Г.БАб^5-"
Г. БД EAT
СТРАНА
Издательство ЦК ВЛКСМ
МОЛОДАЯ ГВАРДИЯ
19 4 4
Scan AAW
К ЧИТАТЕЛЯМ
Просим дать отзыв о содержании кни-
ги и ее оформлении, В отзыве укажите
свой адрес, профессию и возраст.
Библиотечных работников издатель-
ство просит организовать сбор чита-
тельских отзывов на эту книгу.
Весь материал направляйте по адресу:
Москва, Новая площадь, д. 6)8, изд-во
«Молодая гвардия».
МЕРА И ЧИСЛО
— Какая погода в Ростове? — спрашиваю я мое-
го друга, прилетевшего в Москву.
— Очень хорошая, — отвечает он.
Я остаюсь в прежнем неведении. Мне непонятно:
светило ли в Ростове солнце, или шел дождь. Мо-
жет быть, моего друга интересует его огород, а мо-
жет быть, игра в волейбол на открытом воздухе.
Точное описание чего угодно может быть дано
лишь с помощью сухих, бесстрастных цифр.
За тысячи лет до наших дней люди научились из-
мерять вес, длину, поверхность, объем вещей. Около
трехсот лет люди пользуются термометрами. Несколь-
ко позже были изобретены барометры. Электротехни-
ка родилась немногим более века тому назад, когда
появился электрический телеграф, электрические мо-
торы, электрическое освещение. Тогда возникла прак-
тическая потребность измерять электрические величи-
ны: силу тока и напряжение, мощность и частоту.
И уже совсем недавно, в 1881 году, был созван Все-
мирный электротехнический конгресс, на котором уче-
ные окончательно установили основные единицы для
электрических измерений.
Всякого, кто имеет дело с электрической машиной,
интересует мощность ее — способность машины со-
3
вершать полезную работу. На конгрессе было поста-
новлено единицу мощности назвать ватт в честь ве-
ликого конструктора паровых машин Джемса Уатта,
или Ватта. Ватт — маленькая единица; это одна
семьсот тридцать шестая доля лошадиной силы. Ча-
сто для измерений пользуются в тысячу раз более
крупной единицей — киловаттом. Во всех формулах,
в паспортах машины было решено обозначать мощ-
ность латинской буквой Р (пэ).
Одна мощность еще не характеризует полностью
электрического аппарата, машины, установки. Доба-
вим, что и в других областях техники указание одной
только мощности далеко не достаточно. Огромный па-
ровоз, который медленно тащит за собой сотню тя-
жело груженных вагонов, развивает ту же мощ-
ность — около тысячи киловатт, что и маленький лег-
кий истребитель, несущий одного летчика. Разница в
скорости.
Две электрические установки могут -иметь в точ-
ности одну и ту же мощность, но резко отличаться
одна от другой. Здесь речь будет итти уже не о ско-
рости, а о силе тока, о частоте, о напряжении в элек-
трической цепи.
Рентгеновская установка, создающая лучи, способ-
ные проникнуть сквозь броневую плиту толщиной в
четверть метра, требует примерно той же мощности —
около одного киловатта, что и электрический чайник,
мирно воркующий на обеденном столе: разница в на-,
пряжении.
Единицу напряжения в электрической цепи было
постановлено назвать вольтом в честь Александра
Вольта. Изобретенный им во времена консульства
Наполеона Бонапарта столб, состоящий из цинковых
и медных кружков, отделенных один от другого про-
кладками из материи, смоченной в разведенной кисло-
4
те, был первым источником постоянного тока. Ка-
ждая пара кружков развивает напряжение почти точно
в один вольт. Для обозначения напряжения была при-
нята буква Е.
Другая характеристика электрического тока — это
его сила. Единица силы тока была названа по имени
французского ученого Андрэ Ампера, и символ ее —
буква I.
Электрический чайник работает при 120 вольтах и
5 амперах. Рентгеновская специальная трубка требует
напряжения 600 тысяч вольт и всего лишь одну ты-
сячную долю ампера. В обоих случаях произведе-
ние тока и напряжения дает одну и ту же мощность —
600 ватт.
Наконец, последняя из важных характеристик
электротехнической установки — это частота тока,
число его перемен или периодов в единицу времени.
В механике выбор частот очень беден: в самых бы-
строходных двигателях поршень совершает 100 ходов
в секунду. В электротехнике же имеются установки,
работающие на постоянном токе, то есть при нуле-
вой частоте, и есть установки, работающие при часто-
тах несколько миллиардов периодов в секунду. Ме-
ханических установок, работающих с такой частотой,
не существует. В память великого исследователя бы-
стропеременных токов Генриха Герца вместо «число
периодов в секунду» говорят: «число г е р ц». Услов-
ным обозначением частоты тока служит латинская
буква f (эф).
Качест венными прилагательными можно
дать только неясное, расплывчатое описание пред*
мета. Точная характеристика любой вещи тре-
бует цифр, цифр и еще раз цифр.
5
ДВЕ КАРТЫ ВЕЛИКОЙ СТРАНЫ
Путешественник, собирающийся посетить незнако-
мый край, начинает обычно с изучения карты. Суще-
ствуют физические, политические, экономические кар-
ты; есть карты распределения температур, ветров,
осадков, морских течений, полезных ископаемых, ра-
стительности. Карты строятся в разных проекциях, в
разных масштабах. На карты наносят поверхность
земли и ее геологический разрез.
Можно нагромоздить уйму сведений о любом
клочке земли. Но для самого первого знакомства до-
статочно назвать совсем немного цифр: широту и дол-
готу места, его высоту над уровнем моря. Для наше-
го путешествия по стране электротехники мы захва-
тим с собой только две карты.
Четыре величины: мощность — Р; сила тока — I;
напряжение его —1 Е и частота — f, дают нам воз-
можность судить о любой электротехнической уста-
новке1.
Можно построить такой график: по одной из осей
отложим частоту тока, а по другой — мощность.
Можйо построить и другой график, где на осях будут
нанесены сила тока и его напояжение. Эти две кар-
ты—карта Pf (или Пээф) и карта EI — охватывают
все многообразие бесчисленных электротехнических
приборов и установок. Каждая из этих карт вмещает
в себя весь электротехнический мир, но каждая из
них рисует этот мир по-своему. Карты дополняют од- 1 * * * * б
1 Иногда мощность, напряжение, сила тока и частота обозна-
чаются и другими буквами, но Р, Е, I и f — самые употреби-
тельные. Это начальные буквы латинских, английских, француз-
ских слов: потенциа (лат.), пюиссанс (фр.), поуэр (англ.) —
мощность; электромотив форс (фр.) — электродвижущая сила;
интенситэ дю курант (фр.) — сила тока и фрэканс (фр.) —
частота,
б
на другую,, как карта поверхности земли и карта ее
геологического разреза.
Электричество проникает во все уголки современ-
ной жизни. Очень краткий перечень электротехниче-
ских приборов, аппаратов машин, выпускаемых про-
мышленностью, занял бы десять таких книжек, как
эта книжка о стране электротехники. На наших картах
мы смогли поместить литы малую долю из основ-
ных встречающихся в промышленности и в быту
электротехнических устройств.
Каждое крупное деление на наших графиках соот-
ветствует десятикратному изменению величины; карта
EI, приведенная в нашей книжке, простирается от
миллионных долей вольта внизу до миллионов, вольт
вверху и от миллионных долей ампера слева до со-
тен тысяч ампер справа. Карта Pf занимает слева, на-
право область от тысячных долей ватта до тысяч ки-
ловатт и снизу вверх — от тока нулевой частоты,
постоянного тока, до токов с частотой во много мил-
лиардов герц. Но эти цифры ограничивают область,
хорошо освоенную на сегодняшний день. Пределы
карт продолжают раздвигаться с каждым днем, и гу-
стота заселения страны электротехники растет непре-
станно.
Как все великие державы, эта страна имеет свою
историю. Ей знакомы войны, революции, государствен-
ные перевороты, периоды запустения отдельных обла-
стей и периоды их расцвета.
Наши карты показывают современное состояние
электротехники, они рисуют ее единым целым без пе-
регородок, отделяющих «слабые токи» от «сильных»,
высокие частоты от низких, технику связи от энерге-
тики, область контроля и измерения от областей гру-
бой -работы — тяги, привода.
Обзор карт Pf н EI можно начать с любого края,
7
с любого угла, но прежде чем начать такое «геогра
фическое» рассмотрение современного состояния элек-
тротехники, полезно познакомиться коротко с ее
историей.
^Могущество современного государства зави-
сит не только от занимаемой им на земной
поверхности площади, но также от обширности
его владений в стране Пээф.
ДОИСТОРИЧЕСКИЙ ПЕРИОД
Есть два стандартных приема изложения исто-
рии электротехники. Представители старой школы,
солидно откашлявшись, начинают неторопливым
говорком:
— Еще Фалес Милетский ©шестом веке до рожде-
ства Христова, потирая янтарь полой своего шерстя-
ного хитона, заметил, что оный янтарь (по-гречески
электрон называемый) притягивал к себе легкие те-
ла: соломинки, пушинки и обрывки папируса. С той
поры все тела, ведущие себя, как сей янтарь,
стали называться наянтаренными — наэлектризо-
ванными.
Они вспоминают римского врача Скрибония, лечив-
шего подагру у патрициев ударами электрического
угря. Они цитируют Лукреция, воспевшего в своей
поэме «О природе вещей» чудесные камни, найденные
в стране Магнитов, и приводят снимки подлинных
средневековых рукописей, трактующих об искусстве
намагничивать иголки.
Очень хорошим тоном считается ссылка на китай-
ские источники, начиная от Сю-Цина, описавшего
в 121 году в знаменитом словаре «Шо-Вэнь» свой-
ства магнита, и кончая царем Хао-Цзунем, при кото-
8
ром в 815 году было открыто склонение магнитной
стрелки.
Подробному разбору обычно подвергаются теории
Вильяма Джильберта, домашнего врача королевы Ели-
заветы Английской, который в 1600 году издал уве-
систый трактат «О магните, магнитных телах и боль-
шом магните Земли». В трактате он говорит о своем
наблюдении, что стеклянная палочка или кусок сур-
гуча, потертые кожей, притягивают пушинки подобно
янтарю.
Электротехнические историки этого типа находят
предшественников для каждого нового современного
применения электричества. Они пытаются убедить
читателя, что ничего нового не случается под
солнцем.
Новейшие историки также любят начинать свои
труды со слова «еще», но в их устах оно имеет со-
вершенно иной смысл. «Еще двадцать лет тому назад
(в зависимости от темперамента автора двадцать лет
могут сократиться до десяти или растянуться до пяти-
десяти) мы ничего не знали о природе электричества»,
говорят они.
Если представители старой школы растягивают
историю электротехники на века, то представители
противоположного направления сжимают всю эту ис-
торию в немногие годы.
Они показывают нам все предшествующие работы
в перевернутый бинокль, и то, что мы видим, кажется
нам жалким и незначительным. И мы невольно начи-
наем верить, что вся электротехника есть создание
последних двадцати (десяти или пятидесяти) лет.
Нам легко избежать опасности впасть в какую-
либо из этих крайностей.
История страны Пээф начинается не с легендарных
времен янтарного и сургучного электричества, но и
не со времен опубликования последней модной теории
9
движения электронов, а с тех пор, как электричестве
стало служить источником света, тепла и силы.
Наша книжка посвящена не многообразным элек-
трическим явлениям, а практической электротехнике,
возникнувшей, когда электричество из таинственной
силы природы превратилось в послушного слугу чело-
века. Это смогло произойти во второй половине прош-
лого столетия, после того как Фарадей показал, что
из механической энергии можно получать энергию
электрическую, а Кирхгоф и Ом сформулировали
точные законы распределения* токов и напряжений в
сложных цепях, после того как Ньютон электриче-
ства — Ампер заложил основы новой науки — электро-
динамики, и после того как целое поколение инжене-
ров упорно поработало над созданием практических
конструкций электрических машин и аппаратов.
Двести лет тому назад мы смогли бы насе-
лить карты страны Пээф только молниями,
северным сиянием, огнями святого Эльма и
искрами, возникающими при поглаживании чер-
ного кота.
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО ЕДИНО
Расчесывая густые сухие волосы роговым гребеш-
ком, мы наблюдаем иногда маленькие слабенькие ис-
корки. Их можно разглядеть только в полной темно-
те. Такой искоркой нельзя поджечь самый легко вос-
пламеняющийся материал. Они бесшумны или произ-
водят едва слышное легчайшее потрескивание.
Искры можно наблюдать и во время грозы. Но эти
искры богатырского сложения. Длина та доходит до
нескольких сотен метров. Они слепят глаза, сопрово-
ждаются оглушительным гдрмом, дробят камни, рас-
щепляют деревья, оплавляют колокола.
«О
f=0
Поглаживая кота, можно получить напряжение в несколько
тысяч вольт при токе, равном миллионным долям ампера. С та-
кими же величинами токов и напряжений работают электрон-
ные телескопы.
Если опустить в стакан с подкисленной водой две
пластинки из разнородных металлов, например из
цинка и меди, и отвести от них проволочки, то при
замыкании этих проволочек также можно заметить
крохотные искорки. Проволочки, приложенные к язы-
ку, кажутся кислыми на вкус, а приложенные к глазу
дают ощущение яркого света.
Мертвая лягушка начинает дергать лапками, если
к ее оголенному нерву прикоснуться скобой, состав-
ленной из двух разнородных металлов.
Полтораста лет тому назад ученые, исследовавшие
электрические явления, располагали большим набором
разрозненных и, казалось, совершенно не связанных
меж собою фактов.
Все непонятное, трудно1 объяснимое называлось
«электричеством». Электричество было разных сор-
тов, в зависимости от того, как оно получалось. Бы-
ло электричество животное, стеклянное, янтарное,
гальваническое, электричество молний. Лишь после
11
Лягушечьи лапки, сокращаясь, вырабатывают ток силой в ты-
сячные доли ампера при напряжении в тысячные доли вольта.
Таковы же токи напряжений в современных чувствительных
термопарах.
того, как люди научились измерять электричество,
было установлено, что все эти разнообразные, непо-
нятные, загадочные явления имеют общее движение
заряженных частиц и что разница между различными
проявлениями электричества зависит от количества
заряженных частиц и от скоростей, с которыми они
движутся. Чем выше электрическое напряжение, тем
выше скорости этих частиц. Количество же этих дви-
жущихся частиц определяет силу тока.
Электрические разряды, возникающие при натира-
нии стеклянной палочки шерстяной тряпкой, могут
происходить при высоких напряжениях в несколько
тысяч вольт, но они связаны с ничтожными зарядами,
с крошечными токами.
Наоборот,, при нагревании спая двух разнородных
металлов в движение' приходят большие количества
электрических зарядов — электронов. Если спай со-
стоит из проволок диаметром в несколько миллимет-
ров, то при нагревании таких спаев могут возникать
12
Электрический скат способен развить напряжение в несколько
сотен вольт. По своей мощности он равен подрывной динамо-
машине, которая применяется для воспламенения электрозапа-
лов в минах.
токи силой во много ампер, но скорости движения
электронов при этом крайне малы, — напряжения, раз-
виваемые нагретым спаем, не превышают немногих
долей вольта.
Проявления электричества крайне разнообразны,
но изучение различных электрических явлений облег-
чается тем, что все они, без исключения, управляются
одними и теми же законами. Моторчик от настольно-
го вентилятора конструируется по тем же принципам,
что и огромный турбогенератор, питающий энергией
целый город. Разница между этим пигмеем и вели-
каном несравненно меньше, нежели между электриче-
ской лампочкой и парафиновой свечой.
Сильный специалист по слабым токам не
обязательно должен быть слабым специалистом
по сильным токам. Твердое знание основных за’
конов электротехники помогает разобраться в
самых сложных электрических явлениях.
13
СВЕТ, ТЕПЛО И СИЛА
Богатство и разнообразие современной культуры
поддерживаются трудом миллионов механических
рабов.
Развитие техники ведет к непрестанному возраста-
нию энергетического богатства человечества.
Формы производства и потребления энергии крайне
разнообразны. Нередко процессы производства и по-
требления энергии объединяются в одной машине. Так
работает, например, значительная часть транспорта:
паровоз, пароход, автомобиль, самолет.
В других случаях производство энергии централи-
зуется на электростанциях, питающих сотни тысяч
отдельных крупных и мелких потребителей. Такое
централизованное производство' и распределение энер-
гии стало возможно исключительно благодаря элек-
тричеству. Электрическую энергию легко производить
в больших количествах, легко передавать на дальние
расстояния с малыми потерями, ее можно дробить на
мелкие порции. Hai месте потребления электричесгая
энергия может быть превращена в свет, тепло и ме-
ханическую движущую силу.
Эти свойства электрической передачи энергии спо-
собствовали ее широкому распространению.
Современная электротехника передает энергию по
каналам, состоящим ив проводников, окруженных изо-
ляционными материалами: это медные, алюминиевые
или железные жилы — провода, изолированные бу-
мажной пряжей, 'резиной, а иногда только воздухом.
Для передачи энергии одинаково необходимы провод-
ники и изоляторы. Без хорошего проводника энергия
увязнет на дороге. Без хорошего изолятора она расте-
чется во все стороны. В том и другом случае она не
дойдет до места назначения. Проводники нагружают
током, изоляторы — напряжением. Чем1 больше ток,
14
тем толще должна быть медная жила; чем выше на-
пряжение, тем толще должна быть изолирующая обо-
лочка вокруг проводника. Мощность, передаваемая
по проводнику, определяется произведением тока на
напряжение. Можно передавать электрическую энер-
гию при высоком напряжении и малом токе по кана-
лу, где мало меди и много изоляции. Но эту же мощ-
ность можно передать при низком напряжении и
большом токе: для этого понадобится мало изоляции,
но много меди.
В каждом отдельном случае инженеры выбирают
такие величины токов и напряжений, чтобы полу-
чить наиболее дешевый канал передачи, наибольшее
удобство в 'обращении с ним. Самый дешевый изоли-
рующий материал — это воздух, и энергетики всяче-
ски стараются его использовать. Для переброски
электрической энергии на сотни километров применя-
ют воздушные линии из голых проводов, подвешен-
ных на высоких мачтах: здесь изоляцией служат воз1-
дух и фарфоровые гирлянды.
Передавать энергию на большие расстояния выгод-
но при высоком напряжении — в 100—200 тысяч
вольт. Каждый километр этой высоковольтной линии
требует 2—3 тонн меди: по такой линии можно про-
пустить токи в несколько сотен ампер и передать
мощность в сотню тысяч киловатт. Распределять
электрическую энергию внутри городов с помощью
воздушных линий передач нельзя — они слишком
громоздки и опасны. Поэтому внутри городов приме-
няют более дорогие, но более удобные подземные
проводники — кабели. В кабелях медные жилы
изолируются от заземленной свинцовой оболочки
многими слоями бумаги, пропитанной смолами или
маслом. В кабельных городских сетях чаще всего
применяют напряжения 10 тысяч вольт. При той же
затрате меди на километр, что и в воздушной линии,
J5
Два вида электричества: одно—прирученное, покорно текущее
по проводам по воле человека; другое-дикое, все сокрушающее
на своем пути.
16
по кабелю можно пропустить не больше 10 тысяч
киловатт.
В трамвайных или троллейбусных сетях применяют
напряжения не выше 500 вольт. В этих сетях, расхо-
дуя 2 тонны меди на километр, можно передать мощ-
ности лишь нескольких десятков киловатт.
