутокъ времени запечатлѣть и передать на другую
станцію свѣтовое впечатлѣніе.
Приходится отказаться и отъ „живой фотографіи* па разстоя-
ніи и ограничиться передачей неподвижныхъ объектовъ. Но мы
видимъ, что единственное затрудненіе заключается только въ
недостаточной чувствительности нашихъ приборовъ, а ото дастъ
надежду,' что задача все же будетъ когда-нибудь рѣшена.
Оставимъ это далекое будущее. Каковы наши теперешнія сред-
ства для рѣшенія вопроса?—Лора сказать объ этомъ нѣсколько
словъ.
Единственнымъ способомъ подойти къ практическому рѣше-
нію вопроса считается въ настоящее время примѣненіе селена.
•Это вещество обладаетъ замѣчательнымъ свойствомъ: его элек-
трическое сопротивленіе въ сильной степени зависитъ отъ освѣ-
щенія. Чѣмъ сильнѣе освѣщена селеновая пластинка, тѣмъ мень-
ше ея сопротивленіе.
Этимъ свойствомъ и пользуются для передачи освѣщенія на
разстояніе: селеновая пластинка включена въ цѣпь па одной стан-
ціи, а па другой—въ цѣпь введена лампочка. Когда селеновая
пластинка освѣщена, ея сопротивленіе падаетъ, лампочка на вто-
рой станціи горитъ ярко. Когда па пластинку надаетъ тѣнь, ея
сопротивленіе сильно возрастаетъ, и лампочка на второй станціи
почти тухнетъ. На станціи отправленія па селеновую пластинку
падаютъ послѣдовательно различію освѣщенные квадратики про-
водимой передъ селеномъ картины: па станціи полученія освѣ-
щеніе различной силы падаетъ послѣдовательно на разные ква-
дратики проводимой передъ лампочкой фотографической пла-
стинки.
То, что читатель находитъ выше, фигурировало въ первомъ
французскомъ изданіи книги, въ 1903 году. Съ тѣхъ поръ мно-
гія мечты превратились въ дѣйствительность, благодаря, въ осо-
бенности, трудамъ Корна. На рисункахъ 360—362 изображены
демонстраціонные аппараты, служащіе для полученія фотографіи
на разстояніи. Рис. 363 и 364 даютъ два образца того, что до сихъ
поръ можетъ быть достигнуто по этому способу.
Бесѣды о радіи и новыхъ видахъ
лучей.
Какъ авторъ рѣшился приняться за труд-
ную задачу.
Многіе изъ моихъ читателей оказали мнѣ очень лестное для
меня довѣріе и просили меня ввести икъ въ одну чудесную
область современной физики. Я разумѣю ту область, которая ка-
сается изученія различныхъ лучей; опа началась съ знаменитыхъ
опытовъ Гертца, установившихъ тождество между электрическими
и свѣтовыми явленіями, продолжалась работами относительно
катодныхъ лучей и х-лучей Рентгена и кончается въ настоящее
время поразительными открытіями Беккерелевскихъ лучей и
радія.
Безъ сомнѣнія, нѣтъ въ физикѣ области, болѣе достойной
вниманія, и въ то же время, изученіе этой области особенно на-
глядно подчеркиваетъ универсальное значеніе электричества.
Уже одинъ объемъ чисто практическихъ приложеній этой главы
говоритъ объ ея чрезвычайной важности: стоитъ назвать удиви-
тельные снимки съ помощью Рентгеновскихъ лучей, парадоксаль-
ную безпроволочную телеграфію, примѣненія радія, обогащающія
медицину и открывающія огромное поле новыхъ химическихъ
превращеній вещества. Но во сколько разъ важнѣе оказались
чисто-теоретическія послѣдствія этихъ открытій!
Наши знанія о соотношеніи матеріи и энергіи сразу выросли
и въ ширину и въ глубину. Наши идеи объ единствѣ физиче-
скихъ силъ укрѣпились, а вмѣстѣ съ тѣмъ 'укрѣпилась и идея
единства матеріи. Атомъ, столь загадочный и безжизненный въ
510
нашихъ прежнихъ представленіяхъ, внезапно предсталъ передъ
нами какъ цѣлый сложный міръ, таящій въ своихъ нѣдрахъ
огромныя сокровища энергіи. Грандіозная простота—общій прин-
ципъ строенія вселепиой—все сильнѣе ощущается пами въ без-
конечномъ разнообразіи ея явленіи. Развѣ это не есть самое выс-
шее удовлетвореніе нашей вѣчной жажды знанія, влекущей
насъ къ источнику всего существующаго?!
Ясно, что область, въ которой вырабатываются эти основ-
ныя воззрѣнія, трудно доступна непосвященному путнику, не
запасшемуся всѣми доступными наукѣ средствами для преодо-
лѣнія встрѣчныхъ препятствій. Кто не поднялся па самую высь
горныхъ хребтовъ этой области, никогда не увидитъ въ пей
ничего, кромѣ разрозенпыхъ, туманныхъ представленій, без-
почвенныхъ гаданій и гипотезъ, измышленій фантазеровъ и
мечтателей.
Но было бы жаль оставить нашего путника при такихъ пе-
чальныхъ мысляхъ.
И вотъ я, испугавшись трудности задачи, которую задавали
мнѣ мои довѣрчивые читатели, сначала очепь долго раздумы-
валъ. Въ копцѣ-концовъ я пришелъ къ убѣяаденію, что все же
возможно, не насилуя привычныхъ представленій читателей, вве-
сти ихъ въ міръ эфирныхъ явленій; что, даже ограничивая очень
скромными рамками область изложенія, можно убѣдить читателя,
что ученые очень далеки отъ склонности къ слишкомъ смѣлымъ
предположеніямъ, и каждый свой шагъ въ облаетъ неизвѣстнаго
тщательно соразмѣряютъ съ цѣлой массой строгихъ логическихъ
предпосылокъ и убѣдительныхъ опытовъ.
Можетъ быть, мпѣ пе посчаслшштся исполнить свое намѣре-
ніе такъ, какъ мпѣ это хотѣлось бы, ио попытка все же слишкомъ
соблазнительна, и пусть это будетъ моимъ извиненіемъ, если
она окажется неудачной.
ГЛАВА I.
Гертцевскія колебанія.
Элементарная теорія колебательнаго движенія.
Помня пословицу: „что посѣешь, то пожнешь", читатели ие
должны удивляться, что пмъ придется затратить довольно боль-
шой трудъ, преджде чѣмъ они подойдутъ къ цѣли.
Попятно, что, разъ мы хотимъ проникнуть въ таинственный
міръ эфпра, мы должны прежде всего познакомиться съ тѣми
основаніями, которыя заставили физиковъ принять существованіе
этой среды, столь далекой по своимъ свойствамъ отъ обычныхъ
представленій о веществѣ.
Этимъ и занимается первая глава.
Вообразимъ себѣ повѣшенный въ открытомъ пространствѣ ко-
локолъ, и пусть по нему бьетъ молотъ. Тогда изъ колокола вы-
рывается звукъ, уносящійся въ пространство. Оігь распростра-
няется отъ одной точки къ другой съ постоянной скоростью, ко-
торая давно измѣрена и равна приблизительно 330 метрамъ въ
секунду.
Если скорость звука дѣйствительно представляетъ собой по-
стоянную величину, то звукъ долженъ распространяться во всѣ
стороны одинаково быстро. Нѣсколько наблюдателей, расположив-
шись на одинаковомъ разстояніи отъ колокола по разнымъ на-
правленіямъ, услышатъ звукъ всѣ въ одинъ моментъ, и при-
томъ тѣмъ позже, чѣмъ всѣ они находятся дальше отъ колокола.
Иначе это выражается такимъ образомъ: звуковое возмущеніе
распространяется въ видѣ сферъ, быстро растущихъ съ течені-
емъ времени.
Мы можемъ съ полною увѣренностью утверждать, что. средой,
512
передающей звукъ отъ точки къ точкѣ, является воздухъ. Если
звучащее тѣло находится въ пустотѣ, мы не слышимъ никакого
звука: тѣло колеблется, но его колебанія до насъ не доходятъ.
Дѣло .’щачителыю осложняется въ случаѣ свѣта — прежде;
всего, благодаря значительной скорости его распространенія.
Все же удалось измѣрить и эту скорость, и притомъ нѣсколь-
кими различными способами. Принципъ простѣйшаго измѣренія
ея состоитъ въ томъ, что опредѣляютъ величину того проме-
жутка времени, который нуженъ лучу свѣта, чтобы пробѣжать
извѣстное, болѣе или менѣе значительное разстояніе и, отразив-
шись тамъ отъ зеркала, вернуться назадъ. Изъ этихъ измѣреній
оказалось, что и скорость свѣта постоянна по величинѣ и до-
стигаетъ 300 000 километровъ въ секунду. Отсюда слѣдуетъ, что
и свѣтовое возмущеніе распространяется сферами, которыя имѣ-
ютъ въ центрѣ источникъ свѣта и съ теченіемъ времени необы-
чайно быстро растутъ въ поперечникѣ.
Но вотъ что особенно удивительно: для свѣта оказывается
излившей всякая матеріальная среда. Въ то время, какъ звукъ
не проходитъ черезъ пустоту, солнце ежедневно посылаетъ памъ
свой свѣтъ черезъ необъятныя пространства, лишенныя всякихъ
признаковъ вещества.
Чтобы объяснить себѣ это распространеніе свѣта черезъ пу-
стоту, Ньютонъ высказалъ предположеніе, что природа свѣта
рѣзко отличается отъ природы звука и что свѣтъ состоитъ изъ
мельчайшихъ частицъ особаго вещества, которое выбрасывается
свѣтящимися тѣлами во всѣ стороны и летитъ но пространству
съ громадной скоростью.
Современная физика давно отвергла эти представленія, какъ
совершенно ложныя. Только съ открытіемъ катодныхъ лучей мы
получили явленіе, воскрешающее вповь старыя ньютоновскія
представленія о лучѣ.
Если современная наука относится такъ отрицательно къ тео-
ріи испусканія Ньютона, то, очевидно, опа сумѣла поставить па
ея мѣсто нѣчто болѣе основательное. Это „нѣчто1*—теорія волно-
образнаго движенія, представляющая собой распространеніе теоріи
распространенія звука на оптическія явленія.
Звуковыя волны, какъ мы упомянули, распространяются въ
видѣ сферъ, сотрясая одну точку матеріальной среды за другой.
;'13
При объясненіи распространенія спѣта мы должны напередъ отка-
заться отъ содѣйствія матеріальной среды, такъ какъ свѣтъ рае-
иространяетя и ігь пустотѣ». По внимательный взоръ физика от-
крываетъ въ явленіяхъ распространенія звука и сігѣга черты по-
разительнаго сходства, идущаго чрезвычайно далеко. Поэтому
приходится допустить, что способъ распространенія ихъ одина-
ковъ: а при этомъ допущеніи является необходимость признать
существованіе особой, болѣе топкой, чѣмъ обыкновенное, „гру-
бое" вещество, среды, о о пр а, наполняющаго всю вселенную,
распространеннаго не только въ междуплапетныхъ безднахъ, но
и въ воздухѣ земной атмосферы и внутри самыхъ плотныхъ
тѣлъ природы.
Трудно представить себѣ другой способъ объяснить распро-
страненіе свѣта. Дѣйствительно, или свѣтящееся солнце само
отдѣляетъ отъ себя частицы, испускаемыя имъ во всѣ стороны—
(это теорія испусканія), или оно сообщаетъ какое-то возмущеніе
промежуточной средѣ, которая и передаетъ отъ точки къ точкѣ
это возмущеніе въ видѣ свѣта—-это теорія волнообразнаго дви-
женія эѳира.
II та и другая теорія а ргіоті одинаково вѣроятны. Рѣшаю-
щее значеніе въ пользу той пли другой имѣетъ только опытъ.
Опытъ оказался гибельнымъ для теоріи испусканія. Теорія испу-
сканія приходила къ заключенію, что скорость свѣта въ водѣ
больше, чѣмъ скорость его въ воздухѣ. Теорія волнообразнаго
движенія утверждаетъ какъ разъ обратное. Точный опытъ Фуко
далъ неоспоримое доказательство справедливости послѣдняго
воззрѣнія, что и нанесло теоріи испусканія первый рѣшитель-
ный ударъ. Послѣ этой первой неудачи послѣдовали и другія,
доставлявшія каждый разъ новое торжество теоріи волнообраз-
наго движенія. Послѣдняя въ настоящее время пользуется все-
общимъ признаніемъ, а вмѣстѣ съ тѣмъ никто уже не отверга-
етъ и существованія эѳира, какъ ни чужда нашимъ обыденнымъ
представленіямъ эта среда—невещественная, неосязаемая и не-
вѣсомая.
Механизмъ распространенія волнъ.
Каковъ же механизмъ распространенія сферическихъ волнъ
звука и свѣта, концентрически охватывающихъ точку, въ кото-
514
Рис. 365. Распростра-
неніе полпъ по поверх-
ности йоды покрутъ бро-
шеннаго камня.
рой находится источникъ возмущенія? Намъ было би очень трудно
составить себѣ объ этомъ ясное представленіе, именно вслѣдствіе
невидимости самихъ волнъ; но пасъ выводитъ изъ этого затруд-
ненія то обстоятельство, что мы знаемъ одно явленіе, которое
служитъ для пасъ осязательной, классиче-
ской и поразительно точной аналогіей.
Это явленіе—тѣ кругообразныя волпы, ко-
торыя разбѣгаются по ровной поверхности
воды отъ мѣста, въ которое упалъ камень.
Камень, падая, вдавливаетъ поверхность воды;
затѣмъ вода стремится запять первоначаль-
ное положеніе, но, занявъ его, она, благодаря пріобрѣтенной ско-
рости, не можетъ па немъ остановиться, начинаетъ подниматься
падъ своимъ нормальнымъ уровнемъ, затѣмъ снова опускается и
такъ далѣе.
Легко представить себѣ, какъ колебаніе въ одной точкѣ отра-
зится на другихъ точкахъ поверхности жидкости: опо подѣйству-
етъ такъ же, какъ рука, колеблющая конецъ упругой веревки;
и въ томъ и въ другомъ случаѣ отъ той точки, гдѣ началось
колебаніе, бѣгутъ воли ы, изгибающія въ одномъ случаѣ натя-
нутую веревку, въ другомъ—ровную поверхность воды. Единствен-
ная разница состоитъ въ томъ, что въ случаѣ веревки распро-
страненіе волнъ ограничено однимъ направленіемъ, тогда какъ
на поверхности воды онѣ могутъ разбѣгаться въ видѣ круговъ
во всѣ стороны. Пойдемъ еще дальше: вообразимъ себѣ, что эти
растущіе круги представляютъ изъ себя только горизонтальное
сѣченіе сферъ, имѣющихъ своимъ центромъ точку начальнаго
возмущенія. Тогда вы получите ясное представленіе о томъ, что
такое звуковыя волпы въ воздухѣ и свѣтовыя волпы въ эѳирѣ ’).
Теперь, вмѣсто того, чтобы разсматривать всю сферическую
волну, остановимъ наше впямапіе на одной точкѣ ея (рис. 366).
По мѣрѣ того какъ волна разрастается, эта точка тоже какъ бы
убѣгаетъ впередъ. Направленіе, по которому она бѣжитъ—раді-
усъ сферической волны,—есть то, что мы въ примѣненіи въ свѣ-
товымъ явлепіямъ называемъ лучемъ. Если мы въ направленіи
!) Но но надо забывать, что звуковыя волны въ воздухѣ имѣютъ продоль-
ныя колебанія, тогда какъ свѣтъ дастъ поперочяыя колебанія. Волны на по-
верхности воды ближе подходятъ къ свѣтовымъ—онѣ тоже поперечныя. Ред.
515
итого луча разсѣчемъ вертикальной нлоскосты'» разбѣгаю-
щіеся по водяной иоверхостп круги, мы получимъ волнистую
кривую, въ которой гребни чередуются съ впадинами. Присмо-
тримся поближе къ
образованію итого яв-
ленія.
Мы увидимъ прежде
всего, что разбѣгающіе-
ся круги вовсе не уно-
сятъ съ собой какого-
либо количества веще-
ства. Такъ, папр., проб-
ка, плавающая по по-
верхности воды, только
подымается при прохо-
жденіи около нея греб-
ня и опускается при
прохожденіи впадины
волны. Это очень су-
щественное обстоятель-
ство: кромѣ этого по-
перечнаго колебательнаго движенія, пѣтъ никакого перемѣщенія
жидкости вдоль луча, вдоль направленія распространенія волны.
Поперечное колебательное движеніе передается отъ одной точки
къ другой, сосѣдней съ первой, и въ этой передачѣ, въ этомъ
Рис. 307. ЛЛВСпт.д.
суть длины волнъ и рав-
ны между собой.
усвоеніи колебаній сосѣдней точки и состоитъ
все волнообразное движеніе.
Въ разбѣгающихся кругахъ за гребнемъ
слѣдуетъ виадипа, затѣмъ новый гребень и т. д.
Если на рис. 367 изображенныя кривыя пред-
ставляютъ собой послѣдовательные гребни, то
разстояніе между этими послѣдовательными
гребнями (АВ или ВС) носитъ названіе дли-
ны волны.
Мы сейчасъ увидимъ, отъ чего зависитъ эта длина.
Скорость распространенія есть постоянная величина; поэтому,
если одно колебаніе будетъ слѣдовать за другимъ скорѣе, то на
данной длинѣ пути сосредоточится большее число отдѣльныхъ
51В
воляь, разстояніе между отдѣльными гребнями будетъ короче. Но
колебаніе каждой точки волны совершается съ тѣмъ же періодомъ,
какъ колебаніе въ начальной точкѣ. Мы видимъ, что длина волны
тѣсно снязаиа съ періодомъ колебанія, которое задается началь-
ной течкѣ. Мы можемъ сказать еще больше, сели примемъ ігь
расчетъ слѣдующее: въ то время, какъ волна пробѣгаетъ черезъ
какую-нибудь точку, послѣдняя колеблется въ вертикальномъ
направленіи и совершаетъ полное колебаніе въ то время, пока
одинъ гребень смѣнится другимъ, т.-е. пока волнообразное дви-
женіе успѣетъ убѣжать впередъ па промежутокъ, ^который мы
назвали длиной волны. Отсюда слѣдуетъ опредѣленіе, которое
впослѣдствіи будетъ намъ очень полезно: длиной волны на-
зывается разстояніе, которое волна успѣваетъ
пробѣжать въ теченіе полнаго періода колебанія.
Нѣчто подобное происходитъ и при распространеніи звуко-
выхъ колебаній въ воздухѣ: и здѣсь ири распространеніи дви-
женія не происходитъ никакого односторонняго перемѣщенія
вещества по направленію линіи распространенія. И здѣсь ско-
рость имѣетъ вполнѣ постоянную величину (330 ). Поэтому
и здѣсь длина волпы непосредственно связана съ періодомъ ко-
лебанія въ отношеніи прямой пропорціональности. Положимъ,
что длина волны равна 2-мъ сантиметрамъ. Черезъ каждую дан-
ную точку пробѣгаютъ въ одну секунду волны, охватывающія
промежутокъ въ 330 метровъ. Поэтому въ одну секунду пробѣ-
330
житъ черезъ каждую точку = 16 500 волнъ; ииыми словами,
каждая точка будетъ продѣлывать въ одну секунду 16 500 пол-
ныхъ колебаній. Если длина волны составляетъ 50 сантиметровъ,
то число колебаній въ секунду составитъ всего 660 и т. д.
Всѣмъ извѣстно, что отъ числа колебаній въ секунду зави-
ситъ ощущеніе высоты звука: чѣмъ колебанія быстрѣе, чѣмъ,
слѣдовательно, короче волна, тѣмъ звукъ выше. Далѣе мы уви-
димъ, какъ нѣчто подобное имѣетъ мѣсто п въ явленіяхъ свѣта.
Быстрота свѣтовыхъ колебаній.
Наше ухо устроено такъ, что оно не воспринимаетъ ни слиш-
комъ медленныхъ, -ни слишкомъ быстрыхъ колебаній. Оно не
517
замѣчаетъ колебаній, если оии совершаются медленнѣе, чѣмъ
К> ризъ въ секунду, и быстрѣе, чѣмъ 40 000 разъ. Всѣ звуки,
заключающіеся между чтимп предѣлами, допуска ютъ прямое
измѣреніе числа ихъ колебаній при помощи очень простыхъ
средствъ. Такъ, Каньяръ де Ла Туръ измѣрялъ его слѣдующимъ
образомъ: окъ помѣщалъ около быстра вращающагося зубчатаго
колеса карточку, которая получала отъ зубцовъ колеса непре-
рывный рядъ ритмическихъ ударовъ; измѣняя скорость враще-
нія. можно добиться того, чтобы звучаніе карточки происходило
въ унпесопъ съ изслѣдуемымъ звукомъ. Тогда, зная число обо-
ротовъ колеса и число его зубцовъ, мы непосредственно опредѣ-
лимъ и число колебаній въ секунду, соотвѣтствующее изслѣдуе-
мому звуку.
Совсѣмъ иное дѣло въ свѣтѣ: всѣ подобные способы измѣре-
нія потерпѣли бы полнѣйшую неудачу вслѣдствіе совершенно
неимовѣрной быстроты, съ которой совершаются свѣтовыя ко-
лебанія. Чтобы произвести ощущеніе въ нашемъ глазу, колеба-
нія эѳира должны совершаться приблизительно 500 000 000 000 000
(пятьсотъ милліоновъ милліоновъ) разъ въ одну секунду. Это
число настолько велико, что мы не можемъ себѣ представить
его болѣе или менѣе ясно безъ какого-нибудь сравненія.
Итакъ, представимъ себѣ нашествіе на Францію съ дальняго
востока: пусть всѣ 10 000 километровъ, которыя отдѣляютъ эти
страны, проходятся солдатами пѣшкомъ одинъ за другимъ; счи-
тая каждый шагъ въ метръ, мы легко разсчитаемъ, что каждому
солдату придется сдѣлать 10 милліоновъ шаговъ. Если на насъ
будетъ идти неслыханная армія въ 50 милліоновъ вооруженныхъ,
то всѣ они, вмѣстѣ взятые, сдѣлаютъ на своемъ пути столько
шаговъ, сколько колебаній свѣтъ совершаетъ въ одну секунду!
Какъ измѣрить число такой непонятной нашему разуму ве-
личины?
Ясно, что нельзя произвести прямого измѣренія такого числа.
Но не выйдемъ ли мы изъ затрудненія тѣмъ, что попробуемъ
измѣрить длину волны?
Дѣйствительно, представимъ себѣ, что мы нашли какимъ-
нибудь образомъ длину волны. Тогда, какъ мы это дѣлали въ
случаѣ звуковыхъ волнъ (стр. 516), мы должны узнать, сколько
разъ эта величина содержится въ величинѣ того промежутка,
518
который полны пробѣгаютъ нъ теченіе одной секунды (въ дан-
номъ случаѣ этотъ промежутокъ составляетъ 300 милліоновъ
метровъ). Частное отъ этого дѣленія и покажетъ намъ число
колебаній въ одну секунду.
Но пе промѣняли ли мы кукушку на ястреба? Можетъ быть,
наша новая задача еще труднѣе первой?—Нѣтъ; длина свѣтовой вол-
ны вполнѣ доступна измѣренію, такъ какъ, при громадной скорости
распространенія, даже въ теченіе крайне ничтожнаго періода
одного колебанія, свѣтъ успѣваетъ распространиться впередъ па
довольно замѣтную величину. Мы говорили только что, что число
колебаній свѣта составляете около 500 000 000 000 000 разъ въ
секунду. За тотъ же промеясутокъ времени свѣтовыя волны убѣ-
гаютъ впередъ на 300 000 000 метровъ. Отсюда мы получаемъ, что
300 000 000 в
длина волны равна 55~ = Тотейет метра, или
10000 1шлл1,меЧ)а- Итакъ, длина волпы немного менѣе одной
тысячной части миллиметра (эта величина соотвѣтствуетъ оран-
жевому цвѣту луча).
Но эта величина вполнѣ доступна измѣренію. Съ величинами
этого порядка имѣютъ дѣло всѣ мпкроскописты. Нужно только
умѣть приняться за это измѣреніе.
Для этого я долженъ васъ познакомить съ явленіемъ интер-
ференціи, съ которымъ далѣе намъ придется имѣть не мало дѣла.
Что такое интерференція и для чего ею пользуются.
Пусть въ точкѣ О (рис. 363) находится источникъ свѣчи, очень
небольшихъ размѣровъ, испускающій простой ’) свѣтъ —ска-
жемъ, напримѣръ, свѣтъ желтаго цвѣта, какой получается при
введеніи въ пламя обыкновенной поваренной соли. Внизу иа
томъ же рисункѣ мы видимъ экранъ, иа который попадаютъ
одновременно прямые лучи отъ О и отраженные отъ зеркала А
(сбоку справа). Зеркало должно быть расположено очень близко
отъ точки 0.
3) Мы увиіпмъ далѣе, что бѣлый свѣтъ представляетъ собой сложный
комплексъ простыхъ лучей. При ого примѣненіи опытъ значительно осложняется.
519
11а первый взглядъ должно казаться, что, при совмѣстномъ
дѣйствіи прямыхъ и отражсшіых'ь лучей, скрапъ будетъ прибли-
зительно равномѣрно освѣщенъ желтымъ свѣтомъ. По это совсѣмъ
нс такъ: мы увидимъ па экранѣ рядъ свѣтлыхъ и темныхъ по-
лосъ, параллельныхъ линіи пересѣченія зеркала съ экраномъ.
Эти полосы называются шітерфереііціоііш.імн.
Это явленіе, столь неожиданное и нспоият- о
ное на первый взглядъ, объясняется волно-
образной природой свѣтового луча. Съ точки
зрѣнія теорія испусканія оно совершенію необъ-
яснимо, и надъ нимъ тщетно трудился гспіалг.-
пьШ Ньютонъ. Напротивъ, теорія волнообразнаго
движенія позволила Френелю объяснить это
явленіе, и притомъ очень просто.
Пусть Р—какая-шібудь точка экрана. Въ пее
попадаютъ прямой .тучъ ОР и отраженный ОЛР.
Подъ дѣйствіемъ колебаній, приносимыхъ этими
лучами, точка эѳира въ Р приходитъ въ коле-
бательное движеніе, которое будетъ результа-
томъ сложенія двухъ отдѣльныхъ упомя-
нутыхъ движеній. --------'р
Но мы видѣли, что, когда волны разбѣ-
гаются по поверхности воды, каждое вер- Рнс-3б8. Ппторферошин.
тикалыюе сѣченіе этой поверхности предста-
вляется волнистой кривой, которая непрерывно продвигается
впередъ. То же имѣетъ мѣсто при распространеніи свѣтовыхъ
волнъ въ эѳирѣ: вдоль каждаго луча какъ бы продвигается
впередъ волнистая кривая смѣщеній эѳира. На рисункѣ 368 это
и изображено—конечно, въ сильно преувеличенномъ видѣ.
При встрѣчѣ набѣгающихъ кривыхъ въ точкѣ Р могутъ
представиться разные случаи. Положимъ, что кривыя встрѣтятся
такъ, что обѣ одновременно будутъ стремиться сдвинуть частицу
эѳира въ одну и ту же сторону—скажемъ, сначала обѣ вправо,
потомъ обѣ же вмѣстѣ влѣво и т. д. При такихъ обстоятельствахъ
въ точкѣ Р возникаетъ очень сильное колебаніе—въ пей будетъ
проходить свѣтлая полоса. 'Могло бы имѣть мѣсто и обратное
отношеніе: кривыя могли бы встрѣтиться такъ, что одна откло-
няла бы точку Р вправо въ то время, какъ другая отклоняла бы
34
Рис. 370.
ИЫ1І
Послѣдовательныя твм-
ц свѣтлыя полосы.
се влѣво. Тогда яти колебанія взаимно ослабляли бы друі ь
друга, и черезъ Р проходила бы темная полоса. Это—очень за-
мѣчательное явленіе: одинъ свѣтлый лучъ, встрѣчаясь съ дру-
гимъ, пе усиливаетъ, а тушить
дѣйствіе другого’
Такимъ образомъ, теорія вол-
нообразнаго движенія свѣта лег-
ко и непринужденно объясняетъ
существованіе свѣтлыхъ и тем-
ныхъ полосъ. Она позволяетъ
Рис. 369. Инторфсренціоппыя полосы. также предугадать ихъ распо-
ложеніе на экранѣ.
Въ самомъ дѣлѣ, если бы пути ОР и ОАР были въ точности
равны, то кривыя линіи колебанія набѣгали бы на точку Р
соотвѣтственно одинаковыми точками и въ точкѣ Р при такихъ
обстоятельствахъ наблюдалась бы свѣтлая полоса. Но такое ра-
венство невозможно, такъ какъ лома-
ная линія ОАР всегда длиннѣе пря-
мой ОР. т.-е, эти два луча, какъ вы-
ражаются въ физикѣ, обладаютъ нѣ-
которой разни и ой хода. Предста-
вимъ себѣ однако, что .эта разница
хода равна какъ разъ нѣкоторому цѣ-
лому числу волнъ; тогда (рис. 370) въ
точкѣ Р, все будетъ происходить такъ
же, какъ если бы никакой разницы
хода между нашими двумя лучами не
существовало: вѣдь послѣ одной волны
слѣдуетъ другая совершенно одина-
ковая съ первой, и дѣйствіе ихъ на
волны, принесенныя вторымъ лучомъ,
будетъ одно и то же, лишь бы только
вмѣстѣ съ гребнемъ волнъ перваго
луча въ точку Р одновременно при-
шелъ гребень которой-нибудь но счету
волны второго луча.
Будемъ затѣмъ удаляться отъ точки Рг влѣво. Разница хо-
довъ между прямымъ и ломанымъ лучами постепенно возра-
стаетъ по мѣрѣ того, какъ лучи падаютъ на экранъ подъ боль-
шимъ угломъ. Положимъ, что, когда мы подойдемъ къ точкѣ А,,
разница ходовъ возрастетъ, сравнительно съ той, которая наблю-
далась въ точкѣ 1\, ровно на подволны. Тогда, гребень волны,
принесенный первымъ лучомъ, совпадетъ въ этой точкѣ съ впа-
диной: волны, принесенной вторымъ лучомъ, и въ Ра будетъ ле-
жать темная полоса. Между топками и 1\ будетъ постепен-
ный переходъ отъ полнаго освѣщенія къ, полной тѣни.
При дальнѣйшемъ своемъ передвиженіи по экрану мы попа-
даемъ въ І\, гдѣ разница ходовъ, сравнительно съ положеніемъ
Р2, возрастаетъ еще па полволлы. Сюда, значитъ, лучи приходятъ,
какъ принято выражаться, въ согласныхъ фазахъ, здѣсь опять
лежитъ свѣтлая полоса. Итакъ, па экранѣ свѣтлыя полосы РіР3Рй
и т. д. чередуются съ темными Р.2 и Рі и т. д. Мы говорий-ь все
время, о полосахъ, а но о точкахъ въ виду того, что все сказан-
ное справедливо не только относительно плоскости чертежа, но и
относительно всѣхъ другихъ параллельныхъ ей плоскостей. Псѣ
свѣтлыя точки расположатся рядами, темныя точки—тоже, и въ
результатѣ на экранѣ получатся имянно свѣтлыя и темныя полосы.
Опытъ оправдываетъ во всѣхъ подробностяхъ предсказанія
теоріи и потому служитъ лучшимъ доказательствомъ полной ея
правильности.
Мы видѣли, что при переходѣ отъ одной свѣтлой полосы къ
другой разность хода лучей измѣняется ровно на длину волны.
Съ другой стороны эта разность хода легко опредѣляется (это
чисто математическая, тригонометрическая задача) изъ располо-
женія приборовъ. Вы видите, что опредѣленіе длины волны—со-
всѣмъ не мудреный вопросъ, вполнѣ доступный даже лицамъ
съ очень элементарной математической подготовкой.
Теперь я долженъ порадовать своихъ читателей: мы прошли
самую трудную часть пути, и большихъ усилій вниманія отъ чи-
тателей уже не потребуется.
Зависимость цвѣта отъ длины свѣтовой волны.
Съ помощью явленія интерференціи удалось обнаружить, что
длина волны, сортвѣтствуюіцая опредѣленному цвѣту, ирод-'
ставляетъ собой, при соблюденіи извѣстныхъ условій, строго
3‘Р
постоянную величину. Не много есть въ природѣ вели-
чинъ, которыя могли бы похвалиться такимъ же постоянствомъ.
Начать съ метра: его опредѣленіе связано съ размѣрами земли,
а кто поручится, что черезъ нѣсколько тысячъ лѣтъ эти размѣры
не увеличатся на одну пли па двѣ милліонныхъ доли теперешцеіі
величины? Правда, вы врядъ ли особенно взволнованы этой
страшной опасностью—да и авторъ тоже, если ужъ говорить
правду. Но есть па свѣтѣ такіе придирчивые люди, которымъ
такая „неопредѣленность" не даетъ спать спокойно; они требуютъ
низверженія метра съ занимаемаго имъ престола единицы мѣръ,
и собираются возвести на него длину волны натроваго •) пламени.
Если переходить отъ одного цвѣта къ другому, то длина
волпы измѣняется. Если мы послѣдовательно будемъ проходить
по всѣмъ цвѣтамъ спектра, начиная съ краснаго и кончая фіоле-
товымъ, мы увидимъ, что длина волны непрерывно уменьшается.
Въ зависимости отъ этого, интерференціонныя полосы постепенно
сближаются, когда мы переходимъ отъ краснаго къ оранжевому,
желтому п т. д. до фіолетоваго цвѣта. Длина волпы краснаго края
спектра оказывается равной 680 милліоннымъ долямъ миллиметра, а
фіолетоваго—всего 380. Обратно, число колебаній растетъ отъ крас-
наго свѣта къ фіолетовому—отъ 480 милліоновъ милліоновъ до 790.
Мы видимъ отсюда, что, во-первыхъ, призма, этотъ удиви-
тельный, хотя и простой приборъ, разсортировываетъ лучи именно
по длинамъ волны, при чемъ лучи съ наибольшей длиной волпы,
красные, отклоняются меньше всѣхъ, а лучи съ наименьшей дли-
ной волны, фіолетовые, — больше всѣхъ, т.-е. фіолетовые лучи
наиболѣе преломляемы.
Далѣе мы видимъ, что цвѣтъ какого-нибудь луча нужно по-
ставить въ параллель съ высотой звука, такъ какъ и цвѣтъ, и
высота стоятъ въ зависимости отъ числа колебаній. Красный
свѣтъ соотвѣтствуетъ болѣе низкому звуку, фіолетовый — болѣе
высокому.
Изслѣдованіе солнечнаго спектра.
Ультрафіолетовый (химическій) спектръ.
Въ прекрасномъ опытѣ со спектромъ, гдѣ бѣлый свѣтъ, раз-
лагаясь и располагаясь по длинамъ волнъ, обнаруживаетъ свою
’) Хлористый натрій—поваренная соль.
