Создание первого электродвигателя

батарее через коммутатор, с помощью которого направление тока в каждом из

них изменялось 8 раз за один оборот диска. N1, S1, и N2 полюсы

электромагнитов подвижного диска, N’1, S’1 и N'2 -полюсы электромагнитов

неподвижной рамы (рис 2.) .Обмотка электромагнитов, чтобы не усложнять

схем, не показана.

[pic] рис.2

Перед запуском двигателя одноименные полюсы устанавливаются друг против

друга . После начального толчка при включении батареи электромагнит N 1

будет отталкиваться от одноименного полюса N’1 и притягиваться полюсом S‘1

В результате такого взаимодействия полюс электромагнита N1 станет против

полюса электромагнита S’1 и по инерции пройдет несколько дальше. В этот

момент коммутатор (действие его будет рассмотрено позднее) произведет

переключение полюсов батареи, и по обмотке электромагнитов подвижного диска

будет проходить ток обратного направления. Вследствие этого полярность

полюсов электромагнитов подвижного диска изменится и полюс N1, ставший

теперь полюсом, одноименным с полюсом S’1 , будет от него отталкиваться.

Аналогичный процесс будет происходить и при взаимодействии остальных

полюсов электромагнитов, расположенных на подвижном диске и на неподвижной

раме. Такое периодическое изменение полюсов электромагнитов в подвижном

диске 8 раз за один оборот при наличии инерции будет поддерживать

непрерывное вращение как подвижного диска, так и вмонтированного в его

центр рабочего вала электродвигателя.

Талантливый инженер так остроумно решил вопрос о вращательном движении

рабочего вала. Якоби первым в науке об электричестве обосновал все

важнейшие преимущества такого движения для всех электродвигателей и

убедительно показал нецелесообразность использования в них возвратно-

поступательного движения. История полностью подтвердила исключительную

плодотворность этой идеи. Все электрические машины со времени Якоби стали

строиться с вращательным движением якоря двигателя.

[pic] рис. 3

Новой, чрезвычайно важной, технически целесообразной глубоко продуманной

частью электродвигателя Якоби был коммутатор, созданный им специально для

того, чтобы периодически изменять полярность подвижных электромагнитов.

Технически эта идея была осуществлена так. Коммутатор, схема которого

показана на рисунке 3, состоял из четырех медных колец 1-4, насажанных на

рабочий вал электродвигателя. Кольца попарно соединялись медными трубками

ff. на оси вала, закреплялись трубкой g из изолирующего материала и

вращались вместе с валом. Каждое из колец, смещенных на 45° по отношению к

предыдущему, имело 4 выреза, которые заполнялись вкладками из

изолятора h. Поверхность колец была хорошо отполированной и ровной. По этой

поверхности при вращении колец скользил контактный рычаг г, представлявший

собой своеобразную щетку. Другой конец рычага опускался в чашечку со ртутью

k, которая соединялась проводником с батареей. Металлические кольца были

соединены с электромагнитами вращающегося диска. При его вращении

металлические рычаги, попадая на непроводящие части колец, прерывали цепь,

а при соприкосновении с металлом замыкали ее. Когда рычаг переходил с

непроводящей части на металл, т. е. в тот момент, когда встречались

разноименные полюсы, в обмотках электромагнитов, установленных на подвижном

диске и последовательно соединенных, менялось направление тока.

Коммутатор был сконструирован Якоби так, что полярность электромагнитов

изменялась 8 раз за один оборот рабочего вала. Именно поэтому

электромагниты подвижного диска поочередно притягивались и отталкивались

электромагнитами неподвижной рамы и этим самым обеспечивали вращательное

движение рабочего вала или якоря двигателя. «Перемена полюсов писал ученый,

-имеет чрезвычайно большое значение. Перемена эта должна осуществляться

мгновенно и как раз в том месте, где полюсы располагаются один против

другого. Механизм, производящий перемену полюсов, должен приводиться во

вращение самим прибором».

Таковы были устройство и принцип действия коммутатора, созданного Якоби

для своего первого электродвигателя. Коммутатор сразу же стали применять в

конструкциях электродвигателей. В 1840 г. его использовал в одной из

электрических машин Э. X. Ленц. Дальнейшее развитие электротехники

полностью подтвердило необходимость наличия в конструкции каждого

электродвигателя коммутирующего устройства.

