Владимир Кучин - Популярная история — от электричества до телевидения Страница 22

Рис. 34. Чертеж из патента Эдисона 1885 года.

6-й комментарий — трансформаторы и борьба патентов

Судьба изобретений Голарда и фирмы Ганц оказалась различной. В Америке привилегию на изобретение Голарда приобрело общество Вестингауза, которое активно взялось за дело, т. к. занималось переменным электроснабжением. Инженер этой фирмы Стенли построил трансформатор из двух плоских катушек, в которые вставлялись пластины трансформаторного железа, имеющие форму буквы «Е» — так появился трансформатор на «Ш-образном железе», который применяется до сих пор во всем мире, в том числе в России. Будем помнить, что это трансформатор фирмы Вестингауз.

Патент общества Ганц и Ко приобрела Эдисоновская компания, но не для того чтобы внедрять, а чтобы устранить опасного технического конкурента, т. к. Эдисон занимался электроснабжением на постоянном токе. Только при образовании «General Electric Company» патент Ганца был использован и инженеры Эдисона с запозданием стали вести работы в области переменного тока. Эдисон, безусловно, был гениален, но часто применял методы, не имевшие к собственно науке отношения — он был типичным американцем.

1886 г. селеновые выпрямители Фриттса, сопротивление Хевисайда, генератор Тесла

В 1886 году К. Фриттс изготовил первые выпрямители на основе селена.

В 1886 году англичанин Хевисайд первым ввел термин сопротивление как отношение напряжения по току, до него следуя немецкому основоположнику Ому применялся термин «проводимость», но это оказалось математически неудобно..

В 1886 году, 19 октября, Никола Тесла получает патент на новый вид динамо-машины, которая за счет встроенного регулятора давала неизменный постоянный ток даже при падении напряжения на выходе — т. е. это был генератор постоянного тока.

«В январе — марте 1886 г. Тесла получил первые в своей жизни пять патентов, озаглавленных: „Электродуговая лампа“ (№ 335786 и 335787), „Коллектор для динамоэлектрических машин“ (№ 334823) и „Регулятор для динамоэлектрических машин“ (№№ 336961 и 336922). С октября 1886 г. по май 1888 г. ему выдают еще три патента, развивающих изобретения, описанные в трех предыдущих. Патенты №№ 336961 и 336982 от 2 марта 1886 г. и примыкающий к ним 350954 от 19 октября того, же года положили начало специальным разделам электромашиностроения. Речь идет об изобретении двухполюсной динамомашины с дополнительной или третьей щеткой, расположенной между двумя главными. Такой генератор обладает внешней характеристикой, обеспечивающей режим постоянства тока при падении напряжения на зажимах машины. Изменение наклона характеристичной кривой достигается сдвигом главных щеток. Патент предусматривал автоматическое регулирование тока посредством включенного последовательно с нагрузкой соленоида, сердечник которого был сочленен с щеточными траверсами.» [51].

1887 г. стоячие волны Лоджа, граммофон и пластинки Берлинера

В 1887 году английский физик Оливер Джозеф Лодж (1851–1940) открыл явление ответного резонанса в проводах — образование стоячих волн при отражении. Это объяснило многие явления и аварии при дальней телеграфной связи.

В 1887 году, в мае, американский изобретатель немецкого происхождения Эмиль Берлинер (1851–1929) подал первую заявку на патент на устройство для записи звука, которое он назвал Граммофон, и диски к нему, которые изобретатель назвал «фонографические отчеты» — это были пластинки. В первом патенте Берлинер использовал в пластинке воск на цинковой пластине, которая затем травилась, позднее он применял фотогравюру на стекле и эбонит — это были не очень удачные конструкции. Спрос на граммофон в Америке был невелик, поэтому Берлинер его производил в Германии на фабрике игрушек. В 1893 году Берлинер основал американскую компанию по производству граммофонов, первой продукцией которой был примитивный ручной аппарат, пластинки проигрывались со скоростью 30 оборотов в минуту, время звучания было две-три минуты, звук был слабоват. В 1894 году Эмиль Берлинер продал 1000 граммофонов и 25000 32-см пластинок к ним. Весной 1896 году Эмиль Берлинер выпустил первые пластинки для своего аппарата из шеллака — с ними Граммофон ожидал подлинный триумф. Фонограф Эдисона был побежден.