физическую неоднородность, наше прительное ощущеніе оканчи-
виетея сі, одной стороны красной частью спектра, съ другой —
фіолетовой. Является вопросъ, дѣйствитслып) ли на этихъ мѣ-
стахъ лежать границы солнечнаго спектра или въ этой ограни-
ченности его виновато несовершенство иашихт, органовъ врѣнія.
Къ сожалѣнію, приходится констатировать, что справедливо
именно послѣднее объясненіе.
Хотя паіігь глазъ представляетъ собоіі очень совершенный
приборъ, по предѣлы его чувствительности сравните, іыіо очень
ограничены.
Къ этомъ отношеніи онъ далеко уступаетъ, папр., уху. По-
слѣднее ощущаетъ звуки, вмѣщающіеся па протяженіи болѣе
чѣмъ восьми октавъ. А такъ какъ начальный звукъ каждой
слѣдующей октавы соотвѣтствуетъ вдвое болѣе быстрымъ коле-
баніямъ, чѣмъ начальны!! звукъ предыдущей, то оказывается,
что самый высокій звукъ, доступный нашему уху, соотвѣтствуетъ
колебаніямъ, которыя происходятъ приблизительно въ 500 разъ
(и болѣе) быстрѣе, чѣмъ колебанія самаго низкаго звука, вос-
принимаемаго еще нашимъ ухомъ.
Напротивъ, все разнообразіе цвѣтовъ, доступное нашему глазу,
укладывается на протяженіи, которое меньше одной октавы! Въ
самомъ дѣлѣ, самыя медленныя колебанія видимаго свѣта совер-
шаются 480 милліоновъ милліоновъ разъ въ секунду, а самыя
быстрыя 790 милліоновъ милліоновъ, что еще очень далеко до
960 милліоновъ милліоновъ, которые нужны, чтобы составить
октаву отъ 480.
Но на самомъ дѣлѣ болѣе разнообразныя по своей частотѣ
колебанія существуютъ въ дѣйствительности и но существуютъ
только для нашего глаза.
Къ счастью колебанія эопра, кромѣ дѣйствія па пашъ глазъ,
обладаютъ способностью и къ другимъ дѣйствіямъ. И вотъ, бла-
годаря этимъ другимъ дѣйствіямъ, мы можемъ доказать, что
солнечный спектръ простирается гораздо дальше своихъ види-
мыхъ границъ.
Такъ, напримѣръ, намъ извѣстно, что свѣтъ обладаетъ боль-
шой способностью къ разнымъ химическимъ дѣйствіямъ. Эта
способность блестяще использована въ приложеніи къ фото-
графіи.
ГШІ
Оказывается, что если мы разложимъ бѣлый свѣтъ съ по-
мощью -призмы, то отдѣльныя части спектра обнаружатъ во, этомъ
отношеніи очень большія различія: химическое дѣйствіе крас-
ныхъ лучей на фотографическую пластинку совершенно ничтож-
но, опо постепенно увеличивается къ другому концу спектра и
становится очень сильнымъ въ области фіолетовыхъ волнъ. Было
бы странно, если бы, послѣ такого неуклоннаго возрастанія къ
фіолетовому концу, химическое дѣйствіе вдругъ рѣдко обрыва-
лось у видимаго края спектра. II дѣйствительно, опо не только
пс обрывается, по, напротивъ, продолягастъ возрастать за этимъ
концомъ еще далѣе; убываніе химическаго дѣйствія замѣчается
только при значительномъ удаленіи въ эту темную, ультра-
фіолетовую область спектра.
Вы легко можете представить себѣ что, пользуясь химиче-
скимъ (фотографическимъ) дѣйствіемъ лучей, мы можемъ попро-
бовать получить интерференціонныя полосы ультрафіолетовыхъ
лучей и этимъ опытомъ рѣшить, представляютъ ли опп собой
наравнѣ съ видимыми лучами волнообразное движеніе эмира, а
также, въ случаѣ утвердительнаго отвѣта, опредѣлить длипу ихъ
волнъ. Отвѣтъ по первому вопросу оказывается, конечно, поло-
жительнымъ; опредѣленіе длины волны показываетъ при этомъ,
что мы имѣемъ здѣсь дѣло съ такими колебаніями, которыя со-
вершаются свыше квадрильона разъ въ секунду (т.-е. свыше
милліона милліоновъ милліоновъ разъ).
Ультрафіолетовые лучи обладаютъ способностью заставлять
многія тѣла фосфоресцировать, т.-е. свѣтиться видимымъ свѣтомъ
послѣ предварительнаго освѣщенія ихъ (инсоляція) невидимыми
лучами. Другое важное свойство ихъ заключается въ томъ, что
они разряжаютъ наэлектризованныя тѣла, превращая окружаю-
щій ихъ воздухъ въ хорошій проводникъ электричества.
Инфракрасный спектръ.
Обратимъ теперь паше вниманіе на другой копецъ спектра.
Здѣсь, какъ мы упомянули, почти незамѣтно химическое дѣй-
ствіе. Но на помощь памъ является другое дѣйствіе лучей—
тепловое. Тепловая энергія распредѣлена въ разныхъ частяхъ
спектра особымъ образомъ: если мы будемъ перемѣщать въ немъ
очень чувствительный термометръ, то оіп, ш- обнаружитъ почти
никакого пагр’іівяпія въ фіолетовой и ешгеіі частяхъ спектра:
при дальнѣйшемъ перемѣщеніи термометръ постепенно повы-
шается, и это тепловое дѣйствіе постепенно возрастаетъ до самаго
предѣла видимаго спектра у краснаго его конца.
Пойдемъ дальше, въ темное- пространство, являющееся про-
долженіемъ спектра, іг мы замѣтимъ нѣчто сходное съ тѣмъ явле-
ніемъ*, которое наблюдалось ігь ультра-
фіолетовой части: температура продолжа-
етъ повышаться, обнаруживая существо-
ваніе инфракраснаго спектра, ко-
торый своішъ протяженіемъ далеко пре-
восходить видимую часть. II здѣсь удаст-
ся съ помощью термометра обнаружить
возможность полученія питерференціои-
иых'ь полосъ. Измѣряемыя такимъ обра-
зомъ длины волнъ, конечно, возрастаютъ
6?
Рис. 371. Распредѣленіе энергіи п-і. солнечномъ сиекгорі;. Длины волнъ нозрастали-і.
е.тЬна направо.
но мѣрѣ удаленія отъ видимаго спектра. Мы видимъ, что и те-
пловые лучи представляютъ собой волнообразное
движеніе э ѳ и р а.
Видимые и ультрафіолетовые лучи въ сущности тоже лучи
тепловые. Только благодаря малой продолжительности ихъ ко-
лебаній у лихъ появляется рядъ дополнительныхъ свойствъ: ви-
димость глазомъ, химическое дѣйствіе и т. п.
Если мы будемъ углубляться все дальше въ эту вновь завое-
ванную область ультра-красныхъ лучей, то у ея самыхъ отда-
ленныхъ границъ найдемъ лучи Рубенса. Ихъ длила волны до-
стигаетъ 62-тысячпыхъ долей миллиметра (62 ц), т.-е. вели-
чины, превосходящей длину красныхъ лучей почти въ 100 разъ!
526
Это—шшмслѣс преломляемые лучи изъ того сложнаго комплекса,
который составляетъ вмѣстѣ бѣлый солнечный свѣтъ.
Дальше идетъ область совершенно мертвая: но крайней мѣрѣ,
самые совершенные приборы пе позволяютъ памъ замѣтить ка-
кого-либо дѣйствія. Либо дѣйствительно соліще не посылаетъ къ
намъ болѣе длинныхъ волнъ, либо—что болѣе вѣроятно—онѣ не
проникаютъ черезъ пашу земную атмосферу, черезъ пыль и ту-
манъ, наполняющіе ее даже въ самые ясные дни. II всѣ ваши
-знанія кончались бы этими лучами Рубенса, если бы пасъ сразу
не подвинули далеко, далеко впередъ изслѣдованія Гертца.
Мы подошли теперь къ самой центральной части настоящей главы.
Открытія Гертца. Не существуетъ непроводниковъ
электричества *)•
Я прошу моихъ читателей о нѣкоторомъ терпѣніи. Прежде
чѣмъ приступить къ самому предмету моего положенія, я хочу
снова остановиться на одномъ чрезвычайно важномъ представле-
ніи современной физики, претставлснш очень далекомъ отъ
обычно развиваемыхъ въ элементарныхъ курсахъ.
Я имѣю въ виду представленіе о проницаемости всѣхъ тѣлъ
природы для электрическаго тока.
1) Оставляя это выраженіе Ж. Клода, необходимо однако сдѣлать оговорку,
а именно: открытіе Гертца вовсе не состоитъ въ томъ, что всѣ изоляторы ока-
зались вдругъ проводниками электричества!—Это было бы для всей электротех-
ники пряно ужасно!—Нужно различать понятіе о про в одяя кѣ электричества
т.-е. о тѣлѣ, въ которомъ можетъ распространяться электричество, и понятіе о
діэлѳктрикѣ т.-е. о тѣлѣ, сквозь которые могутъ распространяться электри-.
ческія силы; разница между этимъ двумя понятіями очевидна и положена въ
основу самой терминологія. Гертцъ не уничтожилъ этой разшщы, а доказалъ
своими опытами совсѣмъ другое, а именно, что электрическія силы распростра-
няются сквозь диэлектрикъ со скоростью свѣта.
Представьте себѣ, что вы слышите сквозь стѣну разговоръ, происходящій
въ сосѣдней комнатѣ. Если вы, основываясь иа томъ, что звукъ есть колебаніе
воздуха, будете утверждать что стѣна ваша пропускаетъ воздухъ, то вы, оче-
видно, будете не правы. Стѣна можетъ и не быть проводникомъ для воз-
духа и тѣмъ не менѣе пропускать или вѣрнѣе передавать черезъ себя ко-
лебанія воздуха изъ одной комнаты въ другую. Точно также изоляторъ не про-
водитъ электричества, но можетъ передавать электрическія силы и въ частности
электрическія колебанія.
Все это выясняется въ дальнѣйшемъ изложеніи Ж. Клода.
Въ ѵвое. время Д'нт.ітнчіЬ) выш-ннлн. что шігпшщпхъ не-
проводниковъ тока пе существуетъ (стр. 41^). Въ самомъ дѣлѣ,
МЫ МОГЛИ убѣдиться, ЧТО бысТрО-П<‘|н:МѣШ1Ы<‘ ТОКИ. ШИІр., ЛСІ’КО
проходить (стр. 454) черезъ конденсаторъ, хотя ого обкладки л
раздѣлены какимъ-нибудь діэлшегрикомъ--стекломъ, слюдой, ва-
лухомъ или просто пустотой.
Правда, между „проводниками44 и „непроводниками44 суще-
сттвуетъ огромная разница, которую отрицать невозможно. Но
эта разница обусловливается пс тѣмъ, что сопротивленіе „про-
водниковъ" имѣетъ конечную величиииу, а „нспроводппкоіл/4—
безконечно большую. Вѣрнѣе будетъ сказать, что сопротивленіе
этихъ двухъ классовъ тѣлъ совершенно различнаго рода. Пуан-
каре пользуется слѣдующимъ сравненіемъ: сопротивленіе про-
водниковъ напоминаетъ по своимъ свойствамъ вязкость жид-
костей; въ такой жидкости (въ патокѣ, паир.) твердое тѣло
приходитъ въ движеніе подъ дѣйствіемъ самыхъ небольшихъ
силъ, в, если дѣйствіе силы продолжается, движеніе тѣла, хотя,
можетъ быть, и очень медленное, не будетъ прекращаться. Со-
вершенно аналогично этому и электричество въ проводникахъ
подъ дѣйствіемъ постоянной электродвижущей
силы перемѣщается безостановочно.
Съ другой стороны, сопротивленіе непровод-
никовъ, включая сюда и пустоту, заставляетъ
вспомнить объ упругихъ силахъ. Опо анало-
гично сопротивленію стальной пружины при
сгибаніи (рпс. 372). Это сопротивленіе сначала
очень мало, но послѣ того, какъ между дѣй-
ствующей силой и силой сопротивленія пружины
установится равновѣсіе, дальнѣйшее движеніе
совершенно прекращается. То же мы видимъ
при заряженіи конденсатора: если мы къ нему
присоединяемъ постоянную электродвижущую
силу, то между обкладками, черезъ діэлектрикъ,
въ начальный моментъ пробѣгаетъ токъ (рпс. 374).
Этотъ токъ приводить діэлектрнкъ въ состояніе
особаго напряженія, которое мы и раньше уже
сравнивали съ натяженіемъ упругой перепонки (стр. 415).
Но прохожденіе тока длится лишь до того момента, когда этб
а
Рпс. 372. Сгибаніе
пружины СООТВ'ІІТ-
стнуетъ зарл;кепійі
діэ.іпктрика конлеп-
еатора, когда его
связыиаютъ съ по-
стоянной разностью
потенціаловъ.
Рпе. 373. Колебательное дпн-
женіе иру;кіші.( падъдѣііегіш'мъ
ііерсмѣнпоі'і силы соотнѣтстиу-
егь перемѣнному току,вознп-
каплцему нъ діэлектрикѣ при
присоединеніи къ коядепсато*
ру перемѣнной олвктрѵдішжу-
іцніі силы.
напряженіе діэлектрнка уравновѣситъ приложенную электродви-
жущую силу. Послѣ этого движеніе электричества прекращается,
какъ будто бы діэлектрпкъ совсѣмъ его не пропускалъ черезъ
себя. Потому-то діэлектрики и считались
непроводниками въ то время, когда фи-
зики знали только постоянныя электро-
движущія силы.
Другое дѣло, когда въ пашемъ распо-
ряженіи имѣется и о р е м ѣ п п а я элек-
тродвижущая сила (стр. 453).
Если механическая сила дѣйствуетъ
па пружину то вправо, то влѣво (рис. 373),
добиться непрерывнаго движенія пру-
жины ничего не стоить. Но такъ же легко
получить непрерывное движеніе электри-
чества внутри діэлектрика подъ дѣй-
ствіемъ перемѣнной электродвижущей
силы: токъ будетъ очень невеликъ, если
колебанія электродвижущей силы будутъ
медленны. Но если оші достаточно бы-
стры, токъ можетъ возрастать до любой величины т).
Если бы мы умѣли производить столь же быстрыя колебанія
электродвижущей силы, каковы колебанія свѣта, то проводимость
„пустоты" для такихъ быстро-перемѣи-
пыхъ токовъ достигала бы почти той ве-
личины, которая характеризуетъ металлы
по отношенію къ постоянному току. На-
оборотъ — и это особенно интересно—
металлы для такихъ быстро-перемѣнныхъ
токовъ оказались бы совершенными п е-
проводниками. Мы можемъ это за-
ключить ігаъ аналогіи съ тѣломъ, пла-
вающимъ въ очень вязкой жидкости—
въ патокѣ: легко представить себѣ, что,
если бы мы захотѣли привести это тѣло въ быстрое колебатель-
>) Читатель хорошо сдѣлаетъ, если при игомъ случаѣ вновь со вшиіавіомъ
остановится на простыхъ соображеніяхъ объ истинной роли ліэлоктриковъ я о
свойствахъ быетроперемѣнпыхъ токовъ (стр. 414 и ст.).
Рие. 374. ІІри прлсоедішеши
иостолнпой электродвижущей
силы діэлектрпкъ къ парные
моменты пропускаетъ токъ за-
ряда.
529
ноч движеніе. мы бы натолкнулись иа совершенно нічіргодшпі-
мое сопротивленіе вязкой жидкости.
Болѣе того, но аналогіи съ вязкой жидкостью, мы можемъ
заключить, что всякое движеніе электричества по металлу должно
сопровождаться затратой энергіи и выдѣленіемъ тепла (это—давно
извѣстное шыъ Джау.-іево тепло). Напротивъ того, въ діэлектрп-
кахъ нѣтъ разсѣивая! я энергіи, есть только накопленіе
этой энергіи. Мы должны затратить довольно значительную ра-
боту па сгибаніе пружины, по опа остается въ этой пружинѣ, п
можетъ быть цѣликомъ получена обратно при обратномъ разги-
баніи пружины.
Когда мы имѣемъ дѣло съ совершенной пустотой—съ „свобод-
нымъ эѳиромъ", это справедливо съ абсолютной точностью. Его
можно уподобить пружинѣ съ абсолютной упругостью, такъ что
черезъ него быстро-перемѣнные токи передаются безъ всякой по-
тери энергіи.
Въ копцѣ-коіщов'ь мы видимъ, что для колебаній, сравнимыхъ
по быстротѣ съ свѣтовыми, та роль различныхъ веществъ, къ
которой мы привыкли въ примѣненіи къ постоянному току, мѣ-
няется на діаметрально противоположную: діэлектрикп и пустота
оказываются для такихъ колебаній превосходными проводниками,
а металлы—совершенными непроводниками!
Я думаю, что вы теперь достаточно подготовлены къ тому,
чтобы безъ особеннаго удивленія услыхать необычайную новость:
эти гипотетическія быстрыя электрическія колебанія,
столь удивительно легко могущія распространяться по пустому
междупланетному пространству,—это и.суть настоящія свѣ-
товыя волны!
Полученіе Гертцевскихъ волнъ.
Расположеніе, употреблявшееся впервые Гсртцемъ для полу-
ченія электрическихъ колебаній, сравнимыхъ съ свѣтовыми, пред-
ставлено иа рис. 375. •
Оба полюса вторичной обмотки Румкорфовой катушки соеди-
нены съ металлическими стержнями т и г', но 1 метру длины
въ каждомъ. Они расположены -па продолженіи одинъ другого
и снабжены на обращенныхъ другъ та другу копцахъ неболь-
530
пшми металлическими шариками. На двухъ другихъ концахъ къ
стержнямъ прикрѣплены два шара большихъ размѣровъ,—15 сан-
тиметровъ діаметромъ.
При дѣйствіи катушки Румкорфа между сближенными шари-
ками стержней проскакива-
ютъ, при каждомъ ударѣ
прерывателя, искры; каждая
искра дастъ начало цѣлому
потоку электрическихъ ко-
лебаній, необычайно быст-
рыхъ.
„Откуда здѣсь колеба-
нія?" спросите вы.
Чтобы отвѣтить па этотъ
Рис. 375. Расположеніе Гертпд.
вопросъ, я попрошу васъ вернуться къ простымъ схемамъ и объ-
ясненіямъ, изложеннымъ на стр. 421 и далѣе. Если на первый
взглядъ тогдашнее расположеніе и отличается отъ нашего тепе-
решняго, то при болѣе глу-
бокомъ знакомствѣ вы не за-
медлите распознать въ стерж-
няхъ г и г' прежній нашъ
проводникъ съ самоиндук-
ціей; далѣе, шары С и С
Рис. 376. Мехапішп. возникновенія колебаніи
въ расположеніи Гертца.
соотвѣтствуютъ обкладкамъ
конденсатора, а діэлектри-
комъ служитъ — въ этомъ
нѣтъ ничего удивительна-
го — воздухъ, раздѣляющій
эти шары. Если вы изобра-
зите самоиндукцію и емкость цѣпи тѣми символическими зна-
ками, которые для нихъ приняты, вы получите рис. 376.
Но вѣдь это—не что иное, какъ знакомое намъ расположеніе
Теслы, что вы легко можете провѣрить простымъ сравненіемъ.
Ясно, что съ нашимъ новымъ расположеніемъ мы получимъ то
же, что получали съ расположеніемъ Теслы, т.-е. электрическія
колебанія. Единственная разница будетъ состоять въ томъ, что
здѣсь и самоиндукція цѣпи, и ея емкость имѣютъ микроскопи-
чески малые размѣры, а потому колебанія въ нашей системѣ
должны получиться чрезвычайно быстрыя. Не ігі> этому-то именно
и стремился Гертц'ь, который, желая обнаружить тождественность
электрическихъ и свѣтовыхъ колебаніи, епіріі.тел подойти на-
сколько возможно ближе къ огромной быстротѣ, отличающей
колебанія свѣта.
И дѣйствительно, съ глшсаішымт. расположеніемъ Гертцу уда-
лось получить колебанія, совершающіяся отъ 400 до 500 милліо-
новъ разъ въ секунду. Его послѣдователямъ удалось подняться
даже до цифры 50.003 милліоновъ разъ въ секунду! Правда, мы
еще и при этой цифрѣ остаемся очень далеки отъ свѣтовыхъ
колебаній: послѣднія быстрѣе еще въ 10.000 разъ; но и получен-
ные Гертцсмъ результаты повели къ замѣчательнымъ выводамъ.
Хотя для полнаго пониманія этихъ
явленій необходима помощь высшей
математики, я, въ виду ихъ крайней
важности, попробую разъяснить ихъ
механизмъ совершенно элементарно,,
Я сказалъ нѣсколькими строками
выше, что пространство между шара-
ми СО' аналогично діэлектрику кон-
денсатора, черезъ который замыкаются
перемѣнные токи колебательнаго раз-
ряда. Мы можемъ мысленно раздѣ-
Рис. 377. Распространеніе коле-
баній, возникающихъ ні> вибра-
торѣ Гсртца, В7. пространствѣ.
лить это пространство на тонкія трубки (рис. 377), идущія отъ
одного шара къ другому; вдоль каждой такой трубочки при
разрядѣ пробѣгаетъ перемѣнный токъ (токъ смѣщенія, стр. 418),
мѣняя свое направленіе дважды въ теченіе каждаго колебанія *)•
Разсмотримъ, что будетъ происходить въ какой-нибудь моментъ,
очень скоро послѣ начала дѣйствія.
Трудно было бы представить себѣ, что вся наша система си-
ловыхъ линій устанавливается сразу во всемъ пространствѣ до
безконечности: мы вообще ие знаемъ въ природѣ никакихъ мгно-
венныхъ дѣйствій, и, чтобы произвести напряженіе въ эѳирѣ, не-
обходимъ извѣстный, хотя и очень малый промежутокъ времени.
Эту систему электрическихъ силовыхъ лилій нужно дополнить системой
магнитныхъ линій, всюду сопровождающихъ электрическіе токи. Мы легко
можемъ сообразить, что въ лапномъ случаѣ эти магнитныя силовыя линіи пред-
ставятся въ видѣ концентрическихъ окружностей, опоясывающихъ стержни г и
5.32
Поэтому Н1. выбранный нами моментъ все силовое поле по необ-
ходимости будетъ ограничено іп> пространствѣ. Положимъ, что
силовая линія будетъ самой отдаленной линіей поля и что
дальше нея дѣйствіе силъ еще не успѣло распространиться.
Останется ли поле навѣки ограниченнымъ, пли оио будетъ
стремиться разрастаться?
Чтобы отвѣтить на этотъ вопросъ, мы должны припомнить,
что крайняя сшговая линія Ъ и сосѣднія съ пей представляютъ
собой пути быстро-перемѣппыхъ токовъ черезъ діэлектрпкъ. Но
мы знаемъ, хотя бы изъ примѣра съ трансформаторами что про-
водникъ, въ которомъ пробѣгаютъ перемѣнные токи, индуцируетъ
токи того же періода въ сосѣднихъ проводникахъ.
Что іко отсюда слѣдуетъ? Въ данномъ случаѣ у насъ налицо
сколько угодно „сосѣднихъ проводниковъ вѣдь для нашихъ
бметро-перемѣшіыхъ токовъ все безконечное пространство пред-
ставляетъ одинъ огромный проводникъ! Отсюда мы видимъ, что,
если силовая линія возникла въ і, то всѣ части пространства,
лежащія дальше ея и еще ие захваченныя силовымъ полемъ,
черезъ нѣкоторый промезкутокъ времени тоже будутъ пронизаны
силовыми линіями, получившимися вслѣдствіе индукціи со сто-
роны і. При этомъ важную роль играетъ то обстоятельство, что
здѣсь пе происходитъ превращенія электрической энергіи въ
теплоту, а потому колебанія могутъ распространиться въ очень
далекія части пространства ').
Легко видѣть, что это распространеніе колебаній происходитъ
слоями, охватывающими одинъ другіе, и въ концѣ-концовъ, если
источникъ колебанія находится въ свободномъ пространствѣ, опъ
будетъ окруженъ почти сферическимъ полемъ, непрерывно расту-
щимъ во всѣхъ направленіяхъ.
Колебательный токъ въ каждомъ концентрическомъ слоѣ
этой сферы является результатомъ индукціоннаго дѣйствія всѣхъ
болѣе близкихъ къ центру сферы шаровъ. Но такъ какъ это
дѣйствіе распространяется не мгновенно, то колебательный токъ
въ каждомъ послѣдующемъ слоѣ запаздываетъ относительно
•) Мы но будемъ углубляться въ механизмъ распространенія электрическихъ
колебаній, а ограничимся однимъ признаніемъ необходимости самаго факта рас-
пространенія. При математическомъ изложеніи этотъ вопросъ представляется
совершенно яснымъ, но изложитъ его элементарно было бы очень затруднительно.
533
предыдущаго. Яго з:і паздышініе тѣмъ больше, чѣмъ дальше
ОДИНЪ СЛОЙ отъ другого.
Мы можемъ себѣ, представить, что одинъ слой находится отъ
другого на такомъ разстояніи, что индукціонному дѣйствію
нужно ровно одинъ періодъ колебанія, чтобы передаться отъ
перваго ко второму. Тогда ото разстояніе составляетъ (стр. 515)
длину волны: вся картина распространенія совершенно тожде-
ственна. съ распространеніемъ свѣта.
Въ самомъ дѣлѣ, всѣ наши сферическіе слои представляютъ
колебанія, перпендикулярныя къ линіи распространенія колеба-
ній; лучше всего мы представимъ себѣ картину явленія, вос-
пользовавшись слѣдующимъ сравненіемъ: вообразимъ себѣ на од-
ной перекладинѣ цѣлый рядъ качелей въ движеніи, при чемъ
каждыя слѣдующія качели колеблются, нѣсколько запаздывая отъ
предыдущихъ; всѣ вмѣстѣ въ каждый данный моментъ обра-
зуютъ волнистую линію.
То же самое происходитъ по линіи распространенія электри-
ческаго колебанія—но направленію „электрическаго луча". Всѣ
послѣдовательные слои приходятъ въ колебательное движеніе,
и лучъ въ каждый данный моментъ состоитъ изъ совокупности
отклоненій, располагающихся въ видѣ волнистой кривой. Періодъ
колебанія въ каждой точкѣ луча равенъ періоду колебанія въ
начальной точкѣ, т.-е. періоду колебанія „вибратора" Гертца.
Мы видимъ,, что, дѣйствительно, картина распространенія
электрическихъ и свѣтовыхъ колебаній вполнѣ тождественна 'у
Измѣреніе длины волны и скорости распространенія
электрическихъ колебаній.
Положимъ, что все пространство вокругъ вибратора наполни-
лось сферическими волнами, летящими въ безконечность. Мы
хотимъ измѣрить скорость, съ которой онѣ пролетаютъ черезъ
пространство.
>) Съ той разницей, что колебанія Гертцевскаго луча всегда поляризованы:
колебанія всегда направляются отъ одного шара С къ другому С, а потому,
для даннаго направленія луча, всегда лежать въ одной плоскости, чего отнюдь
нельзя сказать про колебанія естественнаго свѣтового луча. Мы увидимъ, что
вто явленіе имѣетъ большое значеніе для безпроволочной телеграфіи.
534
Какъ приступить къ этой задачѣ?
Прежде всего, лучи Гертца совершенно невидимы. Нужно
найти способъ улавливать ихъ присутствіе. Для этого можно
воспользоваться тѣмъ обстоятельствомъ, что все пространство
вокругъ дѣйствующаго вибратора находится въ особомъ состоя-
ніи: стоить сблизить два находящіеся въ помъ, все равно какіе,
металлическіе предмета,—и между ппми начнутъ проскакивать
искры. Моягпо еще увеличить чувствительность итого „детекто-
ра", если взять одинъ проводникъ, согнувши его почти до
полнаго соприкосновенія ого концовъ; въ та-
Окомъ, почта замкнутомъ, проводникѣ появляется
индуцированная электродвижущая сила. Эта
сила еще возрастаетъ въ сильнѣйшей степени,
если подобрать размѣры проводника такъ, чтобід
періодъ собственныхъ электрическихъ колебаній
его совпадалъ по величинѣ съ періодомъ про-
леімицнх» мимо него электрическихъ колебаній
вибратора. Короче говоря, мы пользуемся здѣсь
явленіями резонанса (стр. 459), а проводникъ нашъ есть такъ на-
зываемый Гертцевскій резонаторъ (рис. 378).
Вы помните, что періодъ колебанія системы, состоящей изъ
комбинаціи самоиндукціи л, емкости, можетъ быть вычисленъ
іізч> величины емкости и самоиндукціи. Такимъ образомъ Гертцъ
и вычислилъ, что въ его вибраторѣ колебанія происходили около
500 милліоновъ разъ въ секунду.
Если бы. памъ удалось теперь опредѣлить какимъ-нибудь
образомъ длину волны, то мы, умноживъ ее величину на
500 000 000, получили бы скорость распространенія. Такимъ обра-
зомъ мы снова приведены къ необходимости измѣренія длины
волны; для этого измѣренія аы и здѣсь воспольуемся интерфе-
ренціей (стр. 518).
Поставимъ на пути нашихъ электрическихъ волнъ металли-
ческій экранъ (рпс. 379). Здѣсь придется вспомнить о явленіи,
столь трудно понятномъ съ точки зрѣнія старыхъ представленій:
если бы экранъ былъ сдѣланъ изъ стекла, хрусталя, каучука
или гуттаперчи, онъ представлялъ бы изъ себя простую смѣну
одного діэлектрика другимъ, и электрическія колебанія легко
прошли бы черезъ это препятствіе. Но разъ экранъ состоитъ изъ.
.ігом'ь образуі"тѵя „гтончін іиі.і
рядъ ЛЗЛОІГІ. !І ІГѴ'ІНОГІЧ'П.
металла, онъ для такихъ быстрыхъ колебаній совершенно непро-
ницаемъ (стр. 52ъ). Неудивительно, что онъ будетъ дѣйствовать,
какъ настоящее препятствіе: онъ
отразитъ нтк колебанія подобно
зеркалу.
Замѣтимъ мимоходомъ, что та-
ково же дѣйствіе мстал.тичсскаго
экрана па свѣтовые лучи; ото--
еще одно изъ доказательстві» род-
ственности этихъ явленій. Скоро
мы окончательно установимъ ихъ
тождествсчшость.
Итакъ, электрическія волны, встрѣтивъ экранъ, отпросятся
назадъ. Лучъ АВ, упавшій на зеркало нормально, устремится
назадъ по своему прежнему пути. Что будетъ съ частицами
энпра, которыя окажутся одновременно подъ дѣйствіемъ двухъ
колебательныхъ движеній—прямого и отраженнаго?
Какъ и втэ случаѣ свѣтовыхъ колебаній, эти частицы придутъ
въ болѣе сильное движеніе ідмъ, гдЬ передающія и отражен-
ныя волны даютъ точкѣ одинаковыя перемѣщенія (стр. 520); въ
этой точкѣ резонаторъ Гертца будетъ откликаться особенно силь-
ными искрами. Напротивъ, тамъ, гдѣ перемѣщенія, даваемыя
точкѣ прямымъ и отраженнымъ колебаніями, направлены въ
противоположныя стороны, въ Гертцевскомъ резонаторѣ совсѣмъ
пе будетъ замѣтно никакихъ искръ.
Если теперь точка М расположена такъ, что путь отъ нея
къ зеркалу и обратно отъ зеркала къ ней МВ-\-ВМ составляетъ
нѣкоторое цѣлое число волнъ, то колебанія прямого и отражен-
наго лучей въ точкѣ Л будутъ дѣйствовать согласно, и мы бу-
демъ имѣть здѣсь особенно сильныя искры 3). Двѣ такія послѣ-
довательныя точки („пучности") будутъ удалены другъ отъ друга
настолько, что, по сравненію съ первой, путь отъ второй точки
къ зеркалу л обратно измѣнится ровно на длину волны, а по-
тому вторая пучность будетъ отдѣлена отъ первой па
1) Это разсужденіе не совсѣмъ вѣрно: фактъ отраженія вводить извѣстное
измѣненіе въ фазѣ отраженной волны. Это измѣненіе фазы равно половинѣ
веріода колебанія, и соотвѣтственно положеніе пучностей сдвигается на четверть
волны.
35
536
пол волны. Достаточно смѣрить съ помощью Гертцсвскаго ре-
зонатора ото разстояніе между двумя послѣдовательными пуч-
ностями, удвоить его—и мы получимъ искомую длину волны ’).
Первымъ успѣхомъ въ знаменитыхъ опытахъ Гертца было то,
что ему дѣйствительно удалось констатировать, что при описан-
ныхъ условіяхъ наблюдается рядъ правильно расположенныхъ
пучностей (мѣстъ сильнаго дѣйствія) и узловъ (гдѣ дѣйствіе
равно нулю). Разстояніе между послѣдовательными узлами у
него опредѣлилось въ 30 сантиметровъ, что даетъ длину волны
въ 60 сантиметровъ. Скорость распространенія вычисляется умно-
женіемъ 60 сантиметровъ = 0,6 метровъ на число колебаній въ
секупду=500 0п0 000. Въ результатѣ получается 300 000 000 ме-
тровъ въ секунду, т.-е. величина, въ точности совпадающая со
скоростью свѣта!
Какой колоссальный успѣхъ для великаго принципа единства
физическихъ силъ!
Мы видимъ теперь, что электрическія возмущенія въ видѣ
волнъ распространяются въ эѳирѣ со скоростью свѣта; электри-
ческія колебанія, подобно свѣтовымъ, могутъ отражаться, интер-
ферировать при встрѣчѣ другъ съ другомъ. Съ ними молено
повторить—и это, конечно, сдѣлано—всѣ опыты геометрической
и физической оптики. Разница между пими и свѣтовыми—исклю-
чительно количественная. Какъ различныя музыкальныя ноты,
волны электрическія, инфракрасныя, видимыя и ультрафіолето-
выя, суть члены одной необъятно-огромной семьи!
Послѣ этого вамъ дѣлается яснымъ, почему мы въ нашей
книгѣ, трактующей объ электричествѣ, чуть не половину настоя-
щей главы посвятили оптикѣ. Можетъ быть, она вамъ и пока-
залась нѣсколько скучной, но какъ же было не говорить объ
оптикѣ, когда вся оптика не что ииое, какъ одна глава ученія
объ электричествѣ!
*) Очевидно, что ѳто разсужденіе вполнѣ примѣнимо и къ свѣтовымъ вол-
намъ; почему же тамъ для полученія явленій интерференція но прибѣгаютъ къ
такпму простому способу? Только потому, что свѣтовыя волны очень коротки,
и всѣ пучности при этомъ расположеніи оказались бы слишкомъ сближенными
(менѣе чѣмъ до ’/д тысячной доли миллиметра), что дѣлаетъ ихъ наблюденіе
очень затруднительнымъ. Поэтому предпочитаютъ обращаться къ другимъ мето-
дамъ, которые даютъ болѣе широкія подосы.
