Открытие электромагнитных явлений

 

По теме "электричество"

Cпециальные проекты

Реклама

Партнеры и спонсоры

Что еще?

Опыт Фарадея. Появление реле. Опыты с магнитной вертушкой. Электродвигатель Якоби.

Открытия в области электромагнитных явлений в начале 19 века продолжали следовать одно за другим.
Прежде всего французский учёный Араго, в своё время так неприязненно отнёсшийся к железнодорожному строительству, нашёл, что при помощи тока можно намагничивать сталь, а другой француз, Ампер, открыл взаимодействие электрических токов, выражающееся в их притяжении и отталкивании.
Говорят, что, узнав об открытиях Эрстеда, Араго и Ампера, английский учёный Михаил Фарадей положил себе в карман магнит и стал носить его с собой, чтобы постоянно помнить о новой задаче — превратить магнетизм в электричество.

Магнит и электромагнит
Благодаря трудам учёных практики начали изготовлять искусственные магниты, обладавшие чрезвычайно большой силой. Магниты эти представляли собой подковообразные стержни из мягкого железа, обмотанные изолированной медной проволокой, через которую пропускался электрический ток от какого-нибудь электрохимического источника. Электромагниты обладали способностью притягивать к себе груз, почти во сто раз более тяжёлый, чем весили сами. Они вызывали всеобщее удивление, но практического применения в технике не имели.
Наоборот, превращать магнетизм в электричество, к чему так стремился Фарадей, удалось далеко не так скоро. Только в 1831 году, после самых разнообразных опытов, Фарадей, наконец, добился своего: он открыл, что если к проводнику приближать и удалять магнит, то в проводнике возникает электрический ток. Фарадей брал катушку изолированной медной проволоки и быстро вводил в пустую сердцевину катушки магнитный стержень. При этом оказывалось, что по проволоке проходил электрический ток, как в момент введения магнита в катушку, так и при удалении его оттуда, но в первом случае ток был прямым, а во втором противоположного направления; то же получалось, если поступали наоборот: двигали катушку, оставляя магнит неподвижным.
Это удивительное явление, названное в науке магнитной индукцией, давало возможность получить электрические токи буквально из ничего — простым передвижением магнита возле замкнутого пучка изолированной медной проволоки.
Какая же могла быть особенная трудность в том, чтобы строить электрические машины, в которых движущийся взад и вперёд магнит рождал бы в проволоке электрический ток?
Такие электрические машины стали появляться целыми пачками. Все они состояли из нескольких больших и сильных магнитов, между полюсами которых вращались катушки изолированной проволоки. При этом в проволоках появлялись электрические токи — прямые и обратные; их соединяли, усиливали, причём и в этом случае получался также ток то одного, то другого направления. Этот, как его называют, переменный ток стали затем посредством особого прибора — коммутатора — превращать в постоянный одного направления.
Заменить гальванические элементы, где электрический ток вырабатывается химическим путём, магнитно-электрические машины не могли: ток в них образовывался слабый, неодинакового напряжения, магниты нагревались.
Электромагниты с большей силой притяжения навели на мысль применить их для получения движущей силы в гораздо больших размерах, чем на телеграфном аппарате.
Обычно применяют электромагниты для получения движущей силы таким образом: ток, проходящий в обмотке подковообразного железного стержня, намагничивает его, а магнит, как и в телеграфном устройстве, притягивает кусок железа, называемый и в этом случае якорем.
При выключении тока магнитные свойства подковы исчезнут и якорь отпадёт, а при новом включении тока подкова снова станет магнитом и якорь вновь будет притянут к ней. Таким образом, прерывая ток, можно получать постоянное прямое и обратное движение якоря. Прерывание тока легко осуществить самому же току автоматически, при помощи соответствующего дополнительного устройства.
Из всех изобретавшихся тогда во множестве магнито-электрических приборов в обиходе сохранились до сих пор лишь электрический звонок и всякого рода приспособления для автоматического включения и выключения тока, называемые реле.
Реле играют огромную роль в электромеханической железнодорожной сигнализации.

