Создание первого электродвигателя
aquo;лучшим, чем все
доселе изготовленные для опыта одели», началось на Неве 8 августа 1839 г. в
присутствии многих высокопоставленных должностных лиц. Они продолжались и в
сентябре 1839 г. На электроходе плавало от 10 до 14 человек. Более мощный
двигатель быстрее вращал гребные колеса и тем самым обеспечивал большую
скорость катера . Его скорость превышала вдвое скорость, достигнутую в 1838
г., и составляла 4 км/ч.
Результаты испытаний превосходили все то, что было достигнуто за рубежом,
где многие ученые, «поддерживаемые значительными денежными пожертвованиями
и обширными техническими средствами», также проводили работы, связанные с
практическим применением электродвигателя. Это значительное событие в
технике того времени стало известно всему миру. Оно широко освещалось в
мировой печати и повсеместно вселяло надежду, что проблема использования
электродвигателя в судоходстве будет успешно решена в ближайшее время. «Я
душевнейшим образом желаю писал М. Фарадей Якоби чтобы Ваши большие труды
получили высокую награду, которую они заслуживают». Ему уже казалось
возможным надеяться на применение электродвигателей на крупнейших в то
время судах, связывающих Англию с Америкой и Ост-Индией. Свое письмо
Фарадей заканчивает восклицанием: «Какое это было бы славное дело!» Газета
«Северная пчела», издававшаяся в Петербурге, писала 27 сентября 1839 г.: «В
средние века фанатики сожгли бы г. Якоби, а поэты и сказочники выдумали о
нем легенду, как о Фаусте. В наше время мы не сожжем его, а согреем
чувством признательности за его полезные труды и вместо легенды скажем
правду, а именно, что г. Якоби, сверх учености, отличный человек во всех
отношениях и что наука вправе от него надеяться на многое, потому что в нем
нет педантства, а (есть) истинная пламенная страсть к наукам и столь же
пламенное желание быть полезным гостеприимной и благодарной России.
В 1840 г. Якоби выступил с докладом об итогах испытания на съезде
Британской ассоциации естествоиспытателей, где присутствовали ученые всего
мира, работавшие над важнейшими научными проблемами. Однако ничего нового и
полезного для себя по вопросам практического применения электродвигателя он
за границей не нашел. В письме к жене в Петербург он писал: «Когда увидишь
Ленца, много раз поклонись ему от меня и сообщи следующее. Пока я еще не
видел и не слышал ничего нового и думаю, что мы и в теоретическом и
практическом отношении еще стоим на шаг впереди. Говоря без лишней
гордости, нам приходится скорее учить, чем учиться. Мы оба здесь в большом
почете, наши работы распространяются здесь в оттисках».
Вернувшись в Петербург, Якоби, убежденный в важности начатого им дела,
прилагает максимум усилий, чтобы добиться практического применения
электродвигателя в судоходстве. Но решить эту проблему он не смог. Не решил
ее и никто из ученых Европы и Америки, несмотря на огромные усилия, которые
они прилагали к «практической стороне электромагнетизма». Электродвигатель
можно было использовать только для прогулок на катере. О применении его во
флоте для приведения в движение больших кораблей по причине его
незначительной мощности не могло быть и речи. Не удалась попытка применения
его и для движения повозки по рельсам.
6. Трудности в практическом использовании электродвигателя .
Основная непреодолимая трудность заключалась в отсутствии достаточно
мощного источника электрического тока. Батареи из гальванических элементов,
используемые для питания более мощных двигателей, имели значительный вес,
занимали большую площадь и, главное, стоили очень дорого. Якоби убедился,
что получение механической энергии от таких батарей обходилось в 12 раз
дороже, чем от паровой машины. В своей работе «О магнитоэлектрических
машинах»,: напечатанной в 1847 г., он писал: «Их (электродвигателей)
внедрению в промышленность препятствуют не технические и конструктивные
трудности, которые всегда преодолимы, а следующий простой факт: химическая
энергия в настоящее время дороже механической».
Единственные тогда источники электрической энергии - гальванические
элементы, на которые ученые всего мира, в том числе и Якоби, возлагали
такие большие надежды, не могли удовлетворить предъявляемых к ним
требований. И это несмотря на то, что было сделано максимум возможного для
их усовершенствования. Необходим был достаточно легкий и экономичный
генератор электрической энергии нового типа, который можно было бы
установить на корабле для питания электродвигателя. Но такого генератора в
то время еще не было. Учитывая, что желаемых результатов от гальванических
батарей получить невозможно, комиссия в 1842 г. решила «прекратить временно
действия свои впредь до открытия какого-либо нового пути, могущего вести к
усовершенствованию приложения электромагнитной силы к движению судов».