53"
Безпроволочная телеграфія.
Современные электротехники ничѣмъ іш довольствуются.
Электричество пріучило ихъ къ такимъ невѣроятнымъ успѣхамъ,
что имъ всегда хочется большаго. Устроители первыхъ телегра-
фовъ пользовались для своихъ депешъ замкнутой цѣпью, т.-е.
совокупностью двухъ проводовъ: однимъ —„прямымъ". ДруіТІМ’Ь- -
„обратнымъ**. Но ужъ скоро было замѣчено, что обратнымъ про-
водомъ прекрасно можетъ служить земля, и что даже при раз-
стояніяхъ въ тысячи километровъ токъ прекрасно находитъ
свою дорогу и возвращается па станцію отправленія. Такимъ
образомъ обратный проводъ былъ изгнанъ изъ телеграфіи.
Въ настоящее время начинаютъ тяготиться и прямымъ про-
водомъ; высказываютъ мысль, что онъ и въ едішетвеииом'ь
числѣ сохраняетъ всѣ недостатки прежней системы: па ого уста-
новку требуется почти столько же тр^а, сколько и па установку
двухъ проводовъ, опъ такъ же подверженъ разнаго рода случай-
ностямъ, въ родѣ вѣтра, грозы, пгпрія'е гь< каго нашествія.
Однимъ словомъ отъ этого „пережитка старины" считаютъ
желательнымъ отдѣлаться.
Въ этомъ направленіи дѣлалось уже много попытокъ, но
большинство ихъ стремилось улучшить дѣло тѣмъ, что пользо-
вались землей и какъ прямымъ, и какъ обратнымъ проводомъ.
Серьезныхъ результатовъ эти попытки но дали.
Современная безпроволочная телеграфія основана на примѣ-
неніи для этой цѣли распространяющихся въ пространствѣ элек-
трическихъ волнъ. Исходной точкой для этого примѣненія по-
служили знаменитые опыты Гертца, съ которыми мы только что
познакомились.
Трубка Бранли.
Мы видѣли, что Гертцъ, для того, чтобы обнаруживать рас-
пространяющіяся электрическія’волпы, пользовался резонаторомъ;
между маленькими шариками этого резонатора, при прохожденіи
около него электрическихъ волнъ, проскакиваютъ небольшія
искорки.
Но такой методъ изслѣдованія оказывается пригоднымъ мри
разстояніяхъ, пе превышающихъ нѣсколькихъ десятковъ метровъ.
35*
538
Это въ практическомъ отношеніи слишкомъ жалкій результатъ,
чтобы па немъ мояіпо было основать успѣхи безпроволочнаго
телеграфа.
Но для то» же цѣли было предложено другое располоягепіе,
отличающееся несравненно большей чувствительностью.
Оно позволяетъ обнаруживать электрическія волны на раз-
стояніи 5.000 километровъ отъ источника! II почемъ знать, ко-
метъ быть, завтрашній день уже принесетъ намъ и новые ре-
корды.
Это расположеніе, которымъ па практикѣ пользуются и Мар-
копи, и Поповъ, Браунъ п Тиссо, п всѣ позднѣйшіе изобрѣтатели,
основано на открытіи французскаго физика Бранли.
Брашш замѣтилъ, что трубка, наполненная металлическими
опилками, въ обыкновенныхъ условіяхъ представляетъ для элек-
тричества огромное сопротивленіе, по что это сопротивленіе вне-
запно падаетъ почти до пуля, когда вблизи трубки совершаются
электрическія колебанія. Это измѣненіе сопротивленія отличается
устойчивымъ характеромъ, и сохраняется и послѣ того, какъ
электрическія колебанія, вызвавшія его, прекращаются. Чтобы
вернуть трубку (ее называютъ когереромъ) къ прежнему со-
стоянію, нужпо слегка встряхнуть ее, благодаря чему нарушается
та особенная оріентировка опшіковъ, которая, нужно думать,
устанавливается при дѣйствіи электрическихъ волнъ п обусло-
вливаетъ ея ничтожное сопротивленіе.
Такимъ образомъ, если у насъ есть какая-нибудь система,
производящая быстрыя электрическія колебанія, а гдѣ-нибудь въ
другомъ, хотя бы очень удаленномъ, мѣстѣ есть цѣпь, соста-
вленная изъ элемента, когерера и гальванометра, то, какъ только
до этой цѣпи дойдутъ волны первичной системы, гальванометръ
въ ней сильно отклонится.
Но такой пріемникъ еще не вполнѣ пригоденъ для телеграф-
ныхъ цѣлей; вѣдь, депеша состоит-ь изъ многихъ отдѣльныхъ
сигналовъ; между тѣмъ гальванометръ, какъ это ясно изъ опи-
санія, обнаружитъ только первый сигналъ; послѣ этого перваго
сигнала стрѣлка такъ и останется отклоненной.
Очень изящно вышелъ изъ этого затрудненія Лоджъ: токъ,
отклоняющій стрѣлку гальванометра, проходи™ также черезъ
небольшой электромагнитъ; электромагнитъ приводитъ въ дви-
Рне. 380. Схема станціи безпроволочнаго те-
леграфа.
телеграфный ключъ. При каждомъ
Г>ЗП
жеиіе молоточекъ, который, ударяя но когереру, всгряхиваетъ
ОПИЛКИ и снова приводитъ приборь ВЪ ГОТОВНОСТЬ къ восприші-
манію новыхъ сигналовъ.
Въ общемъ, полная станція безпроволочнаго телеграфа со-
стоитъ изъ вибратора, подобнаго Гертцевскому, но дополненнаго
а и то и ной —длиннымъ вертикальнымъ металлическимъ прово-
домъ, который долягеит. быть
тѣмъ выше, чѣмъ больше
разстояніе до пріемной стан-
ціи. Антенна непосредствен-
но связана съ однимъ изъ
шариковъ искрового проме-
жутка. Благодаря длинной
вертикальной антеннѣ коле-
банія вибратора значительно
усиливаются, и притомъ про-
исходятъ всѣ въ вертикаль-
ной плоскости. Это обстоя-
тельство облегчаетъ улавли-
ваніе ихъ вертикальной же
антенной пріемной станціи.
Вибраторъ питается вторич-
ной цѣпью Румкорфовой ка-
тушки, въ первичную цѣпь
которой введенъ МорзовскИ
нажатіи ключа изъ вибратора исходитъ цѣлая серія колебаній,
прекращающаяся вмѣстѣ съ поднятіемъ головки ключа.
Что касается до пріемной станціи, то она устроена слѣдую-
щимъ образомъ: антенна, одинаковыхъ размѣровъ съ антенной
передающей станціи, улавливаетъ волны, которыя и дѣйствуютъ
на связанный съ антенной когереръ (рис. 380), вслѣдствіе чего
токъ отъ элемента пробѣгаетъ черезъ электромагнитъ чувстви-
тельнаго релэ. Это релэ въ свою очередь замыкаетъ цѣпь болѣе
сильнаго тока, который и приводитъ въ дѣйствіе Морзовскій
аппаратъ.
На рисункѣ еще не показанъ молоточекъ, встряхивающій
опилки. Нужно замѣтить, что встряхиваніе не уничтожаетъ па-
денія сопротивленія, если одновременно съ нимъ черезъ ко-
Г>40
героръ проходятъ 'электрическія колебанія. Поэтому когереръ
держитъ цѣпь ре.та замкнутымъ во все время, покуда на станціи
отправленія нажатъ ключъ, и, несмотря на дѣйствіе молоточки.
на лентѣ пріемнаго аппарата можетъ получаться и очень длин-
ная черточка.
Кромѣ когерера теперь пользуются и другими приспособле-
ніями для улавливанія волнъ. Такъ, Маркоші примѣняетъ еще
Рис. 381. Приборы для ѵеяііроііо.іочпаго телеграфированія на близкія разстоянія,
гораздо болѣе чувствительный „магнитный детекторъ", основан-
ный на магнитныхъ свойствахъ желѣза.
Постепенное улучшеніе безпроволочнаго телеграфа иа осно-
ваніи указаній опыта приводило къ преодолѣй!» все большихъ
и большихъ разстояній. Въ первыхъ опытахъ Маркони сигналы
"41
съ трудомъ передавались на 5 километровъ, черезъ Врпгтольскій
каналъ. Теперь почти всѣ пароходы трапсатлацтическаго флота
снабжены аппаратами безпроволочнаго телеграфа, который по-
зволяетъ им’Ь скоситься съ землей за І.ооп километровъ и об-
мѣниваться съ портомъ извѣстіями за 30 часовъ до гвоего при-
бытія. Черезъ посредство промежуточныхъ судовъ они могутъ
еще увеличивать ото разстояніе и быть почти во все время сво-
его перехода въ сношеніяхъ ст» цивилизованнымъ міром'ь!
Рпс. 382. Веипроиолочный телеграфъ: прибоуц станціи отправленія.
При путешествіи итальянской королевской четы въ Россію
одно изъ судовъ сопровождавшей ее эскадры непрерывно пере-
говаривалось со станціей Польдъ-10 (въ Кориуэльсѣ), начиная
съ Кронштадта и кончая Средиземнымъ моремъ. Нужно замѣтить
притомъ, что суша и въ особенности горы должны были сильно
затруднять переговоры, что однако пе помѣшало ихъ полному
успѣху. Въ то время это событіе возбуждало энтузіазмъ. Въ на-
стоящее время такія разстоянія передачи считаются очень обык-
новенными, и ежедневно происходитъ обмѣнъ „радіограммъ'1
между Англіей и Новымъ Свѣтомъ. Въ октябрѣ 1907 года даже
были открыты станціи для пріема частныхъ депешъ между Клиф-
тономъ въ Ирландіи и Глэсъ-Бэй въ Новой Шотландіи (иа раз-
стояніи въ 4.300 километровъ).
Эти замѣчательные результаты, достигнутые неутомимой на-
стойчивостью главнымъ образомъ Маркошг, сдѣлали послѣдняго
542
національнымъ героемъ Италіи, и эта высокая честь принадле-
житъ ему, конечно, но праву.
Существуетъ безпроволочный телеграфъ п па Эйфелевой
башнѣ; при 80 лошадиныхъ силахъ, которыми располагаетъ эта
станція, она легко поддержи настъ сношенія съ африканскимъ
берегомъ и передастъ спвшпыя распоряженія экспедиціонному
корпусу въ Марокко. Въ та же время эта станція легко полу -
Рпс. ЭЬЗ. Безпрополс'ишіителеграфъ: приборы стаіиии ію.іучгіші.
чаетъ извѣстія съ крейсирующихъ по Средиземному морю судовъ
французскаго флота.
Съ увеличеніемъ числа станцій безпроволочнаго телеграфа
является опасность, что сигналы отдѣльныхъ аппаратовъ будутъ
смѣшиваться, и въ результатѣ получится полная „неразбериха".
Если этого не происходитъ, то только благодаря тому, что пріем-
ные аппараты настраиваютъ по возможности въ резонансъ съ
посылающими, устраняя тѣмъ воздѣйствіе всѣхъ постороннихъ,
не настроенныхъ въ резонансъ, аппаратовъ.
Еще одно интересное примѣненіе Гертцевскихъ волнъ испро-
бовано во французскомъ флотѣ; а именно, ихъ примѣняютъ къ
безпроволочному управленію подводной лодкой или миной Уайт-
хеда. Да и въ самомъ дѣлѣ, если съ помощью электрическихъ
колебаній можно приводить въ дѣйствіе телеграфный аппаратъ,
почему нельзя ими регулировать ходъ какого-нибудь другого
механизма—рулевого колеса и т. п.
Рис. 384. Большая станція безпроволочнаго телеграфа. Система Брауна.
ГЛАВА II.
Катодные и Рентгеновскіе лучи.
Открытіе Рентгена.
Сенсаціонные опыты Гертца относятся къ 1887 и 1888 годамъ.
Слѣдующей сенсаціи наука дождалась только въ 1895 году. Въ
этомъ году вниманіе всего образованнаго міра было приковано
къ чудеснымъ опытамъ, которые открыли новые горизонты въ
физикѣ.
Извѣстный нѣмецкій профессоръ физики Рентгенъ замѣтилъ,
что видоизмѣненная надлежащимъ образомъ Гейслерова трубка
испускаетъ изъ себя особые лучи, которые Рентгенъ назвалъ
х-лучами. Лучи эти легко проникаютъ сквозь человѣческое тѣло,
что видпо изъ того, что послѣ прохожденія черезъ него они
почти такъ же сильно заставляютъ свѣтиться флуоресцирующій
экранъ ’), какъ до прохожденія. Впрочемъ, это свѣченіе не впол-
нѣ равномѣрно; если лучамъ приходится проникать только че-
резъ мягкія части тѣла, мускулы, кожу, то они преодолѣваютъ
это препятствіе очень легко; но костями онн задерживаются го-
раздо сильнѣе. Поэтому па экранѣ, флуоресцирующемъ. подъ
дѣйствіемъ этихъ лучей, является темная тѣнь, представляющая
отчетливое изображеніе скелета той части человѣческаго тѣла,
которая находится между источникомъ лучей и экраномъ.
Эта поразительная форма, которую Рентгенъ далъ своему опы-
ту, этотъ внезапный вызовъ призрака смерти, всегда сильно дѣй-
ствующаго па воображеніе человѣка, обезпечили открытію
Рентгену огромную популярность въ самыхъ широкихъ слояхъ.
>) Его приготовляютъ, покрывая картовъ платлпо-баріево-синеродистой солью.
5+6
Между тѣмъ, открытіе х-лучей есть только послѣднее .чисты
ДЛШШОІІ цѣни ІІІІС.ТѣДОВіПІІЙ.
Рис. 387. Радіографія сколота руки.
Другой нѣмецкій ученый, Ленаръ, уже давно занимался опы-
тами, естественнымъ завершеніемъ которыхъ несомнѣнно было бы
517
р> жг открытіе. Но его труды были иживконы въ гтрого-паучипй
формѣ, недоступной широкой публикѣ, и обратили на себя вни-
маніе только послѣ того, какъ успѣхъ Рентгена показа.ть іг-ю
цѣнность зтихъ предварительныхъ изысканій.
По съ практической точки зрѣнія слѣдуетъ признать, что
именно сенсаціонной формѣ, въ которую Рентгена, облекъ свое
открытіе, оно обязано и самымъ важнымъ своимъ приложеніемъ,
[благодаря ей, удалось заглянуть въ глубь живого человѣческа-
го тѣла, изучать его строеніе, со всѣми его патологическими
уклоненіями и поврежденіями. Діагнозъ врачей, благодаря тѣмъ
же лучамъ, во многихъ случаяхъ выигрываетъ въ достовѣрностн,
скальпель хирурга обращается къ рапѣ съ полной увѣренностью
въ мѣстонахожденіи посторонняго тѣла и т. и.
Легко попять, что открытіе Рентгена сильно поразило всѣхъ
людей. II не только люди, далеко стоящіе отъ науки, но даже
ученые не потрудились скрыть своего изумленія; вмѣсто того
чтобы, по традиціи, маскировать свое недоумѣніе какимъ - пи-
будь благозвучнымъ терминомъ, они. откровенно выставляя на
показъ свое непониманіе, окрестили вновь открытые лучи „х-лу-
чами“.
Теперь, конечно, ихъ недоумѣніе уже успѣло въ значитель-
ной степени разсѣяться, и туманъ, окутывавшій представленія
объ природѣ х—лучей, успѣлъ проясниться. Если бы этого не
случилось во время, наукѣ было бы трудно справиться съ тѣмъ
новымъ открытіемъ, которое не замедлило вскорѣ появиться; я
говорю объ открытіи радія.
Теперь уже пришла пора разсказать и публикѣ, каковы совре-
менныя научныя представленія объ этихъ таинственныхъ х-лу-
чахъ. Этимъ мы и займемся.
Прежде всего посмотримъ, какъ ихъ получаютъ.
Отъ трубки Гейслера къ трубкѣ Крукса.
Между тѣлами, непроницаемыми для постояннаго тока, т.-е.
между тѣлами, столь несправедливо заслужившими названіе не-
проводниковъ на первомъ мѣстѣ фигурируютъ газы.
Но если хорошенько взяться за дѣло, то ничего не стоитъ
въ очень значительной степени ослабить эту непроницаемость:
548
для этого нужно только, какъ ото іш странно, разрѣдить газъ
съ помощью воздушнаго насоса.
Заключимъ изучаемый газъ въ стеклянную трубку, снабжен-
ную ші двухъ концахъ платиновыми электродами, которые со-
единимъ съ полюсами Румкорфовой катушки. Мы констатируемъ
что въ началѣ опыта, когда воздухъ еще не разрѣженъ, элек-
тричество вовсе, не проникаетъ черезъ трубку; то же продолжа-
ется и въ теченіе первыхъ минутъ откачки воздуха изъ трубки.
Но наступаетъ наконецъ такой моментъ, когда внутренность труб-
ки внезапно наполняется какимъ-то страннымъ сіяніемъ. Это сія-
Гіа. 388. Схема соедннешй Румкорфовол катушки для плтакіл Геіісслоровыхъ тру-
бокъ и т. п,
ніе показываетъ, что газъ, теряя свои изолирующія свойства,
начинаетъ пропускать черезъ себя токъ. Цвѣтъ сіянія зависитъ
отъ природы газа: въ воздухѣ оно—фіолетовое, въ углекислотѣ—
зеленое, въ кислородѣ—красное, въ азотѣ—розовое. Но, незави-
симо отъ цвѣта, это сіяніе всегда волшебно-красиво.
Это и есть трубка Гейслера, приводящая въ восторгъ всѣхъ
любителей красивыхъ опытовъ. И нужно признаться, что этотъ
крайне простой опытъ, требующій только очень слабой катушки,
549
пришід.гежптъ къ числу спмыхъ красивыхъ зрѣлищъ, даваемыхъ
іисктріічсстіЮАП..
Форма трунить оказываетъ очень существенное вліяніе на
видъ этого великолѣпнаго явленія, Такъ, сели трубка образуетъ
поперемѣнно рядъ расширеніи и суженій, свѣченіе въ разныхъ
мѣстахъ имѣетъ совершенно различный характеръ: въ широкихъ
мѣстахъ оно блѣдно и расплывчато, ігь узкихъ частяхъ оно, со-
средоточивавъ, дѣлается гораздо болѣе яркимъ. Въ разныхъ мѣ-
стахъ трубки получаются темныя пространства, создающія съ со-
сѣдними. ярко освѣщенными пространствами очень эффектные
контрасты.
Свѣтъ Гейслеровыхъ трубокъ совсѣмъ не похожъ на свѣтъ
обыкновенныхъ источниковъ: опъ отличается несравненной мяг-
костью; глаза переносятъ его безъ всякаго утомленія. Но особен-
но поразительно, что трубки остаются почти совсѣмъ холодными,
въ чемъ можно убѣдиться простымъ прикосновеніемъ руки. Свѣтъ,
іщп испускаемый, можно съ полнымъ правомъ назвать холод-
нымъ. Этотъ фактъ въ особенности поражаетъ лицъ, привыкшихъ
кч> тому, что въ ходовыхъ источникахъ свѣта 99% и больше
безполезно растрачиваются на томные тепловые лучи (стр. 524):
образуется привычка смѣшивать понятія „накаленнаго" и „свѣ-
тящагося" тѣла. Между тѣмъ опыты Варбурга съ несомнѣн-
ностью выяснили, что температура свѣтящихся газовъ Гейсле-
ровой трубки лежитъ между крайними предѣлами въ 21 и 130°.
Отсюда видно, что трубка Гейслсра испускаетъ очень мало
инфракрасныхъ и сравнительно очень много видимыхъ лучей. Это
свойство, несомнѣнно, сулитъ ей крупную роль въ освѣтитель-
ной техникѣ будущаго.
Трубка Купера-Хьюитта.
Здѣсь кстати будетъ сдѣлать небольшое отступленіе и раз-
сказать о замѣчательныхъ результатахъ, полученныхъ американ-
цемъ Куперомъ-Хьюиттомъ.
Этотъ физикъ строить Гейслеровы трубки съ широкими электро-
дами; одинъ изъ нихъ желѣзный, другой—ртутный. Такія трубки,
благодаря находящимся въ нихъ ртутнымъ парамъ, обладаютъ
совершенно особенными свойствами,. Въ обыкновенномъ состоя-
550
ніп онѣ совершенно непроницаемы для тока, и требуютъ, для
приведенія ихъ въ дѣйствіе, предварительнаго зажиганія посред-
ствомъ искры. Искру производятъ разрядомъ очень высокаго на-
пряженія. Тогда трубка сразу наполняется яркимъ свѣтомъ, и
въ то же время ея сопротивленіе падаетъ настолько, что для ея
питанія оказывается совершенно достаточнымъ обычное напряже-
те нашихъ городскихъ сѣтей—100 пли 110 вольтовъ.
Необходимость пользованія высокимъ напряженіемъ для пред-
варительнаго зажиганія не влечетъ за собой большихъ неудобствъ,
такъ какъ изобрѣтатель очень удачно сумѣлъ воспользоваться
приспособленіемъ, аналогичнымъ изображенному па рпс. 292 (стр.
886). Параллельно къ трубкѣ въ цѣпь введенъ электромагнитъ;
черезъ него вначалѣ пропускается сильный токъ, который за-
тѣмъ быстро размыкаютъ... Тогда благодаря самоиндукціи возни-
каетъ большая электродвижущая сила, которая и производитъ
зажиганіе. При такомъ устройствѣ ничто пе мѣшаетъ включать
трубку Хьюитта въ цѣпь наравнѣ и рядомъ съ обыкновенными
лампочками накаливанья.
Свѣтъ, развиваемый трубкой, чрезвычайно ярокъ: опъ счита-
ется десятками свѣчей, а не десятыми долями свѣчи, какъ въ
обыкновенныхъ Гейслеровыхъ трубкахъ. Свѣтовая отдача дости-
гаетъ поистинѣ удивительной величины: на одну свѣчу тратит-
ся всего 0,5 уатта и даже менѣе. Впрочемъ, по поводу этой циф-
ры умѣстны еще нѣкоторыя сомнѣнія въ виду трудности срав-
ненія обыкновенныхъ источниковъ свѣта съ трубкой Хьюитта.
Къ сожалѣнію, приходится указать па слабую сторону этого
изобрѣтенія: зеленовато-голубоватый свѣтъ трубки совершенно
лишенъ красныхъ лучей, вслѣдствіе чего губы при этомъ освѣ-
щеніи кажутся черно-синими, и вообще искаженія цвѣтовъ при
этомъ спектральпо-неполпомъ свѣтѣ настолько велики, что при-
даютъ лицамъ какой-то фантастическій, сказочный видъ. Этотъ
недостатокъ отчасти устраняется примѣненіемъ флуоресцирую-
щихъ экрановъ или обыкновенныхъ лампъ накаливанья, которые
своими красноватыми лучами дополняютъ недочеты спектра испус-
канія трубокъ Хьюитта.
Другіе, болѣе ловкіе, изобрѣтатели, стремились измѣнить из-
лученіе самой трубки, замѣняя ртуть другимъ паромъ или про-
сто подмѣшивая къ ней другіе металлы. Особенно замѣчатель-
550
ніп онѣ совершенно непроницаемы для тока, и требуютъ, для
приведенія ихъ въ дѣйствіе, предварительнаго зажиганія посред-
ствомъ искры. Искру производятъ разрядомъ очень высокаго на-
пряженія. Тогда трубка сразу наполняется яркимъ свѣтомъ, п
въ то же время ея сопротивленіе падаетъ настолько, что для ея
питанія оказывается совершенно достаточнымъ обычное напряже-
те нашихъ городскихъ сѣтей—100 пли 110 вольтовъ.
Необходимость пользованія высокимъ напряженіемъ для пред-
варительнаго зажиганія не влечетъ за собой большихъ неудобствъ,
такъ какъ изобрѣтатель очень удачно сумѣлъ воспользоваться
приспособленіемъ, аналогичнымъ изображенному па рпс. 292 (стр.
886). Параллельно къ трубкѣ въ цѣпь введенъ электромагнитъ;
черезъ него вначалѣ пропускается сильный токъ, который за-
тѣмъ быстро размыкаютъ... Тогда благодаря самоиндукціи возни-
каетъ большая электродвижущая сила, которая и производитъ
зажиганіе. При такомъ устройствѣ шічто пе мѣшаетъ включать
трубку Хьюитта въ цѣпь наравнѣ и рядомъ съ обыкновенными
лампочками накаливанья.
Свѣтъ, развиваемый трубкой, чрезвычайно ярокъ: онъ счита-
ется десятками свѣчей, а не десятыми долями свѣчи, какъ въ
обыкновенныхъ Гейслеровыкь трубкахъ. Свѣтовая отдача дости-
гаетъ поистинѣ удивительной величины: на одну свѣчу тратит-
ся всего 0,5 уатта и даже менѣе. Впрочемъ, по поводу этой циф-
ры умѣстны еще нѣкоторыя сомнѣнія въ виду трудности срав-
ненія обыкновенныхъ источниковъ свѣта съ трубкой Хьюитта.
Къ сожалѣнію, приходится указать па слабую сторону этого
изобрѣтенія: зеленовато-голубоватый свѣтъ трубки совершенно
лишенъ красныхъ лучей, вслѣдствіе чего губы при этомъ освѣ-
щеніи кажутся черно-синими, и вообще искаженія цвѣтовъ при
этомъ спектральпо-неполпомъ свѣтѣ настолько велики, что при-
даютъ лицамъ какой-то фантастическій, сказочный видъ. Этотъ
недостатокъ отчасти устраняется примѣненіемъ флуоресцирую-
щихъ экрановъ или обыкновенныхъ лампъ накаливанья, которые
своими красноватыми лучами дополняютъ недочеты спектра испус-
канія трубокъ Хьюитта.
Другіе, болѣе ловкіе, изобрѣтатели, стремились измѣнить из-
лученіе самой трубки, замѣняя ртуть другимъ паромъ или про-
сто подмѣшивая къ ней другіе металлы. Особенно замѣчатель-
551
пые результаты по.іучаі<)тся будто бы при прибавленіи пинка.
Впрочемъ. и въ сіии-мъ тепщишпігмъ индѣ лампа Хьюитта ири-
в.шкаеть многихъ любителей своей іщініимичііостью. г:ъ особен-
ности въ тѣ.Х'Ь случаяхъ, когда, качества ея свѣтя являются ско-
рТ.е преимуществомъ, чѣмъ недостаткамъ. Такъ, итимп лампами
охотно освѣщаютъ фотографическія ателье. Въ Паршкѣ ими освѣ-
щается между прочимъ перистиль театра Сітині-Орёга.
Трубки Крукса.
Рне. 389. Крук-
суна трубка.
Въ теченіе долгихъ лѣтъ всѣ аканія физиковъ относительно
прохожденія электричества черезъ галы ограничивались наблю-
деніями надъ Гсйслероными трубками. Это связано съ тѣмъ,
что для дѣйствія Гейслеровой трубки достаточно
небольшого разрѣженія, легко даваемаго обыкно-
венными воздушными насосами,—около одной ты-
сячной доли атмосферы.
Но теперешніе ртутные насосы сь большой лег-
костью производятъ гораздо По іышя разрѣженія.
Такъ, насосъ новѣйшей системы Гщэ въ теченіе
нѣсколькихъ минутъ выкачиваетъ воздухъ изъ боль-
шого сосуда до одной милліонной атмосферы х).
Физики, разумѣется, полюбопытствовали, что
происходитъ съ проводимостью газа при этихъ
крайнихъ разрѣженіяхъ.
И имъ открылся при этомъ цѣлый новый міръ.
Возьмемъ Гейслерову трубку сферической фор-
мы (рис. 389) и разсмотримъ происходящія въ ней
явленія нѣсколько подробнѣе, чѣмъ прежде. Мы
увидимъ, что красное, лиловатое сіяніе въ видѣ
столба идетъ отъ анода (положительнаго электрода) къ катоду
(отрицательный электродъ). Но оно не доходитъ до самаго ка-
тода: оно отдѣляется отъ него нѣкоторымъ темнымъ простран-
ствомъ. Самый же катодъ покрытъ другимъ, свѣтящимся, болѣе
или менѣе толстымъ слоемъ фіолетоваго цвѣта.
Поведемъ откачиваніе газа изъ трубки нѣсколько дальше.
’) Раньше (стр, 142) намъ приходилось указывать и на другой очень удобный
способъ эвакуаціи сосудовъ, а именно при помощи жидкаго воздуха.
сравнительно
36
Анодное сіяніе начшгаетъ увеличиваться въ объемѣ, но ігь
то же время оно постепенно блѣднѣетъ и при высокомъ разрѣ-
женіи окончательно исчезаетъ.
Наоборотъ, фіолетовое сіяніе иа катодѣ непрерывно растетъ
въ объемѣ: опо одно остается видимымъ, когда разрѣженіе до-
ведено до такъ называемой Круксовой пустоты.
Тутъ-то и начинается рядъ сюрпризовъ!
Катодные лучи и ихъ свойства.
Изъ катода трубки исходятъ какіе-то особенные лучи, катод-
ные, отличающіеся (Гптторфъ, 1868) чрезвычайно интересными
свойствами.
Такъ, этп лучи, сами по себѣ видимые очепь слабо, т.-е.
оставляющіе па своемъ пути едва замѣтный слѣдъ, заставляютъ
Рис. 390. Свѣченіе мине-
раловъ подъ дѣйствіемъ ка-
тодныхъ лучей.
Рис. 391. Искусственный
букетикъ, ярко свѣтящійся
подъ дѣйствіемъ катодныхъ
лучей. Маленькая мельни-
ца, помѣщенная подъ буке-
тикомъ (радіометръ), вслѣд-
стніо давленія лучей прихо-
дитъ въ быстрое вращеніе.
Рис. 392. Катодные лучи,
концентрируясь па неболь-
шой поверхности, раскали-
ваютъ до бѣла тонкій пла-
тиновый листочекъ.
ярко флуоресцировать почти всѣ предметы, на которые они
падаютъ. Алмазъ подъ ихъ дѣйствіемъ блеститъ тысячью огней
зеленоватаго цвѣта, рубинъ загорается ярко-краснымъ сіяніемъ.
Впрочемъ, совершенно не зачѣмъ обращаться къ такимъ дра-
553
гоцѣшшмъ матеріа.тпмъ: тотъ же эффектъ получается и съ са-
мыми заурядными ВСЩССТВаМИ (рПС. ШЛІ); напримѣръ, обыкновсн-
ІКЮ стекло свѣтится Яркимъ ;ке,ТіЪ-'іе.Ъ>ПЫМ Ь свѣтомъ, который
мы можемъ наблюдать попутно при Полученіи х-лучеп. Мѣлъ
испускаетъ оранжево-желтый свѣтъ, различныя металлическія
окиси свѣтятся всѣми цвѣтами радуги. Смѣшеніемъ этихъ оки-
сей можно составить настоящіе искусственные букеты (рис. 391),
которые сами по себѣ при дневномъ свѣтѣ имѣютъ безцвѣтный
и тусклый видъ, по при паденіи на шіхъ катодныхъ лучей прі-
обрѣтаютъ самую яркую и восхитительную внѣшность,
. Нѣкоторые другіе опыты даютъ проницательнымъ физикамъ
цѣнныя указанія относительно природы этихъ лучей.
Помѣстимъ па пути катодныхъ лучей подвижныя хсрылышкп
легкаго радіометра; крылышки приходятъ въ быстрое вращеніе
по направленію отъ катода., какъ будто исходящій изъ катода
потокъ производитъ иа нихъ нѣкоторое давленіе*.
Дадимъ катоду такую форму, чтобы всѣ катодные лучи, исхо-
дящіе изъ него, концентрировались па небольшомъ платиновомъ
листочкѣ, помѣщенномъ па изолирующей подставкѣ (рпс. 302).
Почти моментально платина раскаливается чуть не добѣла.
Молекулярная бомбардировка.
Послѣдніе два опыта очень наглядны. Они необходимо вле-
кутъ за собой предположеніе, что катодные лучи представля-
ютъ изъ себя потокъ частицъ, непрерывно выбрасываемыхъ изъ
катода съ очень большой скоростью. Подъ дѣйствіемъ ихъ повто-
ряющихся ударовъ платина раскаливается, какъ раскаливается
желѣзо при сильныхъ повторяющихся ударахъ молота.
Это—гипотеза Крукса о молекулярной бомбардировкѣ.
Другіе опыты еще болѣе укрѣпляютъ эту гипотезу.
Замѣчено, что катодые лучи дѣйствуютъ на тѣла, подвергае-
мыя ихъ ударамъ, возстановляющимъ образомъ, т.-е. отнимаютъ
кислородъ: стекло трубки чернѣетъ вслѣдствіе выдѣленія метал-
лическаго свипца; окись мѣди постепенно переходить въ метал-
лическую мѣдь; зеленый силикатъ окисной соли мѣди переходитъ
въ красный силикатъ ся закисной соли.
Дѣло представляется такъ, какъ будто эти химическія пре-
вращенія производятся веществомъ катодныхъ лучей.
36*
554
Странное дѣло, происходящія при этомъ химическія реакціи,
повидимому, производятся не металломъ катода и не газомъ,
находящимся въ трубкѣ: химическое дѣйствіе остается, какъ это
пи невѣроятно, однимъ и тѣмъ же, какова бы ни была природа
металла и газа. Волей-неволей мы зашли въ чрезвычайно таин-
ственную область. Является вопроса., не тождественно ли во всѣхъ
случаяхъ то вещество, которое переносится катодными лучами.
Другія замѣчательныя подробности:
Катодъ непрерывно бомбардируетъ лежащее передъ нимъ
пространство; но въ свою очередь
и онъ испытываетъ почти столь
же сильную бомбардировку, что
явствуетъ изъ того, что онъ даже
раскаливается, если опъ состоитъ
изъ тонкой платины. Если катодъ
продырявленъ мелкими отверсті-
ями, часть осыпающихъ его „сна-
рядовъ •' заносится дальше своей
цѣли и, проникая черезъ отвер-
Рис. 393. Трубка для наблюденіи
каналоныхь лучей.
стія, улетаетъ въ за-катодиое пространство. Тамъ ихъ присутствіе
обнаруживается энергичными химическими реакціями, которыя
наблюдаются въ этой части трубки.
Это—за-катодные лучи Э Гольдштейна (рис. 393), съ ко-
торыми намъ вскорѣ придется встрѣтиться.
Электризація катодныхъ частицъ и измѣреніе ихъ
скорости.
Разъ мы допустили, что катодные лучи состоятъ изъ частицъ,
вылетающихъ изъ катода, мы необходимо должны заключить изъ
всѣхъ предыдущихъ опытовъ, что ихъ скорость должна быть
чрезвычайно велика.
Физики, не задумываясь, приступили къ ея измѣренію.