В распределительных сетях, питающих моторы
станков и лампочки накаливания, применяются напря-
жения НО—220 и в крайнем случае 380 вольт. Осве-
тительные установки, предназначенные для работы в
особо сырых и опасных местах — внутри котлов, на-
пример при их ремонте, — имеют напряжение 24, а
иногда и 12 вольт. При 24 вольтах работают бортовые
электрические сети самолетов.
Единого универсального решения для передачи и
распределения электрической энергии не существует.
Усилия электриков всего мира направлены к тому,
чтобы создать наиболее удобные каналы для передачи
электрической энергии при наименьшей затрате меди
и изоляторов.
Современная электротехника применяет для переда-
чи и распределения электроэнергии в большинстве
случаев переменный ток с частотой в 50—60 герц.
При переменном токе легко менять (или, как говорят,
трансформировать) напряжение и силу тока. Легко при
высоком напряжении и относительно небольшой спле
тока перебросить на десятки километров сотни тысяч
киловатт при малом расходе меди и малых потерях, а
затем, понижая напряжение трансформаторами, ответ-
вить от могучей энергетической реки маленькие ру-
чейки, соразмерные с мелкими потребителями.
Ц
1 тобы передать механическую тягу десятка
лошадей, необходим канат толщиной в руку.
Электрический провод такого же сечения спосо-
бен передать мощность в сотни тысяч лошади-
ных сил.
2 Страна ПЭЭФ
17
ИСТОРИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЛАМПОЧКИ
В 1838 году бельгийский профессор Жобар пред-
ложил для целей освещения раскалять током тонкую
угольную палочку в безвоздушном пространстве. Уче-
ник Жобара, горный инженер де-Шанжи, претворил
эту мысль в жизнь. Но ничего путного не получилось:
ретортный уголь был. слишком! хрупок. Тогда де-Шан-
жи попытался накаливать тугоплавкие проволоки из
платины и возился с ними почти двадцать лет. Опыты
были неудачными, но инженеру наконец надоело пре-
бывать в неизвестности, и он уговорил Жобара пред-
ставить в французскую Академию наук доклад о но-
вом способе электрического освещения.
Электрическое освещение в эти годы уже суще-
ствовало. Это была вольтова дуга, полученная еще в
1803 году русским ученым Петровым. Через семьде-
сят лет дуга была применена для освещения русским
инженером-электриком Яблочковым. Неудобство воль-
товой дуги заключалось в том, что каждую световую
точку приходилось питать отдельной батареей. Лам-
почки же накаливания, требующие малой мощности,
разрешали эту проблему — от одной батареи могло
гореть несколько ламп. В отличие от ослепительного
сверкания вольтовой дуги, они давали мягкий сеет,
и поэтому новый способ освещения сулил большие
перспективы.
Жобар выступил в академии с докладом «О новом
важном открытии дробления электрического тока, ис-
ходящего из одного источника».
Выслушав доклад о том, что «платиновые полоски
в запаянных стеклянных трубках могут освещать
угольные шахты, применяться для военной световой
сигнализации и для освещения домов», академики за-
волновались. Была, назначена специальная комиссия.
Но де-Шанжи мог показать ей только разбитые стек-
18
личные колбы и порванные платиновые волоски. Ин-
женер туманно намекал, что он покажет свое удиви-
тельное изобретение после выдачи патента. Академи-
ки обиделись и вынесли постановление, что де-Шан-
жи —• корыстолюбец и посему его следует лишить
звания ученого.
Де-Шанжи, по существу, не мог ничем по-
хвалиться, но если бы в те годы кому-нибудь удалось
построить совершенную лампу накаливания, она была
бы совсем бесполезна. Ведь динамомашин, которые
могли бы питать лампы, еще не -существовало.
Примерно- -в те же годы американский профессор
Фермер сконструировал лампы накаливания и осветил
ими свой ДО1Ж в Нью-Порте. Он пытался доказать, что
электрическое освещение — -самое удобное и гигие-
ничное. Но газы, выделявшиеся из огромных батарей,
установленных в погребе дома Фермера, совершенно
отравляли помещение. На возобновление цинка в эле-
ментах Фермер тратил все свое профессорское жало-
ванье. Два месяца- он наслаждался всеми преимуще-
ствами электрического освещения, а затем вернулся к
керосиновым лампам.
Шли годы. Появились динамомашины. Лампочка
накаливания привлекла внимание изобретателей, и пер-
вым из них был наш соотечественник Александр Ло-
дыгин — один из блестящих русских изобретателей,
родившийся в 1847 году в городе Тамбове.
Двадцатитрехлетним юношей он создал проект ле-
тательного аппарата тяжелее воздуха. Три года спу-
стя Лодыгин построил угольные лампочки накалива-
ния и заменил ими два керосиновых фонаря на одной
из окраинных улиц Петербурга, подле пустынного
Преображенского плаца. Здесь, по преданию, переска-
занному Гоголем, была снята шинель с бедного Ака-
кия Акакиевича.
2*
19
Электрическая лам-
почка Александра
Лодыгина.
Масса народа любовалась ное-
вым освещением, этой молнией,
чудесно сведенной с неба. Ака-
демия наук присудила Лодыгину
Ломоносовскую премию в 1 000
рублей. Изобретатель попытался
развернуть дело шире, создать
общество для эксплоатации но-
вого изобретения, но русские про-
мышленники не поддержали его.
Лодыгин так бедствовал, что не
мог даже оплатить патентных по-
шлин, лишился прав на свой аме-
риканский патент электролампоч-
ки с нитью из вольфрама и вы-
нужден был работать слесарем-инструментальщиком в
петербургском Арсенале.
После Лодыгина лампочками накаливания занялись
десятки исследователей в Европе и в Америке. Они
повторяли опыты Лодыгина с угольными палочками,
возвращались к платиновым и другим проволочкам и
снова хватались за уголь.
Успех был близок. Каждый торопился притти
первым. Решение вопроса обещало изобретателю бо-
гатство. Заинтересовался 'лампочками и Хирам Мак-
сим, популярнейший изобретатель прошлого столетия
и фабрикант оружия.
Он отложил на время опыты над летательными
аппаратами, передал помощникам надзор над своим
заводом пулеметов и скорострельных пушек, пригла-
сил на работу лучших стеклодувов и принялся запаи-
вать тонкие угольные палочки в стеклянные колбы.
Лампочки быстро портились, уголь перегорал.
«Я бы мог, конечно, выкачивать из колб воздух, как
это делает этот русский, как его... Булыгин,, но воз-
душные насосы не совершенны, а улучшать их у меня
20
нет времени! Для
того чтобы раска-
ленный уголь не
сгорал, не к чему
откачивать из колбы
весь воздух. Доста-
точно забрать из
колбы только кисло-
род», — и Максим
начал наполнять свои
лампы светильным
газом, которым осве-
щалась лаборатория.
Эффект получил-
ся неожиданный. На-
каленная у гольн а я
Александр Николаевич Лодыгин.
(1847 - 1923).
лампочка не перего-
рала, не утоньша-
лась, а, наоборот,
делалась толще. Светильный газ, разлагаясь, освобо-
ждал углерод, и он осаждался на накаленном угольке.
«Я изобрел вечную лампу», сделал вывод Максим.
Ученые пришли к нему ознакомиться с этим великим
открытием. Действительно, уголек не утоньшался, а
утолщался. Но, странное дело, свет лампы становился
все слабее и слабее, и через два-три часа лампа пре-
вращалась в закопченный шар, внутри которого едва
тлел уголек. Продукты разложения светильного газа
оседали не только на угольке, но и на стенках сте-
клянной колбы. Она становилась непрозрачной.
Максим решил отказаться от дальнейшей работы
и вернулся к пушкам и пулеметам. Время было неспо-
койное, в воздухе чувствовалась война, и пулеметы
давали верный доход.
Тогда за электрическую лампочку принялся моло-
21
ЁИЛЕЪ ДЛЯ ВХОДА НА, ОПЫТЫ
Э ЛЕНТ РИЧЕ СКАГО OCB^UEHIR
по способу А. Н. ЛОДЫГИНА
иа /	въ ис.
дой Эдисон. Американец, 'изу-
чив неудачи своих предшест-
венников, пришел к правиль-
ному выводу, что лампочка
накаливания- — вполне жизне-
способный прибор, надо ей
только придать технически законченную форму. В ус-
пехе он не сомневался.
Во всех журналах появились статьи о том, что
Эдисон изобретает новый способ освещения, который
окончательно вытеснит газ. Эдисон же искал мате-
риала, из которого 'надо делать нити для угольных
лампочек. Газетные репортеры, захлебываясь, пере-
числяли материалы, испробованные изобретателем,
прежде чем Эдисон остановился на угольной нити из
бамбука. Он обугливал различные сорта бумаги, фиб-
ру, самшит, кокосовые волокна, кленовые стружки,
розовое дерево, лен, волос из бороды рыжего шот-
ландца.
Через три года, в 1881 году, новые электролам-
почки Эдисона с нитями из обугленного бамбука осве-
щали электрическую выставку в Париже. Сотни лю-
дей толпились у дверей эдисоновского павильона.
Каждый хотел поскорее ознакомиться с волшебным
прибором — выключателем: один поворот ручки — и
мгновенно вспыхивает десяток ламп.
В Англии к лампочкам накаливания отнеслись с не-
22
доверием. Парламентская комиссия спрашивала у по-
пулярного физика Тиндаля: Каким образом
паровая машина, служащая источником электриче-
ства, может (накалить платину до точки пла(вления,
тогда как температура в топке котла несравненно
яиже?>
От волокон бамбука как от материала» для нитей
лампочек пришлось
вскоре отказаться.
Были найдены более
удобные и экономич-
ные материалы: <вата,
облитая хлористым
цинком, превращает-
ся в густой черный
сироп — из этргэ
сиропа вытягивались
тонкие нити. Приго-
дились и неудачные
опыты .Хирама Мак-
сима. Перед запай-
кой в стеклянную
колбу обугленные
нити прокаливались
в парах углеводоро-
да, ина поверхности
нитей оседал плот-
ный угольный слой.
Прочность и долго-
вечность их увели-
чивалась.
Изобретатели ве-
ли ожесточенную
войну, -обвиняя друг
друга в краже идей
и патентов. Фабри-
|И1ИЮ11)»ИЙ
wo	A. HL ЛО’ЫЗММЛ.
I I	СЪ Jt.bUJ. Bl’ 1‘)	лнин'я '
11	us	Уфвгь, ф
; jm и проч ; длина угле Uг	т«шт
Ш	я) из камеямяупхЛЛШП .
кчйсй; 6)	рабт, в) ,ш
яаивд .яг Д.ишз -угл^ 40 м «метро» к гадвшю г/, звд. -’а
11	лапли -uwa ym 15 мялмметдок
ТОЛЩИН.» t'/\
V 4 i пяныхг жвмпатяыхъ Фавар». Ддйня угла
едим Г/, мнл
Vt. s лал^х. ия octsfaflPHM Штвжш мрц.фнет- К
проч . мана угла 1S мил , шщмва Г/. мил ?; 
¥11 2 «аря Ддяпт утла GO мил я Гл мкля- '
метра luaimi.
VIII 0й«тг вадг уи»мы?Ш€«1 яп иСчавгл
' шута тар ;
IX Уличные филуа Дтх 70 яллахтт, г»л-
’ щнаа 17, к яд.'
Ирим^чипи. 1) Каждый ийжвть Gutc .«ж»'.-/
 л,'йг й ):«r;i»iuuk »ДД1ЛН1« 2} Стшмссп. w’BluruiB mo-
. mv <5i,in,	яый'КФЯ m	-
; ж&й иъ	м
< • Kj’J, V Ц; мял. }И Н;$». гнигм зш иидмо, чт>»	'
• ."дг«гр ха[нми<»п >1д’яйкич Atif.-ince, счмчаа %
i днантадь. л>-1йй-в(*' клнмго.ш «л машмяу н диягаН ;
; «л.; радш угля г» теяку, сцдгржаяк: машнииста. гмадду
мш»т и Ириш расходы обхвдвкв I фу. И) сгигт
fyMM.t пЛ>гд, жаучаемдгв атх. нетыречд^итй’ ;
маштпл ЛИт</рзкий иа	В'ЛЬдррашмг,,;
23U мароышймд» ламизмд.; хаииач аж пиллы гг. Г{к>х«<л °
И Смшса дают к cam ‘Лю к.'рсмм »их1> .ммлъ Та<ъ
«st аря vmxxjGt. г. Ллдыгиаа мэшиаа Гамсаса «сКШ-нгь
?.-> 50-;м .'ыгвтрмчмкйх ь лвжпк а КЗЗДак мзь атяхъ ФО-дм
ixjjhtb хаетъ свГл ь да 4-хь ta>uut> }и>д.КиЯ., to
раавыЙ шитчЗГЯ^у «Тк каждз?-< ш»яац» рожка й*и сяв’;*^
cwt Л»ды»т. «♦шмтсм oik 7,-М сав.има вь чзсь £
оХЪ Уг-’<«св'йГ.МЪ vct>
Лампы я art ирявэАДгй) д.-а л’«Ьш«цм па^?ти’л,
^|«тмагг Дмтрххсвп*. Калтвал улица, л«ма X *3< -
Объявление об опытах Лодыгина
с электрическим освещением.
25
канты электролампы судились между собой; одна фир-
ма обвиняла другую в подделке. Процессы тянулись
годами. Слабые фирмы разорялись. Сильные богатели
и продолжали войну с оставшимися конкурентами.
Особенно изнурительную войну вели Эдисон, Сван и
5рэш. Дело тянулось десять лет. Решение суда про-
шло незамеченным по вполне понятной причине: суд
постановил, что никто из сторон не имеет права на-
стаивать на патентных привилегиях, так как никто из
конкурентов не мог указать, чем же отличаются их
лампы от ламп русского изобретателя Лодыгина.
Эдисона и прочих это обстоятельство мало трево-
жило: ведь Лодыгин не вносил пошлин за свой па-
тент и потерял на него всякие права
До наших дней от ламп Эдисона уцелел только
знаменитый цоколь, ввинчивающийся в патрон. Цоколь
с патроном был действительно удачным и единствен-
ным изобретением Эдисона в электролампочке. Почти
за шестьдесят лет никто не сумел предложить
для лампочки лучший цоколь.
Угольные лампы продержались почти до первой
мировой войны. Их сменили старые конкуренты —
лампочки с металлической нитью.
Первыми жизнеспособными лампочками с металли-
ческой нитью были осмиевые лампы. Нити получались
очень хрупкие, так как неумение плавить осмий вы-
нуждало делать нить из осмиевого порошка, смешан-
ного с клеем. Но зато лампы с осмиевой нитью были
в два раза экономичнее угольных ламп. Их так п
стали называть «экономические лампочки».
Между фирмами, производящими угольные лам-
почки, и фирмами осмиевых ламп завязалась борьба.
Главным распространителем угольных ламп в Пе-
тербурге был Износков, с которым мы еще встретим-
ся в истории электросварки. Износкоц начал терпеть
24
Домовая установка для электрического освещения
(из журнала «Электричество» за 1886 г.).
большие убытки. Представители, продающие осмиевые
лампы, отбивали у него клиентуру. Скоро лампочки с
угольной нитью остались только в трамваях, поездах,
пароходах и других установках, подверженных тряске.
Износков замыслил отомстить конкурентам.
Осмиевые лампы очень плохо переносили не толь-
ко тряску, но и кратковременное повышение напряже-
ния в сети. Для угольных же ламп такие колебания
и толчки напряжения совершенно безвредны. Изно-
сков подкупил дежурного инженера на центральной
электростанции, и тот каждый вечер на несколько се-
кунд поднимал напряжение выше нормы.
Лампочки с осмиевой нитью' перегорали через два-
три вечера. Потребители начали критически относить-
ся к хваленым экономическим лампам. Доходы Из-
носкова повысились. Он торжествовал. Но его дро-
тивники не отступили. Они поставили перед собой за-
дачу: объяснить таинственную и быструю смерть лам-
почек. Хитрые распространители осмиевых ламп доко-
пались до истинной причины, установили у почтен-
ного петербургского нотариуса запломбированный са-
мопишущий вольтметр. И он записал на ленту все
толчки напряжения.
Петербургский суд не оценил тонкости стратегиче-
ского приема Износкова, и его судили, как мелкого
мошенника. Но борьба между осмиевой и угольной
лампочками имела неожиданный конец. Они умерли,
уступив место лампочке с вольфрамовой нитью.
В начале нашего века в лабораториях американской
фирмы «Дженераль Электрик К°» вспомнили о- старом
патенте Лодыгина на лампочку с вольфрамовой нитью.
Лодыгину не удалось практически осуществить
лампочку с вольфрамовой нитью. Он не умел обра-
щаться с этим тугоплавким, металлом и не знал, как
получить вольфрамовую проволочку.
26
Это удалось сделать американцу Кулиджу. Он при*
готовил из мельчайшего вольфрамового порошка шга-
бики (брусочки), а затем вытянул их в тончайшие
нити. Они были в несколько раз тоньше человеческого
волоса. Вольфрамовой нитью Кулидж заменил осмий
и уголь.
Новые лампы были значительно экономичнее ста-
рых. Они требовали немногим больше ватта на одну
свечу. Но у них был один недостаток: после согни
часов работы на внутренних стенках лампочки появ-
лялся черный ’налет, нить утоньшалась и перегорала.
Удлинить жизнь лампочки помог талантливый мо-
лодой химик Лэнгмюр. Он выяснил и установил, что
дело заключалось не в плохом вакууме. Оказалось,
что газы, остающиеся в лампочке после выкачивания
воздуха, мало- вредят лампочке. Азот был абсолютно
не вреден. Углекислота также не очень вредила. Ла-
же кислород, как ни странно, и тот был не так уж
страшен. Наконец врага обнаружили — это был водя-
ной пар.
Он работал, как неутомимый вредитель. Достаточ-
но было малейших следов влаги в баллоне лампочки,
чтобы лампочка быстро погибла. На поверхности рас-
каленного вольфрама водяной пар разлагался на кис-
лород и водород. Кислород окислял вольфрам, и лету-
чая окись вольфрама осаждалась на стекле. Затем во-
дород восстанавливал эту окись. Вольфрам оставался
на стекле, а водяные пары летели к нити, чтобы вновь
распасться и перенести с ними на стекло новую пор-
цию вольфрама. Открыв причину ранней смерти,
уничтожили следствие. Лампочки стали жить дольше.
Надо было повысить экономичность лампочек на-
каливания. Измеряя расход энергии и силу света,
установили, что вольтова дуга в четыре раза эконо-
мичнее лампочки накаливания. Она может расходовать
вдесятеро больше, энергии, чем лампочка, но зато и
27
света дает в сорок раз больше. Дальнейшие исследо-
вания показали, что сила света, мощность его тем
больше, чем выше температура источника света.
Следовательно, единственным путем для достиже-
ния световой мощности и экономичности лампы было
увеличение рабочей температуры нити. Но при высо-
кой температуре даже тугоплавкий вольфрам начинает
интенсивно испаряться. Как же выйти из такого без-
выходного, казалось бы,- положения? Выход нашли.
Он был удивительно прост. Требовалось стеклянный
баллон наполнить инертным газом, а вольфрамовую
проволоку завить в густую спираль. Тогда излучать
свет будет вся поверхность проволоки, а теплоотдача
будет происходить только с внешней поверхно:чи
спирали.
