История выдающихся открытий и изобретений - Шнейберг Ян Абрамович (читать книги онлайн бесплатно без сокращение бесплатно .txt) 📗
И по аналогии с формулой Фурье для теплового потока Ом находит формулу для электрического тока:
где S — сила тока (его магнитное действие), а выражение в знаменателе Ом назвал «приведенной длиной», где ?х — длина проводника; ? — площадь его поперечного сечения, а р — удельное сопротивление, характеризующее материал проводника. Если сравнить эту формулу с современной записью закона Ома для однородной цепи, увидим, что «приведенная длина» — это сопротивление проводника. Закон, носящий его имя, Ом сформулировал так: «Величина тока в гальванической цепи пропорциональна сумме всех напряжений и обратно пропорциональна сумме приведенных длин». Заметим, что Ом впервые в западноевропейской электротехнической литературе вводит термин «сопротивление», не зная, что за четверть века до него этот термин на русском языке ввел выдающийся отечественный физик В. В. Петров.
К сожалению, ученый мир Западной Европы вначале не оценил важности открытия малоизвестного учителя гимназии, тем более, что экспериментальное подтверждение этого закона требовало создания уникальной измерительной установки, которая была только у Ома. И, конечно, необходимо было обладать незаурядным мастерством экспериментатора. Надеждам Ома не суждено было сбыться еще и потому, что в те годы в Германии господствовала натурфилософия, отвергавшая математические методы анализа экспериментальных данных. Очевидно, что такой выдающийся ученый-экспериментатор как Ом, подрывал основы общепринятого в стране мировоззрения и не мог ожидать поддержки от чиновников и псевдоученых.
Что касается оценки всемирно известных физиков Фарадея и Генри, то они, не владея немецким языком, узнали об открытии Ома с опозданием, о чем позднее сожалели. И только в 1831 г. закон Ома был экспериментально подтвержден одним из его единомышленников немецким профессором Фихнером, а в 1838 г. справедливость закона подтвердили знаменитые петербургские академики Ленц и Якоби. На английский язык труд Ома был переведен лишь в 1841 г., а на французский – в 1860 (!) году.
Перевод книги на английский язык и блестящие отзывы о ней Ленца и Якоби способствовали официальному признанию заслуг Ома. В мае 1842 г. Лондонское королевское общество наградило Ома высшей наградой – Золотой медалью и избрало своим членом.
Почти двадцать лет ожидал Ом признания у себя на родине: лишь в 1845 г. он был избран действительным членом Баварской академии наук, а в 1849 г. стал профессором Мюнхенского университета, о чем мечтал много лет. В 1853 г. Ом был награжден орденом «За выдающиеся заслуги в области науки».
К сожалению, здоровье ученого было подорвано, сказалось многолетнее напряжение физических и духовных сил. Но до последних дней жизни Ом оставался энергичным и добрым по отношению к людям, особенно к своим ученикам. Как писал один из биографов, Ом обычно «без горечи сносил свое стесненное положение, когда его работы не были признаны, и не зазнавался после того, как его труды получили международное признание».
Скончался Ом после сердечного приступа в июле 1854 г. и был похоронен на старом кладбище города Мюнхена. Только спустя 40 лет в Мюнхене ему был поставлен памятник.
Имя Ома было увековечено в 1881 г., когда Электротехнический съезд в Париже утвердил название единицы сопротивления «ом». Его имя, наряду с именами выдающихся физиков – Планка, Ландау, Курчатова, присвоено одному из кратеров на карте обратной стороны Луны.
ГЛАВА 7 Трансформатор – важнейший элемент электротехнического оборудования
Трансформатор уже более 130 лет является важнейшим элементом современных систем электроснабжения. Генерируемая на электростанциях электроэнергия подвергается многократной трансформации для распределения энергии между потребителями. Поэтому количество трансформаторов и их суммарная мощность в 7-8 раз превышает число и мощность генераторов. На каждый киловатт генераторной мощности приходится 7-8 кВ · А трансформаторной мощности.
На подстанциях 35-750 кВ энергосистем России работает более 2500 силовых трансформаторов и автотрансформаторов общей мощностью около 600 тыс. МВ· А, что почти втрое больше установленной мощности электростанций.