Какъ они рѣшились взяться за такую задачу? Мы знаемъ,
что уже артиллеристы сильно затрудняются при измѣреніи срав-
нительно малыхъ скоростей своихъ снарядовъ; мы знаемъ, съ
’) Капаізігаіііѳп—канаяовые лучи, ибо они выходятъ изъ каналовъ, просвер-
ленныхъ въ веществѣ катода.
какимъ трудомъ дается то'іппе опредѣлите скорости автоМ'ібиля,
хотя опа не превосходить какихъ-нибудь двадцати метровъ въ
секунду. Посмотримъ же. какъ нметуии. іи физики.
Прежде всего нужно сказать, что каждая частица ьъ потокѣ
катодныхъ лучей оказывается наэлектрпзоваиноП, и притомъ
отрицательнымъ электричествомъ. Перринъ доказалъ ото прямыми,
опытомъ, принимая пучокъ катодныхъ лучей на электрометръ;
при соблюденіи извѣстныхъ предосторожностей электрометръ
немедленно заряжается отрицательнымъ электричествомъ.
Этотъ фактъ представляетъ огромную важность, въ чемъ мы
не замедлимъ убѣдиться. Во всякомъ случаѣ мы замѣтимъ, что
мы здѣсь снова встрѣчаемся съ понятіемъ о частицахъ, перено-
сящихъ электричество, о такъ называемыхъ іонахъ, знакомыхъ
намъ еще изъ главы объ электролизѣ (стр. 173): это понятіе по-
лучаетъ въ физикѣ съ каждымъ днемъ все болѣе важное
значеніе.
Заставимъ эти частицы, или, вѣрнѣе, весь катодный потокъ,
который состоитъ изъ нихъ, проходить вблизи другого, толю на-
электризованнаго тѣла.
Мы знаемъ, что это паэлекгризоваипое тѣло должно оказы-
вать па пролетающія мимо пего частицы либо притягательное,
либо отталкпвательное дѣйствіе, смотря по тому, будетъ ли опо
наэлектризовано положительно или отрицательно. Это въ сущно-
сти повтореніе классическаго опыта элементарныхъ учебниковъ
съ сюртучной палочкой и съ бузинными шариками.
Итакъ, потокъ будетъ отклоненъ въ сторону.
Опытъ показываетъ, что это на самомъ дѣлѣ такъ происхо-
дить, и что отклоненіе вполнѣ замѣтно. Его можно легко обна-
ружить, пользуясь флуоресцирующими веществами: свѣтлое
пятно, которое производитъ на нихъ потокъ катодныхъ лучей
(стр. 552), немедленно смѣщается при приближеніи наэлектризо-
ванныхъ предметовъ.
Безъ дальнихъ предисловій очевидно, что это отклоненіе бу-
детъ съ одной стороны тѣмъ больше, чѣмъ частицы легче, и
чѣмъ онѣ сильнѣе наэлектризованы; съ другой стороны, откло-
неніе будетъ тѣмъ меньше, чѣмъ быстрѣе частицы летятъ, т.-е.
чѣмъ скорѣе онѣ ускользаютъ отъ дѣйствія наэлектризованнаго
тѣла. Мы видимъ, что отклоненіе катодныхъ лучей электроста-
556
тнческпмъ полемъ должно имѣть строго опредѣленную величи-
ну, зависящую отъ ихъ скорости и отъ отношенія ихъ заряда
къ массѣ
Итакъ, измѣреніе отклоненія даетъ намъ нѣкоторое уравненіе
съ двумя неизвѣстными.
Изъ одного такого уравненія мы, какъ извѣстно, еще не мо-
жемъ составить себѣ пи магіѣйшаго представленія о входящихъ
въ него неизвѣстныхъ величинахъ. Но тутъ на помощь математикѣ
является физика; пужпо произвести опытъ въ нѣсколько иномъ
видѣ, и получить новое соотношеніе между тѣми же двумя ве-
личинами. Рѣшая это второе уравненіе совмѣстно съ первымъ,
мы уже легко опредѣляемъ и скорость и отношеніе заряда къ
массѣ.
Какъ же продѣлать второй нужный намъ опытъ? Для этого
мы воспользуемся магнитомъ.
Теорія и опытъ убѣждаютъ насъ въ томъ, что движущійся
электрическій зарядъ вполнѣ эквивалентенъ по своимъ магнит-
нымъ дѣйствіямъ нѣкоторому току; вслѣдствіе этого онъ, по-
добно току, испытываетъ со стороны магнита особую механическую
силу (стр. 313). Поэтому, поднося магнить къ катоднымъ лучамъ,
мы также отклонимъ пхъ, и это отклоненіе" опять-таки будетъ
совершенно опредѣленнымъ образомъ связано со скоростью ча-
стицъ и съ отношеніемъ ихъ заряда къ массѣ.
Такимъ образомъ, измѣряя отклоненіе катоднаго пучка въ
магнитномъ полѣ, мы получаемъ нужное намъ второе уравненіе
съ тѣми же двумя неизвѣстными.
Изъ этихъ двухъ уравненій мы и получимъ все, что намъ
нужно.
Не правда ли, что такая простота рѣшенія столь сложной
задачи сама по себѣ чрезвычайно заманчива? Посмотримъ же
на результаты.
Изъ тѣхъ двухъ неизвѣстныхъ величинъ, которыя мы зада-
лись нѣлыо опредѣлить, насъ въ данный моментъ будетъ инте-
ресовать скорость частицъ. Цѣлый рядъ согласныхъ между собой
опытовъ показываетъ, что ея величина, въ зависимости отъ раз-
ницы потенціаловъ на электродахъ трубки, колеблется отъ 40 000
до 60 000 километровъ въ секунду!
Цифра хорошая! Но, можетъ быть, вы, вспомнивши, что око-
ростъ свѣта достигаетъ 300 000 километровъ ігь секунду, придете
къ заключенію, что она. ужъ не такъ велика?
Вы будете неправы; обратите вниманіе па. разницу ігь значе-
ніи этихъ величинъ: свѣтъ передастся отъ точки къ точкѣ безъ
всякаго перемѣщенія вещества, и передаваемое колебаніе но обла-
даетъ инерціей пли вѣсомъ. Напротивъ того, найденная нами вели-
чина въ 60 000 кплометров’ь въ секунду относится къ полету
матеріальной частицы; этотъ поразительный „снарядъ" ле-
титъ со скоростью, превышающей въ ІОООі.Ю разъ всѣ рекорды
артиллерійскаго дѣла!
Что бы ни представляло изъ себя вещество катодныхъ ча-
стицъ—водородъ или что-нибудь другое, результаты остаются
одинаково поразительными при крайней простотѣ тѣхъ вычисле-
ніе!, которыя насъ къ ппмъ приводятъ.
Опасный снарядъ.
Извѣстно, что всякое тѣло въ движеніи—всс равно, свинцо-
вая пуля или газовая молекула, — обладаетъ извѣстнымъ запа-
сомъ кинетической энергіи или живой силы. Именно
эта энергія проявляется въ такихъ разрушительныхъ формахъ
при желѣзнодорожныхъ катастрофахъ, въ буряхъ и т. и. Вели-
чина кинетической энергіи измѣряется половиной произведенія
массы тѣла на квадратъ скорости ‘)-
Предположимъ, что одинъ изъ снарядовъ, вылетѣвшій изъ
катода, вѣситъ 1 миллиграммъ. Казалось бы, что можетъ стоить
такой минимальный кусочекъ вещества—будь онъ хоть изъ чи-
стаго золота?
Замѣтимъ, что пашъ снарядъ въ 100.000.000.000 разъ легче
курьерскаго поѣзда, вѣсящаго около 100 тоннъ.
Посмотримъ, однако, что даетъ дальнѣйшее вычисленіе.
При своей скорости въ 60.000 километровъ въ секунду нашъ
снарядъ движется приблизительно въ 2.000.000 разъ быстрѣе
самаго быстраго курьерскаго поѣзда; квадратъ его скорости
Ч Это справедливо только для скоростей, не сравнимыхъ но величинѣ съ
скоростью свѣта. Для послѣднихъ теорія предсказываетъ, что анергія движенія
растетъ при увеличеніи скорости еще быстрѣе. Опыты съ радіемъ подтвердили
ото предсказаніе теоріи.
558
больше квадрата скорости поѣзда въ 4.000.000.000.000. Мы ви-
димъ, что въ общемъ живая сила нашсто снаряда
4.000.000.000.000 Ч(Ч
ВЪ ІО0.0(Ю»ЛО0 '= 40 ’,ааъ °“ЬШе' Чѣмъ ™ с“ііадьер-
скаго поѣзда въ полномъ ходу!
Отсюда съ песомнѣішостыо слѣдуетъ, что если бы мы пости-
рались какимъ-нибудь препятствіемъ задержать двшкепіс нашей
частицы, послѣдовалъ бы ударъ, по силѣ равный тому, какъ
если бы одновременно столкнулись 40 поѣздовъ, пущенныхъ съ
разныхъ направленій въ одну точку.
Эти простые расчеты показываютъ, чему слѣдуетъ приписать
многія поразительныя свойства катодныхъ лучей.
Масса катодныхъ частичекъ.
Къ счастью для ученыхъ, занимающихся катодными лучами,
у инхъ нѣтъ основанія опасаться такихъ разрушительныхъ дѣй-
ствій. Въ сравненіи съ массой одного миллиграмма каждая ча-
стица, входящая въ составъ катодныхъ лучей, совершенно ни-
чтожна,—гораздо меньше, чѣмъ мельчайшій изъ извѣстныхъ
микробовъ въ сравненіи съ китами и мамонтами.
Вспомнимъ наши предшествующія вычисленія. Мы вѣдь одно-
временно съ опредѣленіемъ скорости частицъ могли узнать еще
другую величину, а именно отношеніе заряда частицы къ ея
массѣ.
И эта цифра привела физиковъ въ полное изумленіе.
Я хочу доставить такое удовольствіе и моимъ читателямъ.
Но для этого пусть ош-г отнесутся съ должнымъ вниманіемъ къ
ближайшимъ страницамъ,
Намъ извѣстно, что, согласно современной теоріи электролиза,
которую мы вкратцѣ излагали (стр. 173), молекулы растворен-
наго вещества при электролизѣ разрываются, и образовавшіяся
части молекулъ, іоны, направляются къ электродамъ, неся съ
собой, подобно катоднымъ частицамъ, нѣкоторые электрическіе
заряды.
Точные опыты позволили опредѣлить величину заряда, пе-
реносимаго каждымъ атомомъ вещества въ электролитическомъ
токѣ. Изъ законовъ Фарадэя (отр. 171) слѣдуетъ, что этотъ за-
559
рядъ представляетъ собию гт р''г о - н оет о л и и у ю ім‘ли'шпу.
независимую отъ химический природы атомовъ: каждый атомъ
какого угодно одноатомнаго э.и-мшгга— водорода, калія, серебра
и т. и.—перепоетъ черезъ вольтаметръ одинаковое количество
:>лект]шч('ства.
Но вѣсъ одного атома можетъ быть больше или меньше, въ
зависимости отъ величины атомнаго вѣса даннаго злемеііта; за-
рядъ, перепоенный единицей вѣса даннаго алемшгга, будетъ
тѣмъ больше, чѣмъ легче будетъ соотвѣтствующій атомъ: зарядъ,
переносимый единицей вѣса, будетъ поэтому имѣть наибольшую
величину для водорода, такъ какъ его атомы суть самые .легкіе
изъ всѣхъ намъ извѣстныхъ. Говоря иначе, водородъ, при дан-
номъ вѣсѣ, можетъ перенести черезъ растворъ наибольшее ко-
личество электричества.
Съ другой стороны, мы недавно видѣли, какъ можно вычис-
лить то же отношеніе заряда ігь переносящей его массѣ въ слу-
чаѣ катодныхъ частицъ. Остается только указать, къ чему при-
вели эти измѣренія; оказалось, что здѣсь отношеніе заряда къ
массѣ приблизительно въ 2.000 *) разъ больше, чѣмъ для водо-
рода въ случаѣ электролиза!
Такимъ образомъ заряды, переносимые катодными частичками,
огромны, если ихъ разсчитывать па то же количество веще-
ства 0-
Что можно заключить изъ этихъ данныхъ?
Казалось бы, здѣсь нѣтъ мѣста никакимъ сомнѣніямъ. Вѣдь
по тѣмъ воззрѣніямъ, которыя были научнымъ символомъ вѣры
до послѣднихъ дней, атомъ представляетъ собой самую мельчай-
шую степень раздробленія вещества. Поэтому единственнымъ
возможнымъ выводомъ является предположеніе, что каягдая ка-
тодная частичка состоитъ изъ одного пли нѣсколькихъ атомовъ,
по зарядъ, который переносится этими атомами въ данномъ слу-
чаѣ, во много разъ больше, чѣмъ зарядъ, переносимый электро-
литическими іонами. Въ этой разницѣ нѣть ничего удивитель-
наго, такъ какъ условія переноса здѣсь тоже совершенно различны.
9 Новѣйшія, наиболѣе точныя опредѣленія, относящіяся къ 1909 году, даютъ
цифру 1.830.
2) „Зарядъ, переносимый единицей вѣса"—-это то же самое, что «отношеніе
заряда къ массѣ".
560
Въ этомъ разсужденіи только одинъ недостатокъ: оіго совер-
шенно невѣрно. Это слѣдуетъ съ полной ясностью изъ опытовъ
совершенно иного рода, гцюпзвсдеппыхъ Дж. Дж. Томсономъ.
Необходимо составить себѣ хоть приблизительное представленіе
и объ этихъ опытахъ.
Мы недавно видѣли, что если направить катодные лучи пъ
особый пріемникъ, соединенный съ электрометромъ, послѣдній
обнаруживаетъ отрицательный зарядъ. Зарядъ, который окажется
на пріемникѣ черезъ нѣкоторое время, представитъ собою, какъ
это вполнѣ понятно, сумму всѣхъ индивидуальныхъ зарядовъ,
принесенныхъ за это время въ пріемникъ катодными частичками.
Представимъ себѣ, что мы какъ-нибудь сумѣли сосчитать число
подлетѣвшихъ къ пріемнику частицъ; тогда зарядъ отдѣльной
частицы найдется при помощи простого дѣленія.
Но катодъ выбрасываетъ свои снаряды въ количествѣ нѣ-
сколькихъ милліардовъ въ секунду. При такихъ условіяхъ пред-
ложить зарегпетровывать подлетающія частицы едва ли не зна-
читъ создать самое непреодолимое затрудненіе!
Но мы все же попробуемъ это сдѣлать. Для этого мы восполь-
зуемся тѣмъ, что катодные лучи при извѣстныхъ предосторож-
ностяхъ можно заставить выйти изъ того стекляннаго сосуда, въ
которомъ они возникаютъ въ воздухъ, окружающій сосудъ. И
вотъ, если этотъ воздухъ насыщенъ влагой, катодные лучи сгу-
щаютъ влагу и образуютъ туманъ, въ постоянномъ образованіи
котораго мы можемъ убѣдиться, продувая черезъ данное мѣсто
все новыя порціи влажнаго воздуха. Оказывается, что каждая
изъ капелекъ, образующихъ туманъ, обволакиваетъ собой одну
катодную частичку. Значитъ, вмѣсто того, чтобы считать частички,
мы можемъ считать капельки. Но вѣдь вы, пожалуй, скажете,
что отъ этого задача нисколько не стала легче? Посмотримъ!
Образовавшійся туманъ довольно густъ; опъ равномѣрно па-
даетъ внизъ со скоростью, которую мы можемъ измѣрить: для
этого нужно прекратить въ дапный моментъ дѣйствіе лучей и
наблюдать за опусканіемъ верхней границы туманной пелены.
Если какое-нибудь тѣло падаетъ черезъ воздухъ равномѣрно,
то это значитъ, что сила тяжести, дѣйствующая на тѣло, цѣли-
і) Объ. этомъ мы будемъ говорить подробнѣе черезъ одинъ параграфъ.
561
комъ уравновѣшивается треніемъ въ воздухѣ. По величина этого
тренія при данной скорости намъ очень хороню извѣстна иаъ
другихъ опытовъ; поэтому мы изъ опытовъ надъ скоростью па-
денія тумана можемъ прямо получить вѣсь отдѣльныхъ капелекъ,
составляющихъ туманъ.
Съ другой стороны, мояиіо измѣрить общій вѣсъ капелекъ,
осѣдающихъ при паденіи тумана въ теченіе, папр., одной минуты
или часа. Если мы раздѣлимъ эту величину на вѣсъ одной ка-
пельки, полученный выше, то мы получимъ то, что намъ было
нужно: число частичекъ, выбрасываемыхъ катодомт, за дашіый
промежутокъ времени. Задача рѣшена безъ особыхъ затрудненій.
Точность полученнаго числа не слишкомъ велика, по вѣдь дѣло
и не въ этой точности, а въ томъ, чтобы установить порядокъ
величины.
Каковы же результаты этихъ опытовъ? Они представляютъ
колоссальный интересъ.
Оказывается, что наше первоначальное представленіе о катод-
ныхъ частичкахъ било, дѣйствительно, совершенію ошибочно.
Зарядъ, переносимый частичкой, всегда имѣетъ одну
и ту же величину, независимо отъ того, какова химиче-
ская природа стекла сосуда; катода, анода и наполняющаго со-
судъ газа. Мало того: этоть зарядъ въ точности равенъ за-
ряду, переносимому при электролизѣ частицей одноатомнаго ве-
щества!
Но какъ же объяснить въ такомъ случаѣ тотъ фактъ, что
тотъ же зарядъ въ катодныхъ частичкахъ приходится на мень-
шее количество вещества, чѣмъ его заключается въ водородномъ
атомѣ? Остается только одно возможное объясненіе: разъ зарядъ
не больше, чѣмъ зарядъ атома водорода, то масса частички должна
быть меньше массы водороднаго атома—меньше въ 1.800 разъ!
Мы видимъ, что изъ-за этихъ опытовъ вырастаетъ призракъ
цѣлаго переворота, угрожающаго въ самомъ основаніи тому зда-
нію, которое называется атомистической теоріей. Мы представляли
себѣ, что атомъ есть мельчайшее подраздѣленіе вещества. Цѣлыя
поколѣнія ученыхъ стремились подойти къ измѣренію этихъ „кир-
пичей" вселенной, и труды этихъ ученыхъ снискивали глубокое
уваженіе къ проникновенію науки въ самыя нѣдра величайшихъ
тайнъ вселенной. И вдругъ изученіе катодныхъ лучей сразу от-
562
кршіаетъ иъ существованіе частичекъ, которыя еще въ 1 800
разъ мельче, чѣмъ считавшіеся недѣлимыми атомы!
Какое яркое доказательство того, что не существуетъ безоши-
бочнаго знанія, и что самыя солидныя постройки часто возве-
дены па зыбкомъ пескѣ!
Особенно поразительно, что эти частички отличаются тожде-
ственными свойствами въ самыхъ различныхъ въ химическомъ
отношеніи тѣлахъ—у нихъ однѣ и тѣ же скорости, одни размѣры,
одни дѣйствія. Не слѣдуетъ ли видѣть въ этихъ фактахъ ука-
занія на то, что катодныя частички представляютъ собоі! основу,
изъ которой 'ткутся всѣ атомы, и не воскресаетъ ли вмѣстѣ съ
тѣмъ идея единства матеріи, идея первичнаго вещества, отодви-
нутая на задній планъ въ послѣднее столѣтіе физики и химіи?
Старые „атомы" вещества сходятъ со сцены, но на смѣну имъ
нарождается понятіе объ атомѣ электричества, объ э л е к-
тронѣ. И это неизбѣжно послѣ того, какъ въ двухъ разныхъ
главахъ физики—въ ученіи объ электролизѣ и въ теоріи катод-
ныхъ лучей—мы неожиданно встрѣчаемся съ какими-то тожде-
ственными по величинѣ количествами электричества, привязан-
ными то къ атому вещества, то къ катодной частичкѣ...
И, наконецъ, послѣдній смѣлый вопросъ: да существуетъ ли
въ катодныхъ частичкахъ вещество въ томъ видѣ, какъ мы его
себѣ обычно представляемъ? Не состоитъ ли все вещество вообще
изъ однихъ только электроновъ?..
Положительныя частички. Гипотеза Крукса о проис-
хожденіи катодныхъ лучей.
Чтобы дополнить наши знанія и составить себѣ болѣе ясный
отчетъ о всемъ явленіи, намъ еще нужно заняться вопросомъ о
той бомбардировкѣ, которой подвергается катодъ, и, въ связи съ
ней, о тѣхъ Папановыхъ лучахъ (стр. 554), которые Гольдштейнъ
наблюдалъ въ за-катодномъ пространствѣ при рѣшетчатомъ пли
продырявленномъ катодѣ.
Подвергая эти лучи такому же изученію, какъ катодные, мы
нашли бы, что они также состоятъ изъ частичекъ, ио заряжен-
ныхъ положительно, гораздо большихъ по размѣрамъ и сравни-
мыхъ по своей массѣ съ атомами; наконецъ, скорость ихъ го-
563
рпздг» меньше, чѣмъ катодныхъ частичекъ. — око.ъ» 10 000 кпло-
ж-тровъ въ секунду.
(кнюкушшсть этихъ розультгітов'ь дѣлаіть очень вѣроятной
гипотезу относительно происхожденія катодныхъ лучей, выска-
занную Круксомъ. И" нему катодные лучи происходятъ благо-
даря разрыву, подъ дѣйствіемъ электричрскпхъ силъ, атомовъ
газа въ темпомъ катодномъ пространствѣ. Тогда каждый атомъ
распадается на двѣ частички, па два противоположно заряжен-
ныхъ іона; отрицательные іоны, съ силой отталкиваемые като-
домъ, устремляются прочь отъ него, образуя катодные лучи.
Въ то яш время положительный іонъ — почти весь атомъ, за
вычетомъ одного только электрона — летитъ по направленію къ
катоду; при опредѣленныхъ условіяхъ совокупность этихъ поло-
жительныхъ іоновъ дастъ каиаловые лучи.
Наблюденіе катодныхъ лучей въ воздухѣ.
До сихъ поръ свойства катодныхъ лучей изучались нами
внутри тѣхъ самыхъ трубокъ, въ которыхъ они возникали.
Вы, конечно, понимаете, что матеріальная природа катодныхъ
лучей пе позволяетъ имъ проникать черезъ другія матеріальныя
тѣла, не испытывая при этомъ болѣе пли менѣе существенныхъ
видоизмѣненій. Такъ, напр., стеклянныя стѣнки сосуда должны
оказаться для нихъ совершенно непреодолимой преградой. Опытъ,
конечно, вполнѣ оправдываетъ эти ожиданія.
Тѣмъ не менѣе, если поставленная лучамъ преграда состоитъ
изъ очень тонкаго листка алюминія, вдѣланнаго въ стѣнку Крук-
совой трубки въ видѣ окошечка, катодные лучи отчасти прони-
каютъ черезъ него наружу. Въ то же время, напримѣръ, частицы
воздуха не могутъ проникнуть черезъ то же окошечко внутрь
сосуда, и „пустота* внутри сосуда не портится. Это открытіе
было сдѣлано все тѣмъ же Гертцемъ, и немедленно примѣнено
Ленаромъ къ цѣлому ряду опытовъ, давшихъ богатые результаты.
Нужно думать, что катодныя частички, благодаря своей огромной
скорости и, въ особенности, своимъ ничтожнымъ размѣрамъ, мо-
гутъ 'проникать насквозь черезъ атомы; нужно замѣтить, что но-
вѣйшія теоріи, о которыхъ еще будетъ сказано нѣсколько словъ,
разсматриваютъ атомъ не какъ одно компактное цѣлое, а какъ
подобіе солнечной системы, состоящей цэт. быстро вращающихся
электроновъ.
Какъ бы то ни было, часть катоднаго пучка выходитъ въ
воздухъ. При атомъ прошедшая часть сохраняетъ свое свойство
отклоняться лагшітпымъ и электрическимъ полемъ. Благодаря
этому можно установить, что при прохожденіи черезъ алюминій,
при толщинѣ слоя алюминія въ 0,01 миллиметра (Де-Кудръ),
скорость движенія уменьшается приблизительно на 10%. Со-
храняется также способность лучей производить фосфоресценцію
извѣстныхъ тѣлъ и т. п. Присутствіе частицъ воздуха значитель-
но стѣсняетъ свободу движенія электроновъ, такъ что уже на
разстояніи 10 сантиметровъ отъ окошечка катодный пучокъ дѣ-
лается совершенно незамѣтнымъ.
Но и на этомъ короткомъ разстояніи удается подмѣтить рядъ
интересныхъ свойствъ пучка.
Прежде всего, лучи превращаютъ воздухъ въ проводникъ
электричества, почему всѣ помѣщенныя поблизости наэлектри-
зованныя тѣла начинаютъ терять свои заряды.
Далѣе, они облегчаютъ сгущеніе влаги воздуха, почему, при
достаточной влажности, около окошечка наблюдается образованіе
тумана. Мы видѣли, какъ блестяще это свойство было использо-
вано Дж. Дж. Томсопомъ.
Наконецъ, катодные лучи заставляютъ кислородъ воздуха от-
части озонироваться.
Лучи Рентгена.
Какъ счастливый экспериментаторъ дѣлаетъ большое открытіе.
Почти все, что мы разсказывали въ предыдущемъ параграфѣ,
было уже извѣстно физикамъ въ 1895 году, т.-е. раньше, чѣмъ про-
извело такую бурю въ наукѣ открытіе Рентгена. Да и въ нашемъ
изложеніи намъ пи разу пе пришлось еще упомянуть объ х-лу-
чахъ, или лучахъ Рентгена, которыхъ отнюдь нельзя смѣ-
шивать съ изученными нами катодными лучами.
Рентгенъ однажды повторялъ въ своей лабораторіи, въ Вюрц-
бургскомъ университетѣ, опыты Ленара, когда его внезапно по-
разило одно неожиданное наблюденіе.
Въ числѣ тѣлъ, которыя онъ подвергалъ дѣйствію катодныхъ
лучей для полученія флуоресценціи, невдалекѣ отъ Круксовой
5П5
трубки находился и.іатгіпо-баріевіі-сшшродистый «крапъ. Сана
трубка была окружена со вгѣхъ стирокъ картономъ, такъ какъ
производившіеся въ тотъ день опыты требовали полной темноты,
II вотъ, едва трубка напала дѣйствовать, какъ экранъ началъ
ярко свѣтиться. Этотъ свѣтъ немедленно погасъ вслѣдъ за. тѣмъ,
какъ дѣйствіе трубки было остановлено. Ясно, что ивъ трубки
исходило какое-то излученіе, попадавшее па «крапъ и вызывав-
шее его свѣченіе.
Это излученіе отнюдь нельзя было принять за катодные лучи,
такъ какъ послѣдніе совершенно не могли бы проникнуть черезъ
такія преграды, какъ стеклянныя слѣпки сосуда и окружающій
его картонъ. Дѣло шло о чемъ-то совершенно новомъ и не-
извѣстномъ.
Легко понять, что Рентгенъ живо заинтересовался своимъ
наблюденіемъ и рѣшился выяснить условія свѣченія экрана.
Опъ захотѣлъ посмотрѣть, насколько продолжительно свѣченіе
экрана послѣ прекращенія доступа къ пому радіацій трубки.
Для этого онъ помѣстилъ на пути между трубкой и экраномъ
попавшуюся ему подъ руку сосновую доску. Результатъ былъ
совершенно неожиданный: экранъ, какъ ни въ чемъ не бывало,
продолжалъ свѣтиться такъ же ярко.
Толстая книга въ 1000 страницъ, несмотря на свою толщину,
тоже не оказала никакого задерживающаго вліянія.
Это начинало казаться чѣмъ-то сверхъестественнымъ.
Наконецъ Реитгенъ—можетъ быть, совершенно инстинктивно—
провелъ сзади экрана рукой. При этомъ онъ съ изумленіемъ уви-
дѣлъ па экранѣ отчетливый рисунокъ своихъ собственныхъ костей.
Нужно полагать, что онъ не могъ не содрогнуться при видѣ
этого необычайнаго зрѣлища; да на его мѣстѣ развѣ и вы не
поторопились ли бы освѣтить комнату, чтобы поскорѣй убѣдиться,
что только необычайныя свойства вновь открытой радіаціи вы-
звали передъ вашими глазами страшный призракъ.
Но, конечно, немедленно же испугъ ученаго долженъ былъ
смѣниться восторгомъ: онъ открылъ новый родъ радіацій!
Какъ образуются х-лучи.
Можно сказать, что въ день этого открытія родилось въ гото-
вомъ видѣ и главное техническое примѣненіе х-лучей—радіо-
56П
окопія. Но теорія возникновенія лучей оставалась еще невы-
ясненной. Ее вскорѣ же дали самъ Рентгенъ въ Германіи и
Перрэнъ во Франціи. Ока проще, чѣмъ можно было бы думать.
Когда ружейная пуля ударяется въ цѣль, .живая сила, кото-
рой опа обладала передъ ударомъ, сразу должна исчезнуть, и
переходитъ въ теплоту. Иногда эта теплота оказывается доста-
точной даже для того, чтобы расплавить свинецъ пули. Этотъ
опытъ показываетъ, что, согласно нашимъ воззрѣніямъ о пеуіш-
чтожаемости анергіи, живая сила пули не пропадаетъ безслѣдно
и только нсрокодитъ въ другой видъ энергіи.
Когда катодныя частички ударяются, словно снаряды, въ
стѣнки сосуда, то должно происходить нѣчто подобное, конечно,
съ необходимыми усложненіями, зависящими отъ огромной ско-
рости движенія частичекъ л ихъ электризаціи. Но, какъ и въ
предыдущемъ примѣрѣ, такъ и здѣсь кинетическая энергія не
можетъ разрушиться, а только преобразуется въ новые виды.
Отчасти опа и здѣсь переходитъ въ теплоту; доказательствомъ
тому служитъ сильное нагрѣваніе сосуда въ тѣхъ мѣстахъ, гдѣ
на его стѣиіш попадаютъ лучи. Другая часть энергіи идетъ па
образованіе свѣта флуоресценціи, всегда появляющейся на пути
катоднаго пучка.
II наконецъ, послѣдняя часть превращается въ особый видъ
излученій, которыя и получили названіе лучей Рентгена.
Этотъ способъ образованія коситъ вполнѣ общій характеръ:
каждый разъ, какъ катодные лучи ударяются въ какое-нибудь
препятствіе, оно дѣлается источникомъ х-лучей.
Эта теорія еще ничего не говоритъ намъ о внутренней при-
родѣ х-лучей. Но прежде чѣмъ говорить о пей, необходимо
ознакомиться съ цѣлымъ рядомъ ихъ свойствъ.
Свойства и примѣненія х-лучей. Радіографія.
Зарождаясь отъ катодныхъ лучей, х-лучи во многомъ пред-
ставляютъ сходныя съ ними черты.
Ошт также возбуждаютъ флуоресценцію, только въ нѣсколько
болѣе слабой степени. Мы видѣли, что именно этому свойству
они обязаны своимъ открытіемъ.
Какъ и катодные лучи, они разряжаютъ наэлектризованныя
тѣла и облегчаютъ образованіе во влажномъ воздухѣ тумана.
567
Они способны И къ химическимъ дт.Пствіямь—напримѣръ, они
дѣйствуютъ на фотографическую пластинку, что позволяетъ на-
равнѣ съ радіоскопіей ііоль-іосап.си радіографіей.
Наоборотъ, многія существенныя свойства х-лучсіі рѣзко раз-
личаютъ ихъ отъ катодныхъ; сейчасъ мы укажемъ на самое
важное: они но отклоняются дѣйствіями ни магнитнаго, пи элек-
тростатическаго поля.
37
5ІЩ
Но особенно интересно отличительное свойство лучей Рентгена
легко проходить сквозь большое число тѣлъ природы. Эта спо-
собность ихъ къ прониканію черезъ тѣла тѣлъ больше, чѣмъ
легче данное тѣло. Повидимому, степень прозрачности тѣлъ
стоитъ г.ъ связи съ ихъ атомнымъ или молекулярнымъ вѣсомъ.
Такъ, топкая платиновая пластинка представляетъ для х-лучеіі
бо.чѣе серьезное препятствіе, чѣмъ толстая дощечка изъ алюми-
нія. Кости оказываются сравнительно мало прозрачными, почти
пекпочптелыто благодаря высокому молекулярному вѣсу солей
кальція, которыя входятъ въ ихъ составъ.
Но нельзя приписывать всѣ современные успѣхи х-лучеіі
исключительно этому свойству. Чтобы получать тѣ удивительные
результаты, которые они намъ даютъ, нужно, чтобы лучи обла-
дали еще однимъ характернымъ для нихъ свойствомъ, а именно
полнымъ отсутствіемъ способности отражаться и
преломляться въ различныхт, тѣлахъ, къ чему мы такъ
привыкли въ сферѣ свѣтовыхъ лучей.
Если бы х-лучп отклонялись въ сторону при косвенномъ па-
деніи па тѣла другой плотности, мы ни въ какомъ случаѣ не
могли бы получить, папр., па экранѣ рѣзкой тѣни нашего ске-
лета. Такимъ образомъ рѣзкость и отчетливость изображенія, на-
блюдаемыя всегда при этомъ опытѣ, зависятъ отъ того, что ве-
щество мягкихъ частей руки лишено относительно этихъ лучей
п] еломляющей способности.
Улучшенія въ техникѣ полученія х-лучей.
Легко представить себѣ, что многіе экспериментаторы зада-
лись цѣлью взять отъ новаго способа проникновенія внутрь че-
ловѣческаго тѣла всс, что этотъ способъ можетъ дать для практики.
Одни остановили все свое вниманіе на усовершенствованіи
фотографическихъ пластинокъ, предназначенныхъ для этой цѣли,
и сумѣли увеличить ихъ чувствительность чуть не въ сто разъ.
Одинъ изъ интереснѣйшихъ пріемовъ для этого состоялъ въ
томъ, что къ свѣточувствительной эмульсіи подмѣшивали веще-
ства, флуоресцирующія подъ дѣйствіемъ х-лучей. Эта флуорес-
ценція, возникая въ мѣстахъ, на которыя попадаютъ х-лучи,
прибавляетъ свое дѣйствіе къ сравнительно слабому дѣйствію
х-лучей, что особенна сильно отражается на чувстг.ите.'ияіости
пластинки въ томъ случаѣ, когда цвѣтъ флуоресценціи синій
или фіолетовый.
Другіе изс.тЕдовате.ти занялись главнымъ образомъ самой Кру-
ксовой или Рентгеновской трубкой.
В'ь первыхъ опытахъ съ х-лучамп катодный пучекъ падалъ
непосредственно на стеклянную стѣнку трубки. Но при этомъ
стѣнка сильно нагрѣвает-
ся, и можетъ даже рас-
плавиться. Уже изъ того,
что отдѣляется такое боль-
шое количество тепла, яс-
но, что только незначи-
тельная часть энергіи ка-
тодныхъ лучей перехо-
дитъ при этомъ въ нуж-
ныя намъ Рентгеновскія
Р»с. 395. Обьпгпонелпаіг Репггеяоягкпя тру/ікя.
радіаціи.
