Яблочков. Его биография и открытия
Муниципальное общеобразовательное
учреждение средней общеобразовательной
школы №85. Имени Героя Советского
Союза, Николая Дмитриевича Пахотищева.
г. Тайшет, Иркутская область.
Реферат.
Тема:
Павел Николаевич
Яблочков.
Его биография и открытия.
Выполнил: ученик 11”Б” класса
Савчук Евгений Николаевич.
Проверил: учитель физики
Попов Александр Михайлович
г.Тайшет 2010-12-25
Яблочков Павел Николаевич (1847-94), российский электротехник. Изобрел (патент 1876) дуговую лампу без регулятора — электрическую свечу («свеча Яблочкова»), чем положил начало первой практически применимой системе электрического освещения. Работал над созданием электрических машин и химических источников тока.
Яблочков Павел Николаевич [2 (14) сентября 1847, село Жадовка, Сердобского уезда Саратовской губернии — 19 (31) марта 1894, Саратов], российский электротехник, изобретатель и предприниматель.
Детство. Начальное обучение
Яблочков родился в семье обедневшего мелкопоместного дворянина, происходившего из старинного русского рода. С детства мальчик любил конструировать, придумал угломерный прибор для землемерных работ, устройство для отсчета пути, пройденного телегой. Родители, стремясь дать сыну хорошее образование, в 1859 определили его во 2-ой класс Саратовской гимназии. Но в конце 1862 Яблочков ушел из гимназии, несколько месяцев обучался в Подготовительном пансионе и осенью 1863 поступил в Николаевское инженерное училище в Петербурге, которое отличалось хорошей системой обучения и выпускало образованных военных инженеров.
Служба в армии. Дальнейшая учеба
По окончании училища в 1866 Яблочков был направлен для прохождения офицерской службы в Киевский гарнизон. На первом же году службы он вынужден был выйти в отставку из-за болезни. Вернувшись в 1868 на действительную службу, поступил в Техническое гальваническое заведение в Кронштадте, которое окончил в 1869. В то время это была единственная в России школа, которая готовила военных специалистов в области электротехники.
Московский период
В июле 1871, окончательно оставив военную службу, Яблочков переехал в Москву и поступил на должность помощника начальника телеграфной службы Московско-Курской железной дороги. При Московском политехническом музее был создан кружок электриков-изобретателей и любителей электротехники, делившихся опытом работы в этой новой по тем временам области. Здесь, в частности, Яблочков узнал об опытах А. Н. Лодыгина по освещению улиц и помещений электрическими лампами, после чего решил заняться усовершенствованием существовавших тогда дуговых ламп.
Мастерская физических приборов
Уйдя со службы на телеграфе, Яблочков в 1874 открыл в Москве мастерскую физических приборов.«Это был центр смелых и остроумных электротехнических мероприятий, блестевших новизной и опередивших на 20 лет течение времени», — вспоминал один из современников. В 1875, когда Яблочков проводил опыты по электролизу поваренной соли с помощью угольных электродов, у него возникла идея более совершенного устройства дуговой лампы (без регулятора межэлектродного расстояния) — будущей «свечи Яблочкова».
Работа во Франции. Электрическая свеча
В конце 1875 финансовые дела мастерской окончательно расстроились и Яблочков уехал в Париж, где поступил на работу в мастерские академика Л. Бреге, известного французского специалиста в области телеграфии. Занимаясь проблемами электрического освещения, Яблочков к началу 1876 завершил разработку конструкции электрической свечи и в марте получил патент на нее.
Свеча Яблочкова представляла собой два стержня, разделенных изоляционной прокладкой. Каждый из стержней зажимался в отдельной клемме подсвечника. На верхних концах зажигался дуговой разряд, и пламя дуги ярко светило, постепенно сжигая угли и испаряя изоляционный материал.
Создание системы электрического освещения
Успех свечи Яблочкова превзошел все ожидания. Сообщения о ее появлении обошли мировую прессу. В течение 1876 Яблочков разработал и внедрил систему электрического освещения на однофазном переменном токе, который, в отличие от постоянного тока, обеспечивал равномерное выгорание угольных стержней в отсутствие регулятора. Кроме того, Яблочков разработал способ «дробления» электрического света (то есть питания большого числа свечей от одного генератора тока), предложив сразу три решения, в числе которых было первое практическое применение трансформатора и конденсатора.