Но как завить в спираль такую тонкую вольфра-
мовую проволоку: диаметр спирали — несколько де-
сятых миллиметра, а диаметр самой проволочки —
несколько сотых? Лэнгмюр и тут нашел выход:
вольфрамовая нить накручивается на медную или
стальную проволоку; затем все погружается в азот-
ную кислоту, медь растворяется, и остается нежная
вольфрамовая пружинка.
Он проделал еще много сложных и кропотливых
опытов, пока наконец газонаполненная лампочка со
спиральной нитью вышла из лаборатории.
Миллиарды лампочек горят теперь во всем мире.
В последнее время у лампочек накаливания по-
явился новый конкурент — газосветные лампы. В этих
лампах ток проходит не по твердому проводнику, а
через разреженные газы или пары ртути, . натрия и
других металлов.
Газосветные лампы в несколько раз экономичнее
лампочек накаливания.
Стенки стеклянных трубок газосветных ламп мож-
но покрыть специальными светящимися составами
28
фосфорами, и такие лампы дают свет, совершенно по-
добный дневному. Они так и называются лампами
дневного света.
Великие технические идеи претворяются
в жизнь сразу на многих местах, как плоды со-
зревают одновременно в разных садах.
ЭДИСОН СТРОИТ ЦЭС НА ЖЕМЧУЖНОЙ УЛИЦЕ
Схемы современных электросистем, в которых
мощные ЦЭСы одновременно питают миллионы потре-
бителей, сложились не сразу.
Слово ЦЭС — центральная электростанция —
впервые применил один из конкурентов Эдисона в
борьбе за электролампочку американец Карл Брэш.
В 1879 году он установил в Кливлэнде (штат Огайо)
динамомашину, которая одновременно питала полтора
десятка фонарей, освещавших главную улицу и
городской сквер. Он назвал свое новое предприятие
гордым именем: «Центральная электрическая станция»,
чтобы показать, что она не чета мелким установкам
домового освещения, где одна динамомашина питала
одну, две, три лампы.
Идеей Брэша заинтересовался Эдисон. Он решил
осветить электричеством весь Нью-Йорк. В нижней
части города была сосредоточена большая часть тор-
говых и промышленных предприятий. Эдисоновская
компания купила два больших соседних дома (№Яа 255
и 257) по Жемчужной улице и начала сооружать
электрическую станцию.
Эдисоновские агенты обошли все окрестные заво-
ды, фабрики, жилые дома, конторы и заключили до-
29
Co
О
Первая демонстрация уличного освещения в Кливлэнде.
говоры на установку 13 тысяч лампочек; кроме того,
они обязались приводить в движение 617 подъемных
кранов и 55 лифтов.
Впервые в мире делалась попытка централизован-
ного распределения электрической энергии а широком
промышленном масштабе. В течение нескольких меся-
Электрическая станция Компании Эдисона.
цев Эдисон с помощниками изобрел и сконструировал
выключатели, плавкие предохранители, штепсели, ру-
бильники, распределительные коробки, цоколи и пат-
роны для лампочек накаливания. Массовое производ-
ство всех этих приборов было быстро налажено в
эдисоновских мастерских;, и 4 сентября 1882 года, в
3 часа дня, центральная электростанция на Жемчуж-
ной улице начала работу.
Долгое время эдисоновская ЦЭС считалась образ-
цом центральных электрических станций.
31
Но горделивая мысль изобретателя, мечтавшего
светить весь Нью-Йорк энергией своей станции, не
осуществилась.
Эдисон на своей электростанции получал постоян-
ный ток, для которого не существует простых спосо-
бов трансформации напряжения. Энергию приходилось
распределять при том же низком напряжении 200 вольт,
при котором она потреблялась осветительными
лампочками и мелкими моторами. Сети постоянного
тока требовали оченымного меди, и одна станция мог-
ла обслужить не весь Нью-Йорк, а только небольшой
район.
Всякая техническая задача обычно может
быть решена десятками способов. Вешние ин же-
нера измеряется не его способностью находить
наиболее остроумное техническое решение, а уме-
ньем выбрать из многих возможных решений са-
мое простое и экономичное.
«ФЕЛЬДМАРШАЛ» ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
В конце семидесятых годов прошлого века в аме-
риканский город Питтсбург приехал молодой человек
Георг Вестингауз. В Питтсбурге находилось управле-
ние Пенсильванской железнодорожной компании. Ве-
стингауз встретился с заправилами компании и заявил
им, что изобрел тормоз, которым можно остановить
поезд на самом быстром ходу. Пенсильванские желез-
нодорожники искренне хохотали над фантастическим
предложением молодого американца тормозить поезда
сжатым воздухом. Но через пять лет изобретателю
удалось, заинтересовав своей идеей капиталистов, по-
строить завод пневматических тормозов. Еще пять лет
спустя тормозы Вестингауза были приняты во всем
32
мире. Вестингауз стал миллионером и начал организо-
вывать новые предприятия и акционерные общества.
Он командировал в Европу своих инженеров, что-
бы они выбрали самую лучшую систему распределе-
ния электрической энергии.
У европейских электриков в центре внимания был
переменный ток.
В 1882 году заведующий физической мастерской
Московского университета Иван Филиппович Усагин
построил прибор для изменения напряжения перемен-
ного тока и применил его для устройства электриче-
ского освещения павильонов и территории Всероссий-
ской промышленно-художественной выставки в Мо-
скве. Но за пределами России работы Усагина не
были известны.
В 1885 году на большой электротехнической вы-
ставке в Турине французский инженер Голлард де-
монстрировал вторичные генераторы — так он называл
трансформаторы, менявшие низкое напряжение пере-
менного тока на высокое. Голлард передавал элек-
трическую энергию на большое расстояние, применяя
не толстые медные провода, а тонкие, и потери в ли-
нии были невелики. На месте потребления трансфор-
маторы понижали напряжение до безопасной величи-
ны — 100 вольт.
Георг Вестингауз купил американские патенты ев-
ропейских изобретателей, работавших над трансфор-
мацией энергии, и организовал электрическую компа-
нию Вестингауза. Он построил большую элек-
тростанцию вдали от города, где земля была дешева,
и продавал электрическую энергию гораздо дешевле
эдисоновских компаний. Лампочки накаливания в ве-
стингаузовских сетях переменного тока сияли не ху-
же, чем в эдисоновских сетях постоянного тока.
Электростанции переменного тока начали расти, как
грибы. Вестингауз приумножал свои миллионы.
3 Страна ПЭЭФ
33
Эдисон объявил конкуренту войну. Он писал в
журналах, что прокладывать в городах подземные
кабели, передающие переменный ток высокого напря-
жения, это- то* же самое, что зарывать под улицами
бомбы. Он взывал к религиозным чувствам американ-
цев и доказывал, что быстропеременные токи против-
ны самой божественной природе человека.
Но божественные аргументы плохо помогали. По-
стоянный ток напряжением в 200 вольт, за который
держался Эдисон, был невыгоден для передачи на
большие расстояния. Электростанции цриходилос ь
строить рядом с потребителями тока: в центре го-
рода — в центре нагрузки, а городские земельные
участки стоили дорого и все повышались в цене.
Немного улучшила положение эдисоновских элек-
тростанций трехцроводная система Гопкинсона. Она
позволила увеличить радиус действия электростанции
почти до одного километра. Но это достижение не в
силах было остановить неизбежную победу перемен-
ного тока.
Эдисоновская компания внесла в сенат штата Вир-
гинии проект закона — билль о запрещении высокого
напряжения.
Руководители компании требовали запрещения
применять постоянный ток при напряжении выше
800 вольт и переменный ток при Напряжении выше
200 вольт.
Эдисон решил, что адвокаты компании составили
билль в слишком (мягкой форме, и собственноручно
приписал к нему всяческие поправки, чтобы закрыть
переменному току Bice лазейки.
Комиссия из пятнадцати сенаторов приступила к
обсуждению билля. Эдисон в сопровождении своих
адвокатов прибыл в Сенат, чтобы лично выступить
против переменного тока и высоких напряжений. Вес-
тингауз поручил группе своих инженеров и блестя-
34
щему молодому законнику Мередиту защищать пере-
менный ток и интересы фирмы.
Первым на заседании Сената выступил Мередит.
Он был красноречив и язвителен. Он вспоминал вели-
кого Франклина, который тоже покидал лаборатории
для законодательных палат, чтобы помочь своим со-
гражданам и содействовать общему благу.
Ом выражал надежду, что визит Эдисона вызван
такими же благородными побуждениями. Мередит го-
ворил с таким юмором, 'что, несмотря на уважение к
Эдисону, слушатели дружно смеялись и бурно апло-
дировали оратору.
После Мередита выступил Эдисон. Он сравнивал
постоянный ток с величественной равнинной рекой,
плавно струящейся к морю, орошающей плодородные
отлогие берега, а переменный ток уподоблял реву-
щему горному потоку, низвергающемуся в пропасть и
сокрушающему на своем пути все живое.
Вестингаузовские инженеры возражали Эдисону.
Они убеждали сенаторов., что переменный ток надо
считать таким >же потоком, как и постоянный, с той
только разницей, что поток этот течет не в одном- на-
правлении, а попеременно — то в одну, то в другую
сторону.
Ни сенаторы, ни публика ничего не понимали в
электричестве. Они легко представляли себе широкую
полноводную реку, текущую, нормально от истока к
устью. А какой-то странный поток, мечущийся взад и
вперед, представлялся им вещью, не заслуживающей
доверия. Поэтому возражения вестингаузовцев против
простой и понятной эдисоновской речи показались
сенаторам малоубедительными. Большинство склоня-
лось за принятие билля.
Тогда выступил капитан Гарден, представитель
электростанций переменного тока. Принятие билля
означало закрытие всех этих станций.
з*
35
Капитан Гарден был хорошо известен сенаторам.
В войне Севера и Юга он командовал Южно-Каролин-
ской батареей. Большинство сенаторов были южанами
и речь старого своего товарища слушали, благосклон-
но улыбаясь. Им было приятно слушать немного ста-
ромодную, но такую родную речь. Гарден закончил
патетическим возгласом: «Я заверяю вас, джентль-
мены, что даже ядра северных пушек, которые мы не
ставили ни во что, были куда опаснее переменного
тока». Билль был отклонен сенатским комитетом.
Эдисон не сдавался. Его ассистент Гарольд Браун
разъезжал по штатам с маленьким переносным транс-
форматором и убивал переменным током бродячих
собак и кошек, чтобы доказать всю опасность этого
ужасного переменного тока. Зрители ужасались, оха-
ли... и покупали акции вестингаузовских компаний.
Федеральное правительство пригласило Брауна в тюрь-
му Синг-Синг для каких-то совершенно секретных
опытов. Опыты, невидимому, оказались удачными.
Браун установил в тюрьме мощную машину перемен-
ного тока, решив, что, хотя он, Браун, и защищает
постоянный ток, такую возможность хорошего зара-
ботка грешно упустить.
Штат Нью-Йорк постановил уничтожить виселицу
и заменить ее удобным электрическим креслом и го-
ловной повязкой, через которую пропускался силь-
ный ток.
Неожиданно у переменного1 тока открылось новое
ценное качество, привлекшее к нему сердца домашних
хозяек. Выяснилось, что проводники с постоянным
током пачкают потолок и стены. Вокруг прозидов по-
стоянного тока всегда собирается пыль, провода же
с переменным током остаются чистыми.
У Эдисона не было своих патентов, связанных с
переменным током. А бороться с переменным током
было уже не под силу даже Эдисону. Он ушел из
36
созданной им эдисоновской компании и построил
себе гигантские лаборатории в Уэст-Оранже. Он изо-
бретал камнедробилки, говорящее кино, печи для об-
жига портландского цемента и рекламировал литье
домов из бетона. И до самой смерти избегал зани-
маться электротехникой.
Нижний ряд карты Пээф сложился в резуль-
тате ожесточенной борьбы различных техниче-
ских и экономических направлений. Современное
состояние этой области — результат упорного
труда нескольких поколений инженеров.
ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК ЗАВОЕВЫВАЕТ ПЕРВЕНСТВО
В те дни, когда в Америке (начинались распри ме-
жду Эдисоном и Вестингаузом, европейские инженеры
продолжали настойчиво работать над переменным
током.
Один из них, молодой конструктор Феранти, твер-
до верил в окончательную победу переменного тока.
Поэтому, когда ему поручили постройку электростан-
ции в Лондоне для освещения западной части города,
он решил строить станцию переменного тока. Это ре-
шение поддерживалось еще и тем,, что земля в Лон-
доне стоила баснословно Дорого и подходящий
по цене участок земли для будущей ЦЭС был найден
в двенадцати километрах от Лондона.
Феранти построил альтернатор1 неслыханной еще
мощности — 1 000 киловатт — и напряжением в 2 500
вольт. Ему не разрешили провести воздушную линию,
и Феранти сконструировал подземный кабель: медный
1 Альтернатор — генератор переменного тока.
37
провод, обмотанный бумагой, пропитанной озокеритом
(горным) воском), и заключенный в железную трубу.
Серым осенним утром 1885 года Феранти включил
кабель. Кабель пробило, хотя в лаборатории отдель-
ные куски его выдерживали напряжение в 10 000
вольт, а машина давала всего 2 500 вольт.
Феранти уволил монтеров, прокладывавших кабель,
и приготовил новый, с более толстой изоляцией.
Уже наступила зима, когда Феранти проложил
второй кабель. При первом же включении тока ка-
бель .снова пробило. Поврежденные места были по-
чинены. Лабораторные испытания отдельных кусков
кабеля показывали, что он выдерживает напряжение,
в пять раз превышающее напряжение альтернатора.
Но когда кабель включили в третий раз, он сразу же
вышел из строя.
Феранти был человеком настойчивым. Он выкопал
старый кабель и собрался изготовить новый., с еще
более толстой изоляцией, когда получил письмо от
лорда Кельвина. Лорд был специалистом по спасению
гибнущих электротехнических предприятий. В моло-
дости он плавал судовым электриком (тогда он еще
не был лордом и назывался просто Томпсон) и прини-
мал участие в прокладке кабеля между Америкой и
Англией. Когда работы по укладке кабеля на дно оке-
ана были окончены, выяснилось, что передавать по
кабелю сигналы невозможно. Вся гигантская работа
шла насмарку. Емкость кабеля оказалась слишком
большой. Специалисты были в смятении, но судовой
электрик Томпсон предложил включить по концам
кабеля катушки (дроссели)), и кабель стал работать
В награду за это и за многие другие замечательные
работы по электротехнике Томпсон получил звание
лорда и пожизненную ренту.
И вот этот проницательный Томпсон—'люрд Кель-
вин — приехал на электростанцию Феранти. Он мель-
38
ком взглянул на кабель и сделал несколько простых
подсчетов на маленьком листке бумаги. Собственные
электрические колебания кабеля и трансформатора
совпадали с колебаниями тока, как иногда совпадают
колебания моста с шагом идущих в ногу солдат. Та-
кое совладание — резонанс — вызывает усиление
колебаний.
Напряжение при резонансе превосходило напря-
жение альтернатора. Чтобы избежать резонанса, сле-
довало изменить данные кабеля, и Томпсон посовето-
вал утоньшить изоляцию. Феранти построил кабель с
очень тонкой и, казалось, слабой изоляцией, но она
не пробивалась, и кабель исправно передавал электри-
ческую энергию. Феранти построил новые альтернато-
ры, в четыре раза мощнее прежних: на напряжение
10 000 вольт. Под лондонскими улицами зазмеились
километры новых кабелей, передающих перемен-
ный ток.
Генеральное сражение между системами постоян-
ного и переменного тока на электростанциях и на ли-
ниях передач было закончено. Постоянный ток отсту-
пал и залег в глухих технических джунглях,, в местах,
не доступных для преследования переменного тока. Без
постоянного тока нельзя обойтись в электрохимиче-
ской промышленности, транспорте. Машины и аппара-
ты постоянного* тока совершенствовались, система) по-
стоянного' тока готовилась к новому прыжку.
В 1905 году в бой вступил Тюри, новая восходя-
щая звезда упрямых рыцарей постоянного тока. Тюри
построил на юге Франции, между Мутъе и Лионом,
величайшую в то время линию для передачи постоян-
ного тока. Нох и он вынужден был пойти на компро-
мисс. На приемной подстанции постоянный ток преоб-
разовывался в переменный. Распределять между от-
дельными мелкими потребителями постоянный ток
высокого напряжения оказалось невозможным.
39
Окончательно решили спор турбогенераторы. На
грани XX века гениальный швед Густав Лаваль про-
возгласил наступление эры быстроходных машин.
«Скорость — вот истинный дар богов», не уставал
повторять он на научных съездах, в своих статьях,
книгах и патентах. Инженеры всего мира подхватили
его лозунг о быстроходных машинах. Чем быстроход-
нее машина, тем ома легче и тем (до известного пре-
дела) выше ее коэффициент полезного действия.
С увеличением размеров мощность любой электри-
ческой машины растет быстрее, чем ее вес. Чем мощ-
нее машина,, тем меньший вес приходится на единицу
мощности, тем она экономичнее. <Болыпе оборотов,
больше киловатт в одной единице» — таков стал ло-
зунг конструкторов.
Но машины постоянного тока не могут быть по-
строены на мощность больше 10 тысяч киловатт.
В генераторах же переменного тока предел увеличению
мощностей ставится только качеством применяемых
для их постройки материалов — прочностью стали,
из которой делается быстро вращающийся ротор.
Ныне строятся турбогенераторы на 60 и на 100 тысяч
киловатт. Нормально человек может развить полез-
ную мощность около 60 ватт; один большой турбогене-
40
ратор выполняет работу
почти миллиона человек.
Станционное оборудова-
ние усложнялось, разме-
щение этого оборудова-
ния стало более хитрым
делом, чем игра в шах-
маты.
Перед мощным бы-
строходным турбогенера-
тором, как перед дорогим гостем, распахнулись двери
всех ЦЭС. На центральных электростанциях турбоге-
нераторы получили заслуженное признание.
Сначала каждая электростанция произвольно вы-
бирала частоту переменного тока. Одни станции при-
нимали турбогенераторы о частотой 100, 120, 130 пе-
риодов. Другие, наоборот, предпочитали низкие ча-
стоты — 40, 30, даже 16 периодов в секунду. Неред-
ко в одном городе существовало несколько электри-
ческих станций, принадлежащих различным компаниям,.
и fice с разной частотой. Это вызывало огромные не-
удобства. Станции не могли работать параллельно и
помогать друг другу. В случае аварии на одной из
станций обслуживаемый ею
света и энергии.
район оставался без
После долгих спо-
ров была установлена
стандартная частота для
всех ЦЭС: 50 герц в
Европе и 60 герц в
Америке.
Электростанции, рас-
положенные по сосед-
ству, начали объеди-
няться в энергетиче-
ские системы. Все
41
электростанции такой системы сливали свою энергию
в общую высоковольтную сеть, и уже из этой сети
энергия распределялась по отдельным районам.
Возникли новые трудности. Электростанции не хо-
тели дружно тащить общую нагрузку. Пришлось со-
здать целое учение «об устойчивости параллельной
работы», чтобы разобраться в строптивом поведении
электростанций и заставить их согласованно работать.
Ни одно из завоезании техники никогда не
отвергается нацело ее последующим развитием,
и старинные системы постоянного тока иногда
используются в наши дни. И свечи и керосиновая
лампа находят свое применение в век пара и
электричества.