Важной для развития электротехники явилась также впервые выдвинутая Якоби

идея применения в электродвигателях только одних электромагнитов. Он первый

отказался от использования в них постоянных магнитов, во-первых, потому,

что они давали меньшую силу притяжения по сравнению с электромагнитами, и,

во-вторых, потому, что они при сотрясениях и ударах размагничивались.

Из изложенного выше видно, что в своем электродвигателе Якоби впервые в

истории электротехники удачно воплотил три новые прогрессивные идеи,

которые в XIX и XX вв. получили дальнейшее развитие: вращательное движение

якоря электродвигателя; наличие коммутатора с трущимися контактами, без

которого невозможно обеспечить вращательное движение якоря, и, наконец,

использование электромагнитов в подвижной и неподвижной частях

электродвигателя или в его якоре и в его статоре.

Отмечая преимущества и выгоды электродвигателя перед паровой машиной,

Якоби писал: «В моем двигателе отсутствуют все управляющие и регулирующие

механизмы, как-то: клапаны, вентили, поршни, полые цилиндры и др., которые

в паровой машине дорого стоят и- быстро изнашиваются при работе. Благодаря

этой простоте стоимость двигателя уменьшается и со временем может быть

доведена до четверти стоимости паровой машины». Далее он отмечал:

«Вследствие отсутствия трущихся частей двигатель почти не подвергается

изнашиванию - в нем вращается в подшипниках только один вал, несущий на

себе систему подвижных магнитов. В лучших паровых машинах изнашивание

выражается по меньшей мере ежегодно в 10% стоимости... Магнитная машина

обладает почти бесшумным действием благодаря тому, что в ней отсутствуют

неизбежные в паровой машине сотрясения и удары, столь вредно действующие, в

особенности в локомотивах». В электродвигателях полностью гарантирована

также «абсолютная безопасность от высоких труб и дыма, которые в паровых

машинах являются существенным недостатком». И наконец, весьма важным

является простота его обслуживания. «Двигатель не требует постоянного

наблюдения за собой, он может быть на целые часы и даже дни предоставлен

самому себе, его действие остается ровным и спокойным».

В то же время свой первый двигатель конструкции 1834 г. Якоби считал далеко

не совершенным. Основным его недостатком была очень слабая мощность. Она

составляла примерно 15 Вт. Такой двигатель не мог быть использован даже для

приведения в движение обычной лодки. Ученый прекрасно понимал, что для

создания практически пригодного двигателя предстояло решить еще немало и

теоретических и экспериментальных вопросов. Он писал, что для того чтобы

его электродвигатель мог получить «практическое применение», необходимо

определить наибольшую величину «магнетизма», которую можно возбудить в

мягком железе, установить, каких размеров должны быть «электромагниты» и

как «должны быть устроены его обмотки». Необходимо было также научиться

определять зависимость .мощности двигателя от силы гальванической батареи,

ее конструкции и размеров. В связи с этим очень важно было найти, какими

параметрами вообще определяется мощность двигателя и как должен быть

произведен этот расчет. Все это было делом совершенно новым и неизученным.

4. Работы над улучшением свойств электродвигателя.

Теперь с созданием специальной комиссии и выделением для проведения

опытов необходимых средств решение намеченных вопросов стало вполне

реальным делом. Переехав в августе 1837 г. в Петербург, Якоби целиком

отдает всю свою энергию, весь свой талант инженера и ученого выполнению

возложенной на него огромной и ответственной задачи - созданию пригодного

для практики, более мощного и более экономичного электродвигателя.

Для проведения необходимых исследований Якоби прежде всего потребовал

выделения помещения, помощников и приобретения нужного ему оборудования.

Требования ученого были быстро удовлетворены: помещение было выделено;

механическая мастерская была оборудована необходимыми станками и

инструментами; в качестве помощников для работы в мастерской были найдены

достаточно квалифицированные мастер, слесарь и столяр. Необходимыми

приборами была укомплектована и лаборатория.

