Первый русский электротехник



Дата19.07.2016
өлшемі0.66 Mb.





в.а. урвалов (НТО РС им. А.С.Попова, г. Санкт-Петербург)
                                 

Первый русский электротехник,


или Открытие электрического света

Я надеюсь, что просвещенные и беспристрастные физики

по крайней мере некогда согласятся отдать трудам моим ту

справедливость, которую важность сих последних опытов

заслуживает."

В.В. Петров.

Для работы в местах, недоступных для солнечного света, или в тёмное время суток люди пользуются в основном электрическим освещением, которое вошло в обиход около 120 лет тому назад. Но первые наблюдения света, возникающего под действием электрического разряда, происходили гораздо раньше. Еще в 1672 г. Отто Герике, физик из Магдебурга (Германия) наблюдал появление искр во время работы электростатической машины. Однако эти искры не обеспечивали искусственного освещения вследствие невысоких энергетических характеристик таких машин. С изобретением в 1799 г. итальянским ученым А. Вольтой химического источника тока перед экспериментаторами открылись новые возможности.

Первым устойчивый свет от вольтова столба в течение продолжительного времени получил в мае 1802 г. петербургский физик и химик Василий Владимирович Петров. Он родился 8 июля 1761 г. в г. Обояни Курской губернии в семье священнослужителя. Начальное образование получил в домашних условиях и в церковно-приходской школе. В 1785 г. окончил Харьковский коллегиум - учебное заведение на юге России, в котором учащиеся приобретали знания по естественным и гуманитарным дисциплинам, основательно изучали западноевропейские языки, а также древнегреческий и латынь. Образование он продолжил в Петербургской учительской гимназии, отличавшейся высоким уровнем преподавания физико-математических наук.

В ноябре 1788 г. - до окончания полного курса гимназии - он выехал в г. Барнаул, приняв назначение на должность учителя физики, математики, российского слога и латинского языка в училище при Колывано-Воскресенских горных заводах - крупнейших в XVIII в. горнорудных предприятиях России и всей Европы. Посещая заводы, В.В. Петров знакомился с трудовыми процессами и технологией металлургического производства.

По возвращении в Петербург в 1791 г. он получил место учителя физики, грамматики и риторики в Измайловском кадетском корпусе, а с 1793 г. начал преподавать математику в Главном петербургском врачебном училище. После преобразования в 1795 г. училища в Медико-хирургическую академию был утвержден профессором физики и математики и работал в этой должности около 40 лет. В 1795-1797 гг. создал при Медико-хирургической академии Физический кабинет, оборудованный приборами отечественного и иностранного производства, необходимыми для практических занятий со студентами и


научно-исследовательской работы.

В 1802 г. был избран членом-корреспондентом Петербургской Академии наук,


в 1807 г. - адъюнктом, в 1809 г. - академиком.  В его обязанности как академика входило заведование физическим кабинетом Академии наук, а также ведение метеорологических наблюдений, обобщение результатов метеорологических данных, поступающих из других городов и составление сводных показателей по стране для опубликования в академическом журнале.

Научные труды В.В. Петрова составили три книги и 25 журнальных статей. Их тематика охватывает области химии, физики, электротехники, биофизики, метеорологии.




Титульный лист книги В.В. Петрова

Одна статья посвящена защите Санкт-Петербурга от наводнений. Значительное внимание он уделил исследованию произвольно светящихся веществ и живых организмов. После получения известий об изобретении химического  источника тока В.В. Петров одним из первых в России изготовил вольтов столб и произвел серию опытов по воздействию электричества на органические вещества и на животных.

Феноменальных результатов он добился в опытах по превращению электричества в
свет, применяя сконструированную им батарею химических элементов небывалых ранее размеров, состоящую из 4200 медных и цинковых кружков, между которыми помещались пропитанные водным раствором нашатыря хлопчатобумажные прокладки. Ему было известно, что зарубежные физики в основном располагали кружки вертикально. Однако при этом возникали два очевидных неудобства: во-первых, при большом количестве кружков составленный из них столб становился слишком высоким и неустойчивым; во-вторых, под тяжестью верхних кружков при большом их количестве выжималась пропиточная жидкость из прокладок нижних элементов, в результате чего ослабевало действие батареи. Поэтому В.В. Петров поставил металлические кружки с прокладками между ними горизонтально в специальных ящиках из красного дерева.

В процессе работы он сделал вывод о значении электрической изоляции и


практически применил изоляцию проводов сургучом и воском; установил зависимость силы тока от площади поперечного сечения проводника, ввел понятие электрического сопротивления, реализовал схему параллельного включения нескольких приборов, потребляющих электрическую энергию.