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО ДЛЯ ВСЕХ
Чем выше напряжение, при котором работает элек-
трическая установка, тем меньше меди расходуется на
провода, передающие электроэнергию. Но чем выше
напряжение, тем опаснее оно для жизни. Многолетний
опыт показал, что- при напряжениях ниже 200 вольт
несчастные случаи очень редки. Схватившись руками
за голые проводники, находящиеся под напряжением,
IB НО вольт, вы испытаете неприятный удар, и только.
Поэтому такое напряжение самое ходовое для элек-
трификации быта.
•С развитием электрификации появились потребно-
сти в приборах, учитывающих электроэнергию, отпу-
скаемую каждому отдельному потребителю.
Изобретатели любят работать над вещами, устра-
няющими недостатки человеческой природы. Подзор-
ные трубы, очки и микроскопы восполняют несовер-
шенство нашего зрения; точные микрометры и компа-
42
раторы — несовершенство осязания. Сотни приборов
придуманы в помощь нашему слабому слуху.
Есть изобретения, решающие и более возвышен-
ные задачи, помогающие не органам чувств, а душев-
ным качествам человека. Сейфы и сложные кассовые
аппараты содействуют «воспитанию» честности; конт-
рольные часы «совершенствуют» высокое чувство дол-
га; телефон-автомат «воспитывает» настойчивость и
кротость характера, а такое комбинированное изобре-
тение, как автомат для продажи перронных билетов,
«воспитывает» одно-
временно и чест-
ность и терпение.
Электротехника
внезапно открыла но-
вое безбрежное по-
ле деятельности —
счетчики электро-
энергии.
Первые счетчики
были построены Эди-
соном для расчетов
с абонентами его
центральной станции
на Жемчужной ули-ЭлектРолитнческий счетчик компаШ1И
це. Это была неболь-	Эднсона-
шая банка- с раствором медного купороса. В банку
были погружены две медные пластины. Они включа-
лись в цепь потребителя. Ток разлагал медный купорос,
и количество выделившегося на одной из пластин (на
катодной отрицательной пластинке) металла служило
мерой потребленной энергии. Другая пластина — анод-
ная— уменьшалась в весе. Агенты станции ходили по
квартирам с аптекарскими весами и вели расчеты с або-
нентами. Но бывало* иногда так, что катодная пла-
стина не только не прибавлялась в весе, но станови-
43
лась легче. Оставалось предположить, что абонент,
вместо того чтобы потреблять электроэнергию, наобо-
рот, сам подпитывал сеть. Потом выяснилось, что
абоненты ставили анодную пластину на место катод-
ной. Это, очевидно, было несложной операцией.
Скоро электрохимические счетчики были заменены
моторными, в которых потребление энергии отсчиты-
вается числом оборотов якоря. Но повысилась и элек-
тротехническая культура абонентов. На счетчики ста-
ли класть куски железа,, магниты, вкалывать в самые
неподходящие места булавки, а один хитрец додумал-
ся до того, что впускал внутрь счетчика таракана. На-
секомое забиралось на самое теплое место в счетчи-
ке — якорь — и надежно затормаживало его. О счет-
чиках были исписаны толстые книги, теория счетчиков
густо заросла интегралами, и все же счетчики так же
несовершенны, как
несгораемые кассы.
Особым внимани-
ем абонентов счет-
чики стали пользо-
ваться, когда на
рынке появились
различные электро-
нагревательные и
другие бытовые при-
боры.
На графике EI на 100-вольтовой горизонтали, ме-
жду одной десятой ампера и десятью амперами, нахо-
дится весь комплекс электрического оборудования
современного домашнего уюта. 50-ваттная электриче-
ская лампочка потребляет при напряжении 110 вольт
ток в полампера. Электрический звонок, пылесос, на-
стольный вентилятор работают с токами от несколь-
ких сотых до полампера. Электрический чайник, утюг,
44
камин, плитка, комнатный холодильник берут токи от
5 до 10 ампер.
С большим напряжением всех своих сил взрослый
человек способен развивать мощность не выше
120 ватт. Если бы мы (получали электроэнергию за
счет мускульной силы, то трудов одного человека
только бы и хватило на освещение комнаты средних
размеров. Чтобы дать нормальный накал комнатной
электрической плитке, необходима работа пяти здоро-
вых мужчин.
На графике Pf область чайников, утюгов, плиток
лежит на горизонтали 50 герц, где-то в районе одного
киловатта. Высокие частоты, слабые токи — радио,,
телефон — также составляют теперь неотъемлемую
часть домашнего окружения. Бытовая электротехника
занимает огромную территорию в стране Пээф.
Владелец скромного комплекта электриче-
ских бытовых приборов богаче древнеримского
патриция, имевшего для своих услуг десяток
рабов.
ОБЛАСТЬ ГРОМОВ И МОЛНИЙ
У верхнего края нашей карты EI лежат напряже-
ния, измеряемые миллионами вольт. При самых мощ-
ных грозовых разрядах между тучей и землей возни-
кают напряжения до 100 миллионов вольт. Плохонь-
кая, захудалая молния — это 10 миллионов! вольт. Са-
мые большие токи, зарегистрированные в молнии, —
250 тысяч ампер; мгновенная мощность грозового раз-
ряда равна 25 миллиардам киловатт. Это превышает
мощность всех вместе взятых электростанций мира.
Но продолжительность единичного грозового раз-
45
ряда невелика: самое большее — миллионные доли се-
кунды. И следовательно, работа, совершаемая единич-
ным грозовым разрядом, равная -произведению мощно-
сти на время, не превышает десятка киловатт-часов.
При средней стоимости киловатт-часа в 10 копеек удар
молнии должен обходиться в 3 рубля.
Такова стоимость электроэнергии в сильном гро-
зовом разряде. В среднем разряде стоимость электро-
энергии должна быть меньше одного рубля. За ка-
кую-нибудь сотню рублей можно было бы создать
весьма эффектную грозу, если бы... если бы суще-
ствовали общедоступные электрические генераторы
напряжением в 100 миллионов вольт. Имея генератор
напряжением в 100 миллионов вольт и мощностью,
скажем, в 1 000 киловатт (это примерно мощность мо-
тора современного истребителя), можно было бы в те-
чение 20—30 секунд накачать в облако количество
электроэнергии, достаточное для грозового разряда,.
А два удара молнии в минуту — это уже вполне при-
личная гроза.
Общедоступные генераторы напряжением в сотни
или десятки миллионов вольт еще не созданы. Зато бо-
лее скромные напряжения —1 порядка нескольких мил-
лионов вольт — широко освоены в электротехниче-
ских лабораториях. Миллионовольтное электричество,
считавшееся в начале нашего столетия диким, сти-
хийным, ныне одомашнено, приручено. Электротехни-
ки научились ограждать эти высокие напряжения на-
дежными изоляционными барьерами.
Во время гроз электрические заряды накапливают-
ся в облаках. Принцип накапливания зарядов часто при-
меняется и в лабораториях для получения напряжений
в несколько миллионов вольт. Электрические заряды
накапливают в специальных собирателях энергии —
конденсаторах. Конденсатор состоит из многих сотен
тончайших алюминиевых листочков, изолированных
46
друг от друга бумагой и помещенных в железные
банки, залитые маслом.
Из таких конденсаторов составляются импульс-
ные1 генераторы, порождающие искусственные молнии.
Это огромные сооружения, высотой более 10 метров.
Для высоковольтных импульсных генераторов строят
Искусственная молния, полученная от импуль-
сного генератора.
специальные залы. Иногда их помещают прямо на ог
крытом воздухе.
Когда нужно «испытать высоковольтные кабели,
мощные выключатели, трансформаторы,, то1 на них об-
рушивают искру, создаваемую импульсным генерато-
ром. Грохот грозового разряда потрясает все здание
’Импульс — толчок. Такие генераторы действуют от-
дельными толчками — разрядами.
47
высоковольтной лаборатории; выпущенная на свободу
из импульсного генератора искусственная молния ме-
чется по испытуемому объекту. Она рассыпается фио-
летовыми зигзагами в поисках щелей, слабых мест, и
если объект устоит против такого натиска, то можно
быть уверенным, что он спокойно выдержит и при-
родную грозу.
Помимо испытательных целей, напряжения в мил-
лион вольт применяются для питания рентгеновских
труб’ок, дающих особо жесткие лучи. Лучи миллио-
новольтных рентгеновских трубок способны проникать
сквозь дециметровые стальные плиты. Такие трубки
применяются теперь в промышленности для инспекти-
рования больших стальных болванок, для обнаруже-
ния в них скрытых дефектов — внутренних раковин,
пузырей, пустот.
Широко применяются рентгеновские трубки в ме-
дицине для лечения злокачественных опухолей.
На земном шаре в естественных условиях разряды
напряжением выше 100 миллионов вольт не наблюда-
лись. В исследовательских же лабораториях в послед-
ние годы найдены пути к получению еще более вы-
соких напряжений, посредством приборов с много-
кратным ускорением электронов и ионов.
Выражаясь точнее, надо сказать, что в этих при-
борах, собственно, получаются не сами напряжения, а
разгоняются заряженные электрические частники —•
ионы и электроны — до таких высоких скоростей,
как если бы они прошли напряжение во много миллио-
нов вольт. И здесь человек перегнал природу. Для
сообщения высоких скоростей и энергий ионам и элек-
тронам он заставил их плясать в быстропеременных
магнитных и электрических полях. Подобно тому как
удары хлыста заставляют волчок дружиться все бы-
стрее и быстрее, так, многократно подхлестывая
электроны и ионы быстропеременными полями, можно
48
довести их до очень высоких скоростей. Во многих
лабораториях теперь работают такие приборы — цик-
лотроны и реотроны. С их помощью можно получать
искусственные радиоактивные элементы. Они более
могучи, нежели молния, но работают совершенно бес-
шумно и спокойно. Направив пучок быстрых ионов на
обычную поваренную соль, можно получить радиона-
трий. Искусственные радиоактивные элементы при-
меняются для лечебных целей и для тончайших био-
логических исследований.
С
малой затратой энергии можно полунить
большой эффект, если согласованно складывать
отдельные слабые усилия.
КРАЙ ПИГМЕЕВ
С правой стороны карты страны Пээф лежат обла-
сти, населенные гигантами: здесь обитают турбогене-
раторы, потребляющие десятки тонн пара в час, и
гидрогенераторы, способные принять всю энергию пол-
новодной реки. Каждый из этих гигантов может обес-
печить теплом, силой и светом целый город. Здесь
же расположились моторы, приводящие в движение
быстроходные суда и огромные прокатные станы;
здесь пролегают высоковольтные линии, перебрасы-
вающие на сотни километров энергию тепловой стан-
ции, сжигающей в сутки несколько эшелонов угля.
Чем ближе к левому краю карты,, тем меньше мощ-
ности электротехнических приборов и аппаратов. Каж-
дая клетка соответствует десятикратному изменению
величины. Три клетки влево — и мощность падает в
тысячу раз. Шесть клеток влево — и мощность упа-
ла -в миллион раз.
4 Страна ПЭЭФ
49
У самого левого края графиков в области, кото-
рую часто пренебрежительно зовут «слабыми токами»,
размещаются крошки, имеющие дело с мощностями
в доли мушиных сил. Существуют сотни типов раз-
нообразнейших приборов и аппаратов, работающих с
токами в доли ампера и с напряжениями в доли воль-
та, развивающие мощности в миллионные доли ватта.
Эти пигмеи не приспособлены для грубой ломовой ра-
боты, их специальность — связь, измерение, управле-
ние, контроль. Но они так же необходимы в совре-
менной жизни, как и тысячекиловаттные гиганты.
При телефонном разговоре в трубку,, прижатую к
вашему уху, поступают тысячные доли ватта —' это в
миллион раз меньше мощности электрического ^айни-
ка, но этих тысячных долей ватта вполне достаточно
для громкой, отчетливой передачи речи со всеми ее
интонациями. Громкоговоритель, перекрывающий шум
многолюдного города, потребляет мощность в несколь-
ко ватт — меньше, чем настольная лампа.
Для измерения температуры расплавленного метал-
ла, температуры пламени в топке мощного котла,, тем-
пературы установки для глубокого охлаждения при-
меняются спаи из двух проволочек из разнородных
металлов или их сплавов (например, лара: платина-
иридий,, или пара: железо-константан)).
Такие спай-термопары при нагревании или охлаж-
дении развивают напряжение, величина которого
и служит мерилом температуры. Это напряжение не-
велико: десятые, а» чаще тысячные доли вольта, но
его вполне достаточно для точнейшего измерения тем-
пературы. Эти крохотные напряжения управляют по-
дачей угля и пара в промышленных установках, вклю-
чают или выключают тысячекиловаттные гиганты.
Тонкие пленки различных металлов, запаянные в
стеклянные колбочки, под действием световых лучей
испускают электроны. Так работает электрический
50
глаз — фотоэлемент. Ток, развиваемый элементом, из-
меряется обычно миллионными долями ампера, но,
пройдя через усилитель с электронными лампами,
этот слабенький ток может упра!влять 'огромны-
ми мощностями. Он останавливает мощный мотор про-
катного стана, когда температура болванки падает ни-
же установленного предела. Фотоэлемент улавливает
тончайшие изменения в прозрачности какой-либо сре-
ды или в оттенке ее цвета. Фотоэлементы бракуют и
считают продукцию на конвейерах, контролируют ка-
чество работы печатных машин, управляют многотон-
ными подъемными кранами. Пленки цезия — фотоэле-
менты — работают более четко, нежели человеческий
глаз.
В современном машиностроении широко применя-
ются электрические приборы для контроля размеров
деталей, для определения качества обработки их по-
верхности, для установления толщины слоя хрома, ни-
келя или другого покрытия, защищающего деталь.
•Существуют различные конструкции этих прибо-
ров: одни работают с постоянным током, другие — с
переменным током низкой или, высокой частоты, но
мощность этих измерительных приборов,, как правило,
не превышает долей ватта.
♦ * ♦
В живом организме непрестанно циркулируют элек-
трические токи. Сжалось сердце, и по нервам и мыш-
цам пробежал электрический импульс.
Электрические токи, возбуждаемые человеческим
организмом, неспособны притянуть тонкую мембрану
самого1 чувствительного телефона. «Человеческое»
электричество измеряется тысячными долями вольта,
миллионными долями ампера. Но эти слабенькие токи
очень чувствительны: они точно показывают состояние
организма. Когда человек заболевает, ритм электриче-
4*
51
ских импульсов меняется. Электрические импульсы
возникают при работе всех органов, но характернее
всего форма импульсов, возникающих при работе
сердца. Врачи применяют электрокардиографы — при-
боры, записывающие токи сердечной мышцы на све-
точувствительную пленку. По форме получившихся
кривых судят о работе сердца.
* *
*
Наименьшая частица материи — это электрон. Его
масса почти в две тысячи раз меньше массы самого
легкого атома — атома водорода. Электрон имеет от-
рицательный заряд, который является наименьшим, не-
делимым дальше электрическим зарядом. Этот заряд
так мал, что если бы все жители Советского Союза
принялись считать электроны и успевали со-
считывать по два электрона в секунду, не останавли*
ваясь, чтобы поесть, поспать или умереть, то за
200 лет они успели бы отсчитать столько электронов,
сколько нужно пропускать в секунду через нить
16-свечовой электрической лампочки, чтобы заставить
ее нормально светиться.
Но техника добилась чувствительнейших аппара-
тов, ионизационных камер для подсчитывания элек-
тронов. Счетчики Гайгера отмечают прохождение од-
ного единственного электрона. Прошел электрон через
камеру, и в контрольном громкоговорителе слышен
резкий щелчок, стрелка измерительного прибора от-
клоняется на полную шкалу. Прошел еще один элек-
трон, и снова слышен новый щелчок, и снова откло-
няется стрелка прибора.
Ни внешние звуковые или световые эффекты,
ни размеры, ни вес не служат мерилом значи*
мости электротехнического прибора или аппа-
рата.
52
ИСТОРИЯ ЭЛЕКТРОНОВ, РАБОТАЮЩИХ В ПУСТОТЕ
Лампочки накаливания вызвали к жизни совершен-
но новую отрасль техники — технику создания хоро-
шей пустоты, технику высокого вакуума. Первые лам-
повые заводы были оборудованы теми же насосами,
что и домовые пылесосные установки. Но очень скоро
ламповое производство потребовало специальных на-
сосов, могущих разредить воздух в сосуде до одной
деоятимиллиюнной его начального давления. И такие
насосы были построены.
Они позволили изучить явление прохождения элек-
тричества через разреженные газы. Никакими другими
способами нельзя так глубоко проникнуть в тайны
строения материи.
Вся новейшая атомная физика — это дитя вакуум-
ного насоса. Большая часть современной электротех-
ники, в частности вся радиотехника, рождена вакуум-
ным насосом, электровакуумными приборами.
В 1883 году Эдисон упорно работал над улучше-
нием своей лампочки накаливания с угольной нитью.
Нить быстро распылялась., и баллон покрывался чер-
ным налетом. Чтобы детальнее -изучить это явление,
Эдисон поместил внутри лампочки, вблизи угольного
волоска, металлическую пластинку и вывел от нее на-
ружу платиновую проволочку. По налету на пластин-
ке он рассчитывал найти причину распыления нити.
Исследуя эту лампу, он заметил, что если присоеди-
нить платиновую проволочку к положительному концу
нити, то от пластинки к нити через пустоту потечет
ток. Пораскинув умом, где можно было бы применить
новое явление, Эдисон решил, что таким образом
можно построить чувствительное реле, которое пока-
зывало бы изменение напряжения в сети. Действи-
тельно, при изменении накала угольной нити ток на
металлической пластинке менялся. Эдисон, на всякий
53
случай, заявил довольно туманный и невнятный па-
тент на «электрический индикатор», использующий
прохождение электротока через пустоту. Никакого
практического применения этому непонятному явлению
Эдисон не находил ни в одной области техник^. Он
построил десяток «электрических индикаторов» и не-
сколько ламп с помещенными внутри пластинами по-
дарил профессору Прису. Прис поместил короткую за-
метку в английском журнале об' эдисоновском эффек-
те, как названо было непонятное явление. И на этом,
казалось, дело заглохло.
Научным консультантом лондонского •отделения
Эдисоновской электрической компании был сэр Амбро-
зиус Флеминг. В задачи консультанта входит главным
образом создание некоторого- ореола научности пред-
приятию. Консультант поэтому должен иметь опреде-
ленный научный вес. В периоды жесточайших эконо-
мических кризисов, когда лопались, как мыльные пу-
зыри, мелкие фирмы и трещали по швам даже могу-
чие концерны,, .в консультантах удерживались ученые
чином не ниже академика и не моложе 60 лет. В пе-
риоды бурного» роста новых предприятий требования
к консультантам сильно снижаются.
Время было кризисное, а Флеминг был молод. Он
писал научные статьи об эдисоновских лампах, иссле-
довал тени и налеты, которые образуются на стеклян-
ном баллоне. Он произвел количественные измерения
загадочного эффекта прохождения тока через пустоту
и напечатал о нем несколько статей в технических
журналах.