Въ настоящее время поступаютъ иначе: направляютъ катод-
ные лучи на антикатодъ, помѣщающійся внутри сосуда и
состоящій изъ тяжелаго металла, который осуществляетъ преоб-
разованіе катодныхъ лучей въ х-лучи съ лучшимъ коэффиціен-
томъ полезнаго дѣйствія. Нахожденіе антикатода внутри сосуда
не влечетъ за собой какихъ-либо новыхъ неудобствъ, такъ какъ
стекло прекрасно пропускаетъ черезъ себя х-лучи.
Придавая особую форму катоду, можно концентрировать
весь катодный пучекъ па антикатодъ незначительной поверхно-
сти. Такая поверхность, если разсматривать ее съ нѣкотораго
разстоянія, можетъ быть приравнена точкѣ, что обусловливаетъ
образованіе болѣе рѣзкихъ тѣней.
Наконецъ, было выяснено, что для полученія ііаплучшпхъ
результатовъ необходимо совершенно опредѣленное разрѣженіе
газа въ трубкѣ; слишкомъ большая степень разрѣженія почти
не позволяетъ току проходить черезъ трубку (жесткія трубки);
слишкомъ слабое разрѣженіе (мягкія трубки) создастъ для
прохожденія тока очень хорошія условія, но лучи Рентгена при
этомъ образуются очень слабо.
Итакъ, нужно держаться золотой середины. Поэтому въ усо-
37*
570
воршспствовапныхъ Т’ептгоповскпхъ трубкахъ устроенъ прида-
токъ въ видѣ трубки съ вшшпіой туда платиной; если трубка
оказывается слишкомъ жесткой, нагрѣваютъ платину, которая
при этомъ отдаетъ часть растворенныхъ въ пей газовъ, и тѣмъ нѣ-
Рпс. 396. Сопрсмепиая Рснтгекопекая трубка съ придаткомъ дая регулированія
жосткосні.
сколько уменьшаетъ степень разрѣженія газа въ трубкѣ (рис. 396).
Ири помощи такихъ усовершенствованныхъ приборовъ можно
наблюдать и изучать не только кости скелета, по и нѣкоторые
другіе органы тѣла, какъ-то легкія и сердце. Можно, иапр., удо-
Рііс. 397. Роитгеионекая трубки сі, охлаадоніемъ антикатода.
стовѣряться въ томъ, что данныя легкія поражены туберкуле-
зомъ, и глазомъ -наблюдать прогрессивный ходъ этой страшной
болѣзни.
Выйдя изъ дѣтскаго состоянія. радіог|іа<|бя не замедлила вос-
пользоваться и практически важными принципами „проактивнаго
метода44. Д'ѣло представляется очень пріклымъ: радіографируя
тѣло изъ двухъ различныхъ точекъ, можно съ точностью ука-
зать мѣстопахолгдепіе какого-нибудь поврежденія или лостороп-
ияго тѣла внутри даннаго органа. При одномъ снимкѣ это было
бы, очевидно, невозможно, такъ какъ оставалось бы ш-пзвѣстпой
глубина искомой точки подъ повсрхностт>ю изслѣдуемаго т-ѣла.
Физіологическое дѣйствіе х-лучей. Радіотерапія.
Несмотря па эти интересные результаты, люди, занимающіеся
радіографіей, заслуживаютъ всяческаго сожалѣнія.
Послѣ нѣсколькихъ мѣсяцевъ работы ихъ волосы и кожа дѣ-
лаются чрезвычайно хрупкими, ломаясь отъ малѣйшаго прико-
сновенія пли сотрясенія. При этомъ образующіяся раны необы-
Ряс. 398. Редтгеноиская трубки съ спинцовоіі защитой для радіографа.
тайно трудно поддаются заживленію. Непріятную сторону этого
физіологическаго дѣйствія х-лучей испыталъ, между прочимъ,
много занимавшійся вопросами радіографіи конструкторъ Радиге.
Газеты въ свое время сообщали также объ ужасной смерти одно-
го изъ помощниковъ Эдиссола. Его тѣло покрылось сплошными
язвами, которыя и свели его въ могилу. Въ особенности нужно
предостеречь отъ занятій радіографіей тѣхъ молодыхъ людей,
которые очень дорожатъ своей наружностью.
572
Къ счастью, это еще невыясненное дѣйствіе лучей проявляется
только при очень продолжительной^иисоляціи пли, и потому па-
ціенты, радіографируемые ими въ теченіе какихъ-нибудь нѣсколь-
кихъ минутъ, моі'утъ быть совершенію спокойны за свою участь.
Слѣдуетъ прибавить, что открытіе физіологическаго дѣйствія
х-лучей неизбѣжно повлекло за собой попытки къ примѣненію
Рие. 39У. Соединеніе Рентгеновской трубки съ „витір>імитоаемъ“ (для обезпеченія
дѣйствія въ одномъ направленія).
ихъ въ качествѣ лѣчебнаго средства. Въ особенности много го-
ворили объ ихъ воздѣйствіи на поверхностныя формы рака и
туберкулеза. Этотъ вопросъ, однако, до сихъ поръ находится въ
стадіи изученія. Часто получались какъ будто очень благо-
пріятные результаты, по высказываться о нихъ рѣшительно было
бы еще преждевременно.
Что такое х-лучи?
Прозрачность матеріальныхъ тѣлъ для х-лучей по только соз-
дала имъ ихъ техническій успѣхъ; ода является и съ чисто тео-
ретической точки зрѣнія очень интереснымъ явленіемъ.
Совершенно невѣроятно, чтобы почокь быстро діяннущихся
матеріальныхъ частіщъ могъ принизывать насквозь толстыя де-
ревянныя или металлическія пластинки.
Отсюда хотѣлось бы заключить, что х-лучи не представляютъ
собой такого потока.
Другой, уже упомянутый пами фактъ крупной важности (етр.
567) укрѣпляетъ насъ въ утоми, воззрѣніи; мы видѣли, что пи
подъ дѣйствіемъ электрическихъ силъ, ни подъ дѣйствіемъ маг-
нитовъ, х-лучи НС откло-
няются отъ своего пути.
Въ этомъ отношеніи оип «ИНК^
рѣзко отличаются отъ по- 0^3522533= р
тока наэлектризованныхъ
частицъ.
Поэтому вполнѣ логич-
ѵ . Рис. -100. Вшіпіімлті'ль, зфітѵгкаіощііі токъ лиші.
НО будетъ прійти КЪ за- й;1ву иороиу.
ключенію, что х - лучи
представляютъ собой особый родъ возмущеній энпра, къ которымъ
мы уже принуждены были отнести свѣтовыя и тепловыя волны.
Но какое мѣсто среди этихъ волнъ займутъ х-лучи? Слѣдуетъ
ли просто найти имъ мѣсто гдѣ-нибудь въ солнечномъ спектрѣ,
или вблизи его краевъ— среди ультрафіолетовыхъ волнъ, папр.?
Не отнести ли ихъ, напротивъ, къ Гертцевскпмъ волнамъ? Или
наконецъ, опп представляютъ собой совершенно новый видъ воз-
мущеній, совершенно особое движеніе въ эфирѣ? — Эти вопросы
долгое время занимали весь ученый міръ.
Вы скажете, что нѣкоторыя указанія можно было бы получить изъ
опытовъ съ интерференціей х-лучей. Конечно, думали и объ этомъ.
Но, къ несчастью, чтобы получить интерференцію, иуяшо, какъ
вы знаете, измѣнить ходъ части пучка посредствомъ отраженія
или преломленія, чтобы потомъ свести эти два отдѣльныхъ пуч-
ка въ одну точку.
Вотъ тутъ-то приходится вновь вспомнить, что х-лучи не от-
ражаются и не преломляются.
Итакъ, ихъ нельзя разбивать на отдѣльные пучки и потомъ
снова сводить. Но если бы и это оказалось возможнымъ, еще
неизвѣстно, получили ли бы мы явленія интерференціи. Мы сейчасъ
увидимъ, почему.
574
Основываясь ня сильномъ химическомъ дѣйствіи х-лучей, на
которомъ основана радіографія, долго думали, что оіш принадле-
жатъ къ ультра-фіолетовымъ волнамъ, тѣмъ болѣо. что они,
какъ и эти короткія свѣтовыя волны (стр. 524), вызываютъ
флуоресценцію и разряжаютъ наэлектризованныя тѣла. I юлѣе
того, ихъ неспособность преломляться, при прохожденіи черезъ
ранныя тѣла, тоже находитъ полное объясненіе при этомъ пред-
положеніи, такъ какъ теорія предусматриваетъ, что очень корот-
кія свѣтовыя волны долиты вести себя именно такимъ образомъ *)•
Ио все же истина лежитъ въ иномъ мѣстѣ. Къ вѣрному объ-
ясненію ранѣе другихъ пришелъ англійскій физикъ Стоксъ.
Мы видѣли, что каждый изъ х-лучей рождается при столкно-
веніи съ какимъ-нибудь препятствіемъ катодной частички, летя-
щей съ громадной скоростью. Это столкновеніе должно произвести
не непрерывно слѣдующія другъ за другомъ сферическія волны,
какъ это бываетъ, когда въ центрѣ волпы происходитъ непре-
рывное колебательное движеніе; результатомъ его будетъ только
одна изолированная, единичная волна. Эта волна, будетъ распро-
страняться въ эфлрѣ съ той же скоростью, какъ и всѣ другія
его возмущенія, т.-е. со скоростью 300 000 километровъ въ се-
кунду. Но опа не будетъ обладать ци однимъ изъ тѣхъ свойствъ,
которыя въ обыкновенныхъ свѣтовыхъ волнахъ связаны съ пе-
ріодичностью, съ правильной повторяемостью волнъ.
Къ числу такихъ свойствъ принадлежитъ п способность къ
интерференціи. Поэтому х-лучи и пе должны ми въ какихъ слу-
чаяхъ интерферировать.
Въ теоретической физикѣ доказывается, что и преломленіе
связано съ этой періодичностью. Вотъ почему, къ счастью для
радіографовъ, х-лучп пи въ чемъ не преломляются.
Всѣ эти теоріи носятъ всс же еще характеръ предвари-
тельныхъ; но и при такомъ • взглядѣ па нихъ онѣ достаточно
расчистили передъ нами дорогу; мы легко оріентируемся въ
области, гдѣ сначала всс казалось намъ такъ дико, іг потому мы
можемъ теперь съ большей увѣренностью приступить къ зна-
комству съ еще болѣе загадочной областью: съ радіоактивными
веществами.
1) Исправлено при переводі;. Клотъ, напротивъ того, считаетъ неспособность
къ преломленію фактомъ, протнворѣчаіцнмъ гипотезѣ волнообразнаго распростра-
ненія свѣта.
ГЛАВА III.
Радій.
Какъ былъ открытъ радій.
Гипотеза Пуанкарэ и открытіе Беккереля.
Работы относительно родія, такъ сильно подвинувшія впередъ
пауку, имѣли исходной точкой одну гипотезу Пуаикарэ, который,
впрочемъ, высказалъ се (въ 1890 г.) безъ особаго убѣжденія, въ
полувопросительной формѣ.
Мы видѣли, что катодные лушцударяясь о стеклянныя стѣнки
трубки, даютъ начало х-лучамъ. По въ то же время мы наблю-
даемъ на стеклѣ яркую зеленую флуоресценцію. Мы должны по-
мнить, что въ тѣ времена о природѣ и ближайшихъ причинахъ
возникновенія х-лучеіі еще ничего не было извѣстно. II вотъ
Пуанкарэ спрашиваетъ, не является ли причиной Рентгенов-
скихъ лучей эта флуоресценція. Если бъ это было такъ (теперь
мы знаемъ, что это не такъ), то всякое флуоресцирующее тѣло
должно было бы при инсоляціи испускать и х-лучи.
По этому пути пошло нѣсколько ученыхъ. Среди нихъ былъ
между прочимъ французскій академикъ, недавно умершій, Анри
Беккерель. Нужно сказать, что къ работѣ па этомъ поприщѣ его
влекло едва ли не наслѣдственное предрасположеніе: опъ былъ
сыномъ извѣстнаго Эдмона Беккереля, которому мы обязаны
едва ли не всѣми напіпмп существенными свѣдѣніями относи-
тельно флуоресценціи и фосфоресценціи. Какъ бы то ни было,
онъ первымъ пришелъ къ цѣли, и рядъ опубликованныхъ имъ
замѣчательныхъ работъ явился той исходной точкой, изъ кото-
рой впослѣдствіи вышло открытіе радія.
Въ этой необыкновенной главѣ исторіи физики все вылива-
лось въ какія-то странныя формы, даже самое ся начало.
Среди другихъ веществъ, которыя Эдмонъ Беккерель особенно
рекомендовалъ въ смыслѣ легкости наблюденія флуоресценціи,
на первомъ мѣстѣ стоятъ соли урана; урановое стекло часто упо-
требляютъ для фабрикаціи сосудовъ, которымъ игра цвѣтовъ,
обусловленная флуоресценціей, придаетъ особенную красоту.
Чтобы отвѣтить на вопросъ, поставленный Пуапкарэ, Бскке-
рель-сыііъ необходимо долженъ былъ обратиться къ излюблен-
ному веществу Векксреля-отца—къ урану.
Теперь подивитесь курьезному случаю: исходная точка Бек-
кереля абсолютно ошибочна; флуоресценція пе имѣетъ ничего
общаго съ тѣми странными явленіями, о которыхъ дальше будетъ
идти рѣчь; во всемъ свѣтѣ только одно вещество могло ихъ об-
наруживать (мы говоримъ о томъ прошломъ времени). И нужно
же случиться, что это вещество есть какъ разъ тотъ уранъ, ко-
торымъ занялся Беккерель!
Что же наблюдалъ Беккерель?
Картина первая: Беккерель берет ь фотографическую пластинку,
обертываетъ ее въ черную бумагу, кладетъ па нее нѣсколько
кристалловъ сѣрнокислаго урана и все это выставляетъ па солнце.
Послѣ нѣсколькихъ часовъ онъ проявляетъ пластинку. Побѣда!
На пластинкѣ появляется изображеніе кристалловъ.
Гипотеза Пуапкарэ, повидимому, оправдывается: флуоресцен-
ція, возбужденная въ уранѣ солнечнымъ свѣтомъ, очевидно вы-
звала образованіе х-лучей, такъ какъ изображеніе кристалловъ
получилось черезъ черную бумагу.
Картина вторая: „день па день не приходится". Беккерель
хочетъ повторить опытъ, помѣщая между фотографической пла-
стинкой и кристаллами, кромѣ бумаги, еще мѣдный крестикъ
въ 0,1 миллиметра толщины, чтобы посмотрѣть, поведутъ ли
себя открытые лучи, какъ полагается х-лучамъ, т.-е. будутъ ли
они задержаны этой болѣе серьезной преградой.
Но тутъ, какъ на зло, солнце вдругъ не желаетъ показываться;
это и не мудрено, такъ какъ дѣло происходить въ февралѣ, ко
Беккерель, прерванный на самомъ интересномъ мѣстѣ, выходить
изъ себя отъ нетерпѣнія, но подозрѣвая, что эта самая „неудача"
готовится сдѣлать его баловнемъ счастья.
Такъ день проходитъ за днемъ, и пластинка лежитъ, готовая
къ опыту, въ ящикѣ шкафа, а на пей лежать кристаллы.
Отъ скуки Веккерель рѣшаетъ вынуть ее изъ шкафа и про-
явить. О удивленіе!—На пластинкѣ оказывается яркое изображеніе
креста!
Самостоятельность радіацій урана.
Вотъ еще одна опровергнутая гипотеза: вѣдь послѣ опыта
Беккереля уже нельзя говорить о флуоресценціи, какъ причинѣ
х-лучей. Но въ то же время намъ открывается новый, еще бо-
лѣе таинственный и поразительный фактъ: безъ освѣщенія, безъ
возбужденія извнѣ, не подвергаясь никакому видимому измѣне-
нію, уранъ непрерывно излучаетъ энергію въ окружающія части
пространства!
Однако въ такой неизвѣданной области нужно быть крайне
осторожнымъ въ своихъ убѣжденіяхъ: самому Беккерелю не
пришлось ли па слѣдующій день опровергать то, въ чемъ онъ
былъ увѣренъ наканунѣ! Такъ, можетъ быть, уранъ вовсе не об-
ладаетъ способностью свѣтиться самостоятельно; можетъ быть, онъ
просто, какъ и многія другія фосфоресцирующія тѣла, обладаетъ
свойствомъ запасать въ себѣ энергію свѣтовыхъ колебаній при
инсоляціи, а потомъ медленно отдавать ее назадъ въ другомъ
видѣ?
Но въ такомъ случаѣ дѣйствіе должно съ теченіемъ времени
постепенно ослабляться. Между тѣмъ опыты показываютъ, что
кристаллы не теряютъ своей активности послѣ выдерживанія ихъ
въ темнотѣ въ продолженіе цѣлыхъ недѣль и дшке мѣсяцевъ.
Мало того, если кристаллы, которыми пользовался Беккерель, съ
тѣхъ поръ не видѣли свѣта, то и теперь, черезъ 13 лѣтъ, они
все съ той же силой продолжаютъ испускать тѣ же лучи, отли-
чающіеся немного меньшей проницаемостью, чѣмъ лучи Рент-
гена.
Теорія самостоятельности излученія урана, смѣло выставлен-
ная Беккерелемъ послѣ первыхъ же опытовъ, въ настоящее
время твердо установлена. Поэтому названіе „лучи Беккереля11
дѣйствительно принадлежитъ какому-то совершенно новому явле-
нію, открытому этимъ ученымъ.
578
выясняетъ, что
Рііі-. -ЛИ. Электро-
скопъ разряжается
кусочкомъ урана.
Свойства излученій урана.
На. этомъ кончается то, чѣмъ Беккерель могъ быть обязанъ
случайности. Далѣе изслѣдователь долягепъ пробивать дорогу
изслѣдованію съ помощью своихъ личныхъ знаній и ловкости.
Беккерель прежде всего устанавливаетъ, что всѣ производныя
урана отличаются той лге радіоактивностью (этотъ терминъ
позднѣйшаго происхожденія и принадлежитъ пі-те Кюри). Оііъ
каждое изъ производныхъ одарено ею въ тѣмъ
большей степени, чѣмъ больше въ немъ содер-
жаніе урана. Отсюда онъ заключаетъ, что радіо-
активность есть свойство, принадлежащее самому
атому урапа, независимо отъ тѣхъ веществъ,
съ которыми этотъ атомъ входитъ въ соеди-
неніе.
Беккерель испытываетъ, разряжаютъ ли лучи
ураші наэлектризованныя тѣла, какъ это дѣла-
ютъ х-лучп (стр. 566). Опытъ вполнѣ подтвер-
ждаетъ это ожиданіе.
Если внутри клѣтки заряженнаго электро-
скопа помѣстить нѣсколько кристалликовъ ура-
на, листки электроскопа, несмотря па самую со-
вершенную изоляцію, начинаютъ спадаться (рпс. 401), и черезъ
полтора часа отъ заряда не остается ничего.
Этотъ опытъ, интересный самъ по себѣ, дастъ намъ въ руки
превосходное средство для сравнительнаго изученія этихъ явле-
ній: а именно, по быстротѣ разряда мы очень просто можемъ су-
дить объ иптепсивпостп явленія.
Наконецъ, послѣ нѣкоторыхъ недоразумѣпій, которыя Бекке-
рель приписалъ вторичнымъ лучамъ, возникающимъ при попа-
даніи урановыхъ лучей на поверхности разныхъ тѣлъ, онъ под-
тверждаетъ наблюденіе Рутерфорда, что эти лучи — опять-таки
вполнѣ аналогично х-лучамъ—не отражаются и не преломляются
(стр. 568).
Всѣ описанныя явленія, можно сказать, микроскошічески-не-
замѣтны. Только ловкость экспериментатора, въ соединеніи съ со-
вершенствомъ и чувствительностью методовъ, дѣлаютъ возмож-
ными ихъ наблюденіе. Этимъ вовсе це умаляются заслуги ихъ
изслѣдователя; ко многіе ученьи*, смущенные ігь своемъ покоѣ»
открытіями Беккереля, упорно иадѣютгя, что толкованіе Беккереля
ОШПООЧІІО.
По уже близко время, когда всякое сомнѣніе потеряетъ почну
подъ ногами. Уже назрѣваетъ новое великое открытіе, и то, что
мы видѣли до сихъ норъ ігь видѣ слабаго отблеска, озаритъ весь
міръ своимъ яркимъ сіяніемъ!..
Работы т-те Кюри.
Нетрудно понять, что работы Беккереля нашли въ ученомъ
мірѣ ревностное подражаніе. Изслѣдованія другихъ физиковъ,
среди которыхъ нужно назвать Ольстера, ГеПтеля и Шмидта въ
Германіи, лорда Кельвина въ Англіи и Рутерфорда іи» Канадѣ,
подтвердили и дополнили изслѣдованія Беккереля, по пе дали
чего-нибудь особенно новаго и сенсаціоннаго.
Кажется, судьба рѣшила отдать всю славу открытія радіоак-
тивности одной Франціи.
М-піе Кюри начала свои работы въ лабораторіи, уже просла-
вленной трудами ея мужа, профессора въ молодой „Школѣ фи-
зики и химіи'1, основанной и поддерживаемой муниципальнымъ
управленіемъ города Парижа.
Изслѣдованія т-те Кюри преслѣдовали вначалѣ очень скром-
ную цѣль: опа хотѣла выяснить, принадлежитъ ли радіоактив-
ность исключительно урану, или опа, въ большей или меньшей
степени, встрѣчается и въ другихъ тѣлахъ.
Разумѣется, этимъ вопросомъ интересовался и Беккерель, но
его опыты въ этомъ направленіи не дали рѣшительныхъ резуль-
татовъ. М-те Кюри и не думала найти вещество, которое бы за-
тмило славу урана. Она разсчитывала найти въ другихъ тѣлахъ
гораздо болѣе слабо выраженную радіоактивность.
Методъ измѣренія. Первый успѣхъ; торій.
Чтобы выполнить такую трудную программу, т-те Кюри
прежде всего озаботилась выработкой точнаго и чувствительнаго
метода наблюденія и измѣренія. Для нея было большимъ сча-
стьемъ, что она дѣйствовала въ такомъ порядкѣ, такъ какъ
,->.ед
именно увѣренность въ своихъ первыхъ результатахъ позволила
ей впослѣдствіи вмѣстѣ съ своимъ мужемъ вступить па. тотъ
смѣлый путь, который привелъ ее къ открытію радія.
Методъ измѣренія пі-піе Кюри основанъ на очень простомъ
усовершенствованіи метода разряженія наэлектризованныхъ тѣлъ.
Помѣстимъ изучаемое вещество, истолченное въ видѣ порош-
ка, мея:ду пластинками А и В воздушнаго
конденсатора, вклю-
ченнаго въ цѣпь по-
слѣдовательно съ ба-
тареей и чувстви-
тельнымъ гальвано-
метромъ. Если изу-
чаемое вещество ра-
діоактивно, оно пре-
вращаетъ воздухъ
внутри конденсатора
Гпс. 402. Лхтшюіістръ м-то Кюри. въ проводникъ элек-
тричества. Тогда по
цѣпи пробѣгаетъ токъ, измѣряемый гальванометромъ; величина
этого тока служитъ мѣрой активности вещества. Въ этомъ и со-
стоитъ принципъ измѣренія (рис. +02).
На практикѣ т-те Кюри примѣняла вмѣсто гальванометра
кварцевый электрометръ, изобрѣтенный ея мужемъ и отличаю-
щійся громадной чувствительностью.
Начатыя съ самыми скромными цѣлями, изслѣдованія т-те
Кюри не замедлили принести ей очепь большое удовлетвореніе.
На ряду съ безчисленными не активными веществами, которыя
она перечисляетъ въ своей замѣчательной докторской диссерта-
ціи, она открыла, наконецъ, и такое вещество, которое по своей
активности должно быть поставлено рядомя= съ ураномъ. Это
вещество — торій, тоже рѣдкій металлъ, который и до сихъ поръ
употребляется при фабрикаціи Ауэровскихъ колпачковъ. Лучи,
испускаемые торіемъ, нѣсколько лучше проникаютъ черезъ тѣла,
чѣмъ лучи урана. Его активность тоже составляетъ атомное
свойство, такъ какъ активность его соединеній пропорціональна
содержанію въ ппхъ самаго торія.
Впрочемъ, открытіе радіоактивности торія принесло съ собой
для т-те Кюри и нѣкоторое огорченіе: она запоздала съ своимъ
541
трудомъ па нѣсколько дней: ея отіічч, появился гл> апрѣлѣ
1898 года, а за нѣсколько времени до того радіоастпвш.ія свой-
ства торія йгл.’ін открыты и описаны въ „Ііидсмаповскихъ Лши-
л:іхъ“ нѣмецкимъ ученымъ Шмидтомъ.
М-то Кюри не подалась чувству безіілодіпіго огорченія, и
время дало ей блестя іцій реваншъ.
Аномалія смоляной обманки.
Среди веществъ, которыя поучала т-те Кюри, фигурировали,
конечно, и псѣ минералы, содержащіе ураиъ. Какъ и слѣдовало
ожидать, всѣ они оказались радіоактивными. Именно па одномъ
изъ нихъ изслѣдовательница натолкнулась па аномалію, которая
настолько поразила ее, что опа даже временно усомнилась въ
правильности дѣйствія своихъ приборовъ и заподозрѣла въ сво-
ихъ наблюденіяхъ какую-нибудь ошибку. Аномалія состояла въ
томъ, что одинъ образчикъ руды смоляной обманки (это—загряз-
ненная примѣсями окись урана), добытый изъ копи близъ Іогац-
георгея-іптадта, оказался въ четыре раза активнѣе самого урана!
Это наблюденіе находилось вт самомъ полномъ противорѣчіи
съ теоріей Беккереля: такъ какъ, по этой теоріи, радіоактивность
есть свойство, принадлежащее атому урана, то никакое его со-
единеніе пе можетъ быть активнѣй самого урапа. Между тѣмъ
фактъ былъ налицо, а приборы ие могли дать ошибочнаго ука-
занія. То же самое повторилось при изслѣдованіи смоляной
обманки, взятой изъ Тоахимсталя (активность была вдвое сильнѣй
урана), и халколита (фосфорная соль урапа и мѣди), у котораго
активность была вдвое больше, чѣмъ у урапа. Еще болѣе убѣ-
дительно было то обстоятельство, что послѣ извлеченія изъ руды
всего урана остатокъ сохранилъ почти цѣликомъ всю свою радіо-
активность.
М-ше Кюри, вполнѣ увѣренная въ правильности своихъ наблюде-
ній, пе усомнилась и въ томъ, какъ ихъ истолковать. Если смоляная
обманка активна, несмотря па то, что составляющія се вещества не
радіоактивны, то это можетъ происходить только вслѣдствіе того,
что къ ней въ ничтожномъ количествѣ подмѣшано какое-то но-
вое и неизвѣстное вещество чрезвычайно большой активности. Разъ
это такъ, то возможно найти способъ изолировать, выдѣлить это
582
вещество, научный интересъ котораго окажется огромный. При
атихъ захватывающихъ обстоятельствахъ и мужъ т-пи: Кюри
рѣшился бросить тѣ важныя работы, которыми онъ была, въ то
время занять, и паялся вмѣстѣ съ женой за одно дѣло.
Трудная задача. Извлеченіе радія.
Сотрудничество двухъ такихъ крупныхъ ученыхъ, конечно,
не могло не отразиться чрезвычайно благопріятно на успѣшности
ихъ работы, хотя задача была чрезвычайно трудна. Когда при-
мѣсь незначительна, считается нелегкимъ дѣломъ извлекать ее
изъ минераловъ даже тогда, когда опа состоитъ изъ извѣстныхъ
уже веществъ, изученныхъ физиками и химиками, можно сказать,
вдоль и поперекъ. Въ какихъ ничтожныхъ количествахъ примѣси
существуютъ въ данномъ случаѣ, видно изъ того, что самыя бо-
гатыя радіоактивными примѣсями руды содержатъ ихъ въ коли-
чествѣ не болѣе одной дссятпмнлліопиоіі часта ихъ общаго вѣса!
Кромѣ того, чтобы оцѣнить но достоинству всю трудность
задачи, взятой па себя четой Кюри, нельзя терять изъ виду, что
о свойствахъ того тѣла, которое опп искали, опи пе знали рѣ-
шительно ничего, и да-ке признаки его существованія были
вполнѣ, гипотетичны!
Если бы ихъ попытка была предпринята только съ обычными
средствами химіи, она, навѣрное, потерпѣла бы полную неудачу.
Къ счастью, ізі, рукахъ у нашихъ изслѣдователей было чисто
физическое средство изслѣдованія — средство ші съ чѣмъ не-
сравнимой чувствительности.
Въ самомъ дѣлѣ, если радіоактивность представляетъ собою
атомное свойство искомаго радіоактивнаго тѣла, то активность
изслѣдуемаго вещества, измѣряемая по способу т-те Кюри,
должна быть тѣсно связана съ содержаніемъ въ немъ искомаго
тѣла. Представимъ себѣ, что въ результатѣ какой-шібудь опера-
ціи, продѣланной надъ изслѣдуемымъ веществомъ, количество
радіоактивной субстанціи въ пемъ подверглось измѣненію; тогда
это сейчасъ же обнаружится по измѣненію тока, который оно
производить въ цѣпи конденсатора. Значитъ, это — настоящій
аналитическій методъ,—и притомъ, насколько онъ простъ, удобенъ
п чувствителенъ!
583
Такимъ образомъ, въ нашихъ рукахъ—превосходное средство
постепенно изучать всѣ свойства искомаго вещества, хотя мы
при этомъ пе видимъ ни крушшки его и заранѣе ничего не
знаемъ о его химическихъ признакахъ. Какъ пн парадоксаленъ
этотъ методъ, онъ даетъ возможность прямо приступить къ изы-
сканію способовъ отдѣленія вещества.
Дѣйствительно, если мы подѣйствуемъ какимъ-нибудь реак-
тивомъ па пашу сложную смѣсь, опъ, вообще говоря, раздѣлитъ
ее на двѣ фракціи: одну растворимую, а другую нерастворимую.
Изъ этихъ двухъ фракцій радіоактивность можетъ сохраниться
либо въ обѣихъ, либо только въ одной изъ нихъ, и тогда другая
фракція окажется совершенно лишенной радіоактивной примѣси.
Разъ мы нашли такой реактивъ, онъ будетъ памъ служить самымъ
цѣпнымъ средствомъ къ постепеппому отдѣленію радіоактивнаго
вещества. Именно такимъ образомъ было обнаружено, что сѣрно-
кислая соль радія нерастворима, въ водѣ, и это сразу позволило
его отдѣлить отъ всѣхъ веществъ, сѣрнокислая соль которыхъ
растворима.
Но въ такомъ чистомъ видѣ реактивы почти никогда не дѣй-
ствуютъ, а потому приходится довольствоваться неполнымъ
раздѣленіемъ веществъ, т.-е. стремиться получить двѣ фракціи
неравной активности, к терпѣливо повторять эту операцію все
вновь и вновь, получая прогрессивное обогащеніе первоначаль-
наго вещества радіоактивной примѣсью.
Такъ это и было при выдѣленіи радія: мы до сихъ поръ пе
знаемъ какихъ-либо очень рѣзко выраженныхъ различій меящу
радіемъ и баріемъ, который его постоянно сопровождаетъ въ
соединеніяхъ. Напротивъ того, этп два элемента по своимъ хи-
мическимъ свойствамъ стоятъ чрезвычайно близко. Въ резуль-
татѣ, когда послѣ цѣлаго ряда операцій мы добьемся того, что
въ нашемъ растворѣ останется только барій съ небольшой при-
мѣсью радія, мы для дальнѣйшаго раздѣленія можемъ восполь-
зоваться только небольшой разницей въ растворимости хлори-
стыхъ и бромистыхъ солей этихъ металловъ: соли радія раство-
ряются нѣсколько меньше. Поэтому здѣсь приходится примѣнять
хорошо извѣстный химикамъ методъ фракціонированной кристал-
лизаціи, который медленно приводитъ насъ къ цѣли безъ осо-
бенно большихъ потерь радіоактивнаго вещества.
38
58+
Постоянно контролируя себя „актинометромъ" пі-те Кюри,
постепенно получаютъ вее большія л большія активности, ио при
этомъ получаютъ все меньшее и меньшее количество радіоактив-
наго остатка, а неактивное вещество выбрасывается въ огром-
ныхъ количествахъ. Такъ, напримѣръ, исходя изъ одной тонны
смоляной обманки, мы получаемъ въ копцѣ-коіщовъ два или
три дециграмма чистой кристаллической бромистой соли.
Напротивъ, активность этого продукта колоссальна: въ 2 000 000
разъ больше, чѣмъ у урапа.
На самомъ дѣлѣ эта скучная и дорогая обработка стоила четѣ
Кюри гораздо большихъ трудовъ, чѣмъ описано выше, хотя опи
и пользовались сотрудничествомъ Белона, лаборанта въ „Школѣ
физики и химіи".
Дѣло въ томъ, что смоляная обманка содержитъ не одно ра-
діоактивное вещество, а по крайней мѣрѣ три вещества съ раз-
личными химическими свойствами. Вслѣдствіе этого раздѣленіе
веществъ ио активности пе идетъ такъ чисто, какъ описано, и
установленіе метода раздѣленія становится очень затрудни-
тельнымъ.
Въ настоящее время эти трудности уже не существуютъ, такъ
какъ уже выработаны разъ навсегда вполнѣ опредѣленныя пра-
вила этого раздѣленія. Обработка остатковъ іоаіиметальскихъ
рудъ, значительно улучшенная Дебіерпомъ, считается теперь
обычнымъ фабричнымъ процессомъ. Эти остатки, которые прежде
были побочнымъ продуктомъ безъ всякой цѣна, теперь цѣнятся
на вѣсъ золота. Самая обработка, несмотря на всѣ усовершен-
ствованія, все же остается чрезвычайно длительнымъ и потому
дорогимъ процессомъ.
Поэтому не удивительно, что цѣна радія побиваетъ своего
рода рекордъ, доходя до 700 000 рублей за граммъ вещества.
Эта цифра способна устрашить кого угодно. Но нужно по-
мнить, что при опытахъ вещество не расходуется и не теряетъ
своихъ свойствъ. Да и что значатъ эти цифры, когда дѣло идетъ
о творческой работѣ, о наукѣ? То ли еще тратится на разруше-
ніе и убійство?
Дѣйствительность показываетъ, что высокая цѣпа радія не
является непреодолимымъ препятствіемъ для ученыхъ, которымъ
опъ нуженъ. Доказательствомъ этому служитъ то, что спросъ на
585
него всегда превышаетъ предложеніе, и фабриканты его уже
успѣли пустить въ обращеніе нѣсколько десятковъ граммовъ!
Поиски новыхъ минераловъ, содержащихъ радій.
