Как появилась вольтова дуга | Журнал Популярная Механика

Нам кажется, что они были всегда. Торговые марки, связанные с этими предметами, во многих случаях стали настолько привычными, что превратились в нарицательные имена. Эти вещи столь прочно и естественно вписались в окружающий нас мир, что мы склонны забывать об истории их возникновения. «Популярная механика» решила восполнить этот пробел.

Знакомая всем электрическая дуга нашла множество полезных применений в современном мире: она используется в мощных дуговых лампах для освещения, в плавильных металлургических печах, в электросварке и других областях. Но мало кто знает, что открыл это явление вовсе не знаменитый Хэмфри Дэви в 1808 году, а мало кому известный русский ученый, ординарный профессор физики Санкт-Петербургской медико-хирургической академии Василий Петров — причем сделал это на целых шесть лет раньше.

После окончания Харьковского коллегиума и Санкт-Петербургской учительской семинарии Василий Петров в 1788 году уехал на Алтай работать учителем физики в Колыванско-Воскресенском горном училище в Барнауле, а в 1791 году вернулся в Санкт-Петербург на должность преподавателя математики в инженерном училище при Измайловском полку. Еще через два года его пригласила Санкт-Петербургская медицинская коллегия.

Однако Петров был не только блестящим преподавателем, получившим в 1795 году должность профессора физики в Медико-хирургической академии, но и настоящим ученым. Особенно его интересовала совсем новая, только зарождающаяся наука об электричестве. Ознакомившись с трудами пионеров — Гальвани и Вольты, Петров решает повторить их эксперименты с истинно российским размахом. Его труд с длинным названием «Известие о гальвани-вольтовских опытах, которые производил профессор физики Василий Петров посредством огромной наипаче батареи, состоявшей иногда из 4200 медных и цинковых кружков, находящейся при Санкт-Петербургской медико-хирургической академии» вышел в 1803 году, всего через три года после того, как Вольта собрал первый в мире источник постоянного тока.

Батарея, описанная в этом труде, поражала воображение: она представляла собой 2100 соединенных последовательно медно-цинковых гальванических элементов, уложенных в четыре ряда в деревянном ящике длиной 3 м. С помощью этой исполинской батареи, напряжение которой составляло около 1,7−2 кВ (вольтметров тогда не существовало, так что точных данных не осталось), ученому удалось обнаружить в 1802 году удивительное явление.

Он заметил, что при разрыве цепи возникают искры, стал пробовать различные материалы на проводимость и вскоре обнаружил, что «если на стеклянную плитку будут положены два или три древесных угля, способные для произведения светоносных явлений посредством гальвани-вольтовской жидкости, и если потом металлическими изолированными направителями, сообщенными с обоими полюсами огромной батареи, приближать оные один к другому на расстояние от одного до трех линий, то является между ними весьма яркий белого цвета свет или пламя, от которого оные угли скорее или медлительнее загораются и от которого темный покой довольно ясно освещен быть может».

Описанное Петровым явление — это не что иное, как мощная электрическая дуга. Именно такое физическое явление в 1808 году продемонстрировал на заседании Королевского общества сэр Хэмфри Дэви, назвав его «Вольтовой дугой».

Статья «Дуга Василия Петрова» опубликована в журнале «Популярная механика» (№11, Ноябрь 2013).

Вольтова дуга Петрова » Общественно-политическая газета «ПРЕЗИДЕНТ»

Кто подарил миру электрическое освещение

Сегодня электрическая дуга называется вольтовой, открывателем ее считается английский физик Дэви, который «открыл» ее в 1810 году. Итальянский физик Вольта изобрел в 1800 г. «вольтов столб» – прообраз современной батарейки, совсем не похожий на «дугу». Как объяснить эти странные зигзаги в названиях физических явлений?

Электрическую дугу открыл в 1802 г. в Петербурге гениальный русский физик, первый в мире электротехник и электрохимик Василий Владимирович Петров. Сделал он это с помощью сконструированной им гигантской гальванической батареи.

Петров родился в Обояни Курской губернии 19 июля 1761 г., учился у местного дьячка, затем в Харькове и Санкт-Петербурге. Открытие состоялось, когда Петров работал профессором физики в Петербургской медико-хирургической академии, куда перебрался после преподавания физики и математики в Колыванско-Воскресенском горном училище в городе Барнауле на Алтае. Петров показал опытным путем возможность использования электрической дуги для плавления металлов и освещения.

Одного открытия Петрову было мало: он изобрел и начал применять электроизоляцию, систематизировал явления люминесценции. Администрация академии, узнав об открытии дуги Петрова, предложила профессору произвести опыт воспламенения электрическим пламенем пороха в пушке. Опыт удался. Электрический запал стал широко применяться в Российской армии.

В 1803 г. Петров издал в Санкт-Петербурге книгу с подробнейшим названием «Известие о гальвани-вольтовских опытах посредством огромной батареи, состоявшей иногда из 4200 медных и цинковых кружков» с разъяснением своих открытий. Он описал получение электрического света и белого пламени между двумя кусками древесного угля, отметив, что от этого «темный покой достаточно ярко освещен быть может», то есть впервые в мире недвусмысленно выдвинул идею электрического освещения, им же впервые в мире и реализованную.