К концу 1837 г. по заданию комиссии, которая собиралась каждый месяц, Якоби

построил три двигателя: один модели 1834 г., но большего размера, второй по

его «совершеннейшей» конструкции и третий «по описанию подобного аппарата,

сделанного в Америке». Все двигатели испытывались в лаборатории. Их

мощность определялась по работе, совершаемой в точно установленное время

при поднятии груза на определенную высоту. Мощность оказалась недостаточной

для приведения в движение катера. Поэтому по предложению Якоби было решено

строить двигатель больших размеров и главное - значительно большей

мощности, примерно на 368- 760 Вт, с тем чтобы испытать его применимость

для движения катера.

Напряженной работой по созданию такого двигателя ученый был занят с

января по август 1838 г. Было проведено много экспериментов и расчетов, в

результате которых Якоби спроектировал и построил новый вариант более

мощного электродвигателя. При его создании он пошел по пути конструктивного

объединения нескольких двигателей в один агрегат. Это была типичная для

середины XIX в. тенденция в деле создания мощных электродвигателей,

необходимых для потребностей практики. Никаких качественно новых решений

никто из ученых и конструкторов, в том числе и Якоби, придумать тогда не

смог. Он использовал идею, выдвинутую

Т. Девенпортом, располагать неподвижные и вращающиеся электромагниты в

одной плоскости на вертикально установленном валу высотой 1,2 м (рис. 4).

Это увеличивало размеры двигателя в вертикальном направлении, и в то же

время сокращало занимаемую им площадь. Она была равна 0,7 м2, т. е. 0,9 м в

длину и 0,77 м в ширину.

Двигатель представлял собой комбинацию из 40 небольших двигателей, по 20

двигателей на каждом вертикальном валу. Таким образом, оба вертикальных

вала 2 с двигателями занимали в катере площадь 1,4 м. Каждый из небольших

двигателей по своему устройству был очень простым. Неподвижная его часть

состояла из двух электромагнитов 3, которые были изогнуты по дуге

окружности. Каждый из них занимал четвертую часть окружности кольца. Между

собой эти электромагниты были скреплены скобами 4 из немагнитного

материала. Для придания стойкости скобы привинчивались к вертикально

расположенной деревянной станине.

Подвижная часть каждого из малых двигателей составлялась из четырех

электромагнитов 1, расположенных крестообразно на специальной втулке. Для.

питания током обмоток электромагнитов на катере было установлено 320

гальванических элементов. Изменение направления тока в обмотках подвижных

электромагнитов осуществлялось с помощью конструктивно измененного

коммутатора 5, Для приведения в движение катера вращение с вертикальных

валов с помощью конических шестерен 6, 7 передавалось на горизонтальную ось

8, на которой по его обоим бортам были укреплены гребные колеса.

[pic]рис.4.Чертеж электродвигателя Б.С. Якоби конструкции 1838 г.

Мощность нового электродвигателя была равна примерно 550-736 Вт. Его

испытания были проведены 13 сентября 1838 г. на Неве. Катер, вмещавший без

«стеснения 12 пассажиров, двигался посредством магнетизма» в течение 7 ч со

скоростью 2 км/ч как по течению на расстояние 7 км, так и против течения на

такое же расстояние. Испытания продолжались несколько дней и на Неве и на

каналах города. Это был первый в мире случай практического применения

электродвигателя для судоходства. Катер работал безотказно. Он превзошел

возлагавшиеся на него надежды. «В противоположность первоначальному плану,

- указывалось в заключении комиссии по которому предположено было

производить опыты на тихой воде, удалось совершить плавание на самой Неве и

даже против течения». Успех был поистине сенсационным.

Тщательный анализ итогов испытаний позволил комиссии дать им высокую

положительную оценку.

5. Недостатки электродвигателя Якоби.

В то же время были установлены и некоторые существенные недостатки.

Было отмечено, что Якоби напрасно применил новую конструкцию коммутатора.

Необходимо было сохранить конструкцию 1834 г. Неудовлетворительной

оказалась и шелковая изоляция проводов. При использовании гальванических-

элементов не был учтен доказанный ранее Якоби и Ленцем вывод, что

количество применяемых в батарее электродов не играет большой роли, важна

их площадь. Значит, можно было вместо 320 гальванических элементов

использовать значительно меньшее их число, например 10 или 20, но с большей

площадью электродов. Оказалось также, что вместо перепонок, разделяющих в

элементах различные кислоты, можно было применить пористые глиняные

перегородки. Это значительно повысило бы качество каждого элемента и всей

батареи.

