Курс истории физики - Кудрявцев Степанович

Вполне естественно, что именно Вольте принадлежит честь создания первого генератора электрического тока, так называемого вольтова столба (сам Вольта называл его «электрический орган»), оказавшего огромное влияние не только на развитие науки об электричестве, но и на всю историю человеческой цивилизации. Вольтов столб возвестил о наступлении новой эпохи — эпохи электричества.

Рис. 32. Электрофор Вольта

Триумф вольтова столба обеспечил безоговорочную победу Вольты над Гальвани. История поступила мудро, определив победителя в этом споре, в котором обе стороны были правы, каждый с своей точки зрения. «Животное электричество» действительно существует, и электрофизиология, отцом которой был Гальвани, сейчас занимает важное место в науке и практике. Но во времена Гальвани электрофизиологические явления еще не созрели для научного анализа, и то, что Вольта повернул открытие Гальвани на новый путь, было очень важно для молодой науки об электричестве. Исключив жизнь—это сложнейшее явление природы—из науки об электричестве, придав физиологическим действиям лишь пассивную роль реагента, Вольта обеспечил быстрое и плодотворное развитие этой науки. В этом состоит его бессмертная заслуга в истории науки и человечества.

Рис. 33. Приборы Вольта

Рис. 34. Вольтов столб

В. В. Петров. Сразу после получения сообщений о новом приборе начались опыты по его изготовлению и изучению действий электрического тока. Так английские химики Вильям Никольсон (1753—1815) и Карлейль (1768—1840), построив вольтов столб из 17 элементов, осуществили электролиз воды. Так были открыты химические действия тока, особенно успешно исследовавшиеся знаменитым английским химиком Гэмфри Дэви (1778— 1829). Дэви открыл путем электролиза щелочные металлы калий и натрий (1807).

Одной из первых монографий, посвященных описанию нового источника тока и опытов с ним, была монография русского физика Василия Владимировича Петрова «Известие о гальвани-вольтовских опытах», вышедшая в Петербурге в 1803 г.

Василий Владимирович Петров родился в г. Обояни Белгородской губернии 8 июля 1761 г. в семье священника. Петров учился сначала в Харькове, а затем, в 1786—1788 гг., в Петербургской учительской семинарии. По окончании семинарии Петров работал преподавателем Горного училища при Колывано-Воскресенских заводах на Алтае. Здесь когда-то трудился и русский механик И.И.Ползунов, представивший в 1763 г. начальнику Колывано-Воскресенских заводов докладную записку о своей паровой машине.

Петров проработал на Алтае до 1791 г. В этом году он возвратился в Петербург, где преподавал физику в Инженерном училище и математику в Главном врачебном училище. В 1795 г. он стал экстраординарным профессором физики врачебного училища, которое в 1798 г. было преобразовано в Медико-хирургическую академию.

Здесь Петров создал богатый физический кабинет, провел многочисленные опыты, на основе которых написал монографии: «Собрание физико-химических новых опытов и наблюдений» (1801), «Известие о гальвани-вольтовских опытах» (1803), «Новые электрические опыты» (1804). В 1802 г. Петров был избран членом-корреспондентом Петербургской Академии наук, в 1807 г. — адъюнктом по физике, в 1809 г. — экстраординарным академиком, в 1815 г. — ординарным академиком по кафедре физики.

Рис. 35.Титульный лист книги В.В. Петрова

Петров настойчиво боролся за создание физического кабинета при академии, но все его начинания встречали яростное сопротивление руководства. В 1827 г. Петрова отстранили от руководства кабинетом. В.В.Петров умер в Петербурге 22 июля 1834 г.

Труд Петрова, посвященный изучению гальвани-вольтовских явлений, носит следующее полное заглавие: «Известие о гальвани-вольтовских опытах, которые производил профессор физики Василий Петров посредством огромной наипаче баттереи, состоящей иногда из 4200 медных и цинковых кружков и находящейся при Санкт-Петербургской Медико-хирургической академии ».

Так, уже из заглавия видно, что Петров построил самую мощную по тому времени батарею, составленную из 2100 гальванических элементов. Он заменил термин «вольтов столб» термином «гальвани-вольтовская батарея» (Петров пишет «баттерея»)в честь Галь-вани и Вольты. Он поставил своей главной задачей «описать по-российски и расположить в надлежащем порядке деланные самим мною важнейшие и любопытнейшие опыты посредством гальвани-вольтовской баттереи». Но начинает он с описания устройства самой батареи и практических указаний по ее изготовлению и уходу за ней.