В начале XIX века не было известно ни одного технического приложения электричества, даже самого элементарного, не то что освещение или плавка в пламени дуги! И вдруг такая россыпь открытий и изобретений! Почему гений такого масштаба практически неизвестен? Мог ли Дэви, переоткрывший электрическую дугу через восемь лет после Петрова, не знать о гениальном предшественнике?

Все свои труды Петров писал по-русски; будь они на латыни, наш физик сразу бы стал всемирно известен. В Санкт-Петербургской академии начала XIX века царило «немецкое засилье». Академик Крафт в 1803-м отказался представить книгу Петрова, как того требовали правила. Более того, в 1805 г. в своей статье он выставляет первооткрывателем электрической дуги механика академических мастерских с германской фамилией Меджер. Версия Крафта не оставила следа в науке, но похоже, что Дэви, получив все же информацию об опытах Петрова и поняв, что первооткрывателя не признают в родной стране, выполнил необходимые технические действия, повторил эксперимент и, как истинный ученый, не сознавая себя пионером, назвал электрическую дугу именем другого научного предшественника – итальянского физика Вольта. Что отчасти справедливо, так как Вольта невольно помог Петрову, который воспользовался в качестве технического средства огромными «вольтовыми столбами».

Светоносная дуга Петрова работает в прожекторах, в том числе войсковых, кинопроекторах, установках для спектроскопии, в лампах «горного солнца», газосветных трубчатых светильниках дневного света, газосветных трубках, используемых в рекламе.

Включая свет, вспомните, что первым предложил использовать электричество для освещения, создал и применил первый электроосветительный прибор русский гений Василий Петров.

Он умер 3 августа 1834 г. в Петербурге. Академик Петр Леонидович Капица считал Петрова первым физиком мира: «Для меня нет никакого сомнения, что по своим научным открытиям Василий Владимирович Петров должен был бы занять одно из самых первых мест не только в нашей, но и в мировой науке, как крупнейший физик-экспериментатор».

Русские изобретатели подхватили гениальные предвидения Петрова и продолжили их практическое внедрение: в деле освещения это были Чиколев, Яблочков, Лодыгин, а в части использования электричества для плавления и сварки металлов – Бенардос и Славянов.

Александр Пецко, член Общественной академии национальной безопасности

2.4. ОТКРЫТИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ И ЕЕ ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

2.4. ОТКРЫТИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ И ЕЕ ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

Наибольший интерес из всех работ В.В. Петрова представляет открытие им в 1802 г. явления электрической дуги между двумя угольными электродами, соединенными с полюсами созданного им источника высокого напряжения. Создание источника высокого напряжения явилось необходимым условием для получения устойчивой электрической дуги при небольших токах. Указывая на возможность широкого практического применения электрической дуги, В.В. Петров писал, что пламенем дуги «темный покой довольно ясно освещен быть может», что в пламени дуги различные «металлы иногда мгновенно расплавляются, сгорают…», что «посредством огня» дуги он превращал оксиды различных металлов в «металлический вид». Следовательно, опыты В.В. Петрова давали прямое указание на возможность применения электричества для целей освещения, плавки металлов и восстановления металлов из их оксидов.

Широкая практическая реализация этих прогрессивных идей В.В. Петрова началась лишь спустя 75–80 лет. Но ни изобретатель первой широко распространенной дуговой электрической лампы («электрические свечи») П.Н. Яблочков, ни изобретатели электросварки и электроплавки металлов Н.Н. Бернардос и Н.Г. Сла-вянов ничего не знали о трудах В.В. Петрова, имя и труды которого, как уже упоминалось, в течение полувека после его смерти умышленно замалчивались реакционным руководством Министерства просвещения и Академии наук России. А открытие электрической дуги приписывалось X. Дэви, и она была известна под названием «вольтовой дуги», хотя А. Вольта к ее открытию не имел никакого отношения.

До В.В. Петрова никто так ясно и четко не указывал на возможность практического применения электричества. Поэтому В.В. Петров является одним из основоположников электротехники.

До В.В. Петрова физики не могли наблюдать явления дуги, так как они использовали небольшие гальванические батареи, состоявшие большей частью из 100–200 элементов; ЭДС таких батарей были недостаточны для получения устойчивой дуги при огромных внутренних сопротивлениях батарей того времени. Известному английскому ученому Хэмфри Дэви (1778–1829 гг.) удалось получить электрическую дугу только в 1808 г., когда им была построена большая гальваническая батарея, состоявшая из 2000 элементов. Подробное описание явления электрической дуги X. Дэви дал в 1812 г., при этом он сам ни в какой степени не претендовал на первенство в открытии этого явления.

В.В. Петровым было положено начало всестороннему исследованию явлений электрического разряда в вакууме. Он установил зависимость этих явлений от материала, формы и полярности электродов, расстояния между ними и степени вакуума. Позднее эти выводы получили подтверждение и развитие в трудах других ученых, в частности М. Фарадея.