Надеясь, что отмеченные недостатки могут быть устранены, комиссия решила

продолжить практическое испытание электродвигателя в 1839 г. Особенно

горячо на этом настаивал представитель Морского ведомства в комиссии

капитан корпуса корабельных инженеров С. А. Бурачек. Он заявил, что

результаты испытаний электродвигателя дают возможность надеяться на

применение его «к военному кораблю и к целому флоту». Парусный флот с

военной точки зрения, по его мнению, не выдерживал никакой критики. Стоило

вражеской артиллерии разбить паруса, и корабль, потеряв управление, лишался

маневренности, а следовательно, и боеспособности. Применение же паровой

машины в военном флоте, «несмотря на все ее совершенство», также создавало

ряд трудностей. «Котел -машины и уголь заявлял Бурачек,- вытеснят

артиллерию. Одного ядра достаточно, чтобы прострелить паровой котел,

цилиндр, дымовую трубу, сбить гребные колеса и оставить корабль без всякого

движения». Ему как моряку представлялось, что применение электродвигателя

приведет не только к устранению этих недостатков, но и преобразит военный

флот. Расположенный на дне корабля электродвигатель будет «скрыт и

безопасен от ядер», что является «первейшим условием для всякого движителя»

любого военного корабля. Он освободит его от огромного груза и тем самым

даст возможность лучше оснастить его необходимой артиллерией. Электрический

ток от батарей может быть использован для освещения и взрывного дела.

Применение электродвигателя даст возможность сократить штат команды корабля

на 200-300 матросов.

Готовясь к новым испытаниям, Якоби выполнил огромную работу прежде всего

по усовершенствованию гальванической батареи. Им были созданы для этой цели

новые элементы с платиновыми и цинковыми электродами. Извещая об этом

важном нововведении, петербургская печать сообщала, что теперь

гальваническая батарея Якоби доведена «до высшего совершенства и может

действовать целые сутки с одинаковой силой».

[pic]

Рис. 5. Судовой электродвигатель Б. С. Якоби конструкции 1838 г.

В гальванических элементах были установлены электроды со значительно

большей поверхностью, что дало возможность сократить их число и тем самым

уменьшить площадь всей батареи. В электродвигателе был заменен коммутатор,

а также изоляция проводников. По своему устройству двигатель 1839 г. почти

ничем не отличался от двигателя 1838 г. И тот и другой были одной и той же

модели (рис. 5). Однако внесенные усовершенствования существенно повысили

его мощность, которая увеличилась в 3-4 раза по сравнению с двигателями

1838 г.

Испытания катера с усовершенствованным двигателем, «лучшим, чем все

доселе изготовленные для опыта одели», началось на Неве 8 августа 1839 г. в

присутствии многих высокопоставленных должностных лиц. Они продолжались и в

сентябре 1839 г. На электроходе плавало от 10 до 14 человек. Более мощный

двигатель быстрее вращал гребные колеса и тем самым обеспечивал большую

скорость катера . Его скорость превышала вдвое скорость, достигнутую в 1838

г., и составляла 4 км/ч.