Медные и цинковые кружки, составляющие батареи, имели диаметр «около одного с половиной дюйма» (около 3,8 см). Между металлическими кружками прокладывались не суконные, как у Вольты, а картонные кружки, пропитанные раствором нашатыря. Каждый элемент состоял из трех кружков: медного, картонного, цинкового, которые складывались в столбик из десяти и более элементов. В отличие от вертикального расположения вольтова столба Петров предлагает располагать элементы горизонтально, так, чтобы кружки стояли ребром вертикально в сухих узких деревянных ящиках.

Петров указывает и способы изоляции элементов от дерева посредством сургуча, предлагает помещать тела, над которыми производятся опыты, на скамеечку со стеклянными ножками. Его «огромная наипаче баттерея» состояла из четырех рядов, каждый 10 футов длиной (свыше 3 м), соединяемых последовательно с помощью медных скобок. Если эти ряды вытянуть в один ряд, то он имел бы длину в сорок футов, «или в пять наших саженей и пять футов», т. е. свыше 12 м. Петров замечает, что такую батарею «с довольным основанием можно называть огромною».

Крайний медный кружок первого ряда и последний цинковый кружок четвертого ряда Петров называет «медным и цинковым полюсами баттереи». Ток от батареи получается при соединении полюсов проводниками, которые должны быть хорошо изолированы, например продеты через стеклянные трубки. Описав устройство батареи, Петров описывает далее способ ухода за нею, средства очистки кружков от окислов. Все эти советы, очень подробные, вплоть до указания цен, показывают, что Петров предназначал свою книгу для активного читателя, который мог бы сам воспроизвести описываемые эксперименты. Книга Петрова не только научная монография, но и практические руководство по технике эксперимента. Петров выступает в ней не только как ученый, но и как учитель, стремящийся ввести своих читателей в лабораторию научного творчества в самой актуальной области науки

Глава III (главы своей книги Петров называет «статьями») посвящена электролизу. Он рассказывает об электролизе воды, детально описывает экспериментальную установку, подчеркивая необходимость употреблять однородные, чистые подводящие провода, указывая способы зачистки концов, крепления трубки, в которую наливаются вода и другие электролиты. Из этих подробных указаний видно, что Петров демонстрировал электролиз «в присутствии весьма многих зрителей».

Он изучал влияние температуры на электролиз, проводя опыты в январе ' 1803 г. на улице.

Петров подробно описывал действие тока на человека и животных. Он проводил опыты по гальванизации больных, закладывая основы электротерапии.

В главе VII Петров изложил свой знаменитый опыт с электрической дугой: «Если 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 (directores), сообщенными с обоими полюсами огромной баттереи, приближать оные один к другому на расстояние от одной до трех линий, то является между ними весьма яркий белого цвета свет или пламя, от которого оные угли скорее или медленнее загораются и от которого темный покой довольно ясно освещен быть может».

Так была открыта и исследована электрическая дуга. Петров заменил один из углей металлическим электродом, наблюдал плавление металлов электрической дугой, а также их сгорание в пламени. Таким было начало будущей электрометаллургии. Вообще труд Петрова можно считать началом будущей электротехники.

Из других результатов научной деятельности Петрова упомянем о его исследованиях люминесценции, а также о первых в мире опытах, доказавших возможность электризации металлов трением. Со времен Гильберта металлы считались «не электриками», неспособными электризоваться, как «электрики». Петров показал, что изолированный металл может быть наэлектризован «стеганием» его различными телами. Это было открытие принципиального значения.

Труды Петрова оставались неизвестными за рубежом, его открытия переоткрывались, как это было, например, с электрической дугой. У себя на родине они были также забыты до начала нашего века. В учебниках физики электрическая дуга именовалась вольтовой дугой, что давало повод думать о ее открытии Вольтой. В вышедшей еще при жизни Петрова «Опытной, наблюдательной и умозрительной физике», написанной коллегой Петрова, профессором физиологии и анатомии Медико-хирургической академии Д. Веллан-ским (1774—1847), электрическая дуга и «огромная наипаче» батарея Петрова не упоминается, хотя Велланский рассказывает о батарее Шиллерна, о сухих батареях Делюка, Зингера и Замбони, об электрических «светоносных» явлениях, об электризации проводников «стеганием», т. е. о многих вещах, о которых писал Петров. Так еще при жизни Петрова, в стенах его родной академии, началось забвение его трудов.