Не слѣдуетъ, конечно, преувеличивать значенія нашихъ утѣ-
шительныхъ замѣчаній. Вовсе ужъ не такъ пріятно, что радій
дорогъ. Мы увидимъ далѣе, какія крупныя услуги радій уже
успѣлъ оказать паукѣ. Но какъ пи велики его успѣхи, какъ
быстро опи пи слѣдуютъ одни за другими, пельзя ис сознаться,
что можно было бы ожидать и большаго, если бы большее коли-
чество работниковъ взялось за него одновременно, т.-е. если бы
онъ былъ болѣе общедоступенъ.
Итакъ, успѣхи будущаго связаны съ открытіемъ новыхъ
мѣстонахожденій радія, новыхъ богатыхъ имъ минераловъ. Почти
нельзя сомнѣваться, что на этомъ пути пасъ ждутъ пріятные
сюрпризы, такъ какъ очень большое число лицъ интересуется
этимъ вопросомъ, іг ихъ труды не могутъ пропасть даромъ.
Изслѣдованіе минераловъ на радіоактивность очень просто;
оио по плечу всякому фотографу-любителю, и, можетъ быть, кто-
нибудь изъ нашихъ читателей тоже отдастъ ему часть своего досуга.
Нужно взять фотографическую пластинку обыкновенной чув-
ствительности, завернуть ее въ черную бумагу, положить сверху
образцы изслѣдуемыхъ камней или розсыпей и оставить такъ
{лучше всего въ темнотѣ) на сутки. Если при проявленіи на
пластинкѣ окажется черное пятно въ томъ мѣстѣ, гдѣ лежалъ
пзлѣдуемый образецъ, то можно съ большой вѣроятностью утвер-
ждать, что данное вещество содержитъ радій въ количествахъ,
извлеченіе которыхъ представитъ извѣстную выгоду.
Полоній, актиній, радій. Химическая индивидуальность
послѣдняго.
Я упомянулъ выше, что при обработкѣ смоляной руды было
добыто сразу три радіоактивныхъ вещества. Первое было названо
полоніемъ въ честь родины т-те Кюри «). Полоній очень похожъ
і) М-тѳ Кюри по происхожденію русская полька, урожденная Склодовская.
38*
586
ио химическимъ свойствамъ па висмутъ; его радіоактивность,
очень велика—въ 1000 000 разъ сильнѣе урана. Но опа, повиди-
мому, не сохраняетъ своей периопача.тыюй величины, а напро-
тивъ, быстро уменьшается. -Элементарная природа полонія іо-
установлена.
Второе вещество, актиній, было открыто Дсбіериомъ въ нѣко-
торыхъ фракціяхъ при обработкѣ смоляной обманки. Актшіііі
также отличается очень большой активностью, но еще не изученъ
въ достаточной мѣрѣ, хотя извѣстны нѣкоторыя очепь интерес-
ныя его свойства. Относительно иего также неизвѣстно, пред-
ставляетъ ли онъ собой химическій элементъ.
Наконецъ, третье вещество, химически схожее съ баріемъ,—
радій; это новый элементъ, съ опредѣленнымъ атомнымъ вѣсомъ
и характернымъ спектромъ. Въ пашемъ изложеніи мы будемъ,
заниматься главнымъ образомъ имъ.
Доказательство химической индивидуальности радія было
дано уже въ первыхъ трудахъ четы Кюри. Нужно знать, что та
увѣренность, логичность и безошибочность выводовъ, которыя
такъ ярко выступаютъ въ пашемъ изложеніи ихъ трудовъ, очень
подкупаютъ, когда пхъ вспоминаешь, какъ прекрасное прошлое. На
самомъ же дѣлѣ нашимъ изслѣдователямъ постоянно приходилось,
колебаться мегкду увѣренностью и сомнѣніемъ, а потому оші
старались обставить свои труды всевозможными гарантіями.
И вотъ они попросили извѣстнаго физика Демарсэ спектро-
скопически провѣрять ихъ изслѣдованіе, наблюдая спектры тѣхъ
новыхъ фракцій, которыя они ежедневно получали.
Какъ извѣстно, спектроскопія осповапа на тонъ простомъ
фактѣ, что каждое простое тѣло, будучи накалено, испускаетъ
лучи только вполнѣ опредѣленной длины волпы (стр. 521). По-
этому, если разложить испускаемый имъ свѣтъ посредствомъ
призмы, ин получимъ спектръ, состоящій изъ отдѣльныхъ свѣт-
лыхъ линій, взаимное расположеніе которыхъ неизмѣнно и ха-
рактеристично для разсматриваемаго вещества.
Въ данномъ случаѣ обычная чувствительность спектроскопи-
ческаго метода вполнѣ оправдала ожиданія изслѣдователей: уже
при первыхъ, сравнительно слабо радіоактивныхъ фракціяхъ
Демарсэ замѣтилъ, на ряду съ линіями, характерными для барія
и другихъ извѣстныхъ тѣлъ, еще какую-то неизвѣстную линію
587
въ ультрафіолетовой части спектра (стр. 522). Этимъ уже указы-
валось присутствіе новаго элемента.
Но есть ли этотъ элементъ искомое нами радіоактивное ве-
щество? Вопросъ этотъ въ скоромъ времени выяснился въ утвер-
дительномъ смыслѣ: параллельно съ увеличеніемъ радіоактив-
ности новая полоса становилась все ярче, а затѣмъ появились
и еще двѣ новыя линіи: одна—синяя и другая—фіолетовая. На-
конецъ, когда изслѣдователи подошли къ своему конечному про-
дукту, изъ спектра исчезли всѣ постороннія линіи и остались
только упомянутыя три, съ нѣсколькими другими, менѣе яркими.
Ихъ совокупность и составляетъ спектръ радія.
Съ своей стороны лі-іпе Кюри опредѣлила атомный вѣсъ но-
ваго элемента. Она нашла цифру 226.
Замѣчательно, что какъ этотъ атомный вѣсъ, такъ и атом-
ные вѣса двухъ другихъ радіоактивныхъ элементовъ: торія —
232 и урана — 240, представляютъ собой самыя большія вели-
чины изъ всѣхъ намъ извѣстныхъ. Висмутъ, слѣдующій за
ними со своимъ атомнымъ вѣсомъ 208, .можетъ быть, тоже
относится къ радіоактивнымъ веществамъ: вспомнимъ о его подо-
зрительномъ сходствѣ съ потопіемъ. Далѣе слѣдуетъ свинецъ
(атомный вѣсъ 205), и опять-таки съ двухъ сторонъ указываютъ
новое радіоактивное вещество, которое очень на него похоже г),
Это очень странное совпаденіе, и оно окажется еще болѣе инте-
реснымъ, когда совершенно другія соображенія приведутъ пасъ
къ представленію, что въ радіоактивныхъ веществахъ атомы пред-
ставляютъ изъ себя сложныя системы, стремящіяся къ упроще-
нію (см. ниже).
Свойства радія.
Первые сюрпризы: возбужденіе флуоресценціи, химическія дѣй-
ствія.
Потъ, въ формѣ хлористой соли, лежитъ продуктъ трудной
обработки цѣлой толпы исходнаго матеріала. Какъ у Горація,
гора родила мышь: изъ цѣлой груды смоляной руды осталось
Ц Газель, Гофманъ и Штраусъ. Съ другой стороны Дсбіѳряъ высказывается
противъ ѳтой гипотезы: по его мнѣнію, радіоактивный свинецъ обязанъ своими
свойствами примѣси полонія.
588
нѣсколько крупинокъ бѣлой соли, очень похожей иа обыкновен-
ную поваренную; своей внѣшностью она совсѣмъ не говорить о
той массѣ труда, который положенъ па ея добываніе.
Но достаточно небольшого вниманія, и мы замѣтимъ, даже
при свѣтѣ, что вещество окружено слабымъ сіяніемъ. Перенесемъ
его въ темную комнату. Если мы пріучимъ въ теченіе нѣкото-
раго времени нашъ глазъ къ темнотѣ, то свѣтъ, окружающій
радій, позволитъ намъ, правда, съ нѣкоторымъ трудомъ, разби-
рать печать.
Это еще пе удивительно: тотъ же эффектъ производитъ простой
Ивановскій свѣтлячокъ. Но свѣтлячокъ долженъ питаться п во-
зобновлять запасы своей энергіи. Здѣсь то и начинается что-то
странное и иепопятиое: радію совсѣмъ не нужно пикакого возоб-
новленія отдаваемой имъ энергіи! Этотъ фактъ опять вызываетъ
изъ могилы призраки похороненныхъ тамъ попытокъ къ полу-
ченію вѣчнаго движенія.
Но вотъ нѣчто еще болѣе необыкновенное. Поднесемъ къ
радію экранъ, употребляемый въ радіографіи (покрытый платиио-
баріево-сішеродистой солью). Уже въ двухъ метрахъ разстоянія
отъ радія экранъ начинаетъ свѣтиться! При дальнѣйшемъ при-
ближеніи, свѣтъ становится очень яркимъ. Замѣлимъ экранъ
другимъ, который покрыть сѣрнистымъ цинкомъ, поднесемъ еще
сюда алмазъ,—мы получимъ тотъ же результатъ. Наше чудесное
вещество ведетъ себя, какъ превосходная Рентгеновская трубка.
Аналогія идетъ и дальше.
Вы искали для вашихъ опытовъ темной комнаты. Не взду-
майте воспользоваться для нихъ своей фотографической лабора-
торіей. Иначе всѣ хранящіяся въ ней свѣжія пластинки погиб-
нуть, несмотря па тройную упаковку въ бумагѣ и картонѣ.
Дѣйствительно, лучи радія еще лучше, чѣмъ ж-лучи, про-
никаютъ черезъ всѣ преграды: бумагу, дерево, стекла, металлы,
и при этомъ не теряютъ своей способности къ химическимъ
дѣйствіямъ; сюда относятся: возстановленіе серебряныхъ солей,
превращеніе бѣлаго фосфора въ красный, медленное разложеніе
воды, синее или фіолетовое окрашиваніе щелочныхъ солей, сте-
кла и фарфора, измѣненіе окраски драгоцѣнныхъ камней: по-
слѣднее было замѣчено Бертло и очень интересно примѣнено.
Борда.
5ЧЙ
Приложенія къ радіографіи. Электрическія дѣйствія.
Хотя лучи, испускаемые радіемъ, очеш. легко проходитъ чередъ
стоящія па их’Ь пути тѣла, степені. прозрюшости находится въ
зависимости отъ свойстач. даипаго тѣла. Такъ, папримѣрѣ, метал-
лы и кости менѣе прозрачны, чѣмъ мускулы, такъ что, съ из-
вѣстными ограниченіями, крупника радія можетъ исполнять у ра-
діографовъ ту же работу, что и цѣлая сложная аппаратура: трубки,
катушки, батареи и т. д., при способѣ Рентгена.
Другое свойство, которое роднить лучи радія ст. л-лучамп:
вблизи радія наэлектризованныя тѣла быстро теряютъ свой за-
рядъ. Въ той комнатѣ, гдѣ находится радій, почти иеіюзмшкпо
производить электрическіе опыты, хотя бы радій былъ спрятанъ
въ свинцовую коробочку.
Лучи радія сообщаютъ проводимость пс только воздуху, по п
многимъ жидкостямъ, извѣстнымъ за превосходные діэлектрпки,
какъ-то: керосинъ, скипидаръ, жидкій воздухъ. Его дѣйствіе
сказывается даже па твердыхъ діэлектрпкахъ.
Представьте себѣ, что радій, котораго теперь часто ищутъ съ
такою жадностью, вдругъ появился бы въ замѣтныхъ количествахъ
въ нашихъ лабораторіяхъ и жилищахъ. Навѣрное паши электро-
техники просто не знали бы, что дѣлать въ поискахъ за удовле-
творительнымъ изолирующимъ матеріаломъ!
Физіологическія дѣйствія. Медицинскія приложенія.
Мы видѣли, что волосы и кожа лицъ, занимающихся л-лу-
чами, часто жестоко страдаютъ (стр. 571). Какъ обстоитъ дѣло съ
лучами радія?—Лучше всего вы увидите это изъ одного исто-
рическаго случая.
Беккерель отправлялся за границу читать лекцію о радіи и везъ
съ собой объектъ своей предстоящей бесѣды въ стеклянной трубоч-
кѣ, которую онъ положилъ въ жилетный карманъ. Уже пріѣхавъ къ
мѣсту своего назначенія, онъ обратилъ вниманіе на легкій зудъ въ
своемъ боку, а затѣмъ противъ кармана, въ которомъ опъ хранилъ
радій, появилась краснота; па слѣдующій день воспаленіе еще уси-
лилось; черезъ недѣлю съ пораженнаго мѣста сошла кожа, обра-
зовалась гноящаяся глубокая язва. Отъ этой язвы Беккерелю съ
трудомъ удалось избавиться только послѣ двухъ мѣсяцевъ.
590
Мы видимъ, что п въ отношеніи физіологическаго дѣйствія
лучи радія ни въ чемъ пе отстаютъ отъ лучей Рептгепа.
Кюри съ своей стороны тоже испыталъ непріятныя дѣйствія радія
и потомъ говорилъ, что онъ при всей своей смѣлости ни за что
не осмѣлился бы подойти даже па короткое время къ куску
радія величиной съ кулакъ.
И Кюри нисколько пе преувеличивалъ: мшпп и морскія свин-
ки, подвергнутыя въ теченіе нѣсколькихъ часовъ дѣйствію двухъ-
трехъ сантиграммовъ радія, черезъ 10 дней умираютъ въ страш-
ныхъ судоргахъ (Дашппъ).
На первый взглядъ эти факты врядъ ли способны кого-ііибудь
убѣдить въ цѣлесообразности попытокъ къ медицинскимъ при-
мѣненіямъ радія. Но врачи, въ поискахъ новыхъ цѣлебныхъ
средствъ, не остаиавлпвиваются ии передъ чѣмъ. Нѣтъ въ при-
родѣ такой силы, къ которой бы ошг не обращались и которая
не давала бы хорошихъ результатовъ при осмотрительномъ поль-
зованіи ею: лучи красные, инфракрасные, фіолетовые, ультра-
фіолетовые, катодные; воздухъ теплый, холодный, іазообразпый
и жидкій,—все идетъ въ ходъ, и человѣческое тѣло, навѣрное,
часто втайнѣ удивляется страннымъ фантазіямъ его цѣлителей.
Удивительнѣе всего это то, что человѣческое тѣло при
этомъ иногда почему-то даже выздоравливаетъ!...
Дошла очередь и до радія. И кажется, что въ немъ врачи
дѣйствительно нашли могущественное средство. Его дѣйствіе
напоминаетъ дѣйствіе катодныхъ лучей, ио значительно превос-
ходитъ его силой. Оно оказывается полезнымъ при волчанкѣ,
при ракѣ (не только въ поверхностныхъ, но и въ болѣе глубо-
кихъ его формахъ) и при. нѣкоторыхъ другихъ болѣзняхъ (Дарье).
Были попытки приписывать ему и болѣе универсальныя
цѣлебныя свойства, но, ио мнѣнію Рейса, безъ всякихъ реаль-
ныхъ основаній.
Всѣі врачебныя примѣненія радія должны производиться съ
крайнею осторожностью, такъ какъ слишкомъ долгое шіи слиш-
комъ сильное воздѣйствіе можетъ вести къ очень тяжелымъ
послѣдствіямъ.
Такъ, Рейсъ, ассистентъ Пастеровскаго института, заплатилъ
жизнью за то, что забылъ въ своемъ жилетномъ карманѣ нѣ-
сколько сантиграммовъ бромистаго радія.
39 I
Магнитное отклоненіе лучей радія.
Несмотря на рядъ сюрпризовъ. которыми насъ награждаетъ
изученіе радія, въ сущности і:сТ> свойства лучей радія обнару-
живаютъ полную аналогію с* свойствами лучей, шчіугкаемыхъ
РеігітенонскоП трубкой.
Является вопросъ, слѣдуетъ .ш считать згу аналогію чисто
поверхностной или она отвѣчаетъ сходству во внутренней при-
родѣ тѣхъ и другихъ лучей. Какъ это
ни странно, удовлетворительный от-
вѣтъ на этотъ вопросъ былъ даіп, толь-
ко въ 1899 году. Ко зато онъ былъ
данъ почти одновременно тремя фи-
никами (Гизелемъ, Мейеромъ и ІИвейд-
леромъ), которые прибѣгали для этой
цѣли къ опыту надъ отклоняемостью
лучей магнитомъ (стр. 555).
Чтобы произвести опытъ въ чис-
томъ видѣ, мы послѣдуемъ указаніямъ
т-те Кюри. Крупинка бромистаго ра-
дія помѣщается па днѣ тонкаго канала, высверленнаго въ тол-
стомъ кускѣ свинца (рпс. 403). Тогда изъ отверстія какала, огра-
ниченнаго непроницаемыми свинцовыми стѣнками, выходитъ толь-
ко узкій пучокъ лучей. Мы помѣщаемъ весь свинцовый ящикъ
въ междужелѣзиое пространство сильнаго электромагнита, не изо-
браженнаго на рисункѣ, хі расположеннаго такъ, что силовыя
линіи его магнитнаго поля проходятъ перпендикулярно къ пло-
скости чертежа (спе|>еди назадъ). При этихъ условіяхъ, каіл»
только черезъ электромагнитъ пройдеть токъ, отклоненіе, если
оно вообще существуетъ, немедленно должно обнаружиться. Иго
можно изучать, наблюдая смѣщеніе свѣтлаго пятна, производи-
маго лучами на флуоресцирующемъ экранѣ, или но смѣщенію
дѣйствія на фотографическую пластинку.
Опытъ имѣетъ рѣшающее значеніе: лучи отклоняются маі'нпт-
иымъ полемъ, откуда ясно, что они родственны по своей при-
родѣ съ катодными лучами, т.-с. состоятъ изъ потока быстро
несущихся наэлектризованныхъ частицъ.
592
Сложный составъ лучей радія.
Но тотъ же опытъ обнаруживаетъ нѣкоторое осложненіе но
сравненію съ явленіемъ катодныхъ лучей. Мы помнимъ, что
катодные лучи отклонялись всѣ вмѣстѣ, въ одну сторону и иа
одинаковый уголъ (стр. 555). .Это показываетъ, что вссъ потокъ
представляетъ собой нѣчто однородное.
Здѣсь дѣло обстоитъ иначе.
Пучокъ лучей, испускаемыхъ радіемъ, подъ дѣйствіемъ маг-
нитнаго поля размывается, какъ бѣлый свѣтъ размывается
призмой. Очевидно, что потокъ состоитъ изъ разнородныхъ эле-
ментовъ, различно отклоняемыхъ полемъ.
При ближайшемъ разсмотрѣніи удастся подмѣтить нѣсколько
интересныхъ особенностей въ дѣйствіи поля. А именно, одна
часть пучка отклоняется вправо, расходясь при этомъ въ видѣ
вѣера. Нѣкоторая, очень небольшая, чаетъ остается пеотклоиен-
ной. Наконецъ, третья, довольно значительная, доля слегка
отклоняется влѣво и притомъ, повидимому, вся по одному на-
правленію (рпс. 403).
Первая часть пучка по направленію ея отіглопснія должна
быть отождествлена съ катодными лучами. Она состоитъ изъ
отрицательно заряженныхъ частицъ, которыя, однако, отли-
чаются другъ отъ друга (разъ онѣ различно отклоняются) либо
своею скоростью, либо отношеніемъ заряда къ массѣ.
Супруги Кюри доказали прямымъ опытомъ, что эта часть лу-
чей песетъ съ собой отрицательные заряды; для этого опп на-
правляли отклоненный пучокъ на изолированный электрометръ.
Этотъ опытъ требуетъ извѣстныхъ предосторожностей, чтобы
электрометръ пе терялъ своего заряда благодаря тому, что воз-
духъ вокруи, него подъ дѣйствіемъ лучей дѣлается проводшь
комъ электричества (стр. 589).
Лучи, отклоняемые магнитомъ влѣво, въ сторону, противопо-
ложную отклоненію катодныхъ лучей, какъ ясно изъ этого факта,
состоятъ изъ частицъ, заряженныхъ положительнымъ электри-
чествомъ. Въ этомъ отношеніи они напоминаютъ каналовые лучи,
наблюдаемые за катодомъ въ круксовыхъ трубкахъ (стр. 554).
Тотъ фактъ, что всѣ они отклоняются одинаково, говорить
обч> однородности состава этой части пучка. Слабое отклоие-
иіе указываетъ или па ихъ бадьшую пюрік-ть, паи -.ке на то. что
ихъ масса велика іп, сравцеіііи еъ ихъ зарядомъ. Мы очеш. скоро
увидимъ, которое изъ этихъ двухъ предъ ыо,неній адѣлуітъ при-
знать правильнымъ.
Что касается третьей составной части лучей, той, которая во-
все по отклоняется магнитомъ, приходится думать, что опа со-
стоитъ изъ лучей, тождественныхъ съ Рентгеновскими (стр.
Свойства ихъ оказываются вполнѣ одинаковыми ст, свойствами
послѣднихъ.
Каждая категорія лучей радія получила своо названіе, что
очень облегчаетъ наложеніе. Лучи, несущіе положительные за-
ряды, называютъ но Рйтерфорду а-лучамп (читается: альфа-);
заряженные отрицательно—^-лучами (бета-); наконецъ, нсотіио-
ияемая часть лучей называютъ у-лучами (гамма-).
Уже дѣйствіе одного магнитнаго поля позволило намъ сильно
разъяснить вопросъ о природѣ лучей. Но мы знаемъ, насколько
въ свое время мы подвинулись впередъ въ знакомствѣ съ катод-
ными лучами, когда одновременно съ дѣйствіемъ иа нихъ магнит-
наго поля мы стали изучать и дѣйствіе электрическаго поля
(стр. 556).
Электрическое отклоненіе лучей радія.
Опыты Дорна, Беккереля и І’втерфорда доказали, что тотъ иіе
способъ изученія лучей вполнѣ возможенъ и здѣсь: лучи радія
также отклоняются сильнымъ электрическимъ полемъ, кромѣ, ко-
нечно, лучей у, и это еще разъ доказываетъ, что у-лучп не со-
держатъ въ себѣ наэлектризованныхъ частицъ.
Мы не будемъ повторять здѣсь тѣхъ разсужденій, которыя
въ свое время подробно излагали въ примѣненіи къ катоднымъ
лучамъ (стр. 556); они остаются въ полной силѣ и въ пашемъ
случаѣ. Изъ совокупнаго изученія магнитнаго и электрическаго
отклоненія лучей мы можемъ установить скорость частицъ п от-
ношеніе ихъ заряда къ массѣ.
Кромѣ этого способа изученія, сюда примѣнимъ также методъ
Томсона, основанный на счетѣ числа капелекъ, образующихся во
влажномъ воздухѣ вокругъ отдѣльныхъ а- и ^-частицъ (стр. 560).
Такими опытами занимался тотъ же Дж. Дяг. Томсонъ, и опре-
дѣлилъ зарядъ, переносимый каждой отдѣльной частицей.
Л'М
Послѣ этпхь краткихъ указаніи относительно .методовъ измѣ-
ренія я иереііду непосредственно къ получмшымъ результатамъ.
Я думаю, что читатели мои, несмотря иа краткость въ описаніи
опытовъ, могутъ отнестись къ результатамъ съ достаточнымъ
довѣріемъ.
Скорость, зарядъ и масса частицъ радія.
Частицы, составляющіе отрицательные лучи радія (^-.чучп),
выбрасываются изъ него съ различными скоростями, съ чѣм'ь и
находится въ связи ихъ различная отклоняемость. Но вообще ихъ
скорости значительно больше скоростей, развиваемыхъ катод-
ными лучами: въ самыхъ медленныхъ частицахъ онѣ достигаютъ
60 000 километровъ въ секунду, а наиболѣе быстрыя движутся,
по Кауфману, со скоростью 283 000 километровъ въ секунду, что
составляетъ 0,85 скорости свѣта!
Положительныя частицы, образующія а-лучи, движутся го-
раздо медленнѣе, по все-таки дѣлаютъ около 20 000 километровъ
въ секунду. Мы недавно спрашивали себя, пе зависитъ ли ихъ
слабое отклоненіе отъ очень большой скорости. Теперь мы ви-
димъ, что это предположеніе, пс оправдывается опытомъ.
Что касается отношенія заряда частицъ ія> ихъ массѣ, то для
^-лучей оно имѣетъ ту же величину, что и для катодныхъ лу-
чей, т.-е. приблизительно въ 1.800 разъ больше, чѣмъ для ато-
мовъ водорода (стр. 559), переносящихъ заряды черезъ вольта-
метръ. Въ а-лучахъ, напротивъ, отношеніе заряда къ массѣ
меньше, чѣмъ для атома водорода. Можно сказать, что при дан-
ной массѣ частицы заряжены слабо, и этимъ-то объясняется тотъ
фактъ, что опѣ слабо отклоняются, несмотря иа свою небольшую,
сравнительно, скорость.
Съ своей стороны Дж. Дж. Томсонъ, оперируя по своему ме-
тоду, доказалъ, что зарядъ частицъ—все равно, положительныхъ
или отрицательныхъ—имѣетъ постоянно одну и ту же абсолютную
величину, которая тождественна съ величиной заряда, переноси-
маго въ процессѣ электролиза однимъ атомомъ водорода. Такое
постоянство заряда, неизмѣнно повторяющагося въ столь разно-
образныхъ условіяхъ—въ электролизѣ, въ катодныхъ лучахъ, въ
лучахъ радія,—чрезвычайно знаменательно: опо вновь, съ еще
5ЯГ>
большею настойчивостью, ставитъ насъ лицомъ къ лицу съ пред-
ставленіемъ объ атомѣ электрической субстанціи — объ элек-
тронѣ (стр. 502).
Мы видѣли, что отношеніе заряда къ массѣ въ ^-частичкахъ
въ 1 800 разъ больше, чѣмъ въ атомѣ водорода. Если при этомъ
заряды ихъ одинаковы, то изъ этого необходимо слѣдуетъ, что
масса р -частички въ 1 800 разъ меньше массы водороднаго
атома. Очевидно, что ^-частички вполнѣ тождественны съ тѣми,
которымъ мы уже удивлялись при знакомствѣ съ катодными лу-
чами (стр. 562) и которыя выбрасываются катодомъ независимо
отъ его химическаго состава. Всс больше и больше мы скло-
няемся къ мысли признать ігь нихъ элементы первичнаго ве-
щества.
Напротивъ, зная зарядъ а-частпцъ и откошеніе его къ массѣ
частицы, мы легко сдѣлаемъ заключеніе о величинѣ этой массы.
Она оказывается одного порядка съ величиной массы одного
атома водорода или гелія. Мы видимъ, что, въ утѣшеніе атоми-
стамъ старой школы, новѣйшая физика вовсе еще не изгнала изъ
науки понятія о прежнихъ, „старыхъ “ атомахъ.
Заслуживаетъ вниманія и та сторона вопроса, что радій, эле-
ментъ съ тяжелыми атомами (стр. 587), испускаетъ изъ себя бо-
лѣе легкія частицы, сравнимыя по величинѣ съ атомами водо-
рода и гелія.
Что касается- лучей у, то оніт, должно быть, вторичнаго про-
исхожденія, и, по всей вѣроятности, образуются при столкновеніи
а- и р- частицъ съ молекулами окружающаго вещества.
Спинтарископъ Крукса.
Во всѣхъ предыдущихъ разсужденіяхъ мы старались соблю-
дать крайнюю осторожность. Но, можетъ быть, въ васъ все-таки
закралось нѣкоторое сомнѣніе въ справедливости нашихъ выво-
довъ. Въ такомъ случаѣ всякій опытъ, который дастъ намъ лиш-
ній разъ возможность подвергнуть ихъ новой провѣркѣ, будетъ
для пасъ чрезвычайно желателенъ.
II вотъ, если я васъ увѣряю, что рггдій непрерывно испускаетъ
изъ себя какой-то фейерверкъ, вы, навѣрное, пожелали бы лично
увидѣть этотъ фейерверкъ. Такъ, должно быть, разсуждалъ
596
У. Круксъ, создатель идеи о молекулярной бомбардировкѣ. Во
всякомъ случаѣ, онъ сталъ измышлять такое расположеніе, при
которомъ молекулярная бомбардировка становилась бы видимой.
Эта ему удалось въ полной мѣрѣ, съ помощью изобрѣтеннаго
ими спинтарископа.
Будемъ разсматривать въ лупу платішо-баріево-спперодистый
экранъ, около котораго находится небольшая крупника радія
(рис. 404). Нашимъ глазамъ представится довольно неожиданное
зрѣлище: экранъ весь искрится отдѣльными звѣз-
дочками, которыя внезапно вспыхиваютъ на немъ
. и потомъ немедленно погасаютъ. Это и есть паіпъ
с фейерверкъ. Каждая вспыхивающая звѣздочка ука-
зываетъ на ударъ въ экранъ тяжелаго снаряда—
в частицы а; если мы помѣстимъ между радіемъ и
экраномъ топкую стеклянную пластинку, явленіе
немедленно исчезаетъ (см. ниже).
тиріекши, Кру”’- Это зрѣлище поразительно для ученаго ата-
са. (Н—крупинка инета; здѣсь, за все время существованія пауки,
рада*' мы впервые видимъ передъ собой проявленіе инди-
видуальныхъ атомовъ, составляющихъ основу нашего міросозер-
цанія и доселѣ недоступныхъ непосредственному ощущенію. Те-
перь мы увидѣли его—увидѣли въ тотъ моментъ, когда только
что успѣли усомниться въ простотѣ его строенія и заподозрѣли
въ немъ цѣлый сложный міръ движеній и силъ...
Свойства различныхъ категорій лучей.
Зная природу и скорости различныхъ категорій лучей, испу-
скаемыхъ радіемъ, мы можемъ попытаться предугадать многія
ихъ свойства. Если эти предсказанія окажутся справедливыми,
это еще разъ подтвердитъ намъ правильность сдѣланныхъ нами
до сихъ поръ заключеній.
Одно изъ замѣчательнѣйшихъ свойствъ лучей радія состоитъ
въ томъ, что для нихъ почти не существуетъ абсолютной пре-
грады. Очевидно, что способность частичекъ проходить сквозь
атомы тѣлъ будетъ тѣмъ больше, чѣмъ частички мельче и чѣмъ
скорость ихъ больше (стр. 563). Съ этой точки зрѣнія, частицы а,
представляющія собой „снаряды крупнаго калибра", и притомъ
движущіяся сравнительно медленно, .юлжиы пцкшо труднѣе
другихъ преодолѣвать препятствія въ видѣ стоящихъ на пути
тѣлъ. II дѣйствительно, легко убѣдиться, что пластинки алі<і.чшпя
въ 0,01 миллиметра толщины вполнѣ остаипвливаетъ ихъ іюлей,
и цѣликомъ ихъ поглощаетъ.
Такъ, если мы прикроемъ такимъ листикомъ каналъ рпс. -юз.
мы совершенно уничтожимъ всѣ лучи, отклоненные вліяю. Осталь-
ные же останутся пеуппчтожеппыми.
Поглощеніе а-лучей происходитъ такъ легко, что опо наблю-
дается уже въ воздухѣ: толща его въ 7 сантиметровъ достаточна,
чтобы всякое дѣйствіе «-лучей оказалось совершенію неза-
мѣтнымъ.
Частицы благодаря своимъ несравненно меньшимъ размѣ-
рамъ, должны проходить черезъ тѣла гораздо легче. Опытъ по-
казываетъ, что опи пронизываютъ ихъ во много разъ лучше,
чѣмъ катодные лучи, что и не удивительно, если принять во
вниманіе, что и скорость ихъ раза въ 4 или 5 больше. II вотъ,
въ то время какъ катодные лучи едва проходятъ черезъ алюми-
ніевое окошечко толщиной въ 0,01 миллиметра (стр. 564) и сполна
поглощаются воздухомъ на пути длиной въ нѣсколько санти-
метровъ, наиболѣе быстрыя изъ ^-частичекъ проходятъ почти
безъ разсѣянія черезъ пластинки алюминія, которыя въ десять
разъ толще упомянутыхъ, и легко могутъ быть наблюдаемы въ
воздухѣ въ двухъ метрахъ разстоянія отъ источника.
Впрочемъ, менѣе быстрыя частички той же категоріи уже до-
вольно сильно разсѣиваются при тѣхъ же условіяхъ.
Несовершенство радіографіи при помощи радія.
Эти явленія разсѣиванія /9-частицъ при проходѣ черезъ тѣла,
конечно, усиливаются но мѣрѣ увеличенія толщины тѣлъ. Поэтому
радіографія, исполненная съ помощью всей совокупности лучей
радія, постоянно получается съ туманными очертаніями (рис. 405),
которыя поневолѣ заставляютъ вспомнить о тѣхъ рѣзкихъ конту-
рахъ, которые получаются при радіографіи съ помощью я-лучей
(см. рис. 387 или 394). Можно нѣсколько улучшить дѣло, откошівъ
съ помощью магнитнаго пли электрическаго поля почти всѣ лучи
а и Д тогда остается одно дѣйствіе лучей у, которыя, какъ мы зпа-
598
Рис. 406. Улучшенная радіографія по способу Пулу.
емъ, представляютъ собой
тѣ же .г-лучи и также рас-
пространяются въвидѣ оди-
ночныхъ волнъ (стр. 5741.
образующихся при столк-
новеніяхъ и Лчастицъ.
Поэтому опи должны отли-
чаться легкостью проникно-
венія черезъ разныя тѣла.
Но здѣсь мы наталки-
ваемся на новое неудоб-
ство: пропорція, въ кото-
рой /-лучи примѣшаны къ
лучамъ радія, очень мала1).
Поэтому приходится уве-
личивать время экспозиціи
фотографической пластип-
, і:п тѣмъ болѣе, что, благо-
Рие. 40;>. Радіографія съ ио.иоіцып радія.
даря своему легкому про-
никанію черезъ тѣла,/-лучи ие могутъ отдать много энергіи фо-
тографической плас-
тинкѣ; чтобы ихъ за-
держать , нужно по
крайней мѣрѣ 10 пла-
стинокъ, расположен-
ныхъ одна задругой.
Между тѣмъ медики-
хирурги особенно до-
рожатъ кратковремен-
ностью экспозиціи.
Тѣмъ не менѣе, и
въ этомъ отношеніи
сдѣланы нѣкоторые
шаги впередъ: Булэ
получалъ при короткой экспозиціи довольно рѣзкія радіографіи
О Изъ приблизительныхъ опредѣленій хМ-ше Кюри слѣдуетъ, что энергія
« лучей составляетъ ВО’/д, Д-лучеЙ—ЗО°/о и /-лучей только 10% общаго коли-
чества энергіи, излучаемой радіемъ.
.>'19
ч'рце. 406), смѣшивая соль радія съ фосфіщі'ецпруюіціімъ сѣрии-
стіпгь цинкомъ. Примѣсь послѣдняго погаоіцп.та вредные луш
и переводила ихъ нъ нужные намъ .г-лупі. Письма вѣроятно, что
при извѣстной настой'інности окажется возможнымъ еще значи-
те,чьно улучшить получаемыя радіографіи.