В 1899 году Флеминг стал консультантом в только
что образовавшейся «Компании беспроволочного теле-
графа». Вместе с Маркони он стал строить большую
радиостанцию, чтобы передавать сигналы беспрово-
лочного телеграфа через океан. Передающую стан-
цию они поместили в Польдью, в Англии, прием-
54
ную — в Ньюфаундленде, в Америке. В то время,
чтобы обнаружить радиоволны, применялся придуман-
ный Бранли и Лоджем когерер — стеклянная трубка,,
наполненная металлическими опилками. Нормально та-
кая трубочка не проводит тока, но при появлении ра-
диосигналов опилки сцепляются, и когерер начинает
пропускать ток. Когерер — очень капризный и не-
устойчивый прибор. Немного позже Маркони стал
применять кристаллический детектор — карборундо-
вый кристалл, прижатый к стальной пружинке. Детек-
тор не только не усиливал приходящих сигналов, но
даже терял часть поступающей к нему мощности и
мог работать только со слуховой трубкой.
Флеминг решил приспособить к беспроволочному
телеграфу самопишущий прибор. Для этого слабые
электрические колебания, полученные в воздуш-
ных антеннцх, надо было выпрямить — превратить
в постоянные токи.
Об эдисоновском эффекте Флеминг вспомнил в
1904 году и построил несколько ламп с угольной
нитью, окруженной металлическим цилиндром. От ци-
линдра был сделан отдельный вывод через стекло
баллона. Изобретатель назвал свою лампу электриче-
ским вентилем или клапаном, так как между цилин-
дром, окружающим нить (потом его стали называть
анодом), и накаленной угольной нитью (ее назвали
катодом) ток может проходить только в одном на-
правлении —- от анода к катоду1.
Флеминг был вполне доволен тем., что его вентиль
выпрямлял электрические колебания и работал устой-
чивее кристаллического детектора. Он бесконечно раз-
нообразил конструкцию своего вентиля, но все его
1 Направление движения тока считается обратным направле-
нию движения электронов.
55
усилия были направлены только к тому, чтобы улуч-
шить выпрямительное действие своего прибора. Он
был так озабочен улучшением детекторных свойств
своих ламп, что за этой мелочью проглядел все осталь-
ные чудеснейшие возможности, которые заложены в
электронных потоках, мчащихся в вакууме. Он заме-
нил своими вентилями трубки с серебряными опил-
ками в маркониевских приемниках и на этом успо-
коился.
Следующий шаг сделал в 1906 году молодой аме-
Первые пустотные вентили Флеминга.
риканец Ли де-Форест, поместивший между нитью
третий электрод — сетку.
Этот прибор стали называть триодом, или аудио-
ном (от латинского слова «аудио» — слушаю).
После изобретения де-Фореста стала возможной
радиотелефония и громкоговорящий радиоприем.
Аудион мог усиливать без искажения самые тончай-
шие звуковые модуляции. Четыре года спустя де-Фо-
рест построил многоламповый усилитель и передал
концерт из Чикагской оперы. Это был первый в мире
56
опыт радиовещания. Изобретение де-Фореста было
большим ударом для Флеминга. Ведь он за пятна-
дцать лет до Фореста начал изучать прохождение то-
ка через пустоту, первый предложил использовать
это явление в радиотехнике, был уже у цели, а вся
честь досталась американцу.
Душа электронной лампы — это катод — волосок,
накаленный током и испускающий электроны. Вначале
строители электронных приборов пользовались теми
же материалами, что применяются в осветительных
лампах. Они брали угольную нить, когда осветитель-
ные лампы были угольными. После того как Кулидж
научился протягивать из вольфрама тонкие нити,, ра-
диоконструкторы перешли на вольфрам. Но ведь нить
выполняет в осветительной и в электронной лампе
совершенно разные функции. В электронной лампе со-
всем не нужно, чтобы нить испускала свет и тепло.
Световое излучение нити в электронной лампе не ис-
пользуется. Нить должна излучать электроны, и чем
больше, тем лучше. Вольфрам же очень туг на элек-
тронную эмиссию1. Даже нагретый до 2400°, воль-
фрам испускает слабенький электронный ток. Для
создания высокого накала нити приходится затрачи-
вать очень много энергии. Вольфрамовые катоды
расточительно расходуют энергию. Экономичные и
долговечные катоды были открыты Артуром Венелъ-
том — чистым физиком, как он любил себя называть.
Венельт совсем не думал заниматься техническими
вопросами, но его заинтересовала формула англичани-
на Ричардсона, по которой можно было легко вычи-
слить величины электронного тока, испускаемого ме-
таллами в зависимости от их температуры. Венельт,
сомневаясь в правильности формулы Ричардсона, ре-
шил тщательно проверить ее на опыте.
1 Эмиссия- электронное излучение.
57
Он начал работать с платиновыми волосками и С
самого начала столкнулся с неудачами. Венельт никак
не мог добиться, чтобы электроны испускались равно-
мерно всей поверхностью нити. Из отдельных точек
платинового волоска исходили сияющие лучи. Эмис-
сия из этих точек была в несколько тысяч раз боль-
ше, чем с остальной нити. Он брал для своих нитей
самую чистую платину и с большими предосторож-
ностями запаивал в стеклянную колбу. Он всегда тща-
тельно мыл руки, когда работал с нитью. Ничего не
помогало. Эмитировали, то есть излучали), электроны
только отдельные точки катода. Венельт близоруко
прищурил глаза и поднес пальцы к самому носу. А что,
если достаточно самых ничтожных, микроскопических
доз, чтобы загрязнить нить? Венельт недовольно по-
вел носом. На пальцах могли остаться лишь следы
борного мыла или зубного порошка. Венельт задумал-
ся. Зубной порошок? Это ведь мел... углекислый
кальций. А что., если попробовать...
Через несколько минут физик торопливо запаивал
в стеклянную колбу платиновый волосок, облитый
меловой водой. Так и есть! Загрязненная мелом нить
испускала мощные электронные потоки. Он подал на
анод положительное напряжение, и через лампу потек
большой ток.
Осенью 1903 года Венельт сделал доклад об уди-
вительных свойствах солей щелочных и щелочно-
земельных металлов. Они во много раз увеличивали ис-
пускание электронов накаленными проволочками. Вы-
яснилось, что волосок можно делать не только из
платины,, но также из многих других металлов и
сплавов.
В 1903 году трудно было предсказать судьбу этого
открытия. Это был, скорее всего, интересный научный
курьез. В наше время все приемные радиолампы снаб-
жаются катодом из никеля, покрытого солями щелочно-
58
земельных металлов. Тридцать лет спустя открытие
Венельта позволило построить простые экономические
приемники, питаемые прямо от осветительной сети.
Это стало основой 'массовой радиофикации.
Первые аудио;ны де-Фореста работали крайне не-
устойчиво. Из десятка ламц, изготовленных на одном
и том же станке, не было двух одинаковых. Некото-
рые аудионы почему-то давали совершенно невероят-
ное усиление, другие не только не усиливали, но да-
же заглушали принимаемые сигналы.
Руководители фирмы «Дженераль Электрик», из-
готовляющей радиоаппаратуру и разные электроваку-
умные приборы, поручили физикам подробно изучить
эти капризные электронные приборы, объяснить все
аномалии в их поведении;, дать формулы для точного
расчета и разработать методы производственного кон-
троля выпускаемой продукции.
Альберт Хэлл и Ирвинг Лэнгмюр работали солид-
но ,и методично. Они начали с флеминговского вен-
тиля. В 1912 году было еще много физиков, которые
не верили, что электроны испускаются раскаленными
телами. Ток проходит в электровакуумных приборах
только потому, говорили эти ученые, что раска-
ленная нить, нагревая остатки газа, делает его элек-
тропроводным. Создайте в лампе очень хороший ва-
куум, и ток через нее совсем не пройдет. Чтобы про-
верить это, Хэлл и Лэнгмюр построили громадный вен-
тиль с вольфрамовым катодом толщиной с добрый
гвоздь. Они долго грели этот вентиль, тщательно от-
качивали его и наконец добились такой хорошей пу-
стоты, которую даже не смогли измерить. Они при-
соединили катод к мощной динамомашине, и вольфрам
засветился ослепительно' ярким светом.
По физическим законам следовало,, что такой кан
тод должен испускать электронный ток во много ам-
пер. Хэлл и Лэнгмюр включили в анодную цепь са-
59
мый грубый амперметр, какой только нашелся в лабо-
ратории. Ну что ж, начнем осторожно. Они включили
между анодом и катодом батарею в 10 вольт — стрел-
ка амперметра даже не дрогнула. Они повысили на-
пряжение до 100 вольт — амперметр не подавал ни-
каких признаков жизни. Они приключили к своей
лампе батарею в 1 000 вольт. Странно: стрелка ампер-
метра не шевелилась. Физики растерянно перегляну-
лись. А может быть, правы те, кто утверждает, что
в полном вакууме никакого испускания электронов на-
каленными телами не может быть?
Они притащили из соседней лаборатории большой
трансформатор на 100 тысяч вольт и включили его в
анодную цепь своей лампы. Пошел слабенький, еле
заметный ток. Лэнгмюр облегченно вздохнул: как-ни-
как, хоть какой-нибудь ток.
Десятки опытов были поставлены, прежде чем вы-
яснили, почему через лампу проходит такой малый
ток. Из этих опытов установили, что вылетающие из
нити электроны образуют вблизи нее облачко, которое
жмется к нити, как туман к земле в холодную пого-
ду. Это облачко электронов, рассеянных в простран-
стве, так и называют пространственным зарядом. Если
анод расположен далеко, он должен иметь очень вы-
сокое положительное напряжение, чтобы вытянуть
электроны из облачка, окружающего нить. Так Лэнг-
мюр нашел формулу пространственного заряда — зна-
менитый закон трех вторых: ток через вакуум пропор-
ционален не просто напряжению, а напряжению в сте-
пени 3/г, то есть если увеличить напряжение на аноде
в 4 раза, то ток возрастет в 8 раз, а если увеличить
в 100 раз, то ток увеличится в I 000 раз.
В 1905 году технический служащий берлинского
патентного бюро Альберт Эйнштейн расширял старое
обветшалое здание ньютоновской физики и заклады-
вал основы своей великой теории относительности.
60
Он на время оставил свою большую работу я
стал наблюдать яркие солнечные блики. В те годы
физики уже установили, что удары световых лучей
могут вырывать электроны из металлов и изоляторов.
Еще в 1889 году московский профессор Столе-
тов, освещая сильной вольтовой дугой цинковую пла-
стинку, собирал на помещенную вблизи проволочную
сетку электроны, вырванные лучами света из цинка.
Но все физики приходили в отчаяние от непостоян-
ства и капризности этого явления.
В одном случае электроны почему-то вырываются
красными лучами, в других — красные лучи не произ-
водят никакого действия, а, наоборот, очень активны
синие и фиолетовые лучи. Эйнштейн не производил
никаких новых опытов. Он лишь тщательно обдумал и
сопоставил все факты, найденные этими бедными экспе-
риментаторами, запутавшимися в своих наблюде-
ниях. Результатом явилась небольшая заметка Эйн-
штейна о фотоэлектрическом эффекте. Эйнштейн
предложил простую формулу,, связывающую воедино
свойства металла и лучей. За эту короткую строчку,
в которой не было ни интегралов, ни каких-нибудь
специальных сложных функций, он получил Нобелев-
скую премию, и если бы Эйнштейн не создал теорию
61
относительности., формулы фотоэффекта было бы до-
статочно, чтобы обессмертить его имя.
И сразу все стало ясно и понятно; Из недр отвле-
ченнейшей физики фотоэффект перекочевал в технику.
Им стали заниматься инженеры,, которые создали фо-
тоэлемент., один из удивительных электровакуумных
приборов.
В наши дни вакуумные приборы занимают моно-
польное положение в технике связи. Им обязана! своим
развитием автоматика и телемеханика.
Они стали рулевыми у сложных компасов океан-
ских гигантов. Поднялись над землей в качестве по-
мощников пилотов. Стали на страже у домен и мар-
тенов, чтобы сигнализировать о* малейших неполадках
в ходе производственного процесса. Заняли команд-
ные места у прокатных станов.
В науке и технике нет изолированных фак-
тов. Каждое открытие или изобретение ухо-
дит своими корнями в предшествующие исследо-
вания и протягивает свои ветви в неведомое.
УСИЛИТЕЛИ
Пионеры Электротехники были, очень занятый на-
род. Они по уши увязли в своих проволочных катуш-
ках, углях для вольтовых дуг и прочих электротехни-
ческих деталях. Они выдумывали и строили новые
удивительные аппараты, но. не находили времени при-
думывать хорошие новые имена для своих детищ.
Исключение составлял только Фарадей. У него было
много друзей среди ученых лингвистов и филологов;
он советовался с ними и дал много новых красивых
62
и звучных слов, как: «катод», «анод», «диэлектрики»,
«электроды». Другие же электротехники не любили
ломать голову над изобретением новых слов. Они да-
вали своим детищам первое понравившееся имя. Они
назвали «якорем» круглый железный барабан, обмотан-
ный проволокой, хотя эта важнейшая часть динамо-
машины нисколько не похожа на добрый старый лап-
чатый якорь, который болтается на прочной цепи под
носом кораблей. Они назвали «арматурой», что значит
вооружение, такую совсем не воинственную вещь, как
электромагниты динамомашины. Нужно обладать
очень пылким воображением, чтобы отгадать, что за
приборы скрываются за странными названиями «пуска-
тели» и «держатели».
В начале XVII века во Франции были введены ре-
гулярные пассажирские рейсы дилижансов. Тяжелая
карета на жестких рессорах, обшитая грубой кожей,
неторопливо катила по ухабистой дороге. Через каж-
дые двадцать-тридцать километров были расположены
почтовые станции для перепряжки лошадей. Эти пе-
репряжки назывались «реле».
Когда были построены первые телеграфные линии,
оказалось, что ток батареи передающей станции, прой-
дя несколько сотен километров, уже не может при-
вести в действие телеграфный аппарат. Тогда строи-
тели телеграфов придумали новый прибор. Под дей-
ствием слабого, приходящего' издалека сигнала этот
прибор замыкал цепь местной батареи, ток которой
действовал на телеграфный аппарат. Этот прибор они
окрестили старым французским словом «перепряж-
ка» — реле. Это очень удачный электротехнический
термин. Реле подхватывает слабеющий сигнал, усили-
вает его и вновь направляет его в дальнейшую линию
или в телеграфный аппарат.
Самым чудесным реле является электронная
63
лампа, рожденная в начале нашего столетия и описан-
ная в предыдущей главе.
Радиоприемник, расположенный в Москве, полу-
чает от радиостанции, находящейся в Ленинграде,
мощность, во много раз меньшую, чем та, которую раз-
вивает лениво ползающая муха. В громкоговоритель
же из приемника поступает в сотни тысяч, в миллионы
раз большая мощность. Такое усиление дают элек-
тронные лампы. В усилительной лампе на пути элек-
тронного потока, мчащегося от катода к аноду, стоит
«страж» — управляющая сетка. Приходит на сетку
электрический импульс, изменяющий ее напряжение в
отрицательную сторону, и электронный поток тормо-
зится и уменьшается. Приходит положительный им-
пульс, и сетка подхлестывает, увеличивает электрон-
ный поток. В одной лампе трудно увеличить получае-
мую мощность, приходящую на управляющую сетку,
более чем в 100 раз. Но если приключить вторую лам-
пу, усиливающую ток первой, электронный поток уси-
лится в 10 тысяч раз. При трех лампах усиление до-
стигает миллиона.
Электронное реле работает без малейшего запаз-
дывания. Если сеточное напряжение будет меняться с
частотой 100 миллионов раз в секунду, то и тогда
изменение тока, отдаваемого лампой, будет следовать
без отставания за этими изменениями.
На электронных лампах основана вся современная
радиосвязь. Как бы ни был слаб сигнал, приходящий
от отдаленного передатчика, электронная лампа под-
хватит его и усилит до требуемого предела.
Реле и усилители позволили централизовать управ-
ление современными мощными и разветвленными энер-
госистемами. Оператор на центральном пункте пово-
рачивает ключ. За сотню километров мчится сигнал,
мощность которого — доли ватта. На месте своего
назначения этот сигнал попадает в систему реле. Сиг-
64
нал катится по каскадам усиления, как снежный ком
с вершины горы. Мощность сигнала нарастает в ты-
сячи раз. По его команде с грохотом открываются
шлюзовые ворота, ревущий водопад врывается в тур-
бины, и в энергосистему поступают новые тысячи
киловатт. Ответный сигнал мчится от электростанции
обратно на центральный диспетчерский пункт. На
пульте перед оператором вспыхивает крохотный элек-
трический светлячок. «Ваше приказание выполнено»,
докладывает он своим появлением. Стрелка ваттметра
отклоняется вправо. «Южные гидрогенераторы работа-
ют на полной мощности», сообщает она. Пульт управ-
ления безошибочно сигнализирует о всех изменениях в
энергосистеме: «На алюминиевом заводе увеличилась
нагрузка», «на северной подстанции произошла авария
с трансформатором, и питание района переключилось
на другую магистраль», «восточная линия передач от-
ключилась от кольца, но автоматическое реле повтор-
ного включения вновь пустило ее в работу». Переклю-
чение произошло так быстро, что лампочки не успели
мигнуть.
Оператор принимает новые решения. Несколькими
слабыми движениями пальцев он вводит новые мощ-
ности в сотни тысяч киловатт, раскинутые на про-
странстве в тысячи квадратных километров. Он оста-
навливает одну электростанцию, пускает в ход дру-
гую... Вся сложная, разветвленная энергосистема, раз-
вивающая мощность, равную мускульной работе мно-
гих миллионов людей, подчинена воле одного чело-
века.
Грубая сила нужна лишь для выполнения
грубой работы. Слабые, но разумно примененные
усилия достаточны дли управления и руководства
огромными мощностями.
5 Страна ПЭЭФ
65
ПОСТОЯННЫЙ ток
У нижнего края карты Пээф обособленно от
остальной области пролегает полоса тока нулевой ча-
стоты, тока, не меняющего своего направления, по-
стоянного тока.
Свыше 99 процентов вырабатываемой во всем мире
электроэнергии получается в виде переменного тока,
но более четверти всей электроэнергии потребляет-
ся в виде постоянного тока, для чего перемен-
ный ток специально преобразовывается в посто-
янный.
Постоянный ток нужен прежде всего для электро-
химической промышленности. Постоянный ток — важ-
нейшее сырье. Один из основных металлов современ-
ной техники — алюминий — может быть получен
только электрическим путем. В больших ваннах рас-
плавляют соединения алюминия — криолит и глино-
зем — и пропускают сквозь этот расплав постоянный
ток. Глинозем разлагается, и на дне ванны собирается
расплавленный алюминий. На каждый килограмм ме-
талла необходимо затратить около двадцати киловатт-
часов электроэнергии. Алюминий нужен и для воен-
ной техники и для мирного строительства. Мощности
алюминиевых заводов измеряются десятками тысяч
киловатт.
Ванны для электролиза алюминия работают при
токах в тысячи ампер. Напряжение на каждой ванне
меньше трех вольт, но для удобства эксплоатации
большое число ванн включается последовательно, и
напряжение на всей серии получается в несколько сотен
вольт.
С помощью электричества добываются: магний,
натрий и калий, — здесь также необходим постоян-
ный ток больших мощностей.
В электрических ваннах рафинируется, очищается
66
медь, идущая на приготовление проводов и шин —
медных пластин — проводников тока. Это установки
большой мощности, они работают с токами в тысячи
ампер.
На постоянном токе действуют гальванопластиче-
ские установки. В гальванических ваннах производят
никелировку хирургических инструментов, самоваров,
1 — кожух; 2 — изоляция; 3 -• катод: 4 — аноды; 5 — расплавленные соли;
6 — алюминий; 7 — застывшая корка электролита; 8 — катодная шина.