Результаты испытаний превосходили все то, что было достигнуто за рубежом,

где многие ученые, «поддерживаемые значительными денежными пожертвованиями

и обширными техническими средствами», также проводили работы, связанные с

практическим применением электродвигателя. Это значительное событие в

технике того времени стало известно всему миру. Оно широко освещалось в

мировой печати и повсеместно вселяло надежду, что проблема использования

электродвигателя в судоходстве будет успешно решена в ближайшее время. «Я

душевнейшим образом желаю писал М. Фарадей Якоби чтобы Ваши большие труды

получили высокую награду, которую они заслуживают». Ему уже казалось

возможным надеяться на применение электродвигателей на крупнейших в то

время судах, связывающих Англию с Америкой и Ост-Индией. Свое письмо

Фарадей заканчивает восклицанием: «Какое это было бы славное дело!» Газета

«Северная пчела», издававшаяся в Петербурге, писала 27 сентября 1839 г.: «В

средние века фанатики сожгли бы г. Якоби, а поэты и сказочники выдумали о

нем легенду, как о Фаусте. В наше время мы не сожжем его, а согреем

чувством признательности за его полезные труды и вместо легенды скажем

правду, а именно, что г. Якоби, сверх учености, отличный человек во всех

отношениях и что наука вправе от него надеяться на многое, потому что в нем

нет педантства, а (есть) истинная пламенная страсть к наукам и столь же

пламенное желание быть полезным гостеприимной и благодарной России.

В 1840 г. Якоби выступил с докладом об итогах испытания на съезде

Британской ассоциации естествоиспытателей, где присутствовали ученые всего

мира, работавшие над важнейшими научными проблемами. Однако ничего нового и

полезного для себя по вопросам практического применения электродвигателя он

за границей не нашел. В письме к жене в Петербург он писал: «Когда увидишь

Ленца, много раз поклонись ему от меня и сообщи следующее. Пока я еще не

видел и не слышал ничего нового и думаю, что мы и в теоретическом и

практическом отношении еще стоим на шаг впереди. Говоря без лишней

гордости, нам приходится скорее учить, чем учиться. Мы оба здесь в большом

почете, наши работы распространяются здесь в оттисках».

Вернувшись в Петербург, Якоби, убежденный в важности начатого им дела,

прилагает максимум усилий, чтобы добиться практического применения

электродвигателя в судоходстве. Но решить эту проблему он не смог. Не решил

ее и никто из ученых Европы и Америки, несмотря на огромные усилия, которые

они прилагали к «практической стороне электромагнетизма». Электродвигатель

можно было использовать только для прогулок на катере. О применении его во

флоте для приведения в движение больших кораблей по причине его

незначительной мощности не могло быть и речи. Не удалась попытка применения

его и для движения повозки по рельсам.

6. Трудности в практическом использовании электродвигателя .

Основная непреодолимая трудность заключалась в отсутствии достаточно

мощного источника электрического тока. Батареи из гальванических элементов,

используемые для питания более мощных двигателей, имели значительный вес,

занимали большую площадь и, главное, стоили очень дорого. Якоби убедился,

что получение механической энергии от таких батарей обходилось в 12 раз

дороже, чем от паровой машины. В своей работе «О магнитоэлектрических

машинах»,: напечатанной в 1847 г., он писал: «Их (электродвигателей)

внедрению в промышленность препятствуют не технические и конструктивные

трудности, которые всегда преодолимы, а следующий простой факт: химическая

энергия в настоящее время дороже механической».

Единственные тогда источники электрической энергии - гальванические

элементы, на которые ученые всего мира, в том числе и Якоби, возлагали

такие большие надежды, не могли удовлетворить предъявляемых к ним

требований. И это несмотря на то, что было сделано максимум возможного для

их усовершенствования. Необходим был достаточно легкий и экономичный

генератор электрической энергии нового типа, который можно было бы

установить на корабле для питания электродвигателя. Но такого генератора в

то время еще не было. Учитывая, что желаемых результатов от гальванических

батарей получить невозможно, комиссия в 1842 г. решила «прекратить временно

действия свои впредь до открытия какого-либо нового пути, могущего вести к

усовершенствованию приложения электромагнитной силы к движению судов».

7. Изучение законов электромагнита .

Создание первого электродвигателя, а также итоги проведенных с ним

испытаний сыграли важную роль в развитии электротехники. Они явились

толчком для целого ряда работ, и в первую очередь для классических

исследований Э. X. Ленца и Б. С. Якоби по изучению электромагнитов и по

теории электрических машин, имевших существенное значение для дальнейшего

развития электромашиностроения. Тщательные экспериментальные теоретические

изыскания по изучению законов электромагнитов были проведены учеными в 1838-

1844 гг. Хотя электромагнит был изобретен в 1835 г., его законы до этого

времени не были изучены. Ученые, занимавшиеся исследованием

электромагнитов, делали совершенно неверные выводы. Так, например, В. Риччи

в 1836 г. утверждал, что электромагниты в принципе обладают меньшей силой

притяжения, чем постоянные магниты. Неверным был и установленный Даль-Негро

закон, согласно которому сила намагничивающего тока прямо пропорциональна

периметру пластин гальванического элемента. Уже в своих первых работах

Якоби показал ошибочность такого вывода. Электромагниты составляли основную

часть его

двигателя, и вполне естественно, что он был крайне заинтересован в строго

научном их изучении.

