Свеча Яблочкова | ТМ 1938-08/09

Инж. Г. БАБАТ

«Вольтова дуга» — это непрерывный электрический разряд между двумя угольными или металлическими стержнями, к которым подведен ток. Человек приручил эту «молнию» и управляет ею с необычайной легкостью. Сейчас нам даже трудно представить себе, как бы мы обходились без такой прирученной «молнии». Ведь это она по вечерам заливает улицы светом, протягивает сверкающие многокилометровые дорожки прожекторов и маяков, шлет на экран резкий световой конус, в котором оживают запечатленные на пленку снимки Вольтовой дугой широко пользуются в электрометаллургии, электросварке, электрохимии, словом, везде, где требуется мощный источник света или тепла, потому что вольтова дуга дает не только ослепительный свет, но и чрезвычайно высокую температуру — 4 с лишним тысячи градусов.

Честь открытия этого физического явления принадлежит русскому ученому Василию Петрову, уроженцу глухого провинциального городка Обояни. Грамоте будущий профессор учился у дьячка. Однажды даровитому мальчику попалась в руки книжка ломоносовских од. Он почувствовал влечение к науке и отправился в харьковский «коллегиум» продолжать образование. Не закончив «коллегиума», Петров уехал на Алтай, в Барнаул.

В Колыванско-воскресенском горном училище Петров преподавал математику и физику и одновременно писал ученые трактаты, которые отсылал в Санкт-петербургскую академию. Наконец академия заинтересовалась Петровым, и в 1795 г. его вызвали в Петербург. Там молодой, тридцатичетырехлетний, ученый читал лекции в Медико-хирургической академии и основал физический кабинет, в котором занимался различными опытами.

В 1800 г. Петров прочитал в журнале Английского королевского общества знаменитое письмо Вольта, в котором итальянский ученый описывал свои опыты с гальванической батареей. Петров живо заинтересовался опытами Вольта. «Поелику опыты над гальванизмом сделались весьма достопримечательными в различных отношениях, а между всеми учебными пособиями, находящимися в Медико-хирургической академии, нет вовсе никаких приборов, относящихся к сему предмету, требуется такой гальванический прибор, посредством коего можно было бы производить самые новые химико-физические опыты, которыми многие европейские физики начинают заниматься с гораздо большим против прежнего рачением», докладывал Петров медицинской коллегии.

Неожиданно коллегия расщедрилась и разрешила Петрову заказать в Англии гальваническую батарею из 100 элементов. Вскоре он сам соорудил другую батарею из 4200 кружков, в то время самую большую батарею в мире.

Через три года Петров выпустил книгу «Известие о Гальвани-Вольтовских опытах, которые производил профессор физики Василий Петров посредством огромной наипаче батареи, состоявшей иногда из 4200 медных и цинковых кружков и находящейся при Санкт-петербургской медико-хирургической академии». Это была замечательная работа. В ней рассказывалось о том, как Петров открыл самые важные физические и химические действия тока, которые и сейчас являются основой всей электрохимии и электрометаллургии.

Среди многих других опытов он производил такой: клал на стеклянную пластинку угольки и присоединял их к полюсам своей батареи. Между угольками возникала дуга ослепительно-яркого света. Затем Петров помещал свои угольки под колокол воздушного насоса. Они продолжали светиться. Если угольки находились в воздухе, свечение появлялось только тогда, когда сначала они касались друг друга, а потом раздвигались; под колоколом же воздушного насоса свечение возникало само собой, как только давление падало до ¹/₁₀ атмосферы. Это был первый электровакуумный прибор, предок современных кенотронов и ртутных выпрямителей. В электрическом пламени дуги Петров «сожигал многосложные твердые тела, плавил металлы, восстанавливал окислы».

Он работал один. У него не было ни учеников, ни преемников. Его книга и работы остались незамеченными. Остатки «наипаче огромной батареи» и ветхий томик «Известий о Гальвани-Вольтовских опытах» — вот все, что осталось после одного из величайших физиков своего времени. До нас не дошел даже портрет Петрова. В 1894 г. Академия наук решила было поставить монумент в честь Петрова, да так и не собралась.