велосипедов. В гальванических ваннах покрывают хро-
мом машиностроительные детали и мерительные ин-
струменты для придания им твердости и износоустой-
чивости. В гальванических ваннах золотят, серебрят,
кадмируют, лудят (покрывают оловом) разнообразней-
шие изделия. Путем электролитического наращивания
5*
67
меди и хрома изготовляют матрицы — формы для
граммофонных пластинок.
Такие ванны работают при напряжениях в едини-
цы вольт и при токах не выше сотни ампер.
* *
*
Постоянный ток можно получать при помощи ди-
намомашин, приводимых в действие каким-нибудь
тепловым двигателем. Но те потребители, которые на-
ходятся в районе, обслуживаемом центральными элек-
тростанциями переменного тока, как правило, не уста-
навливают у себя отдельных динамомашин. Они пред-
почитают перерабатывать переменный ток в постоян-
ный. Этот более длинный обходный путь получения
постоянного тока экономически оказывается самым
выгодным и самым удобным.
Чаще всего постоянный ток преобразовывают из
переменного с помощью выпрямителей. Самые распро-
страненные выпрямители — ртутные. Они представля-
ют собой стеклянный или стальной сосуд, из которого
тщательно выкачан воздух. В нижней части этого пу-
стотного сосуда имеется небольшое углубление —
катодная чаша. В нее наливается ртуть. Когда выпря-
митель работает, по поверхности ртути бегает светлое
пятно. Из пятна несется мощный поток электронов.
Электронный поток попадает на угольные цилин-
дры — аноды, укрепленные в верхней части выпря-
мителя. Электронный поток все время переходит
с одного анода на другой, переключая электриче-
скую цепь так, что к потребителю попадает ток, теку-
щий все время в одном направлении, — постоян-
ный ток.
Электрический поток, несущийся внутри выпря-
мителя сквозь ртутные пары, заставляет эти пары
светиться зеленым, голубым, сиреневым светом.
68
Мощный ртутный выпрямитель.
1. — ртутный катод; 2 — анод; 3, — кожух.
69
Ртутные выпрямители работают весьма экономична,
перерабатывая переменный ток в постоянный; на это
тратят не больше 5 процентов мощности. С такими
выпрямителями работают все трамваи, троллейбусы,
метро. Огромные ртутные выпрямители мощностью в
несколько тысяч киловатт устанавливаются на алюми-
ниевых и магниевых заводах. Маленькие стеклянные
ртутные выпрямители применяются для зарядки ак-
кумуляторов.
И в электротехнике прямой путь не всегда
самый выгодный.
КОПИЛКА ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
Постоянный ток по сравнению с переменным обла-
дает важным преимуществом: его можно запасать
впрок. Переменный ток должен быть потреблен в са-
мый 'момент его производства — это скоропортящий-
ся продукт. Поэтому электростанции иногда устанав-
ливают удешевленный тариф на электроэнергию, по-
требляемую в промежутке времени от часа ночи до
шести утра.
Для постоянного тока существуют хранители энер-
гии — аккумуляторы. Энергия электрического тока
в аккумуляторах превращается в энергию химическую
и в таком виде может храниться несколько дней.
В любое мгновенье аккумулятор готов отдать накоп-
ленную в нем энергию.
Много изобретателей работало над аккумулято-
рами, чтобы сделать их легкими и экономичными.
И все же современные аккумуляторы далеки от
совершенства.
Чтобы запасти один киловатт-час электроэнергий,
необходим аккумулятор весом более 50 килограммов.
Между тем достаточно затратить всего 200 граммов
бензина или нефти, чтобы получить такую же энер-
гию в двигателе внутреннего сгорания. Запас энергии
в аккумуляторе «весит» в 250 раз больше, нежели
такой же запас энергии в виде
топлива.
Попытки снизить вес акку-
муляторов ведут к укорочению
их жизни. Легкий аккумулятор
выдерживает лишь несколько
десятков зарядов и разрядов,
после чего пластины его разру-
шаются.
Кроме того, аккумуляторы
берут слишком большие про-
центы за хранение электро-
энергии. Обычно аккумулятор
отдает не больше половины
затраченной на его зарядку
электроэнергии. Стоящий в
бездействии аккумулятор по-
степенно теряет запасенную в
нем электроэнергию.
Но постоянный ток — весь-
ма удобный вид энергии: его
легко перевести в тепло, з ме-
ханическую работу, в свет. По-
этому электрические акхумуля-
Конструкция современ-
ного свинцового акку-
мулятора.
тары, несмотря на все свои
недостатки, широко применяются в технике. Правда,
не в основной энергетике, а на вторых, подсобных,
но все же весьма важных и ответственных ролях. Онл
питают телефонные станции, аварийное освещение,
71
Испытание электрической шлюпки с мотором, питаемым от
аккумуляторов (1885 год).
разного рода контрольные, командные а измеритель-
ные установки.
Без аккумуляторов немыслим современный подвод-
ный флот. Находясь в погруженном состоянии, под-
водная лодка движется электромоторами, питаемыми
от аккумуляторов. Так как аккумуляторы тяжелы, то
подводный путь невелик. Затем лодка должна
всплыть, пустить в ход свои дизели и снова зарядить
аккумуляторы.
Каждый современный автомобиль снабжен аккуму-
ляторами; они питают освещение, сигнал, радиоприем-
ник. Аккумуляторы заводят двигатель внутреннего
сгорания при помощи стартерного электромотора.
Танкисты знают, как важно иметь хорошо заряжен-
ный аккумулятор, чтобы безотказно запустить двига-
тель в ответственный момент.
Тяжелые аккумуляторы приходится ставить для
питания бортовых сетей на самолеты, где дорог ка-
ждый грамм веса.
С электрическими аккумуляторами строятся новые
торпеды — могучее оружие флота. Старые торпеды с
воздушным мотором оставляют за собой на поверхно-
сти моря пенистый след. Это выдает подводную лод-
ку, выпустившую торпеду, и позволяет кораблю увер-
нуться от несущейся на него смерти.
Аккумуляторные торпеды бесследны. Они идут под
водой, ничем себя не обнаруживая. Но они более тя-
желы и менее дальнобойны, нежели торпеды, работа-
ющие сжатым воздухом.
Стоит затратить рубль во времена изоби-
лия, чтобы иметь в запасе копейку на черный
день.
73
ИСТОРИЯ ЭЛЕКТРОСВАРКИ
В Москве, в Кремле, подле колокольни Ивана
Великого, стоит на гранитном пьедестале самый боль-
шой в мире колокол. Он знаменит своей историей, бо-
гатой приключениями.
Вступив на престол, царь Борис Годунов решил
ознаменовать это событие отливкой колокола небывалой
величины. Колокол был отлит. Диаметр его превышал
5 метров, а толщина стенок достигала метра. Во вре-
мя подъема на колокольню канаты не выдержали тя-
жести колокола: он упал и разбился.
В 1654 году, по приказу царя Алексея Михайлови-
ча, из обломков был отлит новый колокол. Много лет
лежал он в литейной яме, и никто не брался поднял
его. Лишь через двадцать лет оставшийся неизвест-
ным крестьянин, царский привратник, поднял его на
колокольню Ивана Великого. Девять месяцев подни-
мали колокол. Это было такое необычайное событие,
что шведский посол Кольбергер не хотел уезжать из
Москвы, пока не поднимут колокол.
В этот колокол благовестили при короновании
Петра I. Во время пожара 1701 года колокол упал и
разбился.
В 1731 году русский мастер Иван Моторин с сы-
ном своим Михаилом перелил обломки. В третий раз
переплавлялась дорогая серебряная бронза. Колокол
пятиметровой высоты весил больше 12 тысяч пудов.
Но поднять его не удалось. Пожар истребил деревян-
ные мостки, на которых колокол ожидал своего подъ-
ема. При падении у него отбился край весом в 700 пу
дов и появилось несколько продольных трещин.
В 1837 году колокол поставили на каменный цо-
коль. Так и стоит с тех пор в Кремле, вблизи «царь-
пушки», которая не стреляет, «царь-колокол», который
74
Первая электросварочная мастерская Бенардоса
йе звонит. О нем изредка всйоминали лишь историки
да любители старины.
В девяностых годах прошлого столетия колокол
этот совершенно неожиданно оказался в центре вни-
мания электротехников.
В эти годы смелые конструкторы уже грезили
о широком применении электрического тока для
плавки и сварки металлов.
Первые опыты начал Бенардос, «дворянин и изобре-
татель из Полтавы», как он сам называл себя в патент-
ных грамотах. Это был неугомонный изобретатель. Он
засыпал министерство просвещения и торговли фанта-
стическими проектами, постоянно судился со своими
многочисленными (он работал во всех областях техни-
ки) конкурентами, был самым грозным клиентом па-
тентного департамента. Патентные чиновники бледне-
ли при одном виде письма с почтовым штемпелем
«Полтава».
В 1886 году Бенардос пытался сваривать железные
детали вольтовой дугой. Одним полюсом дуги служил
сам свариваемый предмет, другим — угольный элек-
трод. Первые результаты были плачевны: углерод из
угольного стержня примешивался к свариваемому ме-
сту, шов получался хрупким и ломким.
Но Бенардос не задумывался над такими мелоча-
ми. Он срочно выехал в Петербург и заявил патент на
изобретенный им способ электрической пайки и свар-
ки металлов во всех европейских странах. Затем он
нашел доверчивых капиталистов и в компании с ними
организовал общество по эксплоатации его изобре-
тения.
О работах Бенардоса узнал Николай Славянов,
горный инженер, управляющий Пермским сталелитей-
ным и пушечным заводом. Будучи прекрасным техно-
логом, он сразу же понял, в чем ошибка Бепардоса.
Одним из полюсов дуги у Бенардоса служил угольный
76
стержень. Поэтому частицы углй примешивались к
расплавляемому металлу. Но ведь вольтова дуга го-
рит не только между углем и металлом. В качестве
второго электрода дуги Славянов взял стержень из
того же материала, что и свариваемые детали. В пла-
мени дуги стержень плавился, расплавленный металл
стекал на свариваемое место и заполнял все щели и
трещины. Славянову удалось успешно починить не-
сколько бракованных зубчатых колес на Пермском за-
воде, и он заявил патент на свой способ «электро-
сплавки» в России, Германии, Англии и Франции.
Вскоре в Петербурге открылась контора Износкова,
полномочного представителя Славянова. Чтобы отме-
жеваться от Бенардоса, Славянов избегал применять
термин «электросварка» и назвал свой способ «элект-
росплавкой металлов».
Деятельность Славянова взволновала Бенардоса.
«Смехотворно называть изобретением замену уголь-
ного стержня железным», доказывал он >в патентном
бюро и забывал при этом, что благодаря применению
железного электрода прочность сваренного места у
Славянова стала получаться даже выше, чем у целого
металла.
Бенардос подал на Славянова в суд, обвиняя его в
плагиате, то есть в воровстве адеи изобретения, и
в нарушении патентных прав.
Экспертом по делу Славянова—Бенардоса был про-
фессор Петербургского университета физик Хвольсон.
Авторитетный ученый не очень разбирался в вопросах
патентного права. Он вообще полагал, что никакого
хитроумия нет в том, чтобы применить давным-давно
известную вольтову дугу для плавки металлов, лишь
бы была под рукой достаточно мощная динамомашина
или аккумуляторная батарея для питания дуги. Если
бы аннулировать привилегию Славянова, то, по спра-
ведливости, надо бы аннулировать и патент Бенардоса.
77
Рассудив так, Хвольсон посоветовал суду признать
Славянова таким же равноправным изобретателем, как
и Бенардоса.
Судебный процесс не поднял популярности элек-
тросварки. Лишь время от времени Бенардосу и Сла-
вянову перепадали случайные мелкие заказы.
В 1890 году право на эксплоатацию способа Бенар-
доса купил Коломенский машиностроительный завод.
Способ полтавского изобретателя не вызвал особых
восторгов — результаты были неважные, и акционеры
Коломенского завода, поверив рекламе Износкова —
«лучшее — враг хорошего», купили патент Славянова.
Но в общем дела конкурентов шли плохо. Это
были годы, когда в Баку только начинали бить
нефтяные фонтаны, когда предприимчивые капита-
листы зарабатывали сотни тысяч, покупая выжжен-
ный солнцем клочок земли. Трудно было найти
охотников вкладывать капиталы в такое сомнительное
предприятие, как сварка металлов электрическим
током.
Нужно было придумать какой-нибудь совершенно
необычный трюк, чтобы задеть за живое русских за-
водчиков-тугосумов.
И как раз в это время появилась тощая брошюрка,
иаписан'иая мастером «Русского общества пароход-
ства и торговли» в Севастополе Робертсом.
Робертс был большим поклонником русской стари-
ны, и его удручала мысль о том, что самый боль-
шой в мире «царь-колокол» не звонит. Брошюрку он
издал на свои средства и в этой книжечке горячо
доказывал, что «царь-колокол» можно легко и
дешево починить, залив трещины расплавленным
металлом.
Бенардос сразу же ухватился за эту идею. «Царь-
колокол» — это может заинтересовать русских про-
78
мышленников», решил он и разослал во все техниче-
ские журналы статьи, в которых доказывал, что
«царь-колокол» надо обязательно оживить, что способ
Робертса никуда не годится и что починить колокол
можно только изобретенным им, Бенардосом, спосо-
бом.
Бенардос и Славянов спорили, при каком способе электросвар-
ки лучше сохранятся изображения апостолов на поверхности
«царя- колокола».
Славянов, прослышав о кипучей кампании, подня-
той Бенардосом, спешно выехал в Москву и прочел в
«Обществе любителей русской старины» обстоятель-
ный научный доклад.
Не довольствуясь разъяснительной кампанией, ко-
торую успели провести его конкуренты, Славянов, в
свою очередь, доказывал, что «царь-колокол» надо
срочно чинить. Попутно с этим он научно обосновал
разницу между электросваркой и электросплавкой,
убеждая слушателей в тпм, что только его, славя-
79
новская, электросплавка призвана возродить «царь-
колокол».
Завязалась забавная полемика. Славянов и Бенар-
дос всерьез спорили о том, каким методом заварки
трещин лучше сохранить поясные изображения апо-
стола Петра и святой Анны на поверхности колокола.
Только в одном пункте они сходились, дружно ругая
Робертса и понося его ненаучный метод.
«Царь-колокол» не помог Бенардосу и Славянову.
Русские промышленники не обращали внимания на
споры изобретателей. Отставшая от промышленности
Западной Европы и Америки, Россия была мало бла-
гоприятной почвой для развития такого революцио-
низирующего метода производства, как электро-
сварка.
К тому же у электросварки появился опасный кон-
курент — автогенная сварка (сварка кислородно-аце-
тиленовым пламенем).
Общество Бенардоса мирно обанкротилось; пред-
ставитель Славянова, Износков, потерпевший круше-
ние в борьбе с хитрыми агентами осмиевых ламп, бес-
славно сошел со сцены. «Царь-колокол» остался непо-
чиненным.
Родившаяся в России электросварка перекочевала
в Америку. Здесь она получила дальнейшее развитие
и окончательное признание.
Одним из первых электросваркой занялся молодой
филадельфийский профессор химии Томпсон. В отли-
чие от Бенардоса и Славянова Томпсон решил произ-
водить сварку не вольтовой дугой, нагревающей ме-
талл снаружи, с поверхности, а тем теплом, которое
выделяется внутри каждого проводника при прохо-
ждении электрического тока. Томпсон прижимал друг
к другу металлические детали, подлежащие сварке, и
пропускал через них ток большой силы. Электрическое
80
сопротивление больше всего было в точках контакта.
Поэтому здесь выделялось и наибольшее тепло.
Свариваемые детали размягчались  соединялись
друг с другом. Для получения тока большой силы
Томпсон применял машину переменного тока и транс-
форматор.
Томпсон придумал очень простую и удобную
конструкцию сварочного трансформатора. Из толстой
медной шины он сгибал большой виток, который окан-
чивался двумя зажимами. В зажимах укреплялись сва-
риваемые детали. На виток он клал катушку из изо-
лированной медной проволоки, а затем поверх всего
наматывалась мягкая железная проволока. Она обра-
зовывала сердечник трансформатора.
На чертеже сварочные трансформаторы выглядели
аккуратными и красивыми. Но Томпсон очень торопил-
ся, железная проволока была намотана небрежно, и
первые его трансформаторы походили на ежей.
Вскоре вся лаборатория Томпсона заполнилась эти-
ми железными «ежами» самых разнообразных разме-
ров, начиная от совсем крошечных «еженят», могу-
щих сварить только тоненькие проволочки, до огром-
ных железных «дикобразов», с помощью которых
Томпсон пытался сваривать рельсы.
Он строил аппараты для стыковой сварки стерж-
ней и проволок. Потом построил аппараты для точеч-
ной сварки. Сварочный трансформатор оканчивался
длинным хоботом с острыми медными электродами на
конце. Между этими электродами зажимались желез-
ные листы, которые требовалось скрепить. Они схва-
тывались прочными точками.
Такие машины строил и Бенардос, но для точечной
сварки он пользовался двумя угольными стержнями.
Хорошей сварки получить не удавалось. После заме-
ны угольных электродов медными у Томпсона стали
получаться прекрасные сварные точки.
6 Страна ПЭЭФ
81
И наконец^ он начал строить машины для шовной
сварки. Медный хобот оканчивался двумя роликами,
между которыми пропускались железные листы.
Электрический ток соединял их плотным прочным
швом. Первые опыты Томпсон начал, не имея еще до-
статочно мощных машин переменного тока для пита-
ния сварочных трансформаторов. Он работал над кон-
тактной сваркой долгих шесть лет, прежде чем его
машины вышли на рынок.
Поздней весной 1886 года тощие длинноносые
сварочные аппараты впервые переступили порог томп-
соновской лаборатории-мастерской. Они нерешительно
постояли у дверей, принюхиваясь к экономической
конъюнктуре.
Над Европой еще бушевал жестокий экономиче-
ский шквал, но американское небо уже очистилось.
Наступал послекризисный подъем. Американская про-
82
мышленность обновляла оборудование, открывались
новые заводы,, новые производства. Время было бла*
гоприятным.
Томпсоновские машины бодро зашагали по Амери-
ке. Они смело входили на заводы и бодро принима-
лись за работу. Это были мастера на все руки. Они
умели сваривать цепи, металлическую посуду, автомо-
бильные колеса, лопаты, булавки для галстуков и же-
лезнодорожные рельсы.
«Вы берете мои машины на испытательный срок,—
заявлял Томпсон. — Если они не справятся с работой,
вы отошлете их мне обратно». Но томпсоновские ма-
шины не отступали ни перед какой работой, никогда
не сдавались. Когда задача оказывалась не под силу
простой стандартной машине, на помощь ей из томп-
соновских мастерских спешили специальные аппараты.
Одни были тонкие, изящные и вертлявые, с длин-
ными сварочными электродами, которые могли за-
браться в самую узкую щель, выполнить самую дели-
катную работу. Другие были неуклюжи и неповорот-
ливы. Они казались сонными и еле ворочали могучими
медными бивнями. Они сваривали толстейшие желез-
ные стержни, рельсовые крестовины и якорные цепи
военных кораблей.
Все машины Томпсона были проникнуты одной
идеей: простота конструкции, огромная производитель-
ность и дешевизна работы.
Каждая сваренная на контактной машине точка об-
ходится меньше одной десятой копейки, а метр плот-
ного сварного шва — 5—10 копеек.