Живой интерес к этому проявил и Э. X. Ленц. В результате многолетних

исследований оба ученых пришли к важному фундаментальному выводу: магнитный

поток, создаваемый в железном стержне электромагнита, пропорционален силе

намагничивающего тока и числу витков обмотки и не зависит от диаметра

проволоки и диаметра витков. Ими было также доказано, что сила

возбуждаемого «магнетизма» в электромагнитах не зависит от формы сечения

проволоки и от материала, из которого она сделана.

Выводы были правильными, но только для толстых железных стержней и для

слабых токов, т. е. для областей, весьма далеких от области насыщения. Это

обстоятельство и дало возможность сделать им правильное заключение о

пропорциональности магнитного потока и намагничивающего электрического

тока. Такая пропорциональность действительно существует в достаточно

широких границах, и поэтому она применима во многих практических случаях.

Позднее наукой было установлено, что для тонких железных стержней и для

сильных намагничивающих токов намагничивание очень быстро перестает быть

пропорциональным силе тока. Впервые зависимость намагничивания мягкого

железа от напряженности магнитного поля была исследована в 1872 г. русским

физиком А. Г. Столетовым в его докторской диссертации, носившей название

«Исследование о функции намагничивания мягкого железа». Эта работа и

послужила в дальнейшем основой для разработки расчетов электрических машин.

Установленные Ленцем и Якоби закономерности позволяли правильно

определить число пар в батарее и конструкцию обмотки электромагнита для

получения максимального намагничивания железных стержней электромагнита.

При этом обязательно должно было соблюдаться равенство внутреннего и

внешнего сопротивления цепи. Это существенно облегчало выбор рациональной

конструкции электромагнитов, что имело важное значение для дальнейшего

развития электромашиностроения. Были исследованы многие частные случаи

получения максимального намагничивания железных стержней. Этого можно

достигнуть, писали ученые,

«бесчисленным множеством способов, если толщину проволоки выбирать в

определенном соотношении с устройством цепи; но каким бы способом мы ни

достигли этого максимума, расход цинка за определенное время в точности

одинаков». Этот важный вывод давал возможность правильно учитывать

энергетическую сторону в работе с электромагнитами.

Ценные исследования были проведены Ленцем и Якоби и по изучению

зависимости «магнетизма» от размеров железных стержней, их длины и

диаметра. Учеными были получены самые точные результаты, каких могла

добиться наука того времени. Оценивая эти результаты в 1875 г., русский

академик Г. И. Вильд писал: «Исследования обоих ученых по этому вопросу (т.

е. по изучению электромагнитов..) могут быть названы образцовыми, а

результаты их до сих пор остаются главными законами электромагнитов,

несмотря на некоторые добавления и небольшие изменения, внесенные в них

усовершенствованием инструментов и методов».

Полученные результаты в изучении электродвигателей Якоби изложил в

работах «О принципах электромагнитных машин» (1840) и «О теории

электромагнитных машин» (1850).

В своих изысканиях Якоби исходил прежде всего из особенностей конструкции

своего двигателя, хотя и подчеркивал, что полученные им результаты

приложимы к электромагнитному двигателю любой конструкции. Прежде всего он

изучил параметры электродвигателя, которые, по его убеждению, определяли

действие электрических машин и были наиболее важными для их характеристики.