Система освещения Яблочкова («русский свет»), продемонстрированная на Всемирной выставке в Париже в 1878, пользовалась исключительным успехом; во многих странах мира, в том числе во Франции, были основаны компании по ее коммерческой эксплуатации. Уступив право на использование своих изобретений владельцам французской «Генеральной компании электричества с патентами Яблочкова», Павел Николаевич, как руководитель ее технического отдела, продолжал трудиться над дальнейшим усовершенствованием системы освещения, довольствуясь более чем скромной долей от огромных прибылей компании.
Возвращение в Россию. Коммерческая деятельность
В 1878 Яблочков решил вернуться в Россию, чтобы заняться проблемой распространения электрического освещения. На родине он был восторженно встречен как изобретатель-новатор.
В 1879 Яблочков организовал «Товарищество электрического освещения П. Н. Яблочков-изобретатель и К» и электротехнический завод в Петербурге, изготовившие осветительные установки на ряде военных судов, Охтенском заводе и др.
И хотя коммерческая деятельность была успешной, она не приносила Яблочкову полного удовлетворения. Он ясно видел, что в России слишком мало возможностей для реализации новых технических идей, в частности, для производства построенных им электрических машин. К тому же, к 1879 Т. Эдисон в Америке довел до практического совершенства лампу накаливания, которая полностью вытеснила дуговые лампы.
Снова во Франции
Переехав в Париж в 1880, Яблочков стал готовиться к участию в первой Всемирной электротехнической выставке, которая должна была состояться в 1881 в Париже. На этой выставке изобретения Яблочкова получили высокую оценку и были признаны постановлением Международного жюри вне конкурса, но сама выставка явилась триумфом лампы накаливания. С этого времени Яблочков занимался главным образом вопросами генерирования электрической энергии — созданием динамомашин и гальванических элементов.
Последний период жизни
В конце 1893, почувствовав себя больным, Яблочков после 13 лет отсутствия вернулся в Россию, но через несколько месяцев умер от сердечного заболевания. Похоронен в родовом склепе в селе Сапожок Саратовской области.
Изобретения Павла Николаевича Яблочкова.
На рисунке показана «свеча Яблочкова», а также электрический фонарь, как он впервые был осуществлён Яблочковым. При работе на переменном токе оба угля сгорают с одной и той же скоростью, изолирующая масса между ними испаряется и, таким образом, сохраняются постоянное расстояние между концами углей и постоянная длина электрической дуги, независимо от колебаний питающего дугу напряжения.
На рис. 1 и 2 показано предложенное Яблочковым приспособление для помещения в фонаре четырёх свечей, зажигаемых одна за другой при помощи коммутатора по мере сгорания каждой из них. Результатом опытов Яблочкова явилась не только разработка свечи. Он обнаружил, что сопротивление многих тугоплавких тел электрическому току, как то: каолина, магнезии и т. д., уменьшается при нагревании, вопреки широко распространённому тогда мнению, будто сопротивление всех твёрдых тел увеличивается с повышением температуры, как это имеет место в металлах.
Сила электрического тока, проходящего через каолиновую пластинку и разогревающего её, растёт, и раскалённая пластинка начинает ярко светиться. Обнаружив это явление, Яблочков использовал его для изготовления лампы накаливания, не требовавшей удаления воздуха. Телом накала в этой лампе служила каолиновая пластинка, вырезанная в форме той или иной фигуры или буквы.
Рисунок 1. Свеча и электрический фонарь Яблочкова
Рисунок 2 — подсвечник "держатель" к свечам Яблочкова
Рисунок 3. 1 - Подсвечник 2 - коммутатор Яблочкова
Идея ламп накаливания, предложенная Яблочковым, таков в лампе накаливания Яблочкова же, что и в запатентованной 20 лет спустя и имевшей крупнейший успех лампы физика-химика В. Нернста.