Пропуская электрический ток через разные жидкости и тела, В.В. Петров внимательно исследовал влияние материала и формы электродов на протекающие процессы; он применял самые разнообразные электроды: железные, серебряные, медные, оловянные, золотые, древесно-угольные, графитовые, марганцевые и др. В.В. Петровым была правильно определена степень электропроводности некоторых веществ (древесного угля, льда, серы, фосфора, растительных масел) и выявлены их физико-химические свойства.

В.В. Петров впервые применил параллельное соединение электродов для демонстрации явления электролиза в нескольких трубках с водой, происходящего одновременно при пропускании электрического тока через жидкости (рис. 2.6).

Работа В.В. Петрова с источником тока высокого напряжения не могла не привести его к выводу о важном значении изоляции проводов; им было предложено изготовлять электрические проводники, покрытые сургучом или воском. Разработанный В.В. Петровым принцип изоляции проволочных проводников, заключающийся в покрытии их поверхности изолирующим слоем, нашел дальнейшее развитие в производстве кабельных изделий. В.В. Петров пришел к правильному выводу о высоких электроизоляционных свойствах жирных (растительных) масел.

В.В. Петров явился одним из первых физиков, высказавших правильный взгляд на общность и различие в проявлениях статического и гальванического электричества. Он сделал попытку выяснить сущность электрических явлений, установить причины образования электричества, однако при состоянии науки того времени такую задачу решить было невозможно. Заслуживает внимания мысль В.В. Петрова о том, что электрические явления обусловлены определенными физико-химическими процессами.

В своем труде [2.1] В.В. Петров пытается решить вопрос о скорости и направлении электрического тока.

Отдельная глава его книги посвящена действию тока «на тела живых, особливо животных», и даются рекомендации для врачей. Использование гальванических батарей дает новый толчок развитию электромедицины.

Труды В.В. Петрова были хорошо известны его современникам и изучались русскими физиками первой трети XIX в. Широкое распространение трудов В.В. Петрова в России оказало большое влияние на развитие науки об электричестве, на расширение его практического применения.

^{Рис. 2.6. Схема опыта с параллельным соединением электродов}

^{1 — стеклянные трубки с водой; 2 — металлические проволоки; 3 — батарея}

Первые электрохимические опыты, произведенные вскоре после изобретения вольтова столба, вызвали значительный интерес к этим вопросам. Специальному исследованию электрохимических явлений были посвящены труды X. Дэви, имевшие важное значение для практики. X. Дэви доказал своими опытами несостоятельность мнений, господствовавших в то время среди ученых, что при электролизе соды на одном полюсе получается кислота, а на другом основание. Он показал, что кислоты и основания, получаемые при электролизе, являются продуктами последующих вторичных реакций. Повторив опыты разложения воды в разных условиях (стеклянные, агатовые и золотые сосуды; в воздухе и в атмосфере водорода), X. Дэви доказал, что пресная вода разлагается при электролизе только на кислород и водород, причем объем водорода, образовавшегося при этом, вдвое больше объема кислорода. Он установил, что химически чистая вода не поддается электролизу и что электрический ток только разлагает соединения, но не создает никаких новых соединений. X. Дэви одним из первых высказал правильные взгляды на то, что электрический ток, полученный от вольтова столба, возникает в результате химических процессов между металлами и электролитом [1.6].

^{Рис. 2.7. Схема опыта Страхова. При опускании рук в чаши цепь замыкается и человек ощущает прохождение тока} 

В 1807 г. X. Дэви впервые получил электролитическим путем щелочные элементы — калий и натрий, ранее неизвестные в чистом виде; в 1808 г. им были также получены магний, бор, барий, стронций и кальций. Эти открытия наглядно иллюстрировали практическую ценность электролиза и еще больше усилили интерес ученых к химическим действиям тока.

В 1802–1807 гг. ряду ученых, в том числе профессору Московского университета Петру Ивановичу Страхову (1756–1827 гг.), удалось установить опытным путем, что земля и вода являются проводниками тока (рис. 2.7). Этим открытием была показана возможность применения земли и воды в качестве обратного (второго) провода при осуществлении установок и устройств для передачи электрического тока от генератора к приемникам [1.6].

В 1807 г. профессор Московского университета Федор Федорович Рейс (1778–1852 гг.) обнаружил явление, получившее впоследствии название электроосмоса. В выводах из своих опытов Ф.Ф. Рейс указывает, что под действием электричества жидкость может переноситься сквозь пористые тела. Явление электроосмоса в современной технике получило практическое применение, в частности при осушке намывных плотин (электродренаж).