Старые, испытанные методы производства металли-
ческих изделий: клепка, пайка, кузнечная сварка, от-
ступили перед этим натиском. Сварочные аппараты
протянули свои хоботы над фордовскими конвейерами,
стали трудиться на вагонных заводах пульмановской
6»	83
компании, в просторных цехах «Дженераль Элек-
трик К°».
Увлеченные контактной сваркой Томпсона, амери-
канцы в первое время мало обращали внимания на ду-
говую сварку Бенардоса и Славянова, но когда они
наконец заинте|ресовались ею, делу был придан на-
стоящий американский размах.
Машина для точечной сварки мощностью в 50 киловатт.
Многие работы значительно удобнее и выгоднее
было выполнять дуговой сваркой, чем контактной.
Конструкторы разработали для дуговой сварки
легкие и портативные генераторы. Они стали приме-
нять дуговую электросварку при сооружении стальных
каркасов небоскребов, при изготовлении судов, желез-
нодорожных вагонов, цистерн, мостов и виадуков.
84
Американцы, подсчитав, что замена клепаных швов
дуговой сваркой экономит труд, время и металл,
начали применять изобретение русских инженеров в
невиданных масштабах.
Америка не могла удовлетвориться медлительной
ручной сваркой. Были построены сварочные автоматы:
достаточно включить ток, и автомат начинает ползать
по свариваемому изделию и зализывать своим огнен-
ным язычком все щели и трещины. Специальными
реле очень точно поддерживается режим сварочной
дуги. Шов получается прочный и надежный.
Значительно позже, чем дуговая электросварка и
контактная сварка на переменном токе, возникли элек-
тросварочные аппараты с накоплением энергии.
Лет двенадцать тому назад автором этой книжки
был построен аппарат высоковольтной конденсаторной
сварки. В нем используется тот же принцип накопле-
ния зарядов, что и в генераторах искусственных
молний.
Энергия запасается в конденсаторной батарее и
в течение тысячной доли секунды разряжается на сва-
риваемой точке. В таком аппарате мощность, прикла-
дываемая к изделию в момент сварки, может равнять-
ся нескольким сотням киловатт. Для питания же ап-
парата достаточна весьма маломощная сеть, которая
в течение десятых долей секунды успевает полностью
зарядить конденсатор. Качество сварки получается
очень высоким, так как количество энергии, отдавае-
мой конденсаторами, может быть строго дозировано.
За последние годы сварочные аппараты с накоплением
энергии распространяются в Америке. Для накопления
энергии применяются не только конденсаторы, но и
катушки — дроссели.
Свидетельство о ценности любого изобре-
тения дает лишь его многолетняя успешная
эксплоатация.
86
ТОКИ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ
База; современной электротехники — производ-
ство, передача и распределение электрической энер-
гии — занимает узкую полоску у нижнего края
карты Pf.
Первичным источником электрической энергии
служит механическая сила: генераторы., вырабатываю-
щие электрический ток, приводятся в движение па-
ровыми или водяными турбинами.
Наиболее надежными и экономичными получают-
ся генераторы тока с частотой в 50—6Q герц.
Между тем значительную часть территории карты
Пээф занимают устройства, работающие с токами вы-
сокой частоты.
Первое знакомство инженеров с токами высокой
частоты относится к очень давним временам.
Лет сто тому назад было замечено, что если взять
простейший электрический конденсатор — лейденскую
банку, зарядить ее до высокого напряжения, а затем
замкнуть ее медным проводом, свернутым в спираль,
то накопленные в конденсаторе заряды исчезнут не
сразу. Они будут переходить с одной обкладки кон-
денсатора на другую, лишь постепенно уменьшаясь в
величине. Электрическая цепь из медной спирали и
конденсатора ведет себя, как тяжелый маятник: от-
клоненный от положения равновесия, он не сразу при-
ходит в покой, а совершает ряд колебаний, постепен-
но уменьшающих свой размах. Электрическая цепь из
конденсатора (емкости) и спирали (индуктивности) яв-
ляется колебательной системой. Чем короче маятник,
тем более быстрые колебания он совершает. Чем мень-
ше емкость и индуктивность электрической колеба-
тельной цепи, тем более быстрые колебания могут в
ней происходить.
При высоких частотах электромагнитная энергия
86
может отрываться от проводников и уходите, излу-
чаться в пространство.
Явление излучения электромагнитной энергии впер-
вые обследовал Генрих Герц. С помощью примитив-
нейших приборов ученый провел изумительные по
своей точности исследования. Он доказал, что отрезок
проводника в метр длиной, несущий ток силой в 10
ампер и с частотой 100 миллионов периодов в секунду,
излучает в пространство около 10 киловатт. Герц дал
основные формулы, по которым в наши дни произво-
дятся расчеты радиопередачи. Опыты и расчеты Герца
послужили основой для беспроволочной связи.
Талантливейший русский изобретатель Попов, а за
ним итальянец Маркони и другие ученые всех стран
разработали устройства для излучения -и приема элек-
тромагнитных колебаний антенны, построили генера-
торы для токов высокой частоты, -сконструировали
усилители, — словом, все то, что составляет технику
токов высокой частоты.
Маятник, выведенный из равновесия, совершает
постепенно затухающие колебания. Чтобы поддержать
эти колебания в часах, существует спуск, подающий
маятнику энергию от заведенной пружины.
Электрические колебания в контуре, состоящем из
емкости и индуктивности, затухают очень быстро. Что-
бы поддерживать эти колебания неограниченное время,
к контуру из емкости и индуктивности подключают
электронную лампу. Лампа обладает способностью
рубить подводимый к ней постоянный ток или ток
низкой частоты на отдельные быстро следующие один
за другим импульсы. Эти импульсы подталкивают кон-
тур из емкости и индуктивности, поддерживая в нем
незатухающие электрические колебания. Так ламповый
генератор преобразовывает энергию постоянного тока,
или тока низкой частоты, в энергию высокочастотных
колебаний.
87
Современная генера-
торная лампа. Она
способна развить
мощность до ста ки-
ловатт при частоте
вырабатываемого то-
ка до нескольких де-
сятков миллионов
герц.
При помощи машинных генераторов удается полу-
чать переменные токи с частотой, самое большее, в не-
сколько тысяч герц. Ламповые генераторы без всяких
затруднений вырабатывают токи с
частотой в несколько миллионов
или даже миллиардов герц.
Верхняя часть графика Пээф —
это царство электровакуумных при-
боров, царство электронных ламп.
Ламповые генераторы появились в
технике в годы первой мировой вой-
ны. Сначала они были маломощны
и ненадежны в работе. Высокоча-
стотная энергия стоила в десятки
раз дороже энергии постоянного
тока, или тока 50 герц. Только ра-
диотехника могла позволить себе
такую роскошь. Возможность уста-
новления связи без проводов оку-
пала любые расходы. В наши дни
ламповые генераторы достигли вы-
сокой степени совершенства: они
строятся на мощности в сотни и
тысячи киловатт. Это уже вовсе
не слаботочная техника. Токи вы-
сокой частоты находят тысячи
новых применений. Они, по спра-
ведливости., занимают большую тер-
риторию на карте Пээф.
л ем выше частота тока, тем более ценным
видом энергии он является, тем более разно-
образные применения он может иметь.
88
НАГРЕВ вез огня
В солнечный июньский день 1939 года в простор-
ном фойе Центрального ленинградского дома культуры
столпилось множество людей, делегатов первой все-
союзной конференции инструментальщиков. На вы-
ставке были собраны разнообразные приборы, станки,
инструменты — новинки советской техники. Плотное
кольцо зрителей обступило большой шкаф, блестев-
ший никелем и эмалью. Сбоку шкафа, на уровне метра
от пола, находился медный виток. На нем-то, на этом
витке, и былф сосредоточено все внимание окру-
жающих.
Присутствующие держали в руках блестящие
стальные диски размером с большой старинный пятак.
Я заказал около двухсот таких дисков из сырой ин-
струментальной стали и раздал их делегатам конфе-
ренции.
Шкаф представлял собой высокочастотную зака-
лочную установку, изготовленную на заводе «Свет-
лана».
Закалка — решающая операция в производстве
стальных изделий. Детали машин и инструменты из-
готовляются обычно из сырой мягкой стали и лишь
после того,, как им придана окончательная форма, под-
вергаются закалке, благодаря которой приобретают
должную твердость и износоустойчивость.
— Каждый из вас может сам закалить на этой
установке свой диск, — объявил я.
В представлении подавляющего большинства инже-
неров, занимающихся термообработкой стали, опера-
ция закалки всегда была связана с пышущей жаром
печью, с копотью, огнем и дымом. На конференции
они впервые увидели нечто совсем иное.
89
В любом металлическом предмете, помещенном в
переменном магнитном поле, возникают электрические
токи, образующие замкнутые контуры, так называе-
мые вихревые токи.
Вихревые токи нагревают тело, в котором они цир-
кулируют. Нагрев тем больше, чем выше частота то-
ка. При высоких частотах (от сотни тысяч до милли-
она периодов в секунду) на каждом квадратном сан
тиметре поверхности стального изделия можно выде-
лить свыше киловатта мощности. Такая мощность
способна в течение нескольких секунд довести тем-
пературу поверхности стали до тысячи градусов.
Особенностью вихревых токов является то, что они
не распределяются равномерно по всей толще сталь-
ного изделия, а сосредоточиваются в поверхностном
слое; там же выделяется и основная масса тепла.
Чем выше частота тока, тем тоньше этот поверхност-
ный слой и тем больше тепла на нем выделяется. При
такой частоте тока, как в городской осветительной
сети (50 периодов в секунду), глубина проникновения
вихревых токов в толщу нагретой стали 100 милли-
метров. При частоте в миллион периодов в секунду —
всего 0,6 миллиметра. Этим свойством вихревых токов
и пользуются для поверхностной закажи.
Один из делегатов вкладывает свой стальной диск
внутрь медного витка, нажимает пусковую кнопку, и
медный виток включается в цепь тока высокой частоты.
Блестящий край стального диска темнеет; по нему
проходят цвета побежалости: желто-лимонный, синий,
бурый. Еще мгновение, и внутри холодного медного
витка край стального диска светит ярким вишневым
накалом. Середина же диска прпрежнему блестящая и
90
холодная. Это происходит потому, что ьихревые токи
не образуют нагретого слоя, охватывающего всю по-
верхность стального изделия, подобно скорлупе яйца.
Они сосредоточиваются на участках, наиболее близ-
ких к индуктору. На установке щелкает реле времени,
и стальной диск проваливается в банку с водой. Де-
легат засучивает рукав и вытаскивает диск. Кто-то
смотрит на часы: вся операция заняла 4 секунды.
Кто-то берет напильник и проводит им по стали. Край
диска звенит, как стекло, — он закален на наивысшую
Схема высокочастотной закалочной установки.
Трехфазный ток из сети через выключатель (1) поступает в трансформатор
(2J, где его напряжение повышается до 8 тысяч вольт. Газотроны (3) преоб-
разуют переменный ток высокого напряжения r постоянный. Катоды газотро-
на накаливаются трансформаторами (4). Отрицательный полюс подводится
через амперметр (5) к катоду генераторной лампы (8). Положительный полюс
через стопорный дроссель <6). не пропускающий ток высокой частоты об-
ратно в выпрямитель, подводится к аноду генераторной лампы. Ее катод
накаливает трансформатор (7). Генераторная лампа «рубит» постоянный ток
на отдельные порпии — импульсы (500 тысяч импульсов в секунду). Чтобы
лампа не перегревалась, анод ее промывается проточной водой, которая по-
дается по резиновым трубкам (9). С анодом генераторной лампы соединен
разделительный конденсатор (10). Он не пропускает переменного тока, но
легко проводит импульсы высокой частоты, положительный полюс проходит
далее через сеточный конденсатор (11), параллельно которому включено со-
противление (18). В слюдяных конденсаторах (13) и трансформаторах (14> им-
пульсы превращаются в высокочастотный переменный ток. Он проходит по
индуктору (15) и возбуждает в остальном валике (16), вихревые токи нагреваю-
щие его поверхность.
91
твердость. Средняя часть диска осталась мягкой, мак
и до обработки.
Высокочастотные установки дают такие результаты
закалки, которые совершенно невозможно получить
старыми способами термообработки в печах и ваннах.
Благодаря тому, что нагреву подвергается только тон-
кий поверхностный слой, изделие при закалке не де-
формируется и не коробится. Время нагрева так крат-
ко, что поверхность изделия остается чистой, без
следов какой-нибудь окалины. Поэтому изделию в
сыром виде могут быть приданы точные окончатель-
ные размеры. Закаленная корочка связана с вязкой
сердцевиной при помощи плавного переходного
слоя, способного противостоять резким толчкам и
ударам.
Этими же высокочастотными токами можно нагре-
вать металл под ковку и штамповку, плавить лучшие
сорта стали, изготовлять медные и алюминиевые
сплавы.
Излученную высокочастотным колебательным кон-
туром электромагнитную энергию мы можем напра-
вить не только на изделие из металла, но также и на
изоляторы, так, чтобы эта энергия нацело поглоща-
лась облучаемым телом. Поглощенная энергия будет
переходить в тепло и нагревать облучаемое тело.
Если поместить толстое сырое бревно между дву-
мя сетками, присоединенными к высокочастотному
ламповому генератору, то в толще древесины начнет
выделяться тепло. За несколько часов можно высу-
шить толстенное дерево, которое при обычной сушке
на воздухе пришлось бы выдерживать несколько лет.
Высокочастотная сушка предохраняет древесину от
растрескивания. Высушенное этим путем дерево стано-
вится негигроскопичным, то есть не воспринимает
влагу, не сыреет; оно может долго находиться в сы-
рой атмосфере и оставаться сухим и звонким.
92
Токами высокой частоты прогревают фанеру, иду-
щую на изготовление самолетов.
Лучшие сорта компотов,, помещенные в гермети-
чески закрытых стеклянных банках, в поле высокой
частоты стерилизуются, не теряя вкуса и аромата.
Высокочастотным нагревом можно вытапливать выс-
шие сорта жира.
Если положить на промерзшую землю две метал-
лические сетки, находящиеся под напряжением высо-
кой частоты, то силовые линии электрического поля,
проникая в глубь грунта, вызовут его разогревание.
Таким способом теперь часто размораживают грунт
для производства земляных работ в зимнее время.
Токами высокой частоты можно нагревать и жи-
вой организм. Можно лечить много болезней, поме-
щая человека между обкладками высокочастотного
конденсатора.
Высокочастотное облучение особенно благотворно
действует на отморожения и воспаления.
Во время финской кампании высокочастотный на-
грев впервые был применен советскими врачами в ши-
роком масштабе и дал блестящие результаты.
ЕСЛи вас ставит втупик тяжелая задача
из области нагрева, попробуйте токи высокой
частоты.
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО ВОЮЕТ
Военная техника всегда шла впереди «стальных
отраслей материальной культуры. Для мирных целей
техническая новинка может показаться слишком до-
рогой, трудоемкой, сложной. Для войны, когда дело
идет о защите своей родины, никакие усилия и затра-
ты не являются чрезмерными.
93
Мечи и копья стали делать из железа раньше плу-
гов. Телеграф начал применяться прежде всего для
передачи военных известий. Задолго до того, как
электрические лампочки осветили мирные очаги, про-
волочки, раскаливаемые током, употреблялись для
подрыва мин. Расцвет радиотехники был вызван пер-
вой мировой войной.
Современная военная техника полностью электри-
фицирована. Боевой корабль, к примеру, эго почти
вся шкала токов и напряжения нашей карты Е1, весь
диапазон мощностей и частот карты Pf.
Для грубой работы на корабле применяется ток с
частотой 50 герц и постоянный ток. Центральная си-
ловая электроустановка линейного корабля часто
имеет мощность выше 100 тысяч киловатт. Генера-
торы одного корабля могут питать электроэнергией
большой город. Количество моторов, приводящих в
действие механизм корабля, может превышать не-
сколько сотен. Мощности достигают нескольких ты-
сяч киловатт в моторах для вращения гребных винтов,
десятков и сотен киловатт в моторах, управляющих
орудиями, и долей ватта в моторах прицельных и
дальномерных устройств.
Токи звуковой частоты (300 герц) применяются
на кораблях для приведения в действие гирокомпасов
и гировертикалей, управляющих орудийной стрельбой.
Многочисленные установки для радиосвязи и для
обнаружения неприятельских судов и самолетов ис-
пользуют токи с частотой от сотен тысяч герц до
миллиардов герц.
Вторая мировая война ввела в практику десятки
новых электротехнических изобретений.
Массовым оружием стали мины — металлические
и деревянные коробки, наполненные взрывчаткой. Их
закапывают на дорогах, прячут в домах, сараях, уста-
навливают под мостами,, в колодцах.
94
Я вспоминаю суровый декабрь 1939 года, когда
наша Красная Армия столкнулась с тысячами фин-
ских мин. В два часа ночи в кабинете директора
собрались инженеры нашего завода. Перед нами был
поставлен только один вопрос: как найти замаскиро-
ванную землей и снегом мину? Все присутствующие
электрики, не сговариваясь, дали один ответ: «Надо
сделать большую катушку и пропустить по ней ток
высокой частоты, — такая катушка будет «чувство-
вать» любой кусок металла, приближающийся к ней».
Свыше двадцати лабораторий, заводов, институтов
получили срочное задание разработать миноискатель,
и все дали одно решение: искать мины катушкой, пи-
таемой переменным током. Все существующие мино-
искатели различаются лишь деталями оформления.
На длинном шесте укрепляется катушка, которой
сапер водит над по-
дозрительным ме-
стом. В сумке, пере-
кинутой через плечо
сапера, находится
батарея сухих эле-
ментов и маленькая
электронная лампоч-
ка, вырабатывающая
переменный ток вы-
сокой частоты.
В наушники сапер
слушает биение вы-
сокочастотного тока.
Когда вблизи ка-
тушки окажется ку-
сок металла, тон
биения резко меняет-
ся. Это может быть
даже не мина, а
Поиски мин с помощью
миноискателя.
95
стальной шлем, банка из-под консервов, гильза от
снаряда. Миноискатель сигнализирует находку метал-
ла, а дальше уже дело сапера разобраться, опасен или
безвреден обнаруженный предмет.
В ответ на миноискатель появились деревянные
мины, в них нет крупных металлических частей, и ка-
тушка, питаемая током высокой частоты, не способна
их обнаружить. Борьба с деревянными минами — не-
решенная задача современной войны.
Были попытки взрывать такие мины на расстоянии
при помощи мощных ультракоротковолновых передат-
чиков. Эти опыты не увенчались успехом.
Были еще попытки устроить сюрприз саперам —
построить мину, взрывающуюся от действия мино-
искателя. В катушке миноискателя циркулирует очень
слабенький ток. Но чувствительный прибор, смонтиро-
ванный в мине, может его воспринять и заставить
воздействовать на запал. Такая мина взорвется, лишь
только над ней появится поисковая катушка. На
практике эти мины, однако, не привились: они оказа-
лись слишком сложны и ненадежны.
После финской кампании делались опыты использо-
вать принцип миноискателя в медицинской практике.
Были сконструированы миниатюрные катушки, одетые
в стерильные фарфоровые чехлы. Они помогают хи-
рургу найти в глубине раны металлический осколок.
* *
*
Начав войну против Англии, немцы с помощью са-
молетов и подводных лодок стали густо минировать
воды, омывающие Британские острова.
Фашисты ставили магнитные мины, снабженные
особым приспособлением, реагирующим, подобно
стрелке компаса, на приближение магнитного тела.