Яблочков считал, что лампы накаливания вообще очень невыгодны. Он совершенно не верил в возможность их успешного применения в широком масштабе и поэтому не использовал этого своего открытия в полной мере.
Зажигание электрической дуги в «свече Яблочкова» первоначально достигалось помещением между концами основных углей специальных уголёчков, служивших запалом. Вскоре Яблочков стал применять в качестве запала полоску из какого-либо металла, наносимого на верхнюю грань изолирующего угли тела. Яблочков стал также примешивать к изолирующей массе, помещённой между углями, порошки металла, например цинка.
При сгорании угля изолирующая масса испарялась, а находившийся в ней металл выделялся на её поверхности в виде полоски. Это позволяло, возобновляя подачу тока, повторно зажигать свечу. Прибавление различных металлов отзывалось также на яркости пламени дуги и позволяло придавать цвету этого пламени тот или иной приятный для общего освещения оттенок.
«Свечи Яблочкова» хватало на полтора часа горения. В каждом фонаре на так называемом «подсвечнике» укреплялось по нескольку свечей. Из них горела всегда только одна, именно та, для которой условия горения были наиболее благоприятны. Эти наиболее благоприятные условия заключались в том, что горела та свеча, омическое сопротивление которой было наименьшим. Когда она погасала, загоралась следующая и т. д.
При работе на постоянном токе температура раскалённого конца того из двух углей электрической дуги, который соединён с положительным полюсом источника тока, много выше, чем температура раскалённого конца второго угля, соединённого с отрицательным полюсом источника тока.
Для того чтобы при этих условиях оба угля укорачивались одинаково быстро, обеспечивая этим постоянную длину дуги, Яблочкову пришлось делать диаметр положительного угля примерно в два раза больше, чем диаметр отрицательного. Неудобство, вызываемое необходимостью точного подбора диаметров углей, Яблочков обошёл тем, что предложил пользоваться для питания дуги переменным током вместо общепринятого тогда постоянного тока. При работе на переменном токе концы обоих углей имеют одну и ту же температуру и сгорают с одной и той же скоростью.
Рис. 4. Общая схема электрического освещения Яблочкова: 1 — фонарь; 2 —коммутатор; 3 — динамоэлектрическая машина
Задачу дробления электрического света Яблочков решил несколькими различными способами. В противоположность фонарям с регуляторами «свечей Яблочкова» можно было включать последовательно в одну электрическую цепь. Кроме того, он предложил включать в основную электрическую цепь машины последовательно первичные обмотки нескольких индукторных катушек, а цепи с последовательно включёнными свечами питать токами, наведёнными во вторичных обмотках тех же катушек, как это показано на рис. 4.
При пользовании машинами постоянного тока необходимо было включать в первичную цепь прерыватель. При переходе на переменный ток дело опять сильно упростилось, так как прерыватели были уже не нужны и вся схема работала на принципе трансформатора. Таким образом, П. Н. Яблочков впервые применил этот принцип для практических целей. Несколькими годами позже лаборант физического кабинета Московского университета И. Ф. Усагин построил для осуществления идеи Яблочкова вместо индукторных катушек специальные приборы, явившиеся уже настоящими трансформаторами.
Третий предложенный Яблочковым способ дробления света заключался в применении для этой цели конденсаторов. По схеме, изображённой на рис. 5, одна из обкладок каждого конденсатора присоединялась к общему проводу, соединённому с одним из полюсов динамомашины переменного тока. Другая обкладка того же конденсатора заземлялась через одну или несколько последовательно включённых «свечей Яблочкова». Второй полюс динамо-машины также был заземлён непосредственно или через конденсаторы и свечи, как показано на рисунке.
Рисунок 5. Схема Яблочкова - дробление электрического света при помощи трансформаторов: 1 - трансформаторы, 2 - держатели свечей
Рисунок 6. Схема Яблочкова - дробление электрического света при помощи трансформаторов: а) включение свечей Яблочкова без посредства земли, б) свечи включены между наружной обкладкой лейденской банки (конденсатором) и землей. Перекрещенным прямоугольником показано положение динамомашины переменного тока.
Тотчас же после изобретения и лабораторного испробования «свечи» Яблочков придал всей горелке техническое оформление, допускавшее её применение на практике.