Самостоятельная электризація солей радія.
Помѣстимъ нѣсколько дециграммовъ соли радія въ запаянную
•стекляішую трубочку и посмотримъ, что изъ этого произойдетъ.
Со всякимъ другимъ веществомъ было бы даже стрмшо ожи-
дать чего-нибудь особеннаго. Напротивъ, трудно себѣ представить,
чтобы съ радіемъ пе произошло ничего.
Въ самомъ дѣлѣ, радій будете непрерывно выбрасывать изъ
себя свой фейерверкъ лучей; изъ шіхъ лучи /? и свободно уй-
дутъ черезъ стекло (стр. 597). Но лучи а будутъ задержаны стѣн-
ками сосуда. При этомъ /9-лучи постоянно будутъ уносить съ
собой отрицательные заряды. Положительные же заряды будутъ
оставаться внутри, и потому внутренность трубки постепенно бу-
детъ заряжаться все сильнѣй л сильнѣй.
Отсюда легко понять одинъ курьезный случай, происшедшій
съ Кюри вскорѣ послѣ открытія радія. Опъ хотѣлъ воспользо-
ваться для опыта небольшой порціей радія, запаянной за нѣ-
сколько мѣсяцевъ передъ тѣмъ въ стеклянной трубкѣ; для этого
онъ сдѣлалъ па трубкѣ съ помощью напилка небольшой надрѣзъ.
Но въ этотъ моментъ блеснула искра, и пальцы Кюри ощутили
ударъ, какъ отъ небольшой лейденской: банки. Что особенно важно,
при этомъ произошелъ небольшой взрывъ, который имѣлъ самыя
плачевныя послѣдствія: часть драгоцѣнной соли, стоящей 700 ру-
блей миллиграммъ, была разбросана во всѣ стороны. Кюри вмѣстѣ
со своимъ препараторомъ вооружились очками и въ продолженіе
десяти дней разыскивали по угламъ лабораторіи разлетѣвшіяся
крупинки...
Происхожденіе искръ, какъ мы увидѣли, легло объяснить; что
жё касается взрыва, то очень возможно, что опъ объясняется
нѣкоторой влажностью соли радія: подъ дѣйствіемъ его лучей
вода могла разложиться, и образовавшіеся газы могли повысить
давленіе въ трубкѣ.
39
ООО
Итакъ, радій представляетъ собой тѣло удивительное еще-
тѣмъ, что оно само съ теченіемъ времени электризуется.
Самостоятельное развитіе теплоты солями радія.
Когда частица е. ударяется о стѣнку сосуда, она сразу теряетъ
свою огромную скорость (20 милліоновъ метровъ въ секунду).
Понятію, что при этомъ должно развиваться огромное количество
теплоты: достаточно вспомнить, что ружеііпая пуля съ ея жал-
кой скоростью ЗОО метровъ въ секунду' расплавляются при ударѣ
о препятствіе, а развитіе теплоты пропорціонально квадрату
скорости.
И дѣйствительно, несмотря па то, что эти частицы очепь малы
(большими мы ихъ могли называть только по сравненію съ
еще болѣе мелкими частицами Д-лучеіі), развиваемой ими теп-
лоты оказывается достаточно, чтобы поддерживать всю массу
соли при температурѣ, превосходящей температуру окружающаго
пространства па 1'/20. Эта разница температуръ будетъ, конечно,
еще больше, если мы затруднимъ постоянное излученіе тепла.
Такъ, напримѣръ, д’Арсонваль помѣщалъ соль радія въ Дыоаров-
скій сосудъ, который является настолько превосходнымъ „тепло-
вымъ изоляторомъ", что въ немъ даже яшдкій воздухъ сохра-
няется въ продолженіи пѣсколькихъ дисй. При этомъ избытокъ
температуры радія достигъ величины трехъ градусовъ.
Если бъ тепловая изоляція была совершенна, температура могла,
бы подняться выше всякихъ предѣловъ, такъ какъ развитіе теплоты
происходить, какъ оказывается, совершенно пезависимо отъ абсо-
лютной температуры радія: опо наблюдается и при температурѣ
краснаго каленія и при необычайно низкой температурѣ жидкаго
водорода (—250*).
До сихъ поръ мы ограничились только указаніемъ па это яв-
леніе, безъ точнаго сго измѣренія. Между тѣмъ такое измѣ-
реніе представляло бы крупный интересъ, какъ такъ мы могли
бы тогда выразить въ общепринятыхъ единицахъ по крайней
мѣрѣ часть энергіи радія, которая проявляется въ такихъ таин-
ственныхъ формахъ.
Впрочемъ, такое измѣреніе не представило. бы особенныхъ за-
трудненій. Мояіпо заставить лучи расходовать свою энергію на
601
такое дѣйствіе, тепловая „стоимость" котораго намъ извѣстна—
напримѣръ, па плав.іепіи льда, при которомъ па каждый кило-
граммъ расходуется 8о калорій.
Результаты такого измѣренія поразительны.
Чистый хлористый радій можетъ растопить въ одинъ часъ
ледъ въ количествѣ, превышающемъ его собственный вѣсъ: на
каждый килограммъ радія шлдѣляется въ часъ 100 калорій, а въ
годъ—870000; чтобы произвести такое количество теплоты, нужно
было бы сягечь 110 килограммовъ угля. Если выразить этп 870000
калорій въ механическихъ единицахъ, то онѣ соотвѣтствуютъ ра-
ботѣ 1400 лошадиныхъ силъ въ продолженіе часа. При этомъ мы
принимаемъ въ расчетъ только энергію задержанныхъ лучей,
между тѣмъ какъ лучи /7 и у тоже уносятъ съ собой часть энер-
гіи радія.
Самое поразительное въ этой невѣроятной исторіи заключается
въ томъ, что, несмотря на такую огромную отдачу радія, мы даже
но истеченіи нѣсколькихъ лѣтъ не могли бы замѣлить хотя бы
слабыхъ измѣненій въ его состояніи,
Такимъ образомъ радій представляетъ собой нѣчто противо-
положное легендарнымъ бочкамъ Данаидч/. тѣ нельзя было на-
полнить, а изъ него какъ будто бы нельзя вычерпать его со-
держанія.
Представимъ себѣ, что весь радій сполна превращается въ
частички, вылетающія изъ него со скоростью 20000 километровъ
въ секунду Ч; тогда вся излучаемая имъ живая сила составить
(по формулѣ 20 трилліоновъ килограммометровъ, или при-
близительно 75 милліоновъ лошадиныхъ силъ-часовъ. А такъ
какъ въ одинъ годъ радій теряетъ 1400 лощадиныхъ силъ-ча-
совъ, то опъ можетъ безостановочно излучать энергію въ про-
долженіе 50000 лѣтъ, а въ 50 лѣтъ потеряетъ только тысячную
часть своего вѣса.
По послѣднимъ даннымъ Рётерфорда продолжительность
жизни радія значительно меньше, а именно только (!) 1760 лѣтъ.
і) При этомъ разсужденіи мы принимаемъ въ разсчетъ только «-лучи, такъ
какъ лучи у, образующіеся въ равномъ количествѣ, обладаютъ, несмотря па свою
сравнительно огромную скорость, меньшей долей энергіи, вслѣдствіе незначитель-
ности ихъ массы.
30’
602
Мы видимъ, что измѣненіе количества радія должно совер-
шаться крайне медленно, и мы не можемъ его замѣтить вслѣд-
ствіе всевозмояшыхъ добавочныхъ, вторичныхъ явленій—физи-
ческихъ, химическихъ, электрическихъ и т. и. Вотъ почему былъ
моментъ, когда думали, что вся отдача радія совершается безъ
всякихъ потерь, и эта гипотеза грозила поставить на карту
лучшія пріобрѣтенія всего современнаго мірососерцанія.
Индуцированная радіоактивность.
Распространеніе радіоактивности. Эманація радія.
Уже описанныхъ явленій достаточно, чтобы поставить радій
на очень почетное мѣсто во всей современной паукѣ. Но мы еще
далеко не окончили своего знакомства съ нимъ. Явленія инду-
цированной радіоактивности, открытыя супругами Кюри, откры-
ваютъ передъ нами еще болѣе широкіе горизонты.
Когда опыты съ радіемъ производятся въ открытомъ про-
странствѣ, можно очень быстро замѣтить, что радій чрезвычайно
щедро дѣлится своими диковинными свойствами со всѣми своими
сосѣдями: черезъ нѣкоторое время всѣ окружающіе предметы
становятся радіоактивными, т.-е. начинаютъ разряжать электро-
скопъ, возбуждать флуоресценцію и т. д. Радіоактивность ихъ
приблизительно въ 10 000 разъ превосходитъ урановую; со прі-
обрѣтаетъ рѣшительно все окружающее: металлы, дерево, стекло,
бумага, и даже тѣло самихъ изслѣдователей начинаетъ испу-
скать радіоактивныя излученія!
На первый взглядъ можетъ представиться, что мы имѣемъ
здѣсь новое дѣйствіе лучей того же рода, какъ возбужденіе
флуоресценціи и т. п. Но это не совсѣмъ такъ: флуоресценція
прекрасно наблюдается и въ томъ случаѣ, когда радій заключенъ
въ запаянную трубку; для активированія же тѣлъ необхо-
димо, чтобы радій находился на открытомъ воздухѣ или чтобы
активируемое тѣло было заключено вмѣстѣ съ нимъ въ одинъ
сосудъ.
Итакъ, это явленіе носитъ иной характеръ. Во всякомъ слу-
чаѣ, оно не имѣетъ связи съ лучами и /, а можетъ зависѣть
голько отъ а-лучей.
407.
І’аснро-
эдіацаціц
Рис.
странеиіе
черезъ капилляръ.
603
Чтобы разъясшіть дѣло, надо точнѣе опредѣлить .условія, при
которыхъ явленіе наблюдается.
Самое существенное условіе у;кс указано: активація тТ.ла мо-
жетъ имѣть мѣсто только въ томъ случаѣ, если тѣло отдѣляется
отъ радія только атмосферой. Масса газа при этомъ сама стано-
вится сильно радіоактивной; опа, повидимому,
даточнымъ механизмомъ. Если продувать надъ
радіемъ струю воздуха, она, нисколько не мѣ-
шая, папр.» явленіямъ флуоресценціи, уноситъ
съ собой всю радіоактивность, источаемую изъ
себя радіемъ, и сосѣдніе съ нимъ предметы не
пріобрѣтаютъ радіоактивныхъ свойствъ. Здѣсь,
какъ вѣрно замѣтилъ Рётерфордъ (онъ, соб-
ственно, говорилъ о торіи), все происходитъ
такъ, какъ будто струя уноситъ съ собой какую-
то примѣсь, которая потомъ можетъ осаждаться
па предметахъ, соприкасающихся съ струей. Эта
примѣсь, эманація радія, имѣетъ свойства,
характерныя для газа. Она, повидимому, непре-
рывно исходитъ изъ радія и сохраняетъ нѣ-
которыя изъ его свойствъ.
Эманація распространяется по газу во всѣ
стороны и легко проходитъ даже черезъ тонкія
капиллярныя трубки. Это легко обнаружить слѣ-
дующимъ опытомъ (рис. 407).
Сосудъ Л наполовину наполненъ растворомъ
раствора эманація по нѣкоторымъ причинамъ выдѣляется легче
и правильнѣе, чѣмъ изъ твердаго вещества. Сосудъ Л соединенъ
съ В капиллярной трубкой съ краномъ Н-, въ В кладутъ немного
сѣрнистаго цинка.
Пока кранъ II закрытъ, эманація скопляется въ А; когда
кранъ открываютъ, эманація переходитъ въ В, и сѣрнистый
цинкъ начинаетъ свѣтиться настолько ярко, что дѣлается воз-
можнымъ разбирать печать на разстояніи 20 сантиметровъ отъ со-
суда. Кюри и Даннъ опредѣлили, какому закону слѣдуетъ рас-
пространеніе эманаціи по капилляру. Оказалось, что она прохо-
дитъ по нему какъ газъ приблизительно такой плотности, какъ
углекислота.
соли радія; изъ
604
Можно было установить также, что эманація слѣдуетъ закону
Бойля—Маріотта.
Эти факты съ несомнѣнностью устанавливаютъ, согласно ги-
потезѣ Рётерфорда,, газообразную природу эманаціи.
Сгущеніе эманаціи въ жидкость. Гипотезы о ея про-
исхожденіи.
І’ётерфордъ показалъ, что свойства эманаціи и въ другомъ
отношеніи тождественны со свойствами газа: опа сгущается въ
жидкость, когда ея
Рпс. 408. Сгущеніе эмана-
ЦІ11 жидкимъ воздухомъ.
температура опускается ниже извѣстнаго
предѣла, и вновь превращается въ газъ
при повышеніи температуры.
Температура сгущенія эманаціи лежитъ
около—150е, которой очепь легко достичь
и даже превзойти съ помощью жидкаго
воздуха, температура котораго достигаетъ—
190’. Кюри продѣлалъ опытъ Рётерфорда
въ слѣдующемъ блестящемъ видѣ.
Три сосуда Л, В и С соединены труб-
ками съ кранами; въ А находится нѣкото-
рое количество раствора соли радія. Кранъ
И закрываютъ и даютъ эманаціи нако-
пляться въ А въ теченіе дня или двухъ.
В и С содержать сѣрнистый цинкъ. Вна-
чалѣ слабо свѣтится въ темнотѣ одинъ со-
судъ А. Но если мы теперь откроемъ И, В
начинаетъ ярко свѣтиться. Если послѣ
этого открыть и И', то загорается С, а В,
начинаетъ свѣтиться слабѣе вслѣдствіе уда-
ленія изъ него части эманаціи.
Наконецъ, погрузимъ С въ сосудъ съ
жидкимъ воздухомъ; его свѣченіе усили-
вается еще болѣе, а въ В продолжаетъ слабѣть и исчезаетъ окон-
чательно. Это значитъ, что вся эманація сгустилась въ сосудѣ О.
Тогда можно закрыть кранъ И' и вынуть С изъ жидкаго воз-
духа; останется свѣтящимся одинъ сосудъ С.
Если С очень малъ по сравненію съ А и В, можно восполь-
«15
попяться чтимъ способомъ дли <-оопр:і пі:і въ іп-мъ значительныхъ
количествъ эманаціи.
Здѣсь выраженіе „чііа'штельшлхъ" не слѣдуетъ понимать
слишкомъ буквально; на самомъ же дѣлѣ пе удастся .замѣтить
іш малѣйшаго увеличенія вѣса ігь сосудахъ, въ которыхъ, суди
по ихъ яркому свѣченію, накоплены эти „:іиачіггелышя“ коли-
чества. Эманація всегда существуетъ въ видѣ слабыхъ слѣдовъ,
л потому-то физики так'ь затрудняются точнымъ опредѣленіемъ
ея свойствъ; въ связи съ этимъ же стоить ея названіе.
Если разсматривать Гейслерову трубку, шітіолш.чшую эмана-
ціей, въ спектроскопъ, мы увидимъ появленіе трехъ новыхъ, не-
знакомыхъ полосъ, вполнѣ отличныхъ отъ линій радія: что—
спектра, эманаціи.
Откуда же появляется эманація? Мы видѣли (стр. 602), что
лучи ,? и / пе принимаютъ никакого участія въ ея образованіи,
что ясно изъ того, что, въ противоположность этимъ лучамъ,
эманація пе диффундируетъ черезъ запаянный сосудъ.
Можетъ быть, опа представляетъ собой явленіе, вполнѣ от-
дѣльное отъ всего, что мы изучали раньше?—Часто допускали
именно такое толкованіе. Но позволительно все-таки высказать
въ видѣ гипотезы одно простое представленіе, связывающее обра-
зованіе эмапаціи съ знакомымъ намъ явленіемъ молекулярной
•бомбардировки.
Въ самомъ дѣлѣ, изъ предшествовавшихъ изысканій было
выяснено, что а-иучи состоятъ изъ матеріальныхъ частицъ, на-
поминающихъ своими размѣрами атомы водорода или гелія; оиѣ
оторваны другъ отъ друга, т.-е. находятся въ газообразномъ со-
стояніи. Съ другой стороны, мы знаемъ, что онѣ задерживаются
либо стѣнками сосуда, либо окружающей атмосферой; при этомъ
имъ приходится терять свой зарядъ, при чемъ первоначальныя
свойства ихъ должны вслѣдствіе этой потери значительно измѣ-
ниться.
Что можетъ быть естественнѣе предположенія, что эти атомы
и составляютъ вещество эманаціи?
Нужно, впрочемъ, сказать, что въ дѣйствительности дѣло об-
стоитъ нѣсколько сложнѣе; такъ, знакомыя памъ уже опредѣле-'
иія скорости диффузіи (стр. 603) заставляютъ пасъ принять для
606
молекулярнаго вѣса эманаціи ввело около пятидесяти, т.-е. аш-
чптельно больше, чѣмъ выходило бы на основаніи лашей про-
стой гипотезы.
Нестойкость эманаціи.
Во всякомъ случаѣ па основаніи предшествовавшихъ опытовъ
ясно, что масса газа, находящагося около радія, пріобрѣтаетъ
сама радіоактивныя свойства, которыя сохраняются при перемѣ-
щеніи этого газа изъ одного сосуда въ другой. Вполнѣ естествен-
ной поэтому является мысль перенести этотъ газъ для его из-
ученія нъ нѣсколько видоизмѣненный активометръ т-те Кюри.
При этомъ изученіи выясняется фактъ капитальной важности,
опредѣляющій существованіе эманаціи.
Первое, что мы замѣчаемъ при этомъ изученіи, это то, что
газовая масса, соприкасающаяся съ радіемъ, непрерывно продол-
жаетъ активироваться; однако эта активація по идетъ до безко-
нечности, а стремится къ нѣкоторому предѣлу, который тѣмъ
выше, чѣмъ больше радія помѣщается въ той же оболочкѣ.
Далѣе оказывается, что, при прочихъ равныхъ условіяхъ,
этотъ предѣлъ не зависитъ ни отъ давленія газа, пи отъ его хи-
мической природы. Даже пустота активируется такъ же сильно,
какъ воздухъ, что легко попять, если представлять себѣ, вмѣстѣ
съ Рётерфордомъ, что эманація есть вещество особаго вида, рас-
пространяющееся въ пространствѣ, окружающемъ радій.
Кромѣ того, было найдено, что если мы разлучимъ активиро-
ванный газъ съ радіемъ, то отъ начинаетъ понемногу терять
свою активность, даже если его запаять въ стеклянный сосудъ;
такимъ образомъ, радіоактивность, пріобрѣтенная газомъ, далеко
не имѣетъ такого устойчиваго характера, какъ радіоактивность
радія, — это было бы ужъ слишкомъ большой роскошью! Лучи,
испускаемые газомъ, постепенно теряютъ свою силу, слѣдуя за-
копу, найденному Кюри и замѣчательному своимъ постоянствомъ:
какова бы ни была природа оболочки, заключающей въ себѣ эма-
націю, каковъ бы пи билъ газъ, къ которому она примѣшана,
каковы бы ни были условія давленія и температуры,—активность
газа постоянно уменьшается въ четыре дня па половину своей
величины,
Мы видѣли, что эманацію молото уподобить газу; теперь мы
«07
видимъ, что этогь газъ шѵіия признать стойкимъ. Пмеішо по-
стояннымъ разрушеніемъ эманаціи объясняется существованіе
верхняго предѣла активаціи воздуха вблизи радія: итогъ предѣлъ
достигается тогда, когда количестію разрушающейся въ единицу
времени эманаціи, увеличиваясь но мѣрѣ увеличенія содержанія
эманаціи въ газѣ, дойдетъ до такой величины, которая полностью
уравновѣситъ притокъ эманаціи подъ дѣйствіемъ радія.
При такомъ воззрѣніи на явленіе ясно, что верхній предѣлъ
активности повышается при внесеніи новыхъ количествъ радія:
тогда увеличивается притокъ эманаціи, а потому для соблюденія
равновѣсія должна увеличиться ея убыль. А чтобы въ данномъ
мѣстѣ увеличить убыль эманаціи, надо, чтобы содержаніе ея въ
этомъ мѣстѣ было соотвѣтственно больше.
Что касается лучей, испускаемыхъ эманаціей, то ошг, но исеіі
вѣроятности, представляютъ собой продукты ея разрушенія: въ
частности, во всѣхъ стадіяхъ этого преобразованія наблюдается
испусканіе «-лучей.
Теперь легко объяснить на основаніи всѣхъ этихъ данныхъ,
почему для полученія эманаціи предпочтительно употреблять не
твердую соль, а ея растворъ.
Когда радій находится въ твердомъ состояніи, эманація, обра-
зующаяся внутри сго, тамъ же и остается, а появиться наружу
можетъ только та часть эманаціи, которая образуется на поверх-
ности соли. Вслѣдствіе постепеннаго разрушенія эманаціи она
иенакопляется внутри соли въ слишкомъ большихъ количествахъ.
По той же причинѣ внутри самой соли наблюдается энергичное
образованіе «-лучей. Наоборотъ, когда соль находится въ растворѣ,
эманація, растворяясь по мѣрѣ своего образованія, можетъ уда-
литься въ атмосферу—совершенно такъ же, какъ это случается
съ растворенными въ водѣ газами, когда пространство надъ во-
дой не насыщено въ достаточной мѣрѣ этими газами. Понятно,
что при такихъ условіяхъ растворъ будетъ представляться менѣе
активнымъ, чѣмъ твердая соль: удаляясь изъ раствора, эманація
уноситъ свою долю радіоактивности. При храненіи раствора па
открытомъ воздухѣ онъ можетъ, по наблюденіямъ М-те Кюри,
почти совершенію лишиться своей активности; при закупориваніи
сусуда онъ снова активируется, по мѣрѣ образованія новой эма-
націи.
608
Тайна радія.
Эманація выдѣляетъ гелій.
Мы подходамъ къ высшей точкѣ, представляемой исторіей ра-
дія; отсюда уже открываются тѣ перспективы, изученіе которыхъ
прольетъ свѣтъ па ту тайпу, которая окутываетъ всѣ непонятныя
•свойства этого металла.
Мы только что видѣли, что образующаясь изъ радія эманація
постепенно сама собой разрушается.
Конечно, этимъ вовсе не желаютъ сказать, что тутъ происхо-
дить настоящее уничтоженіе той матеріальной субстанціи, изъ
которой состоитъ эманація. Согласно съ нашими идеями о сохра-
неніи вещества, рѣчь здѣсь можетъ итти только о преобразованіи
его изъ одного вида въ другой, -
Разъ мы согласились вмѣстѣ съ Рётерфордомъ видѣть въ
эманаціи нѣчто вещественное, естественно съ нашей стороны за-
подозрѣть существованіе вещественныхъ продуктовъ ея распада.
И, дѣйствительно, къ этому заключенію приводитъ пасъ ве-
ликолѣпный опытъ Рамсэя и Соддп, который одновременно однимъ
взмахомъ уничтожаетъ самое серьезное возраженіе, которое до
сихъ поръ встрѣчали сторонники идеи единства вещества.
Вотъ въ чемъ заключается этотъ сенсаціонный опытъ:
Эманація очень активной соли радія въ теченіе долгаго вре-
мени сгущается въ сосудѣ, погруженномъ въ жидкій воздухъ.
Затѣмъ для удаленія оставшихся песгущеииыми газовъ, кисло-
рода и азота, сосудъ сообщается съ насосомъ. Послѣ этого спектро-
скопически изучаютъ содержимое сосуда, изъ котораго исходятъ
свѣтящіяся электрическія истеченія. Сначала ясно наблюдаются
три характерныя для эманаціи полосы. Но постепенно начинаютъ
вырисовываться три линіи гелія; потомъ онѣ по немногу усили-
ваются и наконецъ становятся очень яркими.
Такимъ образомъ, передъ нашими глазами совершается болѣе
глубокое превращеніе,, чѣмъ всѣ намъ доселѣ извѣстныя. Въ
первый-разъ за все время существованія спектральнаго анализа
мы наблюдаемъ, какъ спектръ вещества совершенно измѣняется.
До сихъ поръ спектръ считался неотдѣлимой особенностью
атома; ни одно средство не могло помочь намъ измѣлить - вну-
трсшіее строеніе этого атома: мы привыкли считать ;гп»м'ь абсо-
лютно неизмѣняемымъ, и у насъ было столько видовъ вещества,
сколько существуетъ различныхъ атомовъ.
Теперь этимъ воззрѣніямъ положенъ конецъ: мы видѣли, что
спектръ эманаціи переходитъ въ пн-ктръ гелія, т.-е. что атомы
эманаціи превращаются въ атомы гелія: значить, атомы могутъ
вообще испытывать превращенія, которыя глубоко измѣняютъ
ихъ свойства, такъ какъ», иапр., геліи нисколько пе похожъ на
эманацію. Отсюда далѣе слѣдуетъ, что одни атомы отличаются
отъ другихъ только своимъ внутреннимъ строеніемъ, а. вовсе ие
природой входящаго въ ихъ составъ вещества.
Мы сначала испытывали глубокое изумленіе, узнавая, что ка-
тодные лучи состоятъ изъ частичекъ, которыя меньше атомовъ.
•Это изумленіе вновь охватывало насъ, когда въ лучахъ радія мы
наравнѣ съ этими маленькими частичками открыли ечце другія,
•сравнимыя но величинѣ съ атомомъ водорода, хотя онѣ выле-
тали изъ тѣла съ несравненно болѣе тяжелыми атомами. Теперь
•опытъ 1’амсэя и Соддп окончательно и безповоротно направляетъ
наши воззрѣнія по пути признанія сложности атома и единства
вещества.
Вотъ то огромное завоеваніе, которымъ наука всецѣло обязана
•открытію супруговъ Кюри. Но если, окрыленные смѣлостью но-
ваго шага, мы попытаемся взглянуть на еще болѣе отдаленныя
вершины пауки, еще закрытыя отъ насъ туманомъ невѣдѣнія,
не увидимъ ли мы въ этомъ открытіи пророчества и о болѣе
широкомъ единствѣ; и пе скрывается ли за всѣми многообраз-
ными видами вещества единый эѳиръ съ его многосложными и
разнообразными движеніями?!
Энергія радія.
Но теперь пора вспомнить, что радій самъ по себѣ еще пред-
ставляетъ для насъ загадку и своимъ существованіемъ и своей
непонятной способностью излучать во внѣшнее пространство энер-
гію. Мы не можемъ оставить эту загадку безъ разъясненія; это
значило бы дать слишкомъ большой козырь въ руки изыскате-
лямъ вѣчнаго движенія.
Къ счастью, отвѣть намъ подсказываетъ опытъ съ полученіемъ
610
гелія; мы не ложемъ отрицать этого атомнаго преобразованія—
оно совершается па нашпхъ глазахъ. Исходя изъ него, мы при-
демъ къ нужной намъ цѣли.
Если всѣ наши попытки произвести измѣненія въ структурѣ
атомовъ до сихъ поръ оказывались тщетными п если на ряду съ
этимъ такія измѣненія все-таки въ извѣстныхъ условіяхъ могутъ
имѣть мѣсто, мы должны заключить, что для этихъ преобразованій
нужны г о р а з д о б о л ь ш і я количества энергіи, чѣмъ тѣ,которыми
мы до сихъ поръ располагали. Мы должны оставить воззрѣнія па-
щпхъ отцовъ, по которымъ атомы представляются чѣмъ-то инерт-
нымъ; напротивъ, энергія внутри-атомныхъ образованій
долита быть песравпеппо болѣе велика, чѣмъ энергія м е ж д у -
а т о м п ы х' ъ связей, составляющихъ единственный предметъ за-
нятій современной химіи. Нѣсколько лѣтъ тому назадъ одиноко сто-
явшій опытъ съ катодными лучами намекнулъ намъ па возможность
разрушенія атомовъ; по уже онъ выяснилъ, что для такого раз-
рушенія нужпы огромныя количества энергіи; вѣдь вся энергія,
которой мы питали Круксову трубку, шла на отрываніе такого
ничтожнаго количества частицъ, что даже многолѣтнее наблюде-
ніе не могло бы обнаружить памъ убыль въ вѣсѣ катода или
измѣненіе давленія газа, заключеннаго въ трубкѣ.
Итакъ, чтобы разрушить обыкновенный устойчивый атомъ,
чтобы разбить его на болѣе простые атомы или даже иа отдѣль-
ныя частички первичной матеріи, нужно затратить извѣстное
количество энергіи, какъ и па разрушеніе стойкаго химическаго
соединенія. Толысо здѣсь необходимы гораздо большія количества
энергіи, которыми, при нашихъ слабыхъ еще научныхъ сред-
ствахъ, мы не располагаемъ.
Но легко представить себѣ существованіе неустойчивыхъ
атомовъ, и такіе атомы сами с о б о й будутъ распадаться, образуя
болѣе простыя и устойчивыя системы. Конечно, такія преобра-
зованія должны идти съ выдѣленіемъ энергіи: если бы оіш шли
съ поглощеніемъ ея, они не могли бы происходить сами собой.
И существуетъ полная вѣроятность, что они должны выдѣлять
огромныя количества энергіи, о которыхъ намъ не могутъ дать
даже понятія обыкновенныя химическія, междуатомныя переста-
новки, затрагивающія лишь поверхностныя части атомовъ и не
проникающія въ ихъ глубины.
і;іі
По зачѣмъ говорить и превращеніяхъ, которыхъ мы ие можемъ
осуществить; лучше будемъ наблюдать дѣйствительность и от-
мѣню» ея главнѣйшія черты.
Дѣйствительность учить пасъ, что неустойчивые атомы вовсе
не представляются плодомъ нашего воображеніи, а па поученіе
намъ сотворены мудрой природой: ото—атомы радія и вообще
радіоактивныхъ тѣлъ!
Преобразованіе атома радія служить источникомъ энергіи,
проявляющейся въ лучахъ а, и -р Опо совершается крайне ме-
дленно—цѣлыми годами мы не можемъ замѣтить, уловимаго из-
мѣненія вт, количествѣ радія. Продуктъ распаденія, эманація,—
тоже неустойчивая форма вещества, и превращается, уже нѣ-
сколько быстрѣе, въ еще новыя формы его. 11 это превращеніе
сопровождается развитіемъ огромной энергіи. Кромѣ того, обра-
зованіе совершенію ігезпачитс.тышхъ количествъ гелія—это уже
устойчивая ступень вещества—вт> теченіе нѣсколькихъ дней со-
провождается интенсивнымъ свѣченіемъ.
Итакъ, паши опасенія были напрасны.
Послѣ той „встряски", когорую принципы нашей пауки испы-
тали при открытіи радія, они иопроищему стоятъ незыблемо.
Энергія, излучаемая радіемъ, появляется не даромъ, а за счетъ
энергіи, содержащейся въ его атомахъ и отдаваемой при ихъ
разрушеніи.
Но какой урокъ для ученыхъ, слишкомъ гордившихся свопмп
знаніями! Они готовы были думать, что вся энергія вселенной у
нихъ па учетѣ; на основаніи своихъ данныхъ ошг опредѣляли
продолжительность жизни міровъ и предсказывали предѣлъ су-
ществованію человѣчества. И вдругъ они узнаютъ о существова-
ніи внутри-атомпой энергіи въ какихъ-то невѣроятію огромныхъ
размѣрахъ, опрокидывающихъ всѣ расчеты и увеличивающихъ
всѣ цифровые результаты въ десятки и сотни тысячъ разъ!
А какія неожиданности сулитъ намъ еще проникновеніе въ
таинственный міръ, гдѣ творятся и разрушаются атомы вещества!
Приближеніе къ этой области, которая доселѣ была вамъ не-
доступна вслѣдствіе несовершенства средствъ нашего изслѣдо-
ванія, способно будить въ насъ самыя широкія надежды. Энергія
радія, рождающаяся при разрушеніи атома, должна быть доста-
точной для возбужденія другихъ превращеній; поэтому она, да-
«12
вѣрное, будетъ со временемъ тѣмъ рычагомъ, которымъ мы от-
валимъ камни, заграждающіе входъ въ эту область. Химія, уже
теперь подарившая пасъ столькими пріобрѣтеніями, увидитъ
передъ собой новое обширное ио..те; что поле соприкасается съ
алхиміей нашихъ предковъ; но оно шире его и прилежно вспа-
хано всѣми тѣми, кто работалъ па пивѣ научнаго изслѣдованія
электричества.
Новыя открытія Рамсэя.
Этп строчки фигурировали еще въ первомъ изданіи этой книги,
т.-е. были написаны въ 1904 году; тогда опѣ могли показаться
нѣсколько рискованными. Однако дѣйствительное положеніе ве-
щей выяснилось изъ новыхъ открытій Рамсэя.
Этп открытія были доложены ихъ авторомъ „Британской Ас-
соціаціи": эманація радія, которая, распадаясь при обыкновен-
ныхъ условіяхъ, образуетъ гелій, въ присутствіи воды даетъ
неопъ, а въ присутствіи мѣднаго купороса — аргонъ. Въ свою
очередь сложный атомъ мѣди превращается въ болѣе простые
атомы литія и натрія.Раисой наблюдалъ и другія не менѣе инте-
ресныя превращенія, и, по всей вѣроятности, на нихъ нужно
смотрѣть какъ иа повседневное явлепіе природы.
Этимъ фактомъ наносится сильный ударъ всѣмъ нашимъ
представленіямъ объ атомахъ: мы стоимъ передъ шгми, какъ
ребенокъ передъ куклой, которая называлась „неразбиваемоіі"—
и вдругъ разбилась.
А какія затѣйливыя сооруягенія химія возводила изъ этихъ
неразрушимыхъ кирпичей—атомовъ! Какая убійственная мина
подведена подъ то, что казалось вѣчнымъ!
Происхожденіе радія.
Итакъ, эманація происходитъ изъ разрушающихся атомовъ
радія. Но хотя это превращеніе совершается очень медленно,
очевидно, что и ему долженъ придти конецъ, т.-е. оно когда-
нибудь совершится вполнѣ. Мы пробовали вычислить нужное
•) Эти факты еще не достаточно твердо установлены опытомъ. Пока несом-
нѣнно установленъ только одинъ случай превращещя одного химическаго эле-
мента въ другой а именно,—полученіе гелія изъ радія. (ГЩ)
<;із
д.чя этсіГО время <етр. 601): шііі.ц-пшві нами цифры колебались
отъ нѣсколькихъ тысячъ до нѣсколькихъ десятковъ тысячъ лѣтъ.
Впрочемъ, всѣ эти цифры очепъ малы въ сравненіи съ продол-
жительностью геологическихъ періодовъ. Во въ такомъ случаѣ»
какъ же можетъ въ настоящее время существовать хоть одна
крушшка радія, если минералы. въ которыхъ онъ встрѣчается,
образовались, какъ ото несомнѣнно, въ очень отдаленныя отъ
пасъ геологическія эпохи?
Этотъ вопросъ могъ бы поставить насъ въ большое затрудне-
ніе, если бы уже знакомые намъ факты пе указывали намъ иа
очень вѣроятный отвѣтъ.