Широкое применение вольтовых столбов и других источников электрического тока не могло не усилить интереса к вопросу о том, в результате каких действий в них появляется электрический ток. Все яснее становилось, что химические реакции в гальванических элементах являются первичными, а возникновение тока есть их следствие, т.е. явление вторичное. Контактная теория А. Вольта становилась малоубедительной, и ей все энергичнее стали противопоставлять химическую теорию гальванизма, согласно которой возникновение электричества определяется химическими процессами. Эта теория впервые наиболее четко была разработана петербургским академиком Георгом Парротом (1767–1852 гг.), считавшим, что явления в вольтовом столбе и других гальванических элементах происходят исключительно за счет окисления металлов, т.е. за счет изменения одного из веществ элемента. М. Фарадей также выступал против контактной теории электричества, указывая, что нет такого случая, даже при ударах электрического угря и ската, когда электричество получалось бы без затраты какого-либо другого вида энергии.

Многочисленные опыты по электролизу различных жидкостей вскоре привели к необходимости объяснения механизма электролиза, вызвали потребность в теоретических обоснованиях происходящих явлений. Теории электролиза были предложены рядом ученых, но наиболее приближающейся к современным воззрениям на процессы электролиза явилась теория электролиза литовского профессора Теодора Гротгуса (1785–1822 гг.), которая была, по существу, первой ионной теорией электролитических явлений. Т. Гротгус в 1805 г. опубликовал «Мемуар о разложении при помощи гальванического электричества воды, а также растворенных в ней тел» [1.2; 1.6].

Теория Т. Гротгуса была передовой для своего времени, она продержалась в науке более 70 лет, уступив место теории электролитической диссоциации. Известные законы электролиза были сформулированы М. Фарадеем в 1833–1834 гг. Им же были предложены термины электрод, анод, катод.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Читать книгу целиком

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

О первой в истории электрической иллюминации: sazikov — LiveJournal

Публикация подготовлена в рамках реализации культурно-исследовательского проекта по гранту президента РФ «Искусство праздничного оформления города. История и современность».

«17 сентября сожжен перед зданием первого и второго кадетских корпусов великолепный фейерверк, устроенный генерал-майором Константиновым. Громадный хор из двух тысяч музыкантов и певчих в сопровождении пушечных выстрелов производившихся в такт музыки исполнил русский народный гимн под управлением директора Певческой Капеллы гофмейстера А.Ф. Львова. Несмотря на пасмурную погоду, освещение электрическими солнцами, огромные огненные декорации, при поразительном исполнении музыки, достойным образом заключили ряд блистательных праздников коронации». — Так описывает официальный коронационный сборник финальный аккорд коронационных торжеств императора Александра II — грандиозный фейерверк и первое в истории применение электричества в праздничной иллюминации. Вроде бы нельзя сказать, что факт наличия электрических источников света на Лефортовском поле в торжества 1856 года неизвестен, в сети полно ссылок на краткое его описание, но в исследованиях историков и искусствоведов по какой-то причине это событие упорно замалчивается. И первой электрической иллюминацией они называют оформление Кремля в дни коронации Александра III в 1883 году, тем самым отодвигая столь неординарное событие в истории на целых 27 лет. Что же произошло на самом деле в 1856 году, что это были за «электрические солнца» и кто их изобретатель?

Для того, чтобы ответить на эти вопросы, необходимо предпринять небольшой экскурс в историю развития электротехники. Еще в конце XVIII века русский физик Василий Петров начал проводить опыты по изучению электрического тока и явлений, сопровождавших его происхождение. Для этого им был создан в 1802 году крупнейший для своего времени вольтов столб (такая очень большая батарейка). Наличие такого источника тока позволило Петрову открыть электрическую дугу и предположить возможность ее применения для освещения «темных покоев». Ведь электрическая дуга создает чрезвычайно сильное световое излучение, ярче, чем Солнце.

Первые реальные попытки применения вольтовой дуги (так ее назвал в 1808 году английский ученый Гемфри Деви) относятся к 40-м годам XIX века. В 1848 году французский физик Жан Фуко создал первую дуговую лампу с ручным регулятором, а его соотечественник Аршро — с электромагнитным регулятором. Все эти опыты пока были всего лишь лабораторными экспериментами. Здесь, пожалуй, следует пояснить, что это за регуляторы такие, зачем они нужны и что регулировали. Дело в том, что источником света в дуговой лампе служит мощная электрическая дуга, возникающая между электродами — первое время их роль выполняли простые древесные угли, подсоединенные к источнику тока. Угли эти быстро сгорали и дуга гасла. Регулятор выдвигает угли на нужное расстояние, тем самым поддерживая постоянное и ровное горение. Вообще первые дуговые лампы очень мало походили на привычные для нас современные источники света. В них не было ни стеклянной колбы, ни металлической нити внутри. В наше время электрическая дуга используется более всего при электросварке металлов и выплавке стали.
Для освещения электрическую дугу впервые приспособили в России. В 1849 году академик Борис Якоби в рамках проведения опытов, осветил Невский проспект и прилегающие к нему улицы дуговой лампой, установленной на башне Адмиралтейства в Петербурге, используя для этого лампу уже упоминавшегося французского механика Аршро. Затем, в марте 1853 года профессор физики Казанского университета Савельев осветил дуговым фонарем университетский двор. Вот тут-то мы и подобрались к событиям 1856 года.

