Рассказы об электричестве

Вместе с Якоби Ленц установил, что любая магнитоэлектрическая машина, которая служит для производства электрического тока, может быть использована в качестве электродвигателя, если через ее якорь или «арматуру», как тогда говорили, пропускать ток от постороннего источника.

Ленц родился в старинном прибалтийском городе Дерпте (ныне город Тарту в Эстонской ССР) в 1804 году и получил при крещении имя Генрих Фридрих Эмиль.

Шестнадцати лет поступил он в Дерптский университет, где очень скоро обратил на себя всеобщее внимание выдающимися способностями и серьезным отношением к учебе.

В 1823 году наш знаменитый мореплаватель Отто Евстафьевич Коцебу пригласил молодого человека принять участие в кругосветном путешествии на шлюпе «Предприятие» в качестве физика и натуралиста экспедиции. Ленц, естественно, согласился и блестяще справлялся со своими обязанностями в течение всего плавания. Свидетельством его успехов является то, что сразу по возвращении Ленц был принят адьюнктом Петербургской академии наук и четыре года спустя, едва достигнув 26 лет, стал ординарным академиком.

Деятельность свою в Академии наук Ленц начал с реорганизации лаборатории физики и постановки целой серии работ по электричеству и магнетизму. Именно там, независимо от Джоуля, вывел он закон, утверждающий, что количество тепла, выделяющееся в проводнике при прохождении тока, прямо пропорционально сопротивлению проводника и квадрату силы тока. Затем он повторил опыты Дэви, обнаружившего, что при нагревании электрическое сопротивление провода растет, и нашел закон, по которому должна меняться электропроводность металлов с изменением температуры.

Электрический самовар и инкубатор XIX века.

Устройство магнитоэлектрической машины.

Шлюп начала XIX века.

В то же время он преподавал в Морском кадетском корпусе, возглавлял кафедру физики и физической географии в Петербургском университете. Был избран сначала деканом физико-математического факультета, а потом и ректором. Он преподавал в Михайловском артиллерийском училище, читал лекции в Главном педагогическом институте, и везде вокруг Ленца теснились молодые люди — ученики и помощники. Позже из этой школы вышли замечательные ученые, сыгравшие видную роль в развитии физической науки.

Многие достижения Ленца опережали время, и о них забывали. А через полвека — открывали вновь, называя краеугольными камнями нарождающейся электротехники.

Когда в 1831 году Фарадей открыл новое явление, которое мы сегодня называем электромагнитной индукцией, современники вполне оценили огромное значение открытия. Многие тут же включились в работу, черпая первые сведения из перепечатанных во многих журналах фарадеевских «Исследований по электричеству». Другие горестно сетовали по поводу того, что великий экспериментатор «на самую малость» опередил их собственные работы на ту же тему. Находились и такие, кто пытался представить себя соучастниками события… Между тем строгого понимания сути нового явления не было ни у кого. Даже сам Фарадей делил открытое им явление на два вида — на «магнитоэлектрическую» и «вольтаэлектрическую» индукцию. И для определения направления индуцируемого тока давал существенно разные правила в обоих случаях.

Я уже говорил, что многие ученые позволяли себе снисходительно относиться к теоретическим построениям своего английского коллеги. И потому до бесконечности переиначивали формулировки Фарадея и давали свои правила для токов, подчас совершенно неверные.

Ленц, которому едва исполнилось 29 лет, подошел к актуальному вопросу со свойственной ему строгостью и вывел свое знаменитое правило, которое вот уже полтора столетия наизусть заучивают школьники, а потом повторяют студенты электротехнических вузов.

Можно перечислить для наглядности те основные направления в электромагнетизме, которыми занимался Эмилий Христианович, кроме работ по электромагнитной индукции. Здесь труды по нагревательному действию электрического тока и не менее знаменитый закон Джоуля-Ленца. Причем в этой работе ему пришлось сделать строгое обоснование и разъяснение закона Ома, в котором все еще сомневались современники. Ленц первым высказал принцип эквивалентности, согласно которому, как мы сегодня знаем, всякая динамо-машина может быть электромотором. Он поставил убедительные опыты, подтверждающие загадочный эффект Пельтье, по замораживанию воды возле спая висмута и сурьмы, через который пропускался гальванический ток. Нельзя не вспомнить его замечательные работы совместно с Якоби, посвященные вопросу о действии электромагнитов. Они пришлись на то время, когда сооружение этих приборов почиталось за искусство. И все эти фундаментальнее открытия и труды находились на самых главных направлениях развития молодой науки об электричестве, на рубеже перехода от «гальванизма» к современной электротехнике.

Его трудолюбие и разносторонность невероятны. Кроме всего, Ленц был еще геофизиком и океанографом, университетским профессором и администратором, преподавал во множестве учебных заведений, являлся академиком и непрерывно вел научную работу. Он написал несколько учебников и руководств, которые пользовались большой популярностью и выдержали не одно издание. При этом его лекции и учебники, его научная работа отличались всегда замечательной ясностью и строгой систематичностью.

Фигура Эмилия Христиановича Ленца в истории физики, в истории науки занимает видное место как по своим научным результатам, так и по нравственному облику, являясь примером честного и беззаветного служения своей родине — России.

Часть третья. Время большой энергетики

Глава тринадцатая. Наш электрический век

Сначала приведу несколько впечатляющих, на мой взгляд, цифр.

В 1913 году мощность всех электростанций России составляла около 400 тысяч киловатт, а выработка электроэнергии — примерно 2 миллиарда киловатт-часов в год.

В 1980 году советские электростанции выработали 1 295 миллиардов киловатт-часов электроэнергии, а к 1985 году ее количество должно увеличиться до 1 550-1600 миллиардов киловатт-часов. Разделите сами одну цифру на другую, чтобы почувствовать рост нашей энергетики. В 800 раз!..

Может возникнуть вопрос: зачем людям столько энергий и почему спрос растет в основном на электрическую энергию, на самый ее молодой вид из всех освоенных человечеством за историческое время?

Провозглашая лозунг: «Коммунизм — это есть Советская власть плюс электрификация всей страны», В. И. Ленин видел в электрификации могучий рычаг для подъема промышленности и всего народного хозяйства страны. Все последующие годы подтвердили ленинскую мысль. Научно-технический прогресс невозможен без развития энергетики или, как теперь говорят, без развития топливно-энергетического комплекса, без сплошной электрификации. Чтобы больше производить продуктов питания, промышленных товаров, нужна механизация производственных процессов. Но подавляющее большинство машин и механизмов, средств механизации и автоматизации имеют электрическую основу. Электричество работает в системах зажигания автомобилей и самолетов, приводит в движение станки. Электричество освещает и обогревает дома и теплицы.

Гигантские генераторы электростанций вырабатывают самую универсальную энергию, которая не только проще всего транспортируется по проводам на далекие расстояния, но и чрезвычайно легко превращается в другие виды энергии. Свет, тепло, информация — все основные составляющие современного комфорта зависят от электроэнергии. Отнимите ее у человечества — и цивилизация пойдет прахом. Без электричества мы не просто окажемся в прошлом веке. Огромной части человечества станет угрожать опасность прямой гибели — вот насколько тесно в жизнь современного общества, в самый фундамент его существования вошла электрическая энергия.