Всякий корабль с железным корпусом представляет
96
собой магнит. Проходя вблизи магнитной мины,
он отклоняет магнитную стрелку, стрелка замыкает
цепь батареи, и мина взрывается под кораблем.
Этими магнитными минами, против которых были
бессильны старые способы траления, немцы надеялись
удушить Англию. Можно не сомневаться, что когда
Гитлер хвастал каким-то секретным! оружием, он имел
в виду также и эти мины. Но одна из таких магнитных
мин продрейфовала к илистому берегу близ Шубери»
несса. После нескольких недель напряженной опасной
работы тайна магнитной мины была раскрыта англий-
скими морскими офицерами. В строжайшем секрете
начались поиски средств борьбы с магнитной
миной.
Как первое решение был применен летающий маг-
нит. На большом бомбардировщике установили мощ-
ный генератор постоянного тока, приводимый в дей-
ствие двигателем внутреннего сгорания. Генератор
питал укрепленную вокруг самолета катушку в виде
кольца, из многих витков проволоки. Это магнитное
кольцо имеет в диаметре 15 метров и весит две тон-
ны с четвертью.
Англичане создали эскадрилью таких летающих
7 Страна ПЭЭФ
97
магнитов. На бреющем полете проходят снабженные
магнитными кольцами самолеты над подозрительными
районами. Такое траление оказалось весьма успеш-
ным. Все магнитные мины взрывались, когда над
ними проходил самолет. Летающие магниты прочесы-
вали Суэцкий канал и обеспечивали кораблям без-
опасность плавания, несмотря на то, что немцы си-
стематически и щедро засыпали канал минами.
Позже было разработано еще более эффективное
средство борьбы с магнитными минами. Англичане
снабдили свои корабли обмотками, нейтрализующими
магнитное поле корабля. Такие корабли спокойно
плавают в водах, густо засеянных магнитными мина-
ми. Мины не могут почуять корабль с нейтрализован-
ным магнитным полем.
* *
«
Все помнят сказку Пушкина о золотом петушке,
подаренном звездочетом-мудрецом царю Додону.
Установка для радиолокации.
98
Петушок сидел на спице и безошибочно указывал, с
какой стороны ждать нашествия врагов.
В наши дни отражать неприятеля сложнее. Враги
могут (нагрянуть с воздуха; с огромной высоты, не
видимые невооруженным глазом, они обрушивают
смертоносный груз бомб.
На аэродромах дежурят самолеты истребительной
авиации; их моторы работают, в них сидят летчики,
ежесекундно готовые взмыть в небо, перерезать до-
рогу врагу, не дать ему нанести бомбовый удар. Но
куда лететь? (Откуда нагрянет неприятель? С востока?
С запада? С севе(ра? С юга?
Жизнь превзошла сказку: электрики создали при-
боры, более чудесные, нежели золотой петушок.
У небольших круглых белых экранов, похожих на
иллюминаторы корабельных кают,,- дежурят наблюда-
тели. Экран пересекает шкала, по которой нанесены
деления 10, 20, 50, 100 километров. Вдоль шкалы про-
ходит синяя светящаяся полоса. Дежурный по време-
нам бросает взгляд на экран, убеждается, что синяя
полоса ровно, без изломов, протянута вдоль шкалы и
остается спокойной. Внезапно на светящейся полосе
появляется зазубрина. Она возникает у самого пра-
вого края экрана, где-то за отметкой 100 километров.
Наблюдатель поворачивает рукоятку под экраном. За-
зубрина становится более отчетливой. Тогда он бро-
сает взгляд на разложенную на столе карту местно-
сти, берет телефонную трубку и негромко произно-
сит: «Самолеты противника появились в квадрате
А-8, идут к В-6».
Зазубрина на экране неумолимо движется вперед.
Она пересекает деление 80, 70, 60, 50... километров.
Наблюдатель сверяется с картой и передает коорди-
наты вражеской* эскадрильи на командный пункт.
Но вот слева на экране, у самого начала шкалы,
возникает вторая зазубрина. Она движется вправо, на-
V
99
При помощи высокочастотных установок современный корабль
измеряет глубину Моря, обнаруживает подводную лодку, спря-
тавшуюся в глубине, и самолет, укрывшийся далеко за облаками
встречу первой. «Наши истребителя вылетели», удов-
летворенно говорит наблюдатель. Где-то на отметке
40 километров зигзаги встречаются. Несколько минут
излом на синей светящейся полосе колеблется у чер-
ной отметки 40, затем снова распадается на две части,
и одна из них уходит вправо к концу шкалы. Против-
ник отбит, он не смог прорваться к объекту, защи-
щаемому радиолокационной установкой.
Радиолокационная установка состоит из ультра-
коротковолнового передатчика и чувствительного при-
емника. Радиопередатчик работает импульсами: не-
сколько десятков раз в секунду он вклю-
100
чается, возбуждает колебания б излучающей антенне,
и каждое его включение длится миллионные доли
секунды.
С антенны отрывается и летит в пространство
порция радиоволн.
Встретив в пространстве самолет, эти волны отра-
жаются от него, как эхо, и возвращаются вспять к
локационной установке.
Отметчик измеряет время, протекшее с момента
отправки импульса до момента его возвращения.
Скорость импульса точно известна: это скорость све-
та — 300 000 километров в секунду. Поэтому по вре-
мени можно точно установить расстояние, на котором
находится корабль или самолет, и направление, в ка-
ком этот самолет летит.
Установки радиолокации — «радары», как их назы-
вают американцы, — помогли выиграть битву за
Англию, помогли отразить налеты немецких воздуш-
ных армад на Британские острова.
Эти установки предупредили о готовящемся япон-
цами нападении на американские базы в Пирл Хар-
бор, и только беспечность командования помешала
отразить этот налет.
В ~ -
современной воине электричество сражает-
ся на суше и на море, в воздухе и под водой.
ВЗГЛЯД В БУДУЩЕЕ
Для исследователей Земли давно миновала пора
открытий новых континентов и морей. Земной шар
исхожен во всех направлениях: изучены оба полюса,
составлены подробные списки всех островов, бухт,
101
заливов. Но географы и геологи не остались без ра-
боты; перед ними возникли еще более грандиозные,
более величественные задачи. Человечество меняет
старую, созданную природой географию: оросительные
каналы прокладываются через бесплодные пустыни
и превращают их в цветущие сады; среди морских
волн возводятся искусственные острова; реки, по-
винуясь воле человека, меняют свое течение. Ис-
следователи земли подымаются на высочайшие гор-
ные хребты, спускаются в глубокие шахты, в пучины
океанов.
Сто лет назад пионеры электротехники шагали по
картам) страны Пээф, открывая новые, неведомые до
того районы. Это была эра великих путешествий и
открытий. В наши дни в пределах мыслимых границ
графиков Pf и EI почти не осталось белых пятен, по-
чти нет областей, где не проводилось бы каких-
нибудь работ. В электротехнике миновала романтиче-
ская пора исследований, подобных странствованиям
каравелл Колумба.
Но работа электриков ныне стала еще более ин-
тересной и увлекательной, чем) была в прошлые годы,
как стала более интересной и работа химиков, не-
смотря на то, что заполнены почти все клетки перио-
дической системы Менделеева.
Подобно тому, как исследователи Земли пере-
страивают старую географию — находят в давно ис-
хоженных районах новые богатства, так электрики
открывают новые, порой совершенно неожиданные
применения, казалось бы, давным-давно освоенных
областей токов, напряжений, частот.
Связь всегда была авангардом электротехники, и,
поглядев, куда идет связь, можно установить направ-
ление электротехнического прогресса. Первым практи-
ческим применением электричества был телеграф.
Лишь значительно позже электричество стало слу-
102
жить человеку для производства света, силы и
тепла.
Лет пятьдесят тому назад возникла техника токов
высокой частоты, и первым делом эти токи были при-
менены для связи — для беспроволочного телеграфа
и телефона.
В тридцатых годах нашего века область токов с
частотой до миллиона герц и мощностью до тысячи
киловатт была, казалось, хорошо изученной частью
территории карты Pf: здесь размещались мощные
ламповые генераторы радиопередатчиков. 'Этой обла-
стью безраздельно завладели связисты. Они забота-’
лись больше всего о том, чтобы их генераторы
возможно точнее воспроизводили тончайшие моду-
ляции человеческого голоса и музыкальных инстру-
ментов.
К этим годам относятся первые опыты применения
высоко частотных ламповых генераторов для поверх-
ностной закалки стали. Мысль применить эти деликат-
ные высокочастотные токи* для какой-либо иной
работы, кроме связи, многим казалась дикой; я проек-
тировал мощные установки и подсчитывал, как выгод-
но закалять сталь, нагревая ее токами высокой
частоты, а скептики недоверчиво /качали головами:
«Это хорошо в лаборатории, но не пойдет в промыш-
ленности, на заводах не пойдет».
Эти пророчества и предсказания не оправдались.
Не прошло и десяти лет, как высокочастотный
электронагрев металлов прочно вошел в практику
заводов Советского Союза.
Мощность высокочастотных закалочных установок
в нашей стране уже давно превысила мощность всех
радиопередающих станций. Стальные детали, обра-
ботанные токами высокой частоты, блестяще за-
рекомендовали себя в металлорежущих станках, в
танках, пушках, автомашинах.
103
В наши дни техника связи завоевывает области
токов еще более высоких частот — частот в милли-
арды герц. И здесь следом за связью должны пойти
энергетика, транспорт.
Токи сверхвысоких частот должны принести много
нового в области передачи и распределения электри-
ческой энергии.
Если сравнить развитие электротехники с ростом
живого организма, то надо бы сказать, что электро-
техника недавних лет была подобна ребенку, который
только учится ходить и может передвигаться, лишь
хватаясь ручонками за окружающие предметы. Элек-
троэнергию передавали, направляя ее исключительно
по металлическим проводам. Но непрерывный метал-
лический проводник, идущий от генератора к потре-
бителю, необходим» лишь при передаче энергии по-
стоянным током. При токах высокой частоты осуще-
ствимы иные конструкции канала для передачи энер-
гии, нежели окруженная изоляторами жила из про-
водника. Токи высокой частоты могут переносить
энергию от одного проводника к другому через изо-
лятор — сквозь толщу воздуха, сквозь каменный
массив. Энергетический поток не обязательно должен
быть прямолинейным», как луч прожектора. С по-
мощью направляющих устройств его можно изгибать
и посылать в требуемом направлении.
Первые, правда, еще короткие, шаги электротех-
ника делает уже в наши дни; в высокочастотных
индукционных печах энергия передается от индук-
тора расплавленному металлу на расстояние несколь-
ких сантиметров сквозь стенки тигля и воздушный
зазор.
Чтобы передать энергию без проводов — свободно
текущим» через воздух энергетическим потоком, надо
удовлетворить лишь одно условие: площадь попереч-
ного сечения этого потока должна быть больше про-
104
изведения длины потока на длину электромагнитной
волны, применяемой для передачи.
Чем больше расстояние передачи и чем) меньше
сечение энергетического потока, тем короче должны
быть электромагнитные волны.
Если, к примеру, желательно передать электро-
магнитную энергию на расстояние 10 километров,
имея сечение энергетического потока не больше
100 Mi2 (приемная и передающая антенны имеют раз-
меры 10Х 10 метров) и растеряв по дороге не более
нескольких процентов от пересылаемой энергии, то
такую передачу можно осуществить, применив волны
короче одного сантиметра, то есть токи с частотой
выше трех миллиардов герц.
Получение таких токов и управление ими уже пе
является фантастикой в наши дни. Советскими уче-
ными, в наших отечественных лабораториях, уже по-
строены генераторы, дающие еще более короткие
волны, чем один сантиметр. Очередная задача — скон-
струировать более мощные генераторы и добиться их
надежной работы.
Я верю, что в не слишком отдаленном будущем
передача без проводов нескольких сотен тысяч кило-
ватт на расстояние нескольких сотен километров бу-
дет таким же обыденным) и простым делом, каким
является сегодня такая же передача посредством
высоковольтной кабельной или воздушной линии.
А ведь сто лет назад такая обыкновенная в наше вре-
мя линия казалась бы чудом из чудес.
Я опускаю веки, и передо мной в смутном полу-
мраке будущего встают вереницы башен-маяков, на-
правляющих электромагнитную энергию. Мощные по-
токи энергии потекут над континентами по местам,
где ныне лишь дикие горы, топи, пустыни. Электроле-
ты будут вбирать своими крыльями движущую силу
- из этих могучих энергетических лучей.
105
Вечемобиль.
Вокруг машины виден приемный контур — энёрголов. Он черпает энер-
гию из высокочастотного электромагнитного поля, создаваемого про-
водниками, уложенными под дорогой.
Я закрываю глаза и вижу широкие дороги буду-
щего,, пролегшие по нашей стране от Черного моря
до Балтики, от Москвы до берегов Тихого океана
Под зеркальной гладью дорог помещены проводники,
несущие токи высокой частоты. Невидимые., неося-
заемые силовые линии электромагнитного поля
колеблются над дорогой. Электромагнитная энергия
разлита над ее поверхностью. Миллионы машин чер-
пают движущую силу из этих рек электромагнитной
энергии. Колонки для заправки бензином станут та-
ким же редким явлением, как кормушки с овсом» на
современной автостраде.
Но сказанное не означает, что проволочная пере-
дача энергии в будущем! отомрет. Не всегда окажет-
ся удобным разлить электромагнитную энергию ши-
рокой, без резко очерченных берегов рекой. За
передачей энергии по проводам) всегда сохранится
преимущество: малое сечение канала передачи, малая
утечка энергии по пути.
Во многих случаях только по проводам можно до-
нести энергию до потребителя, не расплескав ее по
дороге.
Высоковольтные линии передачи на переменном
токе с частотой 50 герц имеют много недостатков.
Можно значительно улучшить свойства линий пере-
дачи, применив в них постоянный ток сверхвысокого
напряжения. При постоянном токе могут быть осуще-
ствлены энергосистемы протяженностью в тысячи
километров. Постоянным током 'при напряжении в
полмиллиона вольт можно было бы перебросить сотни
тысяч киловатт, заключенных в течении великих си-
бирских рек, центральным районам нашего Союза.
В будущем для передачи энергии;найдут примене-
ние токи от нулевой' частоты, от постоянного тока до
токов сверхвысюмих частот.
Минувшие годы были железным веком электротех-
107
ники. В центре внимания инженеров были железные
сердечники трансформаторов, моторов, электромагни-
тов. Электротехника будущего в значительной своей
части будет техникой токов высоких частот. Это бу-
дет безжелезная электротехника, техника диэлектри-
ков, разреженных газов, полупроводников.
Производство электроэнергии также должно
претерпеть много изменений в будущем!.
Запасы солнечной энергии, накопленной в камен-
ном угле, в нефти, в торфе, являются основной
энергетической базой современной материальной куль-
туры. Эта современная культура подобна фейерверку,
сжигающему в секунды плоды длительных трудов.
Сотни лет превращал папоротник девонского периода
энергию солнечного света и тепла в углеродистые
соединения. Миллионы лет хранилась эта энергия,
конденсировалась, уплотнялась, и... в течение минут
она рассеивается в топке котла. Более трех четвертей
накопленной в угле энергии уходит на ветер. Совре
менная энергетика производит электроэнергию длин-
ным обходным путем. Химическая энергия, запасен-
ная в угле, превращается сначала в тепловую, в толке
котла. Тепловая энергия идет на образование пара
высокого давления. Турбина превращает энергию пара
в механическую энергию вращения ротора турбины,
и, наконец, в турбогенераторе происходит превраще-
ние механической энергии в электрическую. Потери
неизбежны в каждом звене; ни одно превращение не
происходит полностью, и в энергию электрического
тока в лучшем случае удается превратить не более
20 процентов энергии, хранящейся в угле. Задача
энергетиков — практически осуществить непосред
ственное превращение химической энергии угля в
энергию электрического тока. Электрохимические ге-
нераторы давно исследуются в лабораториях; они еще
маломощны, громоздки, неудобны в эксплоатации, но
108
вес это устранимые недостатки, и тогда... тогда ис-
чезнут сложные паровые станции. Уголь под землей
будет превращаться в горючий газ, и в электрических
элементах за счет окисления газа будет получаться
электрический ток.
Число механических рабов, служащих человече-
ству, непрестанно возрастает. Потребление энергии
человечеством в будущем) неизмеримо увеличится.
Энергия рассеяна в природе повсюду. Она падает
па землю с солнечными лучами. Первичный источник
энергии для земного шара — солнце. Из солнечной
энергии возникает энергия ветра, воды. Но только
энергия течения больших полноводных рек, которые
давно уже используются человеком, может сравнить-
ся с концентрированной энергией, заключенной в ка-
менном угле. Изобретатели пытаются уловить и за-
ставить работать океанские приливы и отливы, тепло
тропических морей и холод полярных океанов, не-
посредственно уловить энергию солнечных лучей. Но
все эти виды энергии крайне распылены, они могут
дать человечеству лишь дополнительные, вспомо-
гательные ресурсы. Основным источником энергии еще
на долгие времена останутся уголь, нефть, торф,
сланцы, дерево.
Запасы горючих ископаемых на земном шаре не
безграничны, и в будущем человечеству придется
искать новые источники первичной энергии. Может
быть, к тому времени удастся непосредственно пре-
вращать материю в энергию. Пока об этом можно
только фантазировать.
Для полноты пророчества о будущем следовало
бы поговорить не только о производстве электриче-
ской энергии и способах ее передачи, но также о ее
новых грядущих применениях. Но этого вопроса я
намеренно не коснулся. В каждой точке безгранич-
ной страны Пээф таятся тысячи новых, неведомых
109
ещё применений электричеству. И если мой книжка
побудит у читателей желание поглубже изучить вели-
кую страну электротехники, желание принять уча-
стие в ее грядущей перестройке, я буду считать свою
задачу выполненной.
Н- еустанно раздвигать границы карт Pf и EI,
находить новые применения электричества в уже
освоенных областях мощностей, напряжений,
частот—таково призвание электриков.
СОДЕРЖАНИЕ
Мера и число...................... 3
Две карты великой страны..........*6
Доисторический период .................. 8
Электричество едино.............. 10
Свет, тепло и сила............... 14
История электрической .лампочки	....	18
Эдисон строит ЦЭС на Жемчужной улице 29
«Фельдмаршал» переменного	тока	....	32
Переменный ток завоевывает первенство 37
Электричество для всех................. 42
Область громов и молний................ 45
Край пигмеев........................... 49
История электронов, работающих в пу-
стоте ................................. 53
Усилители.............................. 62
Постоянный ток......................... 66
Копилка электричества.................. 70
История электросварки ................. 74
Токи высокой частоты .................. 86
Нагрев без огня........................ 89
Электричество воюет.................... 93
Взгляд в будущее........................101
Редактор Ив. Сергеев
Подписано к печати 22/IX 1944 г.
Л 83076. 3*/2 п. л. 4-вкл. 1/2 л. 58000
зн. в п. л. Уч.-изд. л. 6,2. Тир. 50000
Заказ 1303. Цена 5 руб.
Набрано на ф-ке юн. книги изд-ва
ЦК ВЛКСМ «Молодая гвардия».
Москва, ул. Фридриха Энгельса, 46.
Отпечатано в 16-й типографии треста
«Полиграфкнига» ОГИЗа при СНК
РСФСР
Москва, Трехпрудный, 9.
Цена 5 руб.