В начале 1850-х годов русский инженер, крупный изобретатель, полковник Александр Ильич Шпаковский, сблизился с другим изобретателем — тогда еще полковником Константином Ивановичем Константиновым, известным впоследствии специалистом по артиллерийскому вооружению и ракетной технике. Влияние Константинова на Шпаковского как инженера было очень значительным. Они были, почти ровесники, но к 50-м годам Константинов был уже вполне сформировавшимся техником, имевшим большой собственный опыт технолога.
В 1849 году Константинов, наряду с такими учеными как Сергей Глазенап, Борис Якоби и Юлий Фрицше вошел в специальную комиссию, которая должна была наблюдать «за производством опытов по введению в России электрического освещения». Речь идет об уже упомянутом применении дуговой лампы с регулятором системы Аршро в Петербурге. Наверняка эти опыты наблюдал и петербуржец Шпаковский. Действие дуговой лампы Аршро, еще весьма несовершенной, произвело большое впечатление на публику и ученый мир. Константинов задался целью создать русскую дуговую лампу. Погруженный в другие работы, он этого осуществить не мог. Это сделал Шпаковский: в 1854 г. его дуговая лампа была фактически уже построена, а спустя год Шпаковскому была заказана целая серия таких ламп для применения в Москве при иллюминации, готовившейся в связи с коронационными торжествами. Ведь именно Константинов, тогда уже генерал-майор, отвечал на этой коронации за устройство фейерверка на Лефортовском поле, вот он и пригласил своего товарища для работы над созданием эффектного акцента задуманному световому представлению.

Опыт освещения десятком «электрических солнц» — дуговыми лампами Шпаковского, прошел блестяще. Любопытное описание этого опыта оставил еще один известный впоследствии электротехник и изобретатель Владимир Чиколев: «Первое и весьма сильное впечатление произвело на меня электричество в 1856 году, когда я, 12-ти летний кадет, присутствовал на коронационном фейерверке в Москве, устроенном под руководством известного артиллерийского генерала Константинова. Электричество выполняло при этом две, по тому времени, грандиозные роли. Во-первых, были установлены несколько электрических солнц, как тогда называли, для которых была собрана батарея в 600 элементов Бунзена. Горели электрические регуляторы Шпаковского, под наблюдением которого было все устроено и установлено по этой части. Во-вторых, перед Царским павильоном был собран оркестр, сколько помню из 3000 музыкантов, и когда они исполняли Преображенский марш, то вместо ударов турецкого барабана, выстреливали вдали пушки, заряды которых воспламенялись электричеством. Так как музыканты стояли у самой палатки, а орудия почти в одной версте расстояния, то, чтобы выстрелы точно соответствовали такту марша, необходимо было воспламенить их несколько ранее, приняв в расчет скорость распространения звука. Говорят, что капельмейстер, сколько помню известный Львов, сам воспламенявший выстрелы при посредстве клавиш вроде фортепианных, так навострился на репетициях, что эффект был вполне удачный». Известно так же, что запал приводился в действие током от тех же гальванических элементов, которыми питались дуговые ламы.
Эти воспоминания хорошо дополняют мемуары Григория Милорадовича: «На большом балконе Головинского дворца помещалась Царская Фамилия, и я тоже, как Камер-Паж Великой Княгини Екатерины Михайловны, стоял на этом балконе, а потому видел отлично весь фейерверк. Сигналом начала фейерверка был огненный голубь, который слетел с балкона на корзину с цветами, которая вместе с колонной вдруг превратилась в розовый куст, а светлокрылая бабочка полетала к роще. После всевозможных ракет открылась картина — памятник Сусанину, воздвигнутый в Костроме; в это время музыка играла каватину из «Жизни за Царя», потом была картина — памятник Петру Великому в С.-Пб., третья картина была Триумфальные Петербургские ворота, и при появлении ее раздался народный гимн, исполненный 1000 певчими и 2000 музыкантов. Пушечные выстрелы заменяли большой барабан и литавры».

То, что эта лампа не была лишь предметом для одиночного случайного показа, а применялась ряд лет, видно из того, что, спустя 6 лет после ее первой публичной демонстрации, ее подробное описание было дано в распространенных технических журналах: Динглеровском политехническом журнале (Аугсбург, Германия) и в «Бюллетене Французского Общества содействия» (Париж). В этих журналах отмечалось, что лампа Шпаковского выделяется своими остроумными приспособлениями. После удачной демонстрации своей лампы в Москве во время коронации Шпаковский поставил опыты, сопровождавшиеся лекцией о дуговом освещении в Москве и в Петербурге. 22 сентября (4 октября) 1856 г. дуговая лампа Шпаковского была показана в зале 1-го Московского кадетского корпуса. Эти опыты были поставлены без особой подготовки, что называется «на скорую руку». При этих опытах Шпаковский получал пламя до 23 см в длину и около 8 см в ширину. При этих опытах в пламени дуги плавились и испарялись металлы, сжигался алмаз до обугливания, песок сплавлялся в «фульгуриты», т.е. в массу, которая получается из песка при попадании в него молнии. Целая серия опытов была поставлена Шпаковским для того, чтобы показать, что пламя электрической дуги может появляться на поверхности воды, если один электрод погружен в воду и т.п.
Много еще изобретений сделал впоследствии Александр Шпаковский — электротехнические приборы, паровые котлы, насосы, пожарные локомобили, светосигнальные приборы, паровая форсунка, взрывные составы, самодвижущиеся мины, ракеты, различные усовершенствования в области технологии; к этому следует добавить пионерские работы по фотографии в начале 50-х годов XIX века, технико-экономические работы, но освещение «электрическими солнцами» бывшей Анненгофской рощи оказалось не только серьезным опытом в области электротехники, но и первым в истории применением электричества в праздничном оформлении города.