Иная судьба выпала на долю английского физика Гемфри Дэви, который через пять лет после выхода книги Петрова повторил опыты с вольтовой дугой. Он демонстрировал ее в Английском королевском обществе. Это был настоящий триумф Дэви. Один английский журнал дал восторженное описание демонстрировавшихся опытов, о них узнали все ученые Европы, и слава первого исследователя вольтовой дуги, минуя Петрова, утвердилась за Дэви.

В последующие годы вольтову дугу изучали и исследовали многие ученые, в их числе известный французский физик-механик Леон Фуко. Тем не менее практическое применение вольтовой дуги начинается значительно позже. Дважды сделанное научное открытие семьдесят лет оставалось в стенах лабораторий, и только после этого око получило практическое применение как новый способ освещения. Это случилось тогда, когда русский инженер Яблочков изобрел свои знаменитые свечи Яблочкова и осветил ими Париж.

*

Судьба Яблочкова занимательна и очень типична для русского ученого дореволюционной эпохи.

П. Н. Яблочков.

Павел Николаевич Яблочков, молодой талантливый военный инженер, оставил военную службу, поссорившись со своим командиром. Попав случайно на собрание общества любителей естествознания в Москве, где обсуждались новые гальвани-электрические опыты, Яблочков увлекся электротехникой. Он переехал в Москву и поступил на службу начальником телеграфа Московско-Курской железной дороги.

В 1874 г., когда царь Александр И выехал в путешествие по России, Яблочков вызвался освещать путь императорского поезда электрическим светом. Но на первой же станции шипение вольтовых дуг и суетливость помощников Яблочкова вызвали подозрения у начальника жандармской охраны царского поезда. Яблочкова немедленно уволили с государственной службы.

Безуспешно попытавшись организовать в Москве частную электротехническую лабораторию, Яблочков решил уехать в Америку. У него, однако, не хватило денег доехать до Америки, и он в 1875 г. остался в Париже. Профессор физики Сорбоннского университета Ниоде познакомил Яблочкова с известным парижским механиком Антуаном Бреге, которому понравился восторженно настроенный русский. Он взял его на работу в свои мастерские и разрешил ему заниматься в лаборатории при мастерских.

Яблочков начал свои опыты по устройству электрического освещения. Больше всего его затрудняло быстрое обгорание углей: от этого расстояние между ними увеличивалось, дуга обрывалась и гасла. Приходилось непрерывно следить за углями и вручную подвигать их. Но нельзя же у каждой свечи посадить специального регулировщика, а существовавшие тогда автоматические регуляторы работали ненадежно.

Яблочков решил задачу по-иному, — просто и остроумно. Вместо того чтобы ставить стержни один против другого, он расположил их параллельно друг другу, а между ними поместил изолирующую гипсовую пластинку, чтобы дуга получалась только на концах углей. Верхушки их он соединил запалом — стерженьком, сделанным из угольного порошка и клея. При включении тока запал сгорал, и между концами углей появлялась дуга. По мере того, как угли сверху обгорали, гипсовая пластинка плавилась и испарялась, так что на концах свечи угли всегда выступали на несколько миллиметров над гипсовой изоляцией.

Свеча Яблочкова

Свечи средних размеров хватало на два часа горения. Стоила она всего несколько копеек. Яблочков помещал несколько свечей в одну лампу и придумал самодействующий переключатель для зажигания новой свечи взамен сгоревшей. 23 марта 1876 г. Яблочков получил патент на свое изобретение, а в апреле в качестве представителя фирмы Антуан Бреге демонстрировал свою свечу на выставке физических приборов в Лондоне.

Первые свечи нельзя было назвать особенно удачными. Яблочков питал их постоянным током, и положительный уголь сгорал вдвое быстрее, чем отрицательный. Потом он догадался питать свечи переменным током, и тогда все пошло великолепно. Угли сгорали равномерно, дуга была устойчивой.