Магнитная «вертушка»
Прямолинейно-возвратное движение в магнитных двигателях можно, конечно, при помощи кривошипа преобразовывать во вращательное движение колеса, но толку от этого немного. В то же время было сооружено немало и «электрических вертушек», как их тогда называли, в которых получалось непосредственно вращательное движение магнита. «Вертушки» состояли из неподвижного магнита и помещённого над ним другого—вращающегося. Как только в нижний электромагнит пропускался прерывающийся ток, так тотчас же верхний, перемещающийся от полюса к полюсу силой то своего, то чужого притяжения, начинал вращаться с большой скоростью.
Все эти приборы и игрушки сыграли большую роль в истории развития наших знаний об электромагнетизме и явились прямыми предшественниками электромоторов.
Первым, кто подошёл к «вертушкам» как энергетик и угадал в них модель электродвигателя, был русский учёный Борис Семёнович Якоби.
В Юрьеве—теперь Тарту — молодой учёный, читая лекции по гражданской архитектуре, занимался в то же время интересовавшими его вопросами электромагнетизма.
В том немногом, несовершенном, почти игрушечном, чем располагала тогдашняя электротехника, Якоби всё же разглядел элементы новой энергетики, которую он и решил поставить на службу отечественной промышленности и транспорту. Мысль о превращении электрических «вертушек» в электродвигатель всецело захватила профессора архитектуры.
Развитие промышленно-капиталистических отношений в царствование Николая I вынудило царское правительство, уступая требованиям времени, открыть в течение одного десятилетия Технологический институт в Петербурге, Высшее техническое училище в Москве, Политехнический институт в Киеве. Поэтому Якоби со своей обширной докладной запиской «О применении электромагнитного возбуждения железа для движения машин» обратился к тогдашнему министру просвещения графу Уварову.
Изложив историю учения об электромагнетизме, Якоби в своей записке подробно останавливается на преимуществах электродвигателя.
В сравнении с паровым двигателем их было много: простота и лёгкость движущего механизма; отсутствие многих трущихся частей, вследствие чего двигатель почти не подвергается изнашиванию; наличие непосредственного вращательного движения; бесшумность, отсутствие толчков и тряски; полная безопасность и, наконец, дешевизна вследствие уменьшения расходов по эксплуатации.

Электродвигатель Якоби
Сконструированный Якоби двигатель отличался, действительно, простотой и лёгкостью. Он состоял из двух систем электромагнитов, из которых одна вращалась, другая была неподвижной.
«Аппарат состоит, — писал изобретатель, — из двух групп по восемь стержней мягкого железа. Обе группы стержней располагаются на двух дисках под прямым к ним углом и симметрично одна по отношению к другой, таким образом, чтобы полюсы приходились один против другого. Один из дисков вращается вокруг некоторой оси, благодаря чему группа подвижных стержней проходит мимо группы неподвижных на возможно близком расстоянии от них. Все 16 стержней обмотаны медной проволокой. Концы обмоток соединяются с полюсами гальванической батареи. Масса вращающейся части машины даёт весьма значительную живую силу».
Двигатель Якоби благодаря удачно сконструированному коммутатору, осуществлявшему быструю перемену полюсов, работал настолько удовлетворительно, что изобретатель предлагал его использовать для практической работы, применив для вращения гребного винта судна.
В заключение своей обширной докладной записки Якоби писал:
«Когда я, следуя почётному приглашению, переходил в здешний университет, я не думал о тех стеснённых обстоятельствах, в которые буду временно поставлен... Не могу скрыть, что я ставлю себе в упрёк то обстоятельство, что с просьбой о поддержке я обратился только теперь, но это вызвано желанием посвятить всё своё время и всю свою энергию этому делу именно теперь, когда не остаётся больше никаких сомнений в успехе задуманного, и не только для того, чтобы не отказываться от своих прежних трудов, но и для того, чтобы моё... отечество., не лишилось славы сказать, что Нева раньше Темзы или Тибра покрылась судами с магнитными двигателями».
Намёк изобретателя на возможность передачи изобретения другой стране более всего подействовал на царя Николая, когда министр докладывал ему о предложении Якоби. Заметив готовность царя оказать поддержку изобретателю, граф Уваров не преминул воспользоваться случаем, чтобы приписать и себе заслуги в этом деле:
— Профессор Якоби первый обратил внимание учёного света на эту отрасль физико-химических наук, и я, придавая этому делу огромное значение, пригласил изобретателя на службу вашего величества, — сказал он.

Рекомендовать эту статью

Термины, пояснения и исторические справки

Новости из интернета

  

Места на карте, упоминающиеся на сайте 1520mm.ru

Будьте в курсе наших новостей


© 2002—2017 Nicos
Страница сгенерирована за 0,0078 сек.
Rambler's Top100 Яндекс.Метрика