Батарея Василия Петрова

20-12-2016

Профессор Василий Петров сосредоточил свои усилия на создании прибора, способного дать высокое напряжение. Ему удалось создать большую батарею, состоящую из тысяч медных и цинковых элементов. Батарея была способна давать электрический ток напряжением до 1700 Вольт. С помощью  батареи удалось получить мощный электрический разряд, электрическую дугу. Изобретения Василия Петрова дали начало развитию многих направлений в науке и технике.

Конструкция батареи Василия Петрова

Профессор Петербургской медицинской академии Василий Владимирович Петров занимался изучением теории электричества. Он глубоко изучил труды Вольта и сделал перевод их на русский язык. Петров изучал различные приборы, построенные по принципу Вольтова столба. Он проводил многочисленные опыты с различными материалами пластин и вариантами электролитов. Он решил создать очень мощный источник электричества. В 1802 году на деньги медицинской академии  Петров начал создание самой большой гальванической батареи.
Батарея Василия Петрова имела большие размеры. Основными элементами батареи стали 4200 медных и цинковых дисков размером 35 миллиметров. В качестве электролита использовался нашатырный спирт.

Конструктивно батарея состояла из  деревянного ящика, изготовленного из твердой древесины красного дерева. Ящик был покрыт изолирующим слоем из различных смол. Гальванические элементы  состояли из металлических дисков и бумажных  кружков, пропитанных нашатырным  спиртом. Элементы располагались горизонтально в несколько рядов. 
Батарея имела надежную жесткую конструкцию и могла использоваться многократно. Батарея создавала очень мощное напряжение, по различным оценкам от 1500 до 1700 Вольт.
Петров фактически был первым, кто провел широкие исследования по теории электролиза как процесса выделения на электродах частей электролита под воздействием электрического тока. Ему удалось выяснить, что различные химические вещества и соединения ведут себя различным образом под действием электричества. Он провел электролиз некоторых веществ. Он установил, что для разных веществ требуется разное напряжение для осуществления процесса электролиза. Так для разложения воды требуется низкое напряжение в несколько вольт, а для электролиза масла необходимо около 1000 Вольт. 
Василий Петров установил связь между эффективностью электролиза и температурой окружающей среды. При более высокой температуре электролиз шел активнее. А аккумуляторная батарея давала больше тока.
 

Электрическая дуга Василия Петрова

Мощный источник электрического тока дал возможность ученному проводить  многочисленные исследования. Василий Петров использовал батарею для создания большой электрической дуги. Он провел опыты с различными материалами электродов. Петров изучал свойства материалов, помещенных между электродами. Он заложил основы теории электрической сварки металлов.

Практическое использование электрической дуги Петрова началось в 80-х годах 19 века. Павел Яблочков использовал дугу Петрова в конструкции «электрической свечи».  Он расположил между электродами угли и изолирующий слой, способный испаряться, это изобретение получило название  «Русский свет». Мощные электрические фонари, построенные по принципу электрической дуги, получили распространение в Европе.
 

Википедия о батарее Василия Петрова

Вот, что пишет народная энциклопедия об изобретениях Василия Петрова. 

Цитата:
Изучая электропроводимость различных веществ, Петров впервые употребил термин сопротивление как физической величины, характеризующей свойства вещества препятствовать прохождению электрического тока. В опытах по электролизу он первым обратил внимание на различные свойства полюсов батареи.
Конец цитаты

«История открытия электрической дуги» (стр. 1 из 2)

Реферат

На тему:

«История открытия электрической дуги»

По дисциплине: «История отрасли»

Выполнил:

Арханиди В.Г.

Проверил:

Ассистент Лось А.В.

Содержание

1. Введение…………………………………………………………3

2. Основная часть…………………………………………………. 5

3. Список литературы……………………………………………..10
Введение

Все началось с того, что в конце прошлого века один из профессоров Военно-медицинской академии, а именно приват-доцент Н. Г. Егоров, стал читать лекции по физике также и в Петербургском университете. Среди его студентов был и А. Л. Гершун, впоследствии профессор, очень увлекавшийся лекциями Егорова.

С наступлением летних каникул все разъехались кто куда. А Гершун решил провести лето, работая в публичной библиотеке города Вильно и изучая литературу по физике.

