Поистине светлая идея. Эдисон. Электрическое освещение - [6]
И вот в 1811 году датский физик Ханс Кристиан Эрстед (1777-1851) открыл явление, свидетельствующее об определенной связи между электричеством и магнетизмом: протекающий по проводнику электрический ток отклонял стрелку компаса, которая представляла собой не что иное, как магнит (см. рисунок 1). Француз Андре-Мари Ампер (1775-1836) продолжил исследования Эрстеда. Он обнаружил, что провод, через который проходит электрический ток, ведет себя подобно магниту: два параллельных провода, через которые ток протекает в одном направлении, притягиваются, а если ток в них течет в противоположных направлениях, то они отталкиваются. Французский ученый выяснил, что провод, намотанный на цилиндрическую катушку, по которому пропущен электрический ток, ведет себя как намагниченный брусок: он притягивает или отталкивает намагниченные предметы (см. рисунок 2). Все особенности магнитных явлений могут быть объяснены с помощью взаимных сил, возникающих при движении электрических зарядов.
Когда электрический ток протекает по проводу, он создает вокруг себя магнитное поле, однако поле, возникающее вокруг одиночного проводника, довольно слабое (А). Если обмотать провод вокруг катушки, то количество линий магнитного поля возрастает, так что поле получается более интенсивным (В).
Магнитное поле становится еще более сильным, если внутрь катушки поместить железный стержень (С).
В 1825 году экспериментатор в области электричества Уильям Стёрджен (1783-1850) изобрел электромагнит. Его новаторская идея состояла в том, чтобы взять кусок железа в форме подковы и обмотать его проволокой. Когда через обмотку пропускался ток, индуцируемое железом магнитное поле могло поднять вес в 20 раз больше, чем вес самого устройства. Если ток прекращался, магнитные свойства исчезали. Стёрджен регулировал мощность своего электромагнита путем изменения силы тока. Таким образом, это стало первым опытом по применению электрической энергии, способной выполнять контролируемую работу. Изобретение электромагнита в дальнейшем не только открыло дорогу телеграфу, но и дало возможность построить электродвигатель и множество других устройств, на которых основывались технологии последующих лет.
Американский ученый Джозеф Генри (1797-1878) открыл электромагнитную индукцию, опираясь на опыт датчанина Эрстеда, лишь затем, чтобы вскоре узнать, что англичанин Майкл Фарадей опередил его всего на несколько месяцев. Электромагнитная индукция заключается в том, что изменяемое магнитное поле создает электродвижущую силу и в состоянии привести в движение электрические заряды. В 1831 году, когда Фарадей использовал это явление при создании первого в мире электрического генератора, Генри довел свои опыты до логического конца, явив миру противоположный по отношению к изобретению его коллеги прибор — электродвигатель. В жизни Фарадея и Генри прослеживалось и много других параллелей: оба они происходили из бедных семей и оба рано пошли работать, вынужденно оставив учебу. Тем не менее они пробили себе дорогу благодаря своим способностям и таланту. В честь Генри в Международной системе единиц названа единица индуктивности «генри». Один генри (Гн) определяется как электрическая индуктивность в замкнутом контуре, в котором создается электродвижущая сила, равная 1 вольту, когда электрический ток, проходящий через контур, изменяется со скоростью 1 ампер в секунду.
Около 1825 года американский ученый и изобретатель Джозеф Генри усовершенствовал электромагнит Стёрджена, использовав железную проволоку с изоляцией, что позволило наматывать ее гораздо плотнее и увеличивало количество витков без риска вызвать короткое замыкание. Так он увеличил силу магнитного поля и тем самым мощность электромагнита. Кроме того, важным элементом стало реле, которое Генри изобрел несколько позднее (см. рисунок 3). Комбинация этих двух компонентов позволила ему создать первую работающую систему электрической телеграфии.
Реле — это электромеханическое устройство, используемое как размыкатель электрического контура. С помощью электромагнита оно приводит в действие контакты, которые позволяют замыкать и размыкать электрические цепи. Генри применил реле в своем телеграфе для преобразования входного сигнала низкой мощности в новый сигнал. Таким образом стало возможным отправлять на большие расстояния сообщения, составленные из цепочки электрических импульсов. Это произошло в начале 1830-х годов.
Электромагнитное реле Джозефа Генри в двух разных положениях.
Как случалось во многих областях техники во время промышленной революции, многочисленные изобретатели из разных стран работали параллельно друг с другом над развитием эффективных систем электрической телеграфии. В годы, последовавшие за изобретением Генри, появилось множество других похожих изобретений, которые не работали. В этот период новаторской лихорадки первый, кто публиковал свои научные изыскания, тем самым устанавливал свое авторство, и в то же время тот, кто первым получал патент на изобретение, владел всеми правами, дававшими экономические выгоды. Джозеф Генри, который в 1831 году изобрел телеграф, не хотел патентовать его, считая, что любое знание должно свободно распространяться по миру. И только Самуэль Финли Морзе (1791-1872), взяв для этого кредит, изготовил первую надежно работающую модель телеграфа в 1844 году. Он воспользовался помощью Генри, предоставленной ему без колебаний, — помощью, которую Морзе нехотя вынужден был принять.