Как первопроходец, В.В. Петров должен был позаботиться и о терминологии, которая, естественно, для этой новой научно-технической отрасли отсутствовала. Немногие из введенных им терминов сохранились до наших дней, пожалуй, только "проводник", "изолятор" и "сопротивление". Электрический ток он называл "гальвани-вольтовской жидкостью", объясняя выбор данного выражения "в честь как Гальвани, так совокупно и Вольты, усовершенствовавшего оный чрезвычайно важный физико-химический инструмент".

В.В. Петров четко выделяет три способа превращения электрической энергии в световую, или, по его терминологии, три вида "светоносных явлений, происходящих от гальвани-вольтовской жидкости". В литературе обычно упоминается способ получения им электрической дуги, описанный самим ученым следующим образом: "Если на стеклянную плитку или на скамеечку со стеклянными ножками будут положены два или три древесных угля, способные для произведения светоносных явлений посредством гальвани-вольтовской жидкости, и если потом металлическими изолированными направителями (directores), сообщенными с обоими полюсами огромной батареи, приближать оные один к
другому на расстояние от одной до трех линий (1 линия = 2,5 мм - В.У.), то является между ними весьма яркий белого цвета свет или пламя, от которого темный покой довольно ясно освещен быть может". Здесь же В.В. Петров описывает свои опыты по расплавлению металлов с помощью дуги и сжиганию в ней различных материалов. Эксперименты Петрова по восстановлению в пламени электрической дуги металлов из окислов (например, свинца, ртути, олова) позволяют назвать его пионером электрометаллургии.

Реже в литературе комментируется другой способ превращения электричества в свет, описанный В.В. Петровым в заключительной главе его книги. Ученый задал себе вопрос: "может ли свет, которым часто сопровождается течение гальвани-вольтовской жидкости, оказываться в безвоздушном месте?" К этому времени он накопил достаточный опыт различных исследований в вакууме благодаря приобретенному воздушному насосу системы англичанина Смитона. В одном из экспериментов В.В. Петров смонтировал под прозрачным хрустальным колоколом насоса Смитона два электрода: стальную иглу и загнутый на конце медный провод. Откачав воздух из-под колокола и присоединив электроды к полюсам батареи, экспериментатор увидел "сильнейший прежнего свет с тольким количеством теплотворного вещества, что от него вся иголка делалась раскаленною". Однако данный тип свечения отличался от дуги тем, что, как пишет Петров, "не мог я при сем случае усмотреть горения или искрения (ignefcentia) угля от оного света, который беспрерывно продолжался дотоле, пока воздух нарочно был впускаем в колокол малыми количествами". Тщательно изучив это явление, В.В. Петров установил, что характеристики свечения зависят от степени вакуума, формы и материала электродов, расстояния между ними, мощности источников тока.

Заслуживает внимания и третий способ образования светового излучения,
описанный в книге В.В. Петрова, в основе которого лежит явление возбуждения свечения особых веществ, обладающих фосфоресценцией. Явления фосфоресценции (или люминесценции) давно интересовали Петрова, который, впрочем, не принял ни греческой, ни латинской основ термина, найдя выразительный эквивалент в русском языке: "светоносные явления".
    Открытие искусственной люминесценции приписывают башмачнику Винченцо
Каскариола из Болоньи, который в начале XVII в. обнаружил слабое свечение  в темноте предварительно нагретого полевого шпата. Свечение "болонского камня" привлекло внимание многих ученых. Не прошел мимо этого явления и В.В. Петров. Еще в 1799 г. он изучал свечение гнилого дерева, а также некоторых насекомых, рыб, минералов. В своей первой монографии, напечатанной в 1801 г., он различает типы люминесценции. В частности, по выражению академика С.И. Вавилова, ему удалось отделить хемилюминесценцию (свечение в результате химических процессов) от фотолюминесценции (в результате предварительного освещения).

В качестве светоносителя В.В. Петров взял так называемый "кункелев фосфор", полученный по рецепту немецкого алхимика И. Кункеля. Мысль проверить поведение фосфора пришла к нему во время опытов по электролизу воды. Не откладывая, он сделал электроды из "осургученной" (т.е. покрытой сургучом) проволоки, зачистив от сургуча


только самые кончики, на которые весьма плотно надел кусочки фосфора массой около 0,4 грамма. Поместив электроды в воду и подключив к ним небольшую батарею, состоявшую из 170 кружков, он не обнаружил разложения воды на кислород и водород, из чего заключил, что фосфор, "сие чрезвычайно горючее тело есть худой проводник". Когда же экспериментатор передвинул кусочки фосфора так, чтобы из него была видна часть оголенного провода, то при пропускании тока на электродах стали появляться пузырьки газа. А на фосфоре, там, где осаждались эти пузырьки, он замечал "более или менее явственный свет", который продолжался около получаса.