7. Изучение законов электромагнита .
Создание первого электродвигателя, а также итоги проведенных с ним
испытаний сыграли важную роль в развитии электротехники. Они явились
толчком для целого ряда работ, и в первую очередь для классических
исследований Э. X. Ленца и Б. С. Якоби по изучению электромагнитов и по
теории электрических машин, имевших существенное значение для дальнейшего
развития электромашиностроения. Тщательные экспериментальные теоретические
изыскания по изучению законов электромагнитов были проведены учеными в 1838-
1844 гг. Хотя электромагнит был изобретен в 1835 г., его законы до этого
времени не были изучены. Ученые, занимавшиеся исследованием
электромагнитов, делали совершенно неверные выводы. Так, например, В. Риччи
в 1836 г. утверждал, что электромагниты в принципе обладают меньшей силой
притяжения, чем постоянные магниты. Неверным был и установленный Даль-Негро
закон, согласно которому сила намагничивающего тока прямо пропорциональна
периметру пластин гальванического элемента. Уже в своих первых работах
Якоби показал ошибочность такого вывода. Электромагниты составляли основную
часть его
двигателя, и вполне естественно, что он был крайне заинтересован в строго
научном их изучении.
Живой интерес к этому проявил и Э. X. Ленц. В результате многолетних
исследований оба ученых пришли к важному фундаментальному выводу: магнитный
поток, создаваемый в железном стержне электромагнита, пропорционален силе
намагничивающего тока и числу витков обмотки и не зависит от диаметра
проволоки и диаметра витков. Ими было также доказано, что сила
возбуждаемого «магнетизма» в электромагнитах не зависит от формы сечения
проволоки и от материала, из которого она сделана.
Выводы были правильными, но только для толстых железных стержней и для
слабых токов, т. е. для областей, весьма далеких от области насыщения. Это
обстоятельство и дало возможность сделать им правильное заключение о
пропорциональности магнитного потока и намагничивающего электрического
тока. Такая пропорциональность действительно существует в достаточно
широких границах, и поэтому она применима во многих практических случаях.
Позднее наукой было установлено, что для тонких железных стержней и для
сильных намагничивающих токов намагничивание очень быстро перестает быть
пропорциональным силе тока. Впервые зависимость намагничивания мягкого
железа от напряженности магнитного поля была исследована в 1872 г. русским
физиком А. Г. Столетовым в его докторской диссертации, носившей название
«Исследование о функции намагничивания мягкого железа». Эта работа и
послужила в дальнейшем основой для разработки расчетов электрических машин.
Установленные Ленцем и Якоби закономерности позволяли правильно
определить число пар в батарее и конструкцию обмотки электромагнита для
получения максимального намагничивания железных стержней электромагнита.
При этом обязательно должно было соблюдаться равенство внутреннего и
внешнего сопротивления цепи. Это существенно облегчало выбор рациональной
конструкции электромагнитов, что имело важное значение для дальнейшего
развития электромашиностроения. Были исследованы многие частные случаи
получения максимального намагничивания железных стержней. Этого можно
достигнуть, писали ученые,
«бесчисленным множеством способов, если толщину проволоки выбирать в
определенном соотношении с устройством цепи; но каким бы способом мы ни
достигли этого максимума, расход цинка за определенное время в точности
одинаков». Этот важный вывод давал возможность правильно учитывать
энергетическую сторону в работе с электромагнитами.
Ценные исследования были проведены Ленцем и Якоби и по изучению
зависимости «магнетизма» от размеров железных стержней, их длины и
диаметра. Учеными были получены самые точные результаты, каких могла
добиться наука того времени. Оценивая эти результаты в 1875 г., русский
академик Г. И. Вильд писал: «Исследования обоих ученых по этому вопросу (т.
е. по изучению электромагнитов..) могут быть названы образцовыми, а
результаты их до сих пор остаются главными законами электромагнитов,
несмотря на некоторые добавления и небольшие изменения, внесенные в них
усовершенствованием инструментов и методов».
Полученные результаты в изучении электродвигателей Якоби изложил в
работах «О принципах электромагнитных машин» (1840) и «О теории
э
| |  скачать работу |
Создание первого электродвигателя |