Мы знаемъ, что превращеніе неустойчивыхъ атомовъ идетъ
различнымъ темпомъ: переходъ радія въ эманацію совершается,
напримѣръ, въ сотня тысячъ разъ медленнѣе, чѣмъ дальнѣйшій
переходя» эманаціи въ геліи, па что требуется всего только нѣ-
сколько дней; точно такъ яіо эманація торія разрушается въ
5.000 разъ быстрѣе эманаціи радія, а эманація актинія „живетъ“
всего нѣсколько секундъ.
Послѣ всего этого предс і является очень правдоподобнымъ,
что радій не представляетъ изъ себя исходной точки всѣхъ ра-
діоактивныхъ превращеній и что самъ онъ, въ свою очередь,
является продуктомъ другого распада, который совершается еще
медле.нпѣе, чѣмъ образованіе эманаціи изъ радія.
Есть много обстоятельствъ, способныхъ укрѣпить насъ въ
нтомъ представленіи.
Такъ, напримѣръ, обращаетъ па себя вниманіе тотъ фактъ,
что радій постоянно является въ природѣ рядомъ съ ураномъ
и другими аналогичными металлами, Эти тѣла какъ будто бы
необходимы для существованія радія, и это легко объясняется,
если допустить, что радій изъ пкхъ и образуется. А если опъ,
дѣйствительно, образуется изъ нихъ, какъ эманація образуется
изъ него, то содержаніе радія въ минералѣ будетъ строго оп-
редѣляться скоростями тѣхъ процессовъ, изъ которыхъ одинъ
ведетъ къ его образованію, а другой—къ сго разрушенію: уста-
новится извѣстное равновѣсіе, т.-е. количество радія въ минералѣ
перестанетъ измѣняться тогда, когда его концентрація возрастетъ
настолько, что его убыль, вслѣдствіе процесса разрушенія, будетъ
въ точности восполняться вновь образующимися количествами.
614
Радій въ природѣ.
Если изложенная теорія образованія радія отвѣчаетъ дѣйстви-
тельности, мы должны отказаться отъ мысли найти руду, болѣе
богатую радіемъ, чѣмъ смоляная руда, которая на 86“/0 своего
вѣса состоитъ изъ окиси урана.
Зато послѣднія наблюденія говорятъ обт, очень широкомъ
распространеніи радія во всей природѣ. Одинъ русскій ученый
нашелъ радій, и въ довольно большихъ количествахъ, въ кавказ-
ской нефти. Далѣе было найдено, что атмосферный воздухъ
всегда обладаетъ нѣкоторой проводимостью, въ особенности воз-
духъ погребовъ и подваловъ. Эту проводимость почти навѣрное
нужно приписать слѣдамъ эманаціи радія, такъ какъ съ течені-
емъ времени проводимость падаетъ, и притомъ на половину своей
величины въ четыре дня, что какъ разъ характерно для эманаціи
радія (стр. 606).
Вода нѣкоторыхъ минеральныхъ источниковъ тоже содержитъ
въ себѣ замѣтные слѣды радія. Можетъ быть, въ этомъ обстоя-
тельствѣ слѣдуетъ видѣть секретъ ихъ цѣлебной силы, до сихъ
поръ еще не разъясенной химиками.
Недавнія изслѣдованія Дьюара приносятъ новое доказательство
широкаго распрострапепія радія на поверхности земли: пользуясь
тѣмъ фактомъ, что древесный уголь при низкихъ температурахъ
сгущаетъ въ себѣ всѣ газы въ гораздо большей степени, чѣмъ
гелій, онъ доказалъ, что этотъ продуктъ распада радія постоянно
находится въ водѣ и въ атмосферѣ.
Кто знаетъ, можетъ быть, въ одинъ прекрасный день мы
убѣдимся, что радій, бывшій до сихъ поръ почти синонимомъ
рѣдкости и одаренный такими необычайными свойствами, играетъ
въ нашей жизни важную роль и что многія грандіозныя явле-
нія природы такъ или иначе обязаны ему своимъ существо-
ваніемъ?
Одинъ шагъ въ этомъ направленіи уже сдѣланъ. Мы видѣли,
что эманація радія всегда встрѣчается въ атмосферѣ въ болѣе
или менѣе значительныхъ количествахъ. Мы знаемъ, что наэлек-
тризованные центры, создаваемые ею, обладаютъ свойствомъ об-
легчать сгущеніе влаги. Поэтому, когда атмосфера насыщена
влагой, сигналъ къ образованію дождя, въ извѣстномъ смыслѣ,
<иг>
подается радіемъ. Мы знаемъ, что <ч‘,ш кн.пічгсгвм влаги слиш-
комъ мало, чтобы капельки образовались па ш-т.хъ частичкахъ,
то онѣ образуются предпочтительно на отрицательныхъ центрахъ:
поятому образовавшіяся тумана., падая іііпізъ, увлекаетъ съ собой
отрицательные заряды, а атмосфера остается заряженной поло-
жительно. Отсюда.—электрическія явленія въ атмосферѣ. и хотя
мы знаемъ, что они ігь значительной степени обязаны своимъ
суіцествовапіем'г» ультрафіолетовымъ лучамъ солнца, поглощае-
мымъ въ высокихъ слояхъ атмосферы, все же и радій вноситъ
въ эти явленія свою долю вліянія.
Мы видимъ, что въ этихъ представленіяхъ еще много туман-
наго и неяснаго, больше ожиданій, чѣмъ твердой увѣренности.
Но начавшіяся въ этомъ направленіи изслѣдованія способны,
скорѣй подтвердить эти воззрѣнія, и тогда .метеорологія сразу
сдѣлаетъ большой шагъ впередъ въ сторону большей ясности и
опредѣленности.
Заключеніе.
Мы не пойдемъ дальше за физиками, которые теперь, воору-
жившись радіоактивными веществами, бодро идутъ па завоеваніе
міра неизмѣримо малыхъ величинъ. Намъ л до сихъ поръ не
всегда легко было идти за ними шагъ за шагомъ. Но далѣе ихъ
дорога становится для пасъ все менѣе доступной. Мы видимъ
это съ болью въ сердцѣ: такъ раскошны тѣ широкія перспективы,
которыя открываются взору съ достигнутыхъ ими вершинъ!
Они видятъ, что атомы построены изъ быстро движущихся
электрическихъ центровъ, вполнѣ лишенныхъ вещества; оіш
усмотрѣли этотъ капитальный фактъ, изучая движеніе наиболѣе
быстрыхъ частицъ а въ электрическомъ и магнитномъ нолѣ.
.Они открыли явленіе Зеемана, приносящее новое, неожидан-
ное доказательство справедливости этой теоріи; оно позволило
ученымъ качественно и количественно отождествить внутри-
атомные электрическіе центры съ быстрыми частицами Ллучей
радія и катодныхъ лучей круксовой трубки.
Отш стали представлять себѣ атомъ, какъ солнечпую систему
въ миніатюрѣ, въ которой планеты—тѣ же крохотные электроны.
Какъ прекрасно это повтореніе великаго въ маломъ! II какъ
просто это представленіе объясняетъ самыя загадочныя явленія!
40
(І16
Теперь понятно, напримѣръ, почему быстро летящая катодная
частичка бс:гь труда пронизываетъ молекулу: вѣдь атомъ, если
спо увеличить до размѣровъ огромнаго собора, представится
нѣсколькими тысячами быстро вращающихся астероидовъ, каждый
величиной всего съ горошину!
Покончимъ на этомъ наше изложеніе и въ заключеніе поже-
лаемъ нашимъ читателямъ, чтобы оші испытали счастіе подойти
къ источнику знанія ближе, чѣмъ могла ихъ привести эта книга.
Указатель авторовъ.
А
Амперъ 31, 126, 202, 203,
229.
Лраго 203.
Лронсъ 258, 372.
д’Лрі-онваль -16, 143, 421,
429, 430, 431, 600.
Аршсро 2-14.
Ауэръ 149.
Б
Беккерель Г. 57.5, 593.
Боккерелг. Э. 36, 575, 576.
Бемоиъ 584.
Берт.іо 588.
Бкркеландъ 201.
Блондсль 244.
Вадо 232-, 486.
Корда 588.
Враній 537.
Кремеръ 244.
Врутъ 256.
Нулэ 598.
Вупзсн-ь 46.
ііургеесъ 152.
В
іВйІдисрд. 152,
Варбургъ 549.
Вопелі.тъ 408.
Віьлларъ 435.
Віолль 409.
Виригъ 486.
Вольта 12, 24.
Г
Галль 198.
Галъванн 13, 12*Л.
Гардмутъ 245.
’спслеръ 548.
ГеГітслі, 579.
Геллезенъ 51.
Гельмгольтцъ 495.
Генри 228, 382.
Гереѵсъ 258.
Гертцъ -120, 511, 529, 533,
563.
Гору 198.
Гефнеръ - Альтенекъ 256,
302, 305.
Гизелі. 587, 591.
Гптторфъ 552.
Гого 409.
Годюэіп, 244.
Голі.дшгсі'іИ'ъ 554, 562.
Гольтцъ 118.
Гофманъ 587.
Граммъ 275.
Грена 36.
Граи 498.
Гада 551. X
Гаффъ 434.
Гюльхеръ 251.
... д
Дамншъ 5‘.;0.
Даніэль 43.
Даннъ 603.
Депо 89.
Декудръ 364.
Демарсэ 386.
Джауль 174, 529.
Дорнъ 593.
Дьюаръ 142. 143. 614.
Дэвп 167, 241, 246.
3
Зееманъ 615.
к
Камашо 99.
Камморлппгъ-Онпс'съ 142.
Каяьяръ-де-Ла-Туръ 317.
Кауфмапч. 594.
Кельвинъ, лордъ 421, 579.
Клодъ 113.
Колладонъ 205.
Ішрні. 51
Круксъ 532. .‘>.73. 563. 59.7.
Крюгеръ -15.
Ку.іуіп, 30, і;з.
Куперъ. Хьюки і, III. 25-\
.549.
Кшижикъ 256.
Кюри ,779.
М-піе Кюри .77'-', 5м7, зщ
ВоЗ.
Л
Лагранжъ 409.
Лалаидъ 49.
Лебланъ 491,
Лекланшо 48.
Ленаръ 546, 563.
Ленцъ 27-1, 312.
Леру 248.
Лоджъ 538.
.Туммрръ 258.
М
Маіідішпфі, 43.
Максвеллъ 220. 27-1.
Макъ-Фарланъ-ЗІурь ;ік7,
Марконн 538. 540.
Моръ 591.
Мернгань 9.5.
Меркадьс 490.
йіпткевіічъ 291.
Модюя 99.
Монгольфье 379.
Мор.ть 228.
Муаееанъ 200.
Н
Пернетъ 146. 1 (7.
Ньютонъ 512.
О
О’Кипанъ 369.
Омъ 56, 57, 58.
618
П
Перринъ 555. 5(і(>,
Цлантз ПН, 180. |8|.
Ііоллакъ 486.
Помовъ 538.
Поу.чі.ссич, 237.
Пуияісар 125. 527. 57.5.
Пулинъ 4(і2.
р
Ра.і.иге 37, 11, 47.
РіімсзіІ 142. 608, 612.
Пенсъ 590.
Рентгенъ 545, 5(>4.
РетСрфОрдъ 57Н, 579, 593,
601. (ІОІ.
Фаиъ-Рнсеольбсріъ 491.
Ритчи 498.
Рубенгт. 525.
Румкорфч» 396, 4(1!.
с
Сванъ 139.
Сименсъ, Вернеръ 46,242,
254, 287, 2ЬЬ, ЗОО, 301,
333.
Сименсъ, Внлъгслі.мъ 48(І.
С.іяби 53н.
('ч.М.И ООН.
Стоіиъ 571.
т
Тесла 427, 433, 530.
’Гнісо 538.
Томсонъ Д;к. 5(ІО. 593.
Томсонъ У. 372, 421,
Траверсъ 112.
У
Уаттъ 73.
Уитстонъ 281, 287, 2!:0,
48(і.
Ф
Фарадой 170, 171, 204,
205, 309.
Ферранти 461.
Фило 402.
Флс.ммнпіъ 215, 312. 381.
Флориші ІОІ.
Форъ 182.
Франклинъ 389.
Френель 519.
Фум> 278, 102. 409, 513.
X
Хыогптъ 141, 258. 549.
ш
ШвеІііеръ 203.
Швейдлеръ 591.
Шееле 8.
Шмидтъ 579, 581.
ПІтрауссі. 587.
э
Э,питонъ 140, 1ы>.
Эйде 201.
Ольстеръ 579.
Эретсдтъ ](>. 203, 227, 311.
ю
Юзъ 232, 486.
Юетъ 153.
Я
Яблочковъ 248.
Якоби 190.
Яидуст. 216.
Предметный указатель.
А
Абсо.ікпныи мѣры (система ('. О. 8.) (іЗ.
Аітрегатъ 207.
Азотная кислота ((>.
Аккумуляторъ І7(і.
заряженіе 1*7.
недостатки 1*1.
Планта 1*0.
примѣненіи 1*7.
лринціпгі. 17*.
уходъ за. нимъ 1*0.
Фора 1*2.
Актинометръ 5*0.
Актнпііі 5*(>.
Алмазъ искусственный 2<>О.
Альтернаторы 465,
Алюминіи 140, 19*.
Амальгамированіе 10.
Амперъ 30.
Амперметръ 120.
Амііеръ-0(І0])ітп> 131.
Амперъ-часъ 171.
Амплитуда 423.
Анодъ 551.
Антеипа 530.
Антикатодъ 5(59.
Аргонъ (512.
Аренса ламла 25*.
счетчикъ 372.
д’А])ионшіл!і схема 420.
Ауэра осьміевад лампа 119.
Аутокоплукція 433.
Ацетиленъ 199.
Б
Барабанный якорь 305.
принципъ 306.
>, .. схема обмотки ЗОІІ.
Батареи 10.
ея уетаионка 156.
для домашняго освѣщенія 153.
Безпроволочный телеграфъ 537—542.
Безуаттішй токи. 477.
Беккерелевекіо лучи 577.
.Бертолетова соль 151*.
I >іімФ ір.іи рі маіи мч.іеку.іярікіи 553.
Бормашина 330.
Браііли когереръ 537.
Буксиры а,іокгрич<чі;іс 3(1.
Бу пзеінмк кііі нпейсъ но.:.і,уіііио-вііл.ииыіі (13.
Буя.іеноіншііі элементъ 46.
Б)Л(’і,|іо-ііі‘ре.'гІ;ііпі.іо токи 127.
Быстро-перемѣнные токи, индукціонныя
дѣйствія 431.
Гіыгтро-псргмѣпныотокіі. МСДИІШНСКІЯ при-
ложенія 431.
Ііыстро-неремѢнвые токи, Физіологическія
дѣйствіи 430.
Быстрорііботііиіиугітелегра^іъ Сименса 4*6.
Быстроходныя электрическія желѣзныя
.тороі’и 343.
В
' Вагиеронскій молоточекъ 253. 402.
Ведогиііедъ какъ двигатель 296.
Венелі.та прерыватель 40*.
Вентііліітор'ь-озонизатор'і, 201.
Взаимной превращеніе химической и элек-
тріічсексііі энергіи 163.
Вііллара трубка 435, 572.
Внутренняго сгораніи двигатель, носііла-
менитель 3*7.
Водородъ жидкій 142.
Водопроводъ, работающій .чл—номъ 361.
Водяная сила, станція, 536.
Возбужденіе независимое 2*5.
его регулировка 291.
Воздухъ жидкій 142.
Волновая теорія 512.
Волны длина 515.
„ ея вліяніе па. авѣтт. 521.
Волны, рпсироетрапеіпе 513.
Волны электрическія 529.
Вольтаметръ 30.
Вольтъ 23.
Вольтметръ 131.
Вольты столбъ 12.
элементъ 9.
Вольфрамовая лампа 152.
„ сталь 199.
Вольфрамъ 152,
620
Воспламенитель 387.
Вращающее*’» ноли 177.
.. еѵо полученіе 480.
Вторичные лучи 578.
Вторичный элементъ 17В.
Выпрямитель 572.
Высокое напряженіе 355.
.Вѣтряные ділггаті'.ік 297.
Вязкость 527.
Г
Гальвшгоі.л ігша 192.
Гальванометръ 129.
анеріоди ческій 499.
Гальванопластика 189.
.. ея примѣненія 191.
Гардт.мутовская лампа 245.
Гоислсрова трубка 548.
Гекто—62.
Геліи, спектръ (108.
Генри 382.
Гертцевскій резонаторъ 534.
Гертиевскія колебанія 529.
Гидравлическія аналогіи 13.
Гистерезисъ 280.
Грамма кольцо 275.
Граммъ 63.
Гренэ элементъ 36.
Громоотводы 389.
Гэффа приборы 43-1.
Гіольхеровекая лампа 251.
термобатарея 27.
д
Іакіэля элементъ 43.
Дока—(>2.
Деполяризаторъ 36.
Деполяризація 35.
Дени—62.
Джоуль 74, 382.
Джоуля эффектъ 529.
Діафрагменный элементъ 46.
Динамо-машина. 29, 214, 269 л сд.
маогополюспая 301.
Динамомашяна съ внутренней системой
индукторовъ 301.
Дифференціальная лампа 255.
Дифференціальный приводъ 373.
Діэлектрпчоская постоянная 420.
Добавочное сопротивленіе 252.
Дорога первая электрическая 333.
Дуіа211.
„ ея ипдъ 242.
Дуговая лампа 241 и сл.
Дуговой контакта. 336.
Дѵплскеъ-система 488.
Дыоаровснін сосудъ 600.
Дѣйствія ол—на химическія 30, 163.
„ „ физіологическія 10, 118.
Е
Кдішшіа колкнестпа эл—е.а 29.
Емкость III.
Ж
Желѣзныя дороги электрическія 310.
Желѣзный сердечникъ 378, 380, 398.
-102.
Жидкій водородъ 142.
воздухъ 142, 604.
3
Замкнутая цѣпь 81.
Заряд-ь колебательный 420. 423.
Заряжающій токъ 418.
Звонокъ электрическій 222.
Зеемана явленіе 615.
Земля какъ обратный проводъ 232.
Золоченіе 193.
И
Излученія, ихъ свойства 592.
Измѣрительные приборы эл—іе 126.
Изоляторы для сѣти 158.
Изоляторы, ихъ природа 414.
Индукторы 285.
Индукціонный аппаратъ Макъ Фарлан-ь-
Мура 387.
Индукція 204.
магнитная 202.
„ взаимная двухъ цѣпей 392.
Интерференціонныя полосы 520.
Интерференція, ея механизмъ 518.
Искра 11, 284, 412.
Искры вч, прерывателѣ 381.
Искры въ прерывателѣ, ихъ уничтоже-
ніе 382, 404.
Псиуекателыіая теорія 512.
I
Іононъ 198.
Іоны 173, 555.
к
Калій хлористый 198.
„ марганцовокислый 198.
Кальцій-карбидъ 163.
„ фабрикація 199.
Каналовые лучи 554, 562.
„ трубка для нихъ 554.
Карборундъ 200.
Катодные лучи 552.
.. , ,, давленіе 553.
,, ,. свойства 552.
„ „ возникновеніе 562.
621
Катодные лучи въ воздухѣ 5(>3.
трубка для лихъ 551.
'Катодныя частички, элрьтризація 554.
масса 558.
,, .. скорость 551
Катодъ 551.
Катушки, дѣйствіе на стрѣлку 127.
Кварцепая лампа 264.
Гереуса 258.
..горѣлка” 2б(і,
.. .. схема 267.
Кварцевый электрометръ 5>О.
Кило—(52.
Килоуаттъ 74.
Когереръ 538.
Колебанія поперечныя 514.
.. • электрическія +20.
Коллекторныя тетки 275.
Коллекторъ 283,
Коллоидная лампа 153.
Компасъ 17.
Компауидч.-лимна 256.
Компаундъ-обмотка 291.
Іѵоидсчеатоіп. 411.
,, техническій +13,
заряженіе и разрядъ 4Г’,
Костыли 157, 158.
Коэффиціентъ мощности 452.
Коэффиціентъ полезнаго дѣйствія источ-
никъ 89.
Коэффиціентъ трансформаціи +77.
Кратеръ 2+2.
Круксова трубка 551.
Крюгера элементъ 45.
Кулонъ 29.
Купоросное масло 8.
Купоросъ мѣдный 13.
Купринъ-элементъ +9.
Л
Лампы дуговыя 2+1.
„ накаливанія 137.
.Гимны накаливанія, ихъ по.іезпое дѣй-
ствіе 143.
Лейденская банка -111.
.. .. разборная +17.
Леклаише элементъ 48.
Ленточная пила 330.
Леина правило 274, 312.
Литій 612.
Локомотивъ первый электрическій 333.
Лодки электрическія 350,
Лошадиная сила 74.
., сила-часъ 7-1.
Лучи вторичные 578.
Лѣвой руки правило 313.
м
Магнезія 1+7.
Магнетизмъ и электричество, ихъ в.іапми-
отлошеиія 202 и сл.
Магнетизмъ остаточный 287.
Магній 198.
Магнитная стрѣлка, дѣйствіе тока 1(1.
.. .. і.атуш. 126.
Магнитное поле 207.
движеніе проводишь 212.
„ токовъ 211.
.. силовыя линіи 211, 212.
Магнитный индукторъ 276.
,. нотокъ 209.
Майдгпп'сра элементъ 43.
Максвелла правило штопора 220, 274.
Мвксималышй выключатель автомати-
ческій 385.
Манчестерскій типъ 3(;О.
Маслобойка 361.
Машина Грамма- 296.
динамо первая 28(і.
для мытья посулы 362.
.. отжиманіи масла 362.
.. рѣзки 359.
Мега—62.
Меритана элементъ 95,
Морце,ѵсъ-машііна 29.
Металлическая витка для очистки 332.
Микро—62.
^Мйкроі[»ара;ѵь 419.
Микрофонъ 232.
Мнили—62.
Мцріа—62.
Многократная телеграфія -188.
телефонія 494.
схема 496.
Молотилка эл—ая 366.
Молочная центрифуга 361.
Молочное хозяйство 361.
Морзовскій алфавита. 230.
аппаратъ 229.
ключъ 228.
телеграфъ 227.
Моторный прерыватель 405,
ечетчякъ 369.
нринянігь 37(і.
Моторъ, кооффииіекті. полезнаго дѣй-
ствія 319.
Мощность 67,
.. водопада 68.
возвращаемая источнику 4+9. •
.. истинная +48.
„ источника электричества 73.
Мощность и эиорі’ін, поглощаемая то-
комъ 75.
Мощность кажущаяся 418.
лямііъ накаливанія 143.
максимальная 320.
потерянная 319.
потребленная 319.
Мѣдный вольтаметръ 30.
купоросъ +3.
(122
Н
Пагрулка, си колебннія 322, 323, 321.
Иадзсмныя дороги 338,
1Іа;кдаі;ь игк,у<‘ствеппый 200.
Наждачный круги 332.
Напряженіе, вліяніе ѵічі иагіинігтваэл—•чіі
энергіи 118.
Пііврііжепіе иа борцахъ 86.
Іінгпгі, длл уднленія лы.іи 361.
Насыщеніе магіпгпніе 290.
Натріи 612.
Независимое возбѵждепге 285.
Неонъ 612.
ІІерштова. лампа 146.
Никелировка 103.
Нормальный инструментъ 130.
О
Обкладки 412.
Обратная .'ілектродппщущая сила І(І8, :1 (9.
Одиночная волна 574.
(Ьопнзаторъ-вептиляторъ 201.
Озонъ 201, 56-1-.
0‘Кіпіяна счетчиігь 369.
Окошко алюминіевой 563.
Ома законъ 56.
Омъ 55.
Омъ-сантиметръ 59.
Органное дуть» 332.
Осажденіе электрохимическое 189.
Осрамовая лампа 149.
Осг.міепая лампа 149.
Отвѣтвленіе 121, 157.
Отраженіе 535.
Отрывной воспламенители 387.
п
Паденіе потенціала при работѣ эле-
мента 86.
Палладій 149.
Параллельное соединеніе 108, 120.
Пергаментъ раетитсльпый 37.
Перемѣнный токи, 216, 269, 436.
.. измѣреніе 441.
машины 465.
полученіе 439, 465.
при емкости 453.
самоиндукціи 4 14.
.. самоиндукціи и по-
слѣдовательной емкости 458."
Перемѣнный токъ при самоиндукціи и па-
раллельной емкости 462.
Перемѣнный токъ простой 436.
Періо.ть пзмѣпчпности 375.
Печь электрическая 199.
Пламенныя дуги 214.
Плоскій коядопсаторъ 413.
Плугъ электрическій 364.
Подземныя желѣзныя дороги 338.
Іііпкоіііюбріізпыіі магнитъ 208, 220.
Подстанція 355.
Пч.іе магнитное равномѣрное 269.
Поле:',пая мощность 85.
Полоній 585.
Поляризація 31, 179.
Пористый сосудъ 37.
Послѣдовательное соедипгиіе 105, 120.
Постоянный токъ 13, 216.
., двигатели 309.
машины 269, 295.
Потенціалъ 12.
(Минина 23.
разность 12.
разность аффективная 448.
Потеря іи, проводахъ 355, 469.
напряженіи въ элементѣ 86.
Потокъ магнитный 209, 216.
[(очерка передача 498.
Правило трехъ пальцевъ 215, 313.
Прачечная электрическая 363.
Предохрапі гголи 392.
Пригородныя желѣзныя дороги 338.
Пронодннкп 52.
вліяніе размѣровъ 54.
Продолжительнаго горѣнія лампы 245.
Протравы 194.
Пуекапіо въ ходъ 319.
Пусковой реостатъ 322, 323.
Пустота 141.
Пучность 535.
р
Работа (гі, проводникѣ 75.
Радиге элементъ 47.
Радій 575.
зарядъ частинъ 594.
извлеченіе 582.
масса частицъ 595.
медицинскія примѣненія 589.
минералы, его содержащіе 585.
отклоняемость лучей магнитомъ 591.
происхожденіе 612.
распространеніе 614.
самостоятельная электризація со-
лей 599.
Радій, самостоятельное отдѣленіе тепла.
600.
Радій, свойства 587.
Радій, скорость выбрасываемыхъ частинъ
594.
Радій, сложный составъ лучей 592.
спектръ 586.
сѣрнокислый, ого нерастворимость
583.
Радій, тайпа 608.
физіологическія дѣйствія 589.
химическая индивидуальность 585.
„ электрнческ. отклоненіе лучей 593.
Радій, эманація 603.
энергія 609.
623
Радіонктпвность 578.
и.тмѣреліс 579.
индуцнрокіигяая 602.
ріісиространепіс 603.
Радіограммы 516, 567.
Радіографіи 566.
несовершенство ара употре-
бленіи радіи 597.
Радіоскопія 565.
Радіотерапія 571.
Разница потенціаловъ 12.
уровней 13.
ходопь 520.
фазъ -4-16, 455, 460.
Разрядныя искры 412.
Разрядъ колебательный 427.
Разсѣяніе энергіи 529.
Распредѣлитель извѣстій 240.
Раффннироіікіі металловъ 195.
Резонансъ 459.
Результирующая 501.
Рентгеновскіе лучи 561.
техника полученіи 568.
., фіі.йологнчеек.дѣііетпиі 571.
Рсіитснонскан трубка обыкновенная 569.
.. ., съ охлнлі.депіем'ь
570.
Рентгеновская трубка съ скимповой за-
щитой 571.
Роостатичепкая машина ІГ.-іапта 118.
Реостатъ пусковой 322, 323.
Ретортный уголь 39.
Рогатый громоотводъ 391.
предохраните.». 392.
Роликовый контактъ 336.
Ртутная лампа 258.
.. „ Аромса 258.
Гереуса 259, 264.
Ртутный насосъ 140.
.. прерыватель 407.
спѣть, физіологическое дѣйствіе
263.
Рубенса лучи 526.
Румісорфонп катушка 401 и гл.
Ручной регуляторъ 247.
С
Самовозбужденіе 287.
Самоиндукція 374.
единица 382.
козффіписпп. 382.
приложенія 385.
„ примѣненіе нъ воспламе-
нителяхъ 387.
Самоиндукція, роль охранительная 385.
электродвижущая сила 387.
Санти—62.
Сантиметръ 59.
Ивановскій патроня. 139.
Свѣтовое дѣйствіе :іл—на 22.
Свѣтъ, длина волны 521.
Спѣтъ скорость 518.
химическое дѣйствіе 524.
холодный 549.
Сдвига фазъ 446, 455, 460.
Секунда 63.
Селеновая пластинка 508.
Серебреніе гальваническое 193.
Сила моля 207.
.. тока 30.
эффективная 443.
.. электродвижущая 25.
эффективная 143.
Силовыя линіи 207.
числи о.\вачиваемі.іхъ217.
нерсрѣпапныхъ 213.
Симспга альтернаторъ -167.
лампа 253, 255.
телеграфъ 486.
Система С. О. 8. 61.
Смоляная руда, ея аномаліи 581.
Сода, э.іпктролитііческан фабрикаціи 163.
Соединенія, выборъ 110.
«онротивлемій 120.
телефона 235, 236.
элементовъ 101.
Со.іей.п,-лампа 249.
Солнечный спектръ, протяженіе 522.
Соиротннлсиіо 52.
внутреннее 80-
его уменьше-
ніе 94.
Сопротивленіе, единицы 55.
перемѣнному току 448.
удѣльное 59.
Споктрч. инфракрасный 524.
рнспрсдѢлоніе энергіи 522.
., химическій 524.
Спинтарископъ 595.
Способа, соединеній ПО.
Статическая машина 29.
Стоимость освѣщенія при помощи э:іе-
моптонъ 161.
Стрижка овенъ электрическая 360.
Схема соединеній звонковъ 225 и сл.
кпарнсвой лампы 267.
,. ,, телефона 235, 236.
Счетчикъ 368.
Сѣрная кислота 8.
Сѣть 156.
Т
Таигоисъ-бусеоль 130.
Таиталован ламма 151.
Тарапч. гидравлическій 379.
Телаутографъ Ритчи 498.
Телеграфъ, припиинъ 227.
безпроволочный 537.
одновременно съ телефоп. 491.
Телефонъ 232 и сл.
Телефонъ громкоговорящій 235.
станція 236.
С24
Телефотъ 503.
Тсгиоиыя лучи 524.
Ч’ермоалектричсгкая батарея 26.
Теслы схема 427.
Теченіе жидкости, его гіі.іа 5-‘І.
Титамъ 149.
Ткацкій станокъ 330.
Тождественность снѣтоішхъ и .шп.триче-
скихъ явленій 533, 536.
Токъ электрическій 13.
индукція магнитомъ 204.
многофазный -177.
направленіе ого 18.
перемѣнный -136.
.. сдвигъ фазы 445, 455. 460.
смѣщенія 418.
Томсоновскій счетчикъ 372.
Торій 149, 580.
Точильный камень 330.
Трамвая 333.
Трамвайный двигатель 336.
Трансформаторы 471.
станція 473.
Треніе 52..
Турбинный прерыватель 407.
У
Уяттметръ 452.
Уаттъ 73.
Уаттъ-секунда 74.
Уаттъ-часъ 74.
Увіолоная лампа 261.
Угольныя щетки 285.
Узлы 535.
Ультрафіолетовыя волны 522.
Умформеры 471.
Униполярная машина 301.
Уранъ, радіоактивность 578.
самостоятельность излученій 577.
свойства его лучей 5^8.
соли ого 576.
Утюгъ электрическій 363.
ф
Фарадъ 419.
Фарадэя законы 170,
Фазы совпадающія 521.
Ферро-сплавы 199.
Фитильный уголь 243.
Флемминга правило 215, 313.
Флуоресценція 552, 575.
Фонографъ 239.
«Фотографія па- разстояніи 502.
Фуко прерыватель 405.
токп 277, 484.
X
Хлоръ, производство 198.
Холостой ходъ двигателя 322, 323.
Ц
Церій 149.
Цинкъ, амальгп.мііровіівіе 40.
сѣрнокислый 10.
Циркулярная лила 330.
Цѣпное жіэбуадеіпе 289.
Цѣнной двигатель 322.
регуляторъ 250.
Цѣпь внѣшняя 84.
.. замкнутая 77.
„ .. магнитная 210.
не .замкнутая 80.
іиектричоскан 80.
Ш
Швейная машина 330.
Шотта твіолевыя лампы 261.
Штопора правило 220.
Шуктовос возбужденіе 289.
ШунтовоЙ двигатель 323.
Шунтовой регуляторъ 252.
Шунтъ 121.
щ
Щетки 275.
,, угольныя 285.
ъ
Ѣдкій натръ 198.
э
Эдпссоиопскій патронъ 140.
,, фонографъ 239.
Эквивалентъ электрохимическій 172.
Экономическія лампы 245.
Экстратокъ 379.
его искра 382.
Электричество, атомъ его 173, 562.
„ гальваническое 118.
дѣйствіе полезное источ-
ника 85.
Электричество, единица, 29.
Электричество и магнетизмъ, ихъ взаимо-
отношенія 202.
Электричество, источники 26.
,. количество 29.
., мощность источника 73.
„ примѣненіе къ передачѣ
мысли 485.
Электричество, проводники 54.
„ сельское хозяйство 356.
статическое 118.
тракція 333.
„ что такое 5.
Электродвигатель въ молкой промышлен-
ности 329.
Электродвигатель, приложенія 325.
Электродвигатеж., принципъ 309.
Электроды, вліяніе ихъ состава 173.
Электролизъ 163.
„ его закопы 167.
„ псио.іыювапіо химической
работы 191.
Электролизъ при растворимомъ анодѣ 173.
Электромагнетизмъ 202.
Электромагнитъ, приложенія 219.
Электрометаллургія 196 и е.т.
Электромобили 347.
Электронъ 173, 562,
Электропроводность 65.
Электроскопъ съ лпсточками 579.
Электростатическая машина 29.
Электрохимія 163.
„ примѣненія 196.
Электрохимическій эквивалентъ 172.
Элементъ гальваническій 42.
Дево 102.
Модой 99.
общія соображенія 7.
соединенія 105.
съ движущимися жидкостями 95.
.. двумя жидкостями 37.
перетеканіемъ 99.
.. хромовой жидкостью 36.
схематическое изображеніе 21.
техническіе 34.
.. условія хорошаго 97.
625
Элементъ Флорины 101.
Эманація, поустиіічіпіогіъ 604.
сгущеніе 604.
спектръ 603.
Энергія 74.
взаимная превращаемость меха-
нической и электрической 309.
Энергія источника 74.
„ передача па дальнія разстоянія
355, 489.
Энергія, передача на заводахъ 328.
полученіе изъ сѣти освѣщенія
329.
Энергія, превращеніе изъ механической
въ свѣтовую 243.
Эффектъ 74.
Эфпръ 513.
ю
Юста коллоидная лампа 153.
я
Яблочкова свѣча 247.
Языкъ электрическій международный 64-.
Якорная телѣжка 364.
Якорь 279.
Ого реакціи 284,