В 1876 году он выезжал в Лондон на выставку точных и физических приборов. «Свеча Яблочкова» имела большой успех на этой выставке. После возвращения изобретателя из Лондона он познакомился с одним предприимчивым французом, владельцем мастерских, изготовлявших водолазные приборы. Тот предоставил в распоряжение Яблочкова свои мастерские для серийного производства свечей и необходимой аппаратуры.
В то же время было учреждено достаточно мощное акционерное «Общество изучения электрического освещения по методам Яблочкова». Были организованы испытания по освещению некоторых первоклассных парижских магазинов и больших улиц при помощи «свечей Яблочкова». Эти испытания расширялись со всё большим и большим успехом. Началось широкое распространение нового электрического освещения не только в Париже, но и в других крупных европейских центрах — Лондоне, Петербурге, Мадриде, Неаполе, Берлине.
Это было поистине триумфальное шествие «свечи Яблочкова» по Европе. На востоке она распространилась, по выражению современников, «до дворцов шаха персидского и короля Камбоджи». Парижане, привыкшие к тусклому свету керосиновых и газовых горелок и стеариновых свечей, были поражены блеском и яркостью нового освещения и всюду восторгались «русским светом», как они его называли.
Современники Яблочкова красочно описывают, как каждый вечер в начале сумерек на площади Оперы собиралась большая толпа народа. Все глаза были устремлены на два ряда белых матовых шаров, подвешенных на высоких столбах по обе стороны проспекта Оперы. Внезапно эти гирлянды шаров загорались приятным светом. Публика, собиравшаяся там, сравнивала их с нитью жемчуга на фоне чёрного бархата.
В современных Яблочкову журналах мы находим изображения помещений, ипподрома, улиц, гавани, гостиниц, ярко озарённых «русским светом». Это название было выгравировано по желанию Яблочкова на оправе всех его фонарей. На парижской выставке 1878 года «свечи Яблочкова» имели громадный успех.
Соперники дуговой свечи
В то время как Яблочков прокладывал дорогу своей свече, не имея ни серьёзных технических помощников, ни досуга для детальной разработки её и усовершенствования, Эдисон в Америке работал над лампой накаливания в спокойной обстановке, располагая средствами и значительной группой помощников. Имеются данные, что Эдисону были известны успехи Лодыгина, так как инженер русского флота Хотинский несколько удачных экземпляров ламп Лодыгина увёз в Америку. Таким образом, Лодыгин сконструировал первую практически пригодную электрическую лампу накаливания, а Эдисон лишь усовершенствовал её.
В 1879 году лампы накаливания достигли стадии, на которой стало возможно их массовое производство. Лампы накаливания начали быстро распространяться. Качественные показатели лампы с угольными волосками — цветность и экономичность — были хуже, чем у «свечи Яблочкова», но в пользу лампы накаливания говорили простота её использования и долговечность при сравнительно невысокой стоимости, а также чрезвычайно простое и широкое решение вопроса о разделении света.
Переход к более мощным лампам накаливания всё более суживал область применения дуговых фонарей и горелок. Уже в 1880 году появление лампы накаливания, сопровождаемое громкой рекламой, начало неблагоприятно отзываться на дальнейших успехах электрической дуги.
На электротехнической выставке 1881 года в Париже «свечи Яблочкова» имели громадный успех. Яблочков все ещё был победителем: его свечи и способ электрического освещения были признаны «вне конкурса», т. е. получили высшую оценку международного жюри. Но на этой же выставке была полностью показана практическая применимость ламп накаливания и показаны преимущества, которыми они обладали в отношении простоты обращения, схемы включения, срока службы и более мелкого дробления света.
На Парижской выставке 1889 года «свеча Яблочкова» играла уже второстепенную роль. Былая слава её погасла. Великолепное, по отзыву современников, освещение парижского проспекта Оперы «свечами Яблочкова» было прекращено ещё в 1882 году. Освещение Дворцового моста в Петербурге прекратилось тотчас после истечения срока десятилетнего контракта, заключённого в 1879 году между Петербургским городским управлением и товариществом «Яблочков-изобретатель и компания».