Как уже отмечалось (см. гл. 5), прообразом первого трансформатора с замкнутым магнитопроводом явилась схема М. Фарадея (1831 г.)
В 30-40 гг. XIX в. было создано несколько типов индукционных катушек, представляющих собой изолированный железный цилиндр или изолированный пучок железных проволок, на которые наматывали две спирали – одну из толстой проволоки, другую из тонкой, изолированных друг от друга. Катушки предназначались для получения искрового разряда во вторичной обмотке при прерывании с помощью прерывателя тока в первичной, включенной в цепь батарей.
В создании индукционных катушек принимало участие много ученых и инженеров, например в Англии за 22 года было выдано 19 патентов на изобретения. Среди многих изобретателей наибольшую известность получил немецкий механик Генрих Румкорф (1803-1877), создавший в 1848 г. более совершенную катушку, которая долго время называлась «индукционной катушкой Румкорфа».
Впервые на практике катушку Румкорфа применил Б.С. Якоби для дистанционного взрывания электрических мин. Позднее катушки получили широкое применение в системах зажигания двигателей внутреннего сгорания.
В 1876 г. П.Н. Яблочков впервые включил индукционные катушки в цепь переменного тока в созданной им «системе дробления электрической энергии» для питания дуговых ламп. Дело в том, что при последовательном соединении нескольких дуговых свечей выход из строя одной вызывал погасание всех других. Яблочков предложил включать свечи во вторичные обмотки индукционных катушек, первичные обмотки которых соединялись последовательно (рис. 7.1). Поэтому режим работы свечей не зависел друг от друга (напомним, что это могло быть только в случае разомкнутого магнитопровода катушек). Как уже отмечалось, в схеме Яблочкова индукционная катушка впервые работала в режиме трансформатора. В системе Яблочкова впервые получила оформление электрическая сеть с ее основными элементами: первичный двигатель – генератор – линия передачи – трансформатор – приемник.
Рис. 7.1. Схема распределения энергии с помощью индукционных катушек (трансформаторов) П.Н. Яблочкова:
1 – прерыватель; 2 – индукционная катушка; 3 – электросвечи
На Второй петербургской электротехнической выставке в 1882 г. всю систему «дробления энергии» смонтировал и демонстрировал препаратор Московского университета И.Ф. Усагин, катушки (или «бобины», как их называли, имели одинаковое число витков в обеих обмотках). И.Ф. Усагин наглядно доказал универсальность применения переменного тока, впервые изготовив собственную установку (рис. 7.2), включив во вторичные обмотки катушек кроме свечей и другие приемники: электродвигатель, нагревательную проволочную спираль, дуговую лампу с регулятором. Усагин продемонстрировал возможность отключения любого приемника, не нарушая работы других, что «произвело на зрителей большое впечатление» и вызвало аплодисменты. За свое изобретение И.Ф. Усагин был награжден почетной медалью.
Рис. 7.2. Система «дробления» энергии И.Ф. Усагина
Рис. 7.3. Трансформатор Голяра и Гиббса:
1 – индукционная катушка; 2 – выдвижные сердечники
В последующие годы усилиями ученых и инженеров разных стран конструкция трансформатора с разомкнутым магнито- проводом получила дальнейшее усовершенствование. В 1882 г. была запатентована во Франции система «распределения света и двигательной силы», предложенная английским электротехником Дж. Д. Голяром (1850-1888) и французским электротехником Люстеном Гиббсом (умер в 1912 г.). Отличительной особенностью этих трансформаторов (рис. 7.3) была возможность преобразования напряжения на вторичной обмотке (т.е. коэффициент трансформации уже отличался от единицы). Изобретатели назвали свой трансформатор «вторичным генератором»: на деревянной подставке укреплялось несколько индукционных катушек, первичные обмотки которых включались последовательно, а вторичные были секционированы, и каждая секция имела два вывода для подключения приемников. Изобретатели впервые сделали сердечники катушек выдвижными 2, с помощью рукоятки могло регулироваться напряжение на вторичных обмотках. Такие трансформаторы были установлены в 1883 г. на четырех подстанциях Лондонского метрополитена, а в 1884 г. на выставке в Турине (Италия), где линия передачи составляла 40 км при напряжении 2000 В.