Он просмотрел уже не одну сотню книг, когда наткнулся на небольшой томик под названием “Известие о гальвани-вольтовских опытах, которые производил профессор физики Василий Петров посредством огромной наипаче баттереи, состоявшей иногда из 4200 медных и цинковых кружков, находящейся при Санкт-Петербургской медико-хирургической академии”, отпечатанный “в Санкт-Петербурге, в типографии Государственной медицинской коллегии 1803 года”.

Времени у Гершуна было немного, хотел он было отставить фолиант малый в сторону, да подумал, что автор книги — некий Петров, видимо, предшественник их нынешнего профессора Егорова, поскольку Петров, так же как и Егоров, работал в Медико-хирургической, а ныне Военно-медицинской академии, как видно из названия.

Только это случайное обстоятельство и заставило Гершуна внимательно прочитать книгу. И чем дальше вчитывался студент, тем сильнее увлекался — перед ним раскрывался мир ученого, абсолютно неизвестного. И мир этот содержал сенсационность — неведомый Петров открыл электрическую дугу, сделал ряд других крупных открытий в электротехнике и вообще был первым в мире человеком, посмотревшим на электричество с позиций технических — с точки зрения пользы, которую электричество могло бы принести людям. Неизвестный ученый был первым электротехником.

Вызывало восхищение уже название книги. “Известие о гальвани-вольтовских опытах…” в противовес широко распространенному термину “гальванический” — ведь не всем, далеко не всем было видно тогда тождество “гальванического” и “вольтаического” электричеств. Нужно было обладать большой научной смелостью, чтобы всего через три года после открытий Вольта уверенно отождествить электричество Вольта и электричество Гальвани и отдать должную честь Вольта.

А дальше шли совсем удивительные вещи. “Если,— писал неизвестный Петров,— на стеклянную плитку или на скамеечку со стеклянными ножками будут положены два или три древесных угля, способные для произведения светоносных явлений посредством гальвани-вольтовской жидкости, и если потом металлическими изолированными направителями (directors), сообщенными с обоими полюсами огромной батареи, приближать оные один к другому на расстояние от одного до трех линий, то является между ними весьма яркий белого цвета свет или пламя, от которого оные угли скорее или медлительнее загораются и от которого темный покой довольно ясно освещен быть может”.

Гершун внимательно посмотрел на обложку книги. Год издания 1803, опыты проведены в 1802 году. Нет никакого сомнения, что “весьма яркий белого цвета свет”, появляющийся между углями,— это электрическая дуга, причем открытая на несколько лет раньше Дэви. И что очень важно, этот неведомый профессор прямо указывает: с помощью открытого им света “темный покой довольно ярко освещен быть может”, то есть впервые недвусмысленно выдвигает идею электрического освещения

Основная часть: открытие электрической дуги

Василий Петров родился 19 июля 1761 года в городе Обояни Курской губернии. Грамоте он обучался у местного дьячка. Позже родные отвезли Василия Петрова в Харьков в духовную школу «повышенного» типа, носившую название «коллегиум». Но юноша имел горячее стремление серьезно изучить физику и математику. Он бросил Харьковский коллегиум, переехал в Петербург и стал студентом учительской семинарии. В 1788 году, не окончив курса, Василий Владимирович уехал в Сибирь, в город Барнаул, на должность учителя физики и математики в Колыванско-Воскресенском горном училище.

Никогда еще до тех пор в Барнауле никто так живо и увлекательно не преподавал точные науки. Слух о замечательном педагоге дошел до столицы, и в 1793 году Петрова пригласили преподавать физику в Петербургскую медико-хирургическую академию.

Петрову обещали, что к его услугам будет физический кабинет, где он сможет вести задуманные им обширные электрические опыты. На деле ему пришлось несколько Пет переоснащать свою лабораторию и доводить ее до европейского уровня.

Не прекращая ни на один день преподавательской и педагогической деятельности в академии, Петров изобрел и построил оригинальные электростатические машины, с помощью которых изучал электрические явления в среде различных газов и в вакууме, доказал возможность электризации металлов трением (1801), исследовал люминесценцию различных животных организмов и минералов.

С помощью электрической батареи, построенной им по публикациям французского физика Вольта, он впервые открыл существование зависимости силы тока в проводнике от площади его поперечного сечения и осуществил параллельное соединение приемников электрического тока, изучал химическое действие тока и электропроводности различных тел и самых различных веществ. Попутно изобрел способ изоляции проводников сургучом или воском.

Когда Петров Соединял концы построенной им батареи, то всякий раз между ними проскакивала сильная искра, напоминавшая разряд молнии. «А нельзя ли искру батареи обратить в долгий свет для общей пользы?» — неоднократно спрашивал себя ученый.

…Холодно. На термометре — минус пять. О неблагоустройстве физического кабинета и отсутствии здесь отопления ученый послал начальству несколько рапортов, но которую зиму все оставалось без изменений.

Немного отогревшись в учительской, Василий Владимирович снова направился в свой холодный кабинет, намереваясь продолжить опыты по изучению проводимости льда. По дороге он вспомнил, что в шкафу кабинета уже несколько дней хранятся древесные угли, которые по его просьбе отжег ему из палок истопник академии: профессор давно хотел исследовать электрическую проводимость угля. И вот, боясь, чтобы уголь не отсырел, Василий Владимирович решил не откладывать дальше опыт и произвести его тотчас же.