Ученый указывает причину свечения фосфора - его соединение  с образованным при электролизе "кислотворным газом", то есть с кислородом. Это свечение было не электролюминесценцией в современном понимании этого явления, а следствием более сложного процесса: проходящий ток вызывал разложение воды на кислород и водород, а затем образовавшийся атомарный кислород (химически более активный, чем кислород атмосферного воздуха) создавал условия для хемилюминесцентного эффекта.

Результаты и подробности экспериментов по получению света от гальванической батареи отражены в монографии Петрова, изданной в 1803 г., а также в учебнике для гимназий 1807 г. Факт получения электрической дуги в России был известен в Европе. На что указал академик С.И. Вавилов, обнаруживший текст объявления Петербургской академии наук об учреждении Международной премии в размере 500 руб. за исследования природы света. В объявлении, разосланном в 1804 г., говорилось "Эти исследования могут распространяться на гальванический огонь, ослепительный блеск коего в случае больших вольтовых столбов и обугленных веществ до известной степени подобен солнечному свету". О том, что данное объявление достигло Европы, свидетельствует ряд сочинений, поступивших на конкурс из-за рубежа.

В своей книге В.В. Петров не рассматривает накальные источники света. История идей, связанных с получением света от тела накала, восходит к самым первым опытам: тонкая проволочка, соединявшая полюса батареи, моментально перегорала, и у экспериментаторов не возникало мысли об использовании только что изобретенного источника энергии для получения света. Только в 1840 г. англичанин Р.В. Гроув осуществил опыт по освещению помещения раскаленной электрическим током платиновой спиралью. Угольные накальные лампы А.Н. Лодыгина, демонстрированные им в 1872-1873 гг. в Петербурге, отмеченные тогда же премией Академии наук, явились дальнейшим развитием работ его предшественников - Р.В. Гроува, Д.В. Свана, Г. Гебеля и других. Проблема электрического освещения в быту при помощи электрических ламп накаливания начала практически решаться лишь в 1880-х гг. после напряженных поисков Т.А. Эдисоном технологии изготовления угольных нитей накала, способных выдержать несколько сотен часов непрерывного горения в вакуумном стеклянном баллоне. Современные электрические лампы с нитью накала из тугоплавкого металла (вольфрама) были разработаны А.Н. Лодыгиным, получившим на них патенты в США и ряде других стран.

Идеи В.В. Петрова в области дуговых источников света были реализованы  в
последней четверти XIX в. П.Н. Яблочковым, В.Н. Чиколевым, А.И. Шпаковским и
др., а в области электросварки - Н.Н. Бенардосом и Н.Г. Славяновым. Изобретенную и изготовленную в 1874 г. в России "свечу Яблочкова" ее автор широко использовал для освещения улиц и площадей Парижа, где она получила название "русский свет". Она также оказалась ценным прибором для научных исследований, нашла применение в военном деле (например, для прожекторов) и в технологических процессах производства различной продукции.

Автограф подписи ученого


    Развитие источников света на основе газового разряда связывают с именем


немецкого специалиста Г. Гейслера, который в 1856 г. основал в Бонне мастерскую научных приборов, а со временем стал заведовать кафедрой физики в Боннском университете. Он научился впаивать в стеклянные колбы платиновые электроды и создал первые газонаполненные стеклянные трубки низкого давления, которые получили его имя. В зависимости от газового состава гейслеровские трубки имели различный цвет свечения и их часто применяли в декоративных целях. В начале ХХ в. газоразрядные лампы были усовершенствованы сначала во Франции Ж. Клодом, а затем в  США Д.М. Муром, который внедрил покрытие люминофором внутренней поверхности трубок. В таком виде их стали применять в качестве электроламп.

Заслуги В.В. Петрова в создании и развитии электрического света не вызывают сомнения. Отметим, что он был первым человеком, получившим и наблюдавшим


устойчивую плазму, как высокотемпературную (в виде дуги), так и низкотемпературную (в виде газового разряда) - особое состояние вещества, которое только спустя 125 лет получило это название. Следует также отметить, что он был первым экспериментатором, соединившим в одном опыте электрические и люминесцентные явления.

