Первый русский электротехник

Первый русский электротехник,

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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.