На стеклянную пластину профессор положил угольный стержень и к его концам присоединил длинные куски изолированного провода.

Случайно дернув провод, ученый нечаянно надломил уголек. Аккуратно уложил обломки угольной палочки, прижав концы друг к другу, стал присоединять провода к батарее. Едва только успел присоединить второй конец, как его глазам представилась невиданная картина. В месте перелома немного разошедшиеся от сотрясения половинки угля быстро раскалились, потом вспыхнули ярким белым светом, от которого стало ослепительно светло во всех уголках кабинета. Несколько секунд Василий Владимирович стоял, словно в забытьи, с разведенными в стороны руками и щурился от внезапно возникшего яркого, невиданного света, подобного солнцу. Он пришел в себя только после того, как раздался треск лопающейся стеклянной пластины и прекрасное белое пламя исчезло.

В лицо приятно дохнуло теплом. Жар шел от стекла, сильно нагретого электрическим пламенем, вспыхнувшим между углями. Профессор осторожно стал приближать удерживаемый в руке остаток угля ко второму, лежавшему на стекле. Когда угли соприкоснулись, послышался легкий треск, Василий Владимирович стал их разводить. И вот, когда расстояние достигло 4-6 миллиметров, между ними проскочила яркая голубая искра, и снова вспыхнуло ослепительное пламя. Профессор стал еще более удалять один из углей. Выгнутое пламя чуть-чуть растянулось и погасло — угли выгорели. Надобно положить новые…

В пламени этого света легко раскалились, а потом и вовсе сгорели железная проволочка, гвоздь и даже тонкая медная пластинка. Из этого Василий Владимирович заключил, что «жар электрического пламени очень силен»…

Это произошло 23 ноября 1802 года… Позднее профессор Петров провел не одну серию опытов с электрической дугой, благодаря которым обосновал возможность и по сути дела изобрел способы сварки металлов с помощью электрической дуги. плавления металлов с помощью угольных электродов, восстановления металлов из окислов.

Администрация академии, узнав об этом открытии, предложила профессору произвести опыт воспламенения электрическим пламенем пороха в пушке. И он блестяще удался. Через некоторое время электрический запал пороха и взрывчатки стал широко применяться в Российской армии.

Открытие профессора Петрова подняло авторитет физики, как науки в академии. Благодаря ему Василий Владимирович сумел добиться средств на переоборудование физического кабинета и пополнение его новыми приборами.

— О подобном чуде мы еще и не слыхивали! — говорили искренне изумленные работами Петрова его коллеги. После серии экспериментов, уточнивших первоначальные результаты, ученый стал готовить научную книгу под названием «Известие о гальвани-вольтовских опытах, которые производил профессор физики Василий Петров». Это первая русская книга, в которой академик описал открытое им «свечоносное явление» — электрическую дугу между двумя углями, дающую «весьма яркий белого цвета свет или пламя», от которого «темный покой довольно ясно освещен быть может», вышла она в Петербурге в 1803 году.

К сожалению, научный труд был написан и издан только на русском языке и не стал широко известен на Западе. Возможно, поэтому официально честь открытия электрической дуги мировой наукой признается за английским ученым Дэви, который «открыл» это явление десять лет спустя.

Открытие явления электрической дуги. | Дмитрий Панкратов

29 мая 1802 года — физик и основоположник электрометаллургии академик В. В. Петров открыл явление электрической дуги.

Электрическая дуга (Вольтова дуга, Дуговой разряд) — физическое явление, один из видов электрического разряда в газе.
Впервые была описана в 1802 году русским учёным В. Петровым в книге «Известие о гальвани-вольтовских опытах посредством огромной батареи, состоявшей иногда из 4200 медных и цинковых кружков» (Санкт-Петербург, 1803). Электрическая дуга является частным случаем четвёртой формы состояния вещества — плазмы — и состоит из ионизированного, электрически квазинейтрального газа. Присутствие свободных электрических зарядов обеспечивает проводимость электрической дуги.
Электрическая дуга между двумя электродами в воздухе при атмосферном давлении образуется следующим образом:
При увеличении напряжения между двумя электродами до определённого уровня в воздухе между электродами возникает электрический пробой. Напряжение электрического пробоя зависит от расстояния между электродами и других факторов. Потенциал ионизации первого электрона атомов металлов составляет приблизительно 4,5 — 5 В, а напряжение дугообразования — в два раза больше (9 — 10 В). Требуется затратить энергию на выход электрона из атома металла одного электрода и на ионизацию атома второго электрода. Процесс приводит к образованию плазмы между электродами и горению дуги (для сравнения: минимальное напряжение для образования искрового разряда немногим превышает потенциал выхода электрона — до 6 В).
Для инициирования пробоя при имеющемся напряжении электроды приближают друг к другу. Во время пробоя между электродами обычно возникает искровой разряд, импульсно замыкая электрическую цепь.