В конце того же года Яблочков познакомился с Теофилом-Зиновием Граммом, основателем акционерного общества для изготовления динамомашин с знаменитым кольцом Грамма. Для Грамма Яблочков со своими свечами, для которых требовались динамомашины, был находкой: Грамм бедствовал, потому что спрос на динамомашины почти отсутствовал. Правда, динамомашины с кольцом Грамма давали постоянный ток, а Яблочкову нужен был переменный. Но они вышли из затруднения, укрепив на валу машины коммутатор.

Свечи Яблочкова имели небывалый успех. «Свет приходит к нам с севера», писали парижские газеты. Каждый вечер парижане толпились на площади Оперы и у театра Шатле, освещенных «русским светом». Свечи Яблочкова установили в роскошном магазине Лувр, муниципалитеты провинциальных городов жаждали соперничать с Парижем и устраивали у себя электрическое освещение. В Гавре свечи Яблочкова горели в порту.

Совершенствуя свое изобретение, Яблочков придумал несколько интересных вспомогательных приспособлений. Он, например, предложил и осуществил схему параллельного включения нескольких ламп от одной динамомашины. До него устраивали только последовательное включение, и если одна лампа потухала, гасли и остальные. Затем он пропитывал угли и перегородку между ними разными солями: от этого лампы горели то золотисто-желтым, то багрово-красным, то молочно-белым светом. Питаемые переменным током, лампы громко гудели, но это лишь забавляло парижан.

В конце 1877 г. в Европе было колоссальное по тем временам количество дуговых ламп — целых пятьсот штук.

Установка для освещения свечами Яблочкова жилого дома. (Из журнала «Электричество» за 1886 г.)

В следующем году в Париж приехали русские инженеры, чтобы познакомиться с новинками европейской техники. Гвоздем всех новинок, сконцентрированных на выставке, была свеча Яблочкова, и ее изобретатель в полной мере насладился восхищением земляков. Они убеждали Яблочкова вернуться в Россию и начать в Петербурге производство свечей. Яблочков и сам тосковал по родине. Вскоре он закончил свои дела в Париже и уехал в Петербург.

Через полгода петербуржцы толпились на углу Бассейной и Литейного проспекта, заглядывая в освещенные электрическим светом окна квартиры Яблочкова. А спустя несколько месяцев Яблочков установил свои фонари на Литейном мосту и на Екатерининской площади против Александрийского театра. Зажигание и тушение этих свечей были для любопытных веселым зрелищем: фонари загорались и потухали по свистку, и каждый вечер около фонарей толпились зеваки. Вскоре свечи были установлены на Балтийском, Путиловском, Обуховском, Ижорском и других заводах и во многих театрах. В 1880 г. в России было несколько сот фонарей со свечами Яблочкова.

Скоро ему снова стало тесно в царско-помещичьей России, и в 1880 г. он уехал опять в Париж. Теперь это был признанный и уважаемый изобретатель. Подготовлялась Всемирная парижская выставка. Яблочкова назначили представителем Франции в международном жюри по электрохимическим изобретениям.

Триумф свечей Яблочкова был недолговечен. В 1878 г., когда они еще победно горели на парижской выставке, главный инженер заводов Вернер-Сименса, Гефнер Альтенек построил дифференциальный регулятор, автоматически поддерживавший горение дуги. Лампы Гефнера Альтенека отличались от свечей Яблочкова тем, что их можно было питать постоянным током. Светотехнические измерения показали, что дуга постоянного тока экономичнее дуги переменного тока; угли для свечей Альтенека стоили дешевле и горели дольше. Эти обстоятельства решили судьбу свечей Яблочкова. Через пять лет во всем мире не было ни одной установки с этими свечами.

Свечи Яблочкова не вошли надолго в арсенал электротехники, как ламповый патрон Эдисона или барабанный якорь Альтенека. Но работы Яблочкова дали могучий толчок прогрессу электротехники. Они вдохнули жизнь в динамомашины Грамма, ускорили усовершенствование дуговых ламп и ламп накаливания.

Изобретение Яблочкова — блестящая страница в истории электрического освещения.