Такими параметрами он считал: скорость вращения ротора, величину

действующих электромагнитных сил, мощность машин и, главное, их коэффициент

полезного действия, или, как он писал, их «экономический эффект». Очень

важно отметить, что при анализе работы электрических машин Якоби исходил из

передовых научных представлений, т. е. из закона сохранения энергии, закона

электромагнитной индукции, закона Ома и из установленных им совместно с

Ленцем закономерностей для электромагнитов. Его труды были первой попыткой

теоретического анализа работы электрического двигателя. Ученый писал их в

то время, когда еще не были изучены процессы, происходящие во вращающихся

двигателях, когда ученые ничего не знали о существовании петель гистерезиса

и когда совсем не были изучены свойства ферромагнитных материалов. Поэтому

совершенно не случайно формулы, выведенные Якоби для тормозного режима

двигателя, не учитывали процессов, происходящих во вращающемся двигателе.

Правда, ученый понимал, что сила притяжения электромагнитов при движении

машин не оставалась постоянной и что при изменении направления тока в

обмотке электромагнитов намагничивание сердечника происходило не мгновенно.

А это означало, что «магнетизм» не сразу достигал своего максимального

значения.

Не зная магнитных характеристик железа, Якоби не мог понять причину

такого несоответствия, хотя и предполагал, что это явление связано с

особенностями поведения железного сердечника в магнитном поле. Он

руководствовался законом пропорциональности между силой тока и

намагничиванием железа. Но для областей, близких к насыщению железа, этот

закон не мог быть применен. Поэтому и получалось расхождение вычисленных и

опытных данных.

Ценные расчеты были проведены им и по определению мощности

электродвигателя. Пользуясь современными обозначениями (Р - мощность, U -

напряжение, R - сопротивление), формулу, по которой Якоби определял

мощность электродвигателя, можно записать так:

P=U2/R

Формула имела глубокий энергетический смысл. Она наглядно доказала, что

определенная механическая мощность на валу двигателя может быть получена

только путем затраты пропорционального количества электрической энергии. В

результате исследований по этому вопросу Якоби убедился в ошибочности

своего первоначального предположения, сделанного им в 1834 г. Тогда он

утверждал, что «новый двигатель не подчинен имевшему до сего времени силу

закону пропорциональности между эффектом и затратами». Ему тогда казалось,

что «в электрической машине скорость не стоит денег».

После тщательных экспериментальных изысканий Якоби пришел к выводу, что

дело обстоит далеко не так. Его иллюзии, как и иллюзии многих ученых и

изобретателей относительно даровой механической работы, которую, якобы,

можно было получить от электродвигателя, были глубоко ошибочными. Опыт

показал, и это Якоби было неопровержимо доказано, что существует прямая

пропорциональность между затратами на питание электродвигателя и получаемым

от него эффектом. Двигатель, питаемый электрической энергией от

гальванической батареи, не может развить большой мощности. Отсюда

становилась очевидной задача начать поиски нового источника дешевого

электрического тока для питания электродвигателя.

Изобретатели середины XIX в. слишком долго все надежды возлагали на

гальванические элементы и аккумуляторы. Они были наиболее распространенными

источниками тока примерно до 1870 г. Первый патент на самовозбуждающийся

электрический генератор с кольцевым якорем был получен 3. Граммом в 1870 г.

Этот генератор положил начало широкому практическому применению в

промышленности и судоходстве электрических генераторов.

8. Заключение.

В середине XIX в. один из важнейших принципов электротехники - принцип

обратимости электрических машин был еще не понят современниками Ленца и

Фарадея. Не понял его и Якоби, хотя этот принцип был ему известен. Ученые,

инженеры и изобретатели в то время обращали внимание прежде всего на

возможность использования электромагнитных машин в качестве двигателей, а

не в качестве источников электрического тока. Электродвигатель на первых

порах своей эволюции рассматривался ими как нечто самодовлеющее и внутренне

не связанное с электромагнитным генератором электрического тока. И только

позднее после глубокого познания принципа обратимости и выяснения единой

сущности двух казавшихся ранее независимыми электромагнитных процессов -

генераторного и двигательного - динамо-машина и электродвигатель стали

рассматриваться как одна и та же машина, различным образом используемая

лишь в зависимости от преследуемых целей.

Список использованной литературы:

1. «Концепции современного естествознания».Степан Харланович Карпенков.

«Культура и спорт» , «Юнити». Москва, 1997.

2. «Б.С. Якоби». Москва, « Просвещение», 1978

3. «Физика в ее развитии ». Б.А. Спасский .Москва «Просвещение» ,1979.

Страницы: 1, 2