Рис. 35. Эмиль Берлинер и его первые граммофоны, по [103]

1888 г. уравнения Максвелл, жидкие кристаллы Рейнтцера, магнитная запись Смита, двигатели Феррариса и Тесла, телеавтограф Грея, волны Герца

В 1888 году англичанин Хевисайд (см. 1850 г.) первым из физиков и математиков написал четыре уравнения Максвелла, которые мы используем сегодня, в векторной форме. Скромность Хевисайда не позволила ему присвоить этим уравнениям двойное имя «Максвелла-Хевисайда», что по справедливости следовало бы сделать.

В 1888 году австрийский ботаник Фридрих Рейнтцер первым обнаружил жидкие кристаллы, которые нашли широкое применение в 21 веке как материал экранов у телефонов, компьютеров, смартфонов и т. п.

В 1888 году американский ученый, изобретатель и промышленник Оберлин Смит первым опубликовал статью, предполагающий магнитную запись звука.

В 1888 году, 18 марта, итальянский инженер Галилео Феррарис в Турине сообщает о применении переменных магнитных полей. Феррарис ошибся в расчетах и доложил, что использование переменных токов для создания вращения неэкономично, Никола Тесла, напротив, построил и 18 апреля (см.) запатентовал двигатели переменного тока, которые составляют и поныне основу всей электроиндустрии.

«18 марта 1888 года в Туринской Академии наук Феррарис сделал доклад „Электродинамическое вращение, произведенное с помощью переменных токов“. В нем он рассказал о своих опытах и пытался доказать, что получение в таком приборе коэффициента полезного действия свыше 50 процентов невозможно. Феррарис был искренне убежден, что, доказав нецелесообразность использования переменных магнитных полей для практических целей, он оказывает науке большую услугу. Доклад Феррариса опередил сообщение Николы Теслы в Американском институте электроинженеров. Но заявка, поданная для получения патента еще в октябре 1887 года, свидетельствует о несомненном приоритете Теслы перед Феррарисом (см. 18 апреля 1888 г. с. с.).» [52].

Приоритет Никола Тесла в области асинхронных двигателей от 1888 г. неоспорим.

«Семь основных патентов Теслы на асинхронные двигатели от 1 мая 1888 г.:

№ 381968 Электромагнитный мотор,

№ 382280 Электрическая передача мощности,

№ 382279 Электромагнитный двигатель,

№ 381969 Электромагнитный двигатель,

№ 382281 Электрическая передача мощности,

№ 381970 Система распределения электроэнергии,

№ 382282 Система распределения электроэнергии.».

Весьма важными были патенты Никола Тесла опубликованные 2 октября 1888 года № 390413 и 390414, особенно последний, в котором Тесла закрепил свой приоритет в 3-фазной системе [51].

Рис. 36. 3-х фазная система Тесла по патенту № 390414, по [51]

В 1888 году, 31 июля, американский физик Элиша Грей (1835–1901) получил патент на первый пишущий факсимильный аппарат, который он назвал «телеавтограф». В аппарате перо с чернилами управлялось двумя приводами по горизонтали и вертикали, как в 20-м веке у плоттера. Движение стилета зависело от закодированных импульсов, передаваемых по телеграфной линии. Грей основал компанию «Telautograph», которая в конце 20 века все еще производила телефаксы. По [64].

Рис. 37. Телеавтограф системы Элиша Грея, по [64]

В 1888 году физик из Высшей технической школы в Карлсруэ Генрих Герц опытным путем обнаружил электромагнитные волны.

«В своей работе „О весьма быстрых электрических колебаниях“ Герц описывает приемы, которые дают возможность иметь колебания в сто раз более быстрые, чем колебания имевшие порядок в одну миллионную долю секунды. Исходя из формулы Томсона (см. 1853 год), Герц нашел способ получать такие колебания при помощи небольших проводников с малой емкостью и индуктивностью; они имели вид коротких кусков проволоки или стержней (вибраторов), длиной в несколько дециметров (см. рис. 38), иногда с присоединенными шарами или пластинками на концах.» [66].