Педагогическая и научная деятельность В.В. Петрова проходила в сложных условиях, принимая порой сложную окраску. Конфликты, возникающие в стенах


Петербургской академии наук между прогрессивными учеными, болеющими за состояние науки в России, к которым принадлежал В.В. Петров, и консервативным руководством, еще со времен М.В. Ломоносова стали традиционными. Ученый постоянно испытывал враждебное противодействие со стороны академиков "немецкой группы" (физиков Л.Ю. Крафта, Г.Ф. Паррота и др.), а также президента Академии наук графа С.С. Уварова, известного своими реакционными взглядами. Просьбы В.В. Петрова о выделении средств для обновления и ремонта приборов Физического кабинета оставались без удовлетворения.  После отказа ученого в знак протеста присутствовать на похоронах императора Александра I его отстранили от заведования Физическим кабинетом Академии
наук, запретили печатать его труды, а в 1833 г. уволили из Медико-хирургической академии, лишив преподавательской работы. По указанию С.С. Уварова имя ученого после его смерти 22 июля 1834 г. не упоминалось в печати и по существу было вычеркнуто из истории отечественной науки на долгие годы.

Только в конце XIX в. А.Л. Гершун (впоследствии известный физик, организатор российской оптической промышленности) во время каникул, находясь в г. Вильно (ныне г. Вильнюс), случайно наткнулся на монографию В.В. Петрова, изданную в 1803 г. в Петербурге. О своей находке он рассказал видному ученому-физику и общественному деятелю Н.Г. Егорову, публичное сообщение которого вызвало большой интерес к личности забытого ученого в научных кругах Петербурга и всей России. Были обнаружены и другие его работы, напечатанные в 1801-1826 гг., установлены имена его учеников (среди которых известный химик С.П. Власов и академик И.Х. Гамель), факты признания его заслуг при жизни: избрание почетным членом Физико-медицинского общества


г. Эрлангена (Германия) в 1810 г. и Виленского университета  в 1829 г.

К настоящему времени изданы труды В.В. Петрова, вышло несколько биографических книг, посвященных его жизни и деятельности, установлены две мемориальные доски на зданиях в Петербурге, где он жил и работал. Его имя присвоено светотехнической лаборатории Московского энергетического института (ныне университета) и площади в г. Обояни. Стали пророческими его слова, вынесенные в эпиграф. Но годы забвения ученого не прошли бесследно: не сохранилось его портрета, его достижения относили на счет других ученых. Уже в советское время при прокладке путепровода по бывшей территории Смоленского кладбища Петербурга исчезло надгробие с его могилы, затерялось место


захоронения.

    


Утраченный памятник с могилы В.В. Петрова

                                              



Основные сочинения:


    1. Собрание физико-химических новых опытов и наблюдений Василия Петрова,
профессора физики при Академиях Санкт-Петербургской и свободных художеств. - СПб., 1801. - 557 с.

2. Известие о гальвани-вольтовски 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. - СПб., 1803. - 195 с.

3. О негорении твердых простых горючих тел и невозможности происхождения из них как кислот, так и металлических оксидов или известей в безвоздушном месте. - Умозрительные исследования Санкт-Петербургской академии наук. - 1812. - Т. 3. - С. 180-219.
Литература
    1. Шнейберг Я.А. Василий Владимирович Петров. 1761-1834. - М.: Наука, 1985. - 224 с. (с полной библиографией трудов В.В. Петрова).

2. Плахотникова О. Василий Владимирович Петров. - В кн. "От махин до роботов. Очерки о знаменитых изобретателях".  - М.: Современник, 1990. - С. 170-208.



3. Урвалов В.А. "Светоносные" явления. - В кн. "Очерки истории телевидения". - М.: Наука, 1990. - С. 37-46.
Каталог: download
download -> ЖҰмабекова гүлбақыттың халықаралық конференцияларда жарық КӨрген мақалалар тізімі
download -> Атты халықаралық ғылыми-практикалық конференция өтеді. Конференция жұмысының бағыттары
download -> Конференция жұмысының бағыттары: Лингвомәдени концептология және ұрпақтың мәдени сабақтастығы
download -> Тараз мемлекеттік педагогикалық институты ф 15-38-1/ 2-006
download -> Ғалымның тарих мектебі сөз басы әйгілі Себастьян Бранд «Дүниедегінің бәрі де өткінші, бәрі де тозады, тек ғылым ғана мәңгілік, бәрінен де озады»
download -> Сабақтың тақырыбы: Публицистикалық стильдің тіл ерекшеліктері. Сабақтың мақсаты
download -> Сабақтың тақырыбы: Етістік
download -> Акционерлік қоғамдар туралы 2003 жылғы 13 мамырдағы №415-іі
download -> Қазақстан республикасы білім және ғылым министрлігі мемлекет тарихы институты


Достарыңызбен бөлісу:




©dereksiz.org 2020
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет