В 1802 году выдающийся русский физик В. В. Петров открыл явление электрической дуги, названное впоследствии вольтовой дугой. Электрическая дуга — дуга Петрова, как надо её по праву называть, — представляет собой электрический разряд в воздухе между двумя сближенными между собой углями. Описывая открытую им дугу, В. В. Петров высказал мысль, что посредством этой дуги «тёмный покой довольно ясно освещён быть может». Но от гениальной мысли, родившейся в мозгу учёного, до её осуществления, и в особенности до широкого применения в практике, путь оказался длинным. Попыток осуществить мысль Петрова о применении электрической дуги для освещения было сделано очень много. Были также предприняты попытки осуществить освещение при помощи электрического тока, используя нагревание твёрдых тел проходящим через них током (лампы накаливания). Так, уже в 1838 году один учёный пытался применить электрический ток для накаливания угольных стержней. Были другие попытки применить электрический ток для освещения. Но все эти попытки долгое время не приводили к удовлетворительным практическим результатам. В первых лампах накаливания тело накала быстро сгорало или окислялось. Электрическая же дуга требовала постоянной регулировки расстояния между углями, так как при горении дуги угли укорачиваются, расстояние между ними увеличивается, условия, в которых происходит явление дуги, меняются, электрический разряд ослабевает и в конце концов, при большом расстоянии между углями, дуга гаснет.

Чтобы избежать погасания дуги, был предложен ряд приспособлений, так называемых регуляторов. В этих регуляторах при уменьшении силы тока специальный электромагнит передвигал один из углей и восстанавливал между ними нужное расстояние.

Регуляторы представляли собой довольно сложные приспособления. Они состояли из электромагнита, а также других деталей, например, из ряда зубчатых колёс и пружин, напоминающих часовой механизм. Один из таких регуляторов изображён на рис. 1.

Рис. 1. Регулятор электрической дуги.

Сложность механизма приводила к нечёткой работе регуляторов и к частой их поломке. Необходимо также иметь в виду, что режим электрической дуги постоянно изменялся не только вследствие изменения расстояния между концами углей, но также и при каждом колебании напряжения электрической цепи, питающей лампу. Поэтому регулировка' была недостаточной, и применение электрической дуги требовало постоянного вмешательства человека.

Кроме того, от каждого источника электрического тока можно было питать только одну дугу. При параллельном включении горела всегда только одна дуга. При последовательном соединении нескольких дуговых горелок регулятор одной дуги мешал работе другой: в одних дугах угли смыкались, в других они расходились на большие расстояния — и вся цепь гасла.

Применять для питания каждой «электрической горелки» свою отдельную маленькую электрическую машину было не только сложно и неудобно, но и очень невыгодно. Маленькие машины были очень неэкономны по сравнению с большими, стоимость их также была много выше, чем стоимость одной большой машины. Все это удорожало как установку, так и эксплоатацию электрического освещения при помощи электрической Дуги. Поэтому целых 70 лет после открытия Петрова электрическое освещение всё ещё представляло собой Дорогую эффектную забаву и применялось только в парадных случаях, наравне с фейерверком. В старых книгах можно найти описания иллюминации в Москве в 1856 году. Можно найти описание «электрических солнц» используемых для световых эффектов в театрах.

Электрическое освещение при помощи дуги находило более широкое применение лишь там, где большие расходы на источники электрической энергии и необходимость постоянного ухода и наблюдения за горелками и регуляторами искупались эффектом, достигаемым при ярком освещении больших пространств в ночное время для производства каких-либо важных строительных работ.

Чтобы сделать возможным широкое использование электрического тока для освещения, электрики того времени должны были найти способ сохранения постоянного расстояния между углями дуги и добиться, как тогда выражались, «дробления электрического света» от одной большой электрической машины; или же, применяя для освещения метод накаливания твёрдых тел, добиться, чтобы «тело накала» не сгорало и не разрушалось слишком быстро.

Лишь в 70-х годах XIX столетия три русских изобретателя — Павел Николаевич Яблочков, Александр Николаевич Лодыгин и Владимир Николаевич Чиколев — почти в одно и то же время, но каждый по-своему, решили эти задачи. Они сделали электрическое освещение практически применимым, и среди них Яблочков довёл свою «свечу» и свою систему освещения до широкого применения во всей Европе.

Работы этих трёх выдающихся русских электротехников тесно переплетались между собой. Поэтому, говоря о Яблочкове, нельзя не упомянуть о работах Лодыгина и Чиколева.

А. Н. Лодыгин в своих работах исходил из представления, что в электрической дуге, горящей между двумя угольными электродами, светятся, главным образом, раскалённые током концы углей, а свечение воздуха в дуге сравнительно очень мало. Кроме того, согласно воззрениям того времени, он полагал, что на поддержание электрического тока через дугу требуется дополнительная затрата энергии (на преодоление «поляризации» дуги, как тогда выражались). Поэтому Лодыгин пришел к мысли отказаться от использования электрической дуги для освещения, а просто сомкнуть оба угольных стержня и пропускать через них ток. Для того чтобы избежать сгорания угля в кислороде воздуха, Лодыгин первоначально считал достаточным поместить более или менее толстый угольный стерженёк в плотно укупоренную стеклянную колбу, как это показано на рис. 2.

Рис. 2. Первая лампа накаливания А. Н. Лодыгина: 1 — угольный стерженек; 2 — металлические держатели; 3— стеклянная колба.

Он полагал, что часть стерженька будет затрачена на соединение с кислородом воздуха внутри колбы, а затем горение и разрушение угольного штабика прекратится, и лампой можно будет пользоваться в течение достаточно продолжительного времени. Осуществив эту идею, Лодыгин первый в мире вынес лампу накаливания из тиши научных кабинетов и лабораторий на улицу и на опыте показал возможность уличного освещения «электрическим светом». В один из тёмных осенних вечеров 1873 года жители Петербурга имели возможность любоваться ярким светом двух электрических фонарей на одной из обычно погружённых в мрак улиц в районе Песков. Этот день справедливо считается датой рождения лампы накаливания.

Демонстрация Лодыгиным электрического освещения имела большой успех и была повторена им в Галерной гавани и других местах Петербурга.

Лодыгин приобрёл патент на свою лампу не только в России, но и в Америке. Впоследствии, основываясь на работах Лодыгина, американский суд решил спор между изобретателем Эдисоном и его конкурентом Сваном тем, что аннулировал патенты обоих.

Известно, что расчёты Лодыгина на то, что кислород воздуха не будет проникать снаружи в колбу его первых ламп и уголёк не будет разрушаться, не оправдались. Тогда Лодыгин построил другой, более совершенный, но и более сложный тип лампы, с масляной укупоркой колбы и большим медным цилиндром внутри неё для уменьшения объёма воздуха. Но построить лампу с угольным телом накала, способную гореть в течение промежутка времени, достаточного для практического её использования, Лодыгину удалось только через несколько лет. В этой лампе, показанной на рис. 3, воздух из колбы был удалён воздушным насосом, простые угольные палочки были впервые заменены стерженьками, специально изготовленными путём прокаливания палочек из твёрдых пород дерева, обсыпанных угольным порошком и прокалённых в тигле без доступа воздуха.

Рис. 3. Лампа накаливания Лодыгина.

Подобного рода лампами было осуществлено пробное освещение одного из больших петербургских магазинов. Эти лампы Лодыгина были также использованы с большим успехом во время подводных работ при постройке Литейного моста через Неву.

Достигнутые успехи позволяли приступить к выпуску ламп накаливания. Но деньги, собранные учреждённым Лодыгиным паевым товариществом, давно уже были израсходованы. Поэтому ему не только не удалось реализовать свое ценное изобретение на практике, но и пришлось для добывания средств поступить слесарем-инструментальщиком в петербургский Арсенал.

Благодаря энергии, настойчивости и недюжинным способностям Лодыгину всё же удалось пробиться на более широкую дорогу инженера. До 1884 года он работал инженером в Петербурге, а затем поступил на завод, изготовлявший лампы накаливания в Париже. В то же время он не оставил своих собственных работ по усовершенствованию лампы накаливания и вскоре одержал крупную победу над Эдисоном. В 1890 году Лодыгин заявил в Америке патент на лампы накаливания, в которых он предложил заменить угольную нить нитью из тугоплавких металлов: вольфрама, молибдена или тантала. Лодыгин указал способ изготовления таких нитей путём электролитического осаждения названных выше металлов на очень тонкой нити из другого, более мягкого металла, полученной обычным методом (путём протягивания). В 1900 году лампы Лодыгина с молибденовыми нитями были выставлены на всемирной Парижской выставке и имели там большой успех. В 1906 году самой крупной американской фирме по изготовлению ламп накаливания пришлось купить патент Лодыгина для того, чтобы иметь право приступить к изготовлению современных нам ламп накаливания с металлическими нитями. Таким образом, Лодыгин не только на несколько лет раньше зарубежных изобретателей построил образцы вполне годных ламп накаливания с угольной нитью, но ему неоспоримо принадлежит также и приоритет изобретения более современных ламп с металлическими нитями; эти лампы уже более тридцати лет тому назад вытеснили лампы с угольной нитью.

Дальнейшая деятельность А. Н. Лодыгина в качестве инженера-изобретателя имела место в области металлургии и других отраслей техники и протекала в Америке. После успеха ламп с металлической нитью Лодыгин вернулся в Россию. Он рассчитывал применить свой большой технический и жизненный опыт на родине для развития в ней передовой техники. Но правящие круги царской России, шедшие в поводу у иностранцев и действовавшие по указке последних, вовсе не собирались развивать передовую технику в собственной стране. Лодыгину вновь пришлось уехать за границу.

Павел Николаевич Яблочков родился 26 сентября 1847 года в семье саратовского помещика. Склонность к различного рода физическим опытам и к использованию экспериментального материала этой области науки для изобретения полезных приборов пробудилась у П. Н. Яблочкова с ранних лет. Он построил механический прибор, приходивший в движение при вращении колёс повозки и позволявший отсчитывать пройденный этой повозкой путь.

Родители направили Яблочкова для обучения сперва в Саратовскую гимназию, а через некоторое время, в связи с тем, что он проявил большие способности и успехи в математических науках, — в Николаевское инженерное училище в Петербурге. Они мечтали для него о блестящей военной карьере.

Благодаря хорошему подбору преподавателей инженерное училище дало Яблочкову более широкое и углублённое техническое образование, чем могла дать классическая гимназия тех времён. В училище основательно изучались математика, физика и химия. Хорошо было поставлено обучение иностранным языкам.

В 1866 году П. Н. Яблочков окончил Николаевское училище и был назначен младшим офицером в 5-й сапёрный батальон в Киевскую крепость. Но его не прельщала военная карьера. При первой же возможности, через год после окончания училища, он по болезни уволился с строевой военной службы. Желая пополнить свои знания по электротехнике, которая очень его интересовала, он воспользовался правами, которое давало ему военное звание, для того чтобы поступить в офицерские Гальванические классы в Петербурге. Преподавание в этих классах стояло на большой высоте. Яблочков познакомился там с новейшими достижениями в области изучения и технического применения электрического тока и серьёзно дополнил свою теоретическую и практическую подготовку. Каждый офицер, окончивший Гальванические классы, обязан был прослужить после этого в инженерных войсках в течение года без права на преждевременное увольнение или продолжительный отпуск. Поэтому Яблочков был вновь зачислен в 5-й сапёрный батальон.

Отбыв обязательный срок военной службы, Яблочков в 1870 году окончательно уволился в запас. Ему было предложено место начальника телеграфа тогда ещё строившейся Московско-Курской железной дороги. Он с радостью принял эту должность, так как она давала ему возможность использовать мастерскую телеграфа для осуществления задуманных им опытов и проверки своих изобретательских идей. В то время в России ещё не существовало других электротехнических мастерских или лабораторий.

К этому периоду жизни П. Н. Яблочкова относятся его первые встречи с выдающимся русским электриком В. Н. Чиколевым. Так же как и Яблочков, Чиколев обладал крупным изобретательским талантом, но имел более углублённую научную подготовку. Он окончил физико-математический факультет Московского университета и первоначально предназначал себя к научно-преподавательской деятельности и уже готовился к экзамену на учёную степень магистра. Но вскоре, увлекшись электротехникой, Чиколев отказался от учёной карьеры, покинул место ассистента при кафедре физики в Петровской сельскохозяйственной академии и всецело посвятил себя практической и популяризаторской деятельности.

Громадной заслугой Чиколева являются не столько его многочисленные изобретения, сколько его большая работа как электротехника-теоретика и его огромная и разносторонняя популяризаторская деятельность. Чиколев в 1872 году был одним из наиболее деятельных инициаторов и организаторов электротехнического отдела Политехнического музея в Москве. Этот музей был уже в то время одним из важнейших рассадников технических знаний в России.

В 1880 году группа русских электротехников от имени Русского технического общества начала издавать первый в России электротехнический журнал — «Электричество». Душой и первым редактором этого журнала был В. Н. Чиколев.

Все написанные им статьи и книги были пронизаны уверенностью в возможности всестороннего применения электричества в быту и в технике.

С особенно большим энтузиазмом В. Н. Чиколев проповедывал идею о применении электричества для получения света. Он неоднократно предсказывал скорую победу и быстрое распространение электрического света. Так, на одной из своих публичных лекций в Политехническом музее в Москве он сказал: «Конечно, не детям нашим, а нам самим придётся быть свидетелями широкого распространения электрического освещения». Не прошло и четырёх лет, как эти слова были блестяще оправданы успехами, достигнутыми П. Н. Яблочковым. Но в 1875 году, когда эти слова были произнесены, они казались фантазией. «Как теперь помню, — писал позднее (в 1895 году) в одной из своих статей Чиколев, — какие возражения, какие нападки за публичное сообщение моих личных увлечений вызвала моя фраза». Статью «История электрического освещения», написанную в 1880 году, Чиколев заканчивает словами: «Несколько лет тому назад я заслужил упрёк в увлечении, когда в одном публичном чтении в Москве выразил уверенность, что в самом близком будущем прекрасный электрический свет перестанет быть блестящей игрушкой и завоюет себе серьёзное положение в нашей жизни. Теперь я позволю себе предсказать весьма недалёкое осуществление канализации электричества. Мы сами, а не дети наши должны быть свидетелями этого события, которое будет иметь неисчислимые, беспредельные последствия». Эти слова Чиколева имели в виду прокладку сетей электрического тока — электрификацию страны.

Благодаря такому энтузиазму и широкой здоровой творческой фантазии Чиколева встреча с ним оказала решающее влияние на направление всей изобретательской деятельности Яблочкова.

Яблочков познакомился с Чиколевым на одной из бесед по вопросам электротехники, которые Чиколев проводил в Политехническом музее. Особенно сильное впечатление произвели на Яблочкова попытки Чиколева изобрести конструкцию надёжного регулятора электрической дуги, основанного на новом, предложенном Чиколевым, «диференциальном» принципе. Идея этого принципа заключалась в том, что расстояние между углями определялось действием не одного, а двух электромагнитов. Через обмотку одного из них проходил ток дуги, через обмотку другого — ток, ответвлённый от основной цепи, параллельно дуге. Таким образом, первый электромагнит отзывался на изменение расстояния между концами углей, а второй — на колебания напряжения в сети, питающей дугу. Чиколев предложил несколько типов диференциального регулятора, каждый из которых был всё более и более совершенным. В окончательном виде диференциальный регулятор был разработан и построен им в 1879 году.

Работы Чиколева над диференциальным регулятором побудили Яблочкова сконцентрировать всё своё внимание на том цикле работ, который привёл его к изобретению «свечи». Яблочков изготовил для сильно нуждавшегося в тогда в экспериментальной базе Чиколева по его чертежу один экземпляр диференциального регулятора и сам стал усиленно думать над возможностью применения электрической дуги для освещения. Увлечённый этими мыслями, Яблочков проделал в 1874 году в несколько необычных условиях опыт применения электрической дуги с несовершенным регулятором старого типа в железнодорожном деле. Опыт удался, но Яблочков, неотрывно продежуривший ночь или две при поставленном на передней площадке паровоза электрическом фонаре и всё время корректировавший от руки действие «автоматического» регулятора, лишний раз убедился в невозможности широкого применения такого способа электрического освещения.

В том же 1874 году, чтобы иметь больше времени для своей исследовательской и изобретательской деятельности, Яблочков решился на смелый шаг: оставил казённую службу и открыл в Москве на небольшие личные средства мастерскую физических приборов. Его надежды на успех предприятия не оправдались. Он разорился. Но, несмотря на настояния родных и на свою неудачу, Яблочков не вернулся к проторенной служебной дорожке, а остался верен своим идеям ученого и изобретателя. Тогда родственники отказали ему в какой бы то ни было материальной поддержке.

Убедившись, что в царской России ему ничего не удастся сделать, Яблочков решил уехать за границу и попытаться там приложить свои силы на любимом поприще.

По пути в Америку Яблочков очутился в Париже. Он приложил все старания к тому, чтобы извлечь из пребывания в этом городе возможно больше пользы для осуществления своих замыслов. В числе парижских предприятий, с которыми он знакомился, была мастерская часов и точных приборов фирмы Бреге. Эта фирма в течение первой половины XIX века пользовалась широкой известностью. Слово Бреге, или Брегет, стало нарицательным и обозначало хорошие карманные часы этой фирмы, снабжённые боем. Вспомните пушкинские строки:

В разговоре с Яблочковым владелец и руководитель мастерской Бреге понял, с каким незаурядным человеком он имеет дело, и предложил Яблочкову поступить в мастерскую фирмы в качестве своего помощника. Бреге обещал предоставить Яблочкову полную возможность проделывать опыты по практическому осуществлению электрического освещения и других изобретений и требовал от него взамен только работы по усовершенствованию динамомашины. Яблочков согласился. Он нашёл у Бреге те благоприятные условия, которых так долго и тщетно искал у себя на родине.

Последующие три года были порой наибольшего расцвета изобретательской и исследовательской деятельности Яблочкова. Не прошло и года, как он решил задачу сохранения расстояния между углями электрической дуги, создав осветительный прибор, названный его именем, — «свечу Яблочкова».

Людская молва приписывала изобретение «свечи Яблочкова» счастливому случаю. Говорили, будто бы изобретатель, сидя за столиком парижского кафе и приводя в порядок заметки, набросанные им в течение трудового дня, случайно положил рядом два карандаша, и что при виде этих двух карандашей у него возникла мысль о параллельном расположении двух углей в дуге. Но, конечно, это было не так. Изобретение «свечи» явилось следствием многолетней и упорной работы.

Вот как сам Яблочков рассказывает об изобретении в докладе, сделанном им в 1879 году в Петербурге в Русском техническом обществе: «Первые опыты с электрическим освещением производил я ещё здесь, в России, в 1872–1873 гг. Я работал тогда с обыкновенными регуляторами разных систем, затем несколько времени с вышедшей тогда лодыгинской горелкой системы накаливания. Около этого времени мне пришла мысль, имеющая связь с моими последующими работами.

Я делал тогда следующие опыты: брал очень тонкие угольки, помещал их между двумя проводниками, а для того, чтобы уголь не сгорал, я обматывал его волокнами горного льна. Идея была та, чтобы уголь, накаливаясь, сам не сгорал, а накаливал окружающую его глину или горный лён[1].

Из опытов этих ничего не вышло, и притом производил я их с большим перерывом и даже, наконец, совсем бросил, сохранив у себя мысль о применении глин и других земель к электрическому освещению. Я снова принялся работать только в 1875 г. в Париже и стал употреблять тоже глину и всякие другие пригодные изолирующие вещества, помещая их в вольтову дугу, чтобы поддерживать расстояние между углями. Делая опыты здесь, в России, я употреблял небольшое количество элементов и обширных наблюдений поэтому производить не мог. Работая же в Париже, у Брегета, мне пришлось иметь дело с большими электрическими машинами. Здесь я исследовал свойства этих глин.

Находясь в вольтовой дуге при довольно сильном токе, они плавились и затем испарялись, так что трудно было поддержать горение».

«Затем, — говорил Яблочков, — я придумал приспособление, которое известно ныне под именем моей свечи, т. е. помещал между углями изолировку, которая испаряется одновременно со сгоранием угля».

На рис. 4 показана «свеча Яблочкова», а также электрический фонарь, как он впервые был осуществлён Яблочковым. При работе на переменном токе оба угля сгорают с одной и той же скоростью, изолирующая масса между ними испаряется и, таким образом, сохраняются постоянное расстояние между концами углей и постоянная длина электрической дуги, независимо от колебаний питающего дугу напряжения. На рис. 5 и 6 показано предложенное Яблочковым приспособление для помещения в фонаре четырёх свечей, зажигаемых одна за другой при помощи коммутатора по мере сгорания каждой из них.

Рис. 4. Свеча и электрический фонарь Яблочкова.

Рис. 5. «Подсвечник» (держатель) к свечам Яблочкова.

Рис. 6. 1 — подсвечник; 2 — коммутатор Яблочкова.

Результатом опытов Яблочкова явилась не только разработка свечи. Он обнаружил, что сопротивление многих тугоплавких тел электрическому току, как то: каолина, магнезии и т. д., уменьшается при нагревании, вопреки широко распространённому тогда мнению, будто сопротивление всех твёрдых тел увеличивается с повышением температуры, как это имеет место в металлах. Сила электрического тока, проходящего через каолиновую пластинку и разогревающего её, растёт, и раскалённая пластинка начинает ярко светиться. Обнаружив это явление, Яблочков использовал его для изготовления лампы накаливания, не требовавшей удаления воздуха. Телом накала в этой лампе служила каолиновая пластинка, вырезанная в форме той или иной фигуры или буквы, как это показано на рис. 7.

Рис. 7. Форма каолиновых стерженьков в лампе накаливания Яблочкова.

Идея ламп накаливания, предложенная Яблочковым, та же, что и в запатентованной 20 лет спустя и имевшей крупнейший успех лампы физика-химика В. Нернста.

Яблочков считал, что лампы накаливания вообще очень невыгодны. Он совершенно не верил в возможность их успешного применения в широком масштабе и поэтому не использовал этого своего открытия в полной мере.

Зажигание электрической дуги в «свече Яблочкова» первоначально достигалось помещением между концами основных углей специальных уголёчков, служивших запалом. Вскоре Яблочков стал применять в качестве запала полоску из какого-либо металла, наносимого на верхнюю грань изолирующего угли тела.

Яблочков стал также примешивать к изолирующей массе, помещённой между углями, порошки металла, например цинка. При сгорании угля изолирующая масса испарялась, а находившийся в ней металл выделялся ка её поверхности в виде полоски. Это позволяло, возобновляя подачу тока, повторно зажигать свечу. Прибавление различных металлов отзывалось также на яркости пламени дуги и позволяло придавать цвету этого пламени тот или иной приятный для общего освещения оттенок.

«Свечи Яблочкова» хватало на полтора часа горения. В каждом фонаре на так называемом «подсвечнике» укреплялось по нескольку свечей. Из них горела всегда только одна, именно та, для которой условия горения были наиболее благоприятны. Эти наиболее благоприятные условия заключались в том, что горела та свеча, омическое сопротивление которой было наименьшим. Когда она погасала, загоралась следующая и т. д.

При работе на постоянном токе температура раскалённого конца того из двух углей электрической дуги, который соединён с положительным полюсом источника тока, много выше, чем температура раскалённого конца второго угля, соединённого с отрицательным полюсом источника тока. Для того чтобы при этих условиях оба угля укорачивались одинаково быстро, обеспечивая этим постоянную длину дуги, Яблочкову пришлось делать диаметр положительного угля примерно в два раза больше, чем диаметр отрицательного. Неудобство, вызываемое необходимостью точного подбора диаметров углей, Яблочков обошёл тем, что предложил пользоваться для питания дуги переменным током вместо общепринятого тогда постоянного тока. При работе на переменном токе концы обоих углей имеют одну и ту же температуру и сгорают с одной и той же скоростью.

Для электрического освещения по методу Яблочкова стали строить динамомашины переменного тока.

Рис. 8. Общая схема электрического освещения Яблочкова: 1 — фонарь; 2 — коммутатор; 3 — динамо-электрическая машина.

Таким образом, изобретение «свечи Яблочкова» впервые привело к применению в электротехнике переменного тока. Этот ток, кроме электрического освещения, имеет, как скоро оказалось, большие преимущества перед постоянным током и в других областях электротехники.

Задачу дробления электрического света Яблочков решил несколькими различными способами. В противоположность фонарям с регуляторами, 4–5 «свечей Яблочкова» можно было включать последовательно в одну электрическую цепь. Кроме того, он предложил включать в основную электрическую цепь машины последовательно первичные обмотки нескольких индукторных катушек, а цепи с последовательно включёнными свечами питать токами, наведёнными во вторичных обмотках тех же катушек, как это показано на рис. 9.

Рис. 9. Схема Яблочкова — дробления электрического света при помощи трансформаторов: 1 — трансформаторы; 2 — держатели «свечей».

При пользовании машинами постоянного тока необходимо было включать в первичную цепь прерыватель. При переходе на переменный ток дело опять сильно упростилось, так как прерыватели были уже не нужны и вся схема работала на принципе трансформатора. Таким образом, П. Н. Яблочков впервые применил этот принцип для практических целей. Несколькими годами позже лаборант физического кабинета Московского университета И. Ф. Усагин построил для осуществления идеи Яблочкова вместо индукторных катушек специальные приборы, явившиеся уже настоящими трансформаторами. Третий предложенный Яблочковым способ дробления света заключался в применении для этой цели конденсаторов.

По схеме, изображённой на рис. 10, одна из обкладок каждого конденсатора присоединялась к общему проводу, соединённому с одним из полюсов динамомашины переменного тока. Другая обкладка того же конденсатора заземлялась через одну или несколько последовательно включённых «свечей Яблочкова». Второй полюс динамо-машины также был заземлён непосредственно или через конденсаторы и свечи, как показано на рисунке.

Рис. 10. Схема Яблочкова — дробления электрического света при помощи конденсаторов: а — при включении «свечей Яблочкова» без посредства земли; б — «свечи» включены между наружной обкладкой лейденской банки (конденсатора) и землею. Перекрещенным наискось прямоугольником показано положение динамомашины переменного тока.

Тотчас же после изобретения и лабораторного испробования «свечи» Яблочков придал всей горелке техническое оформление, допускавшее её применение на практике. В 1876 году он выезжал в Лондон на выставку точных и физических приборов. «Свеча Яблочкова» имела большой успех на этой выставке.

После возвращения изобретателя из Лондона он познакомился с одним предприимчивым французом, владельцем мастерских, изготовлявших водолазные приборы. Тот предоставил в распоряжение Яблочкова свои мастерские для серийного производства свечей и необходимой аппаратуры. В то же время было учреждено достаточно мощное акционерное «Общество изучения электрического освещения по методам Яблочкова». Были организованы испытания по освещению некоторых первоклассных парижских магазинов и больших улиц при помощи «свечей Яблочкова». Эти испытания расширялись со всё большим и большим успехом. Началось широкое распространение нового электрического освещения не только в Париже, но и в других крупных европейских центрах — Лондоне, Петербурге, Мадриде, Неаполе, Берлине. Это было поистине триумфальное шествие «свечи Яблочкова» по Европе. На востоке она распространилась, по выражению современников, «до дворцов шаха персидского и короля Камбоджи».

Парижане, привыкшие к тусклому свету керосиновых и газовых горелок и стеариновых свечей, были поражены блеском и яркостью нового освещения и всюду восторгались «русским светом», как они его называли.

Современники Яблочкова красочно описывают, как каждый вечер в начале сумерок на площади Оперы собиралась большая толпа народа. Все глаза были устремлены на два ряда белых матовых шаров, подвешенных на высоких столбах по обе стороны проспекта Оперы. Внезапно эти гирлянды шаров загорались приятным светом. Публика, собиравшаяся там, сравнивала их с нитью жемчуга на фоне чёрного бархата.

В современных Яблочкову журналах мы находим изображения помещений, ипподрома, улиц, гавани, гостиниц, ярко озарённых «русским светом» (см. рис. 11, 12, 13, 14, 15).

Это название было выгравировано по желанию Яблочкова на оправе всех его фонарей. На парижской выставке 1878 года «свечи Яблочкова» имели громадный успех.

Рис. 11. Ипподром, освещённый фонарями Яблочкова.

Рис. 12. Морской порт, освещённый фонарями Яблочкова.

Тис. 13. Проспект Оперы в Париже, освещённый фонарями Яблочкова.

Рис. 14. Салон гостиницы, освещённый фонарями Яблочкова.

Рис. 15. Магазин, освещённый фонарями Яблочкова.

Тотчас же после технического оформления своего изобретения Яблочков приехал в Петербург и предпринял шаги для применения своего изобретения на родине, но в России того времени царили косность и рутина. Официальные и финансовые круги царской России не интересовались достижениями русских изобретателей, не верили в них. Им требовался заграничный штамп: так велико было преклонение перед Западом и недооценка сил и творческих возможностей русских людей. Яблочкову пришлось вернуться в Париж и здесь заняться пропагандой и распространением свечи. В России дело сдвинулось с мёртвой точки только тогда, когда «свеча Яблочкова» получила широкое распространение и сам он стал европейской знаменитостью.

После упущенных двух лет в Петербурге было создано акционерное общество «Яблочков-изобретатель и компания».

Учреждение петербургского товарищества, которого так жаждал Яблочков, оказалось связанным для него с тяжёлой материальной жертвой. После неудачи первой попытки организовать акционерное товарищество в России он передал все права на свою русскую привилегию (на русский патент) Парижской акционерной компании. Чтобы иметь право открыть мастерскую свечей в Петербурге, изобретателю пришлось в 1878 году обратно выкупать русский патент, за который главари парижской компании потребовали около миллиона франков. Страстно желая организовать электрическое освещение в России, изобретатель согласился на эту чрезмерно высокую цену.

Не имея других денежных средств, он отдал в обмен на русский патент значительную долю принадлежавших ему акций парижского товарищества, которые в то время имели высокую цену и приносили большой доход. Этот благородный, патриотический поступок Яблочкова свёл для него почти на-нет возможность влиять на дальнейшую работу парижской компании и вскоре тяжело отразился на материальном положении Яблочкова.

Яблочков активно участвовал в создании петербургского товарищества и в организации мастерских для изготовления свечей и других деталей, необходимых для электрического освещения по его способу. В налаживание производственной работы Яблочков вложил много сил и труда. В короткий срок ему удалось достигнуть значительных успехов. В Петербурге было удачно осуществлено несколько показательных осветительных установок. Свечи, изготовленные в Петербурге, начали распространяться в России.

1879 год был годом наибольших успехов Яблочкова в Петербурге.

Чиколев так описывает в своих воспоминаниях это пребывание Яблочкова в Петербурге: «Как теперь помню этот приезд Павла Николаевича в Петербург с репутацией миллионера и всемирной известности. Он поселился в роскошных аппартаментах „Европейской гостиницы“, и кто только не бывал у него — светлости, сиятельства, высокопревосходительства, превосходительства без числа, городские головы. Но всего внимательнее, дружелюбнее относился Яблочков к бедным труженикам, техникам и к своим старым друзьям бедности.

Яблочкова всюду приглашали нарасхват, везде продавались его портреты, в газетах и журналах ему посвящались сочувственные, а иногда восторженные статьи».

К этому времени относятся доклад Яблочкова в Русском техническом обществе 2 апреля 1879 года и публичная лекция с многочисленными демонстрациями, устроенная тем же обществом 13 апреля. 14 апреля 1879 года на заседании Русского технического общества Яблочкову была поднесена от этого Общества медаль со специальной надписью. 29 марта 1880 года был поставлен доклад изобретателя в Москве на заседании отделения физических наук Общества любителей естествознания. В закрытой части этого заседания было возбуждено ходатайство о присуждении Яблочкову большой золотой медали Общества. 30 января 1880 года Яблочков был избран заместителем председателя вновь образованного Электротехнического отдела Русского технического общества.

Товарищество «Яблочков-изобретатель и компания» весьма удачно выполнило освещение Дворцового моста Через Неву, площади перед Александрийским театром, мастерских Охтенского порохового завода, Гостиного двора и других крупных объектов. Затем были освещены некоторые театры, рестораны, богатые особняки и т. д.

Свечи великого электротехника, изготовленные в Петербурге, проникли в Москву, Нижний Новгород, Гельсингфорс, Полтаву, Краснодар и другие города. Компании по эксплоатации русского изобретения возникли, кроме Парижа и Петербурга, и в других европейских городах.

Учреждение и организация деятельности всех этих предприятий отняли у изобретателя много сил и времени, так как везде он являлся техническим руководителем при устройстве и налаживании производства, разрабатывал планы и проекты. Одним словом, во всех случаях он был душой дела.

Кроме того, на первых порах, особенно во время Парижской выставки 1878 года, Яблочкову приходилось вести полемику с многочисленными недоброжелателями, опровергать их ложные измышления о недостатках изобретения, восстанавливать истину о стоимости электрического освещения. Главными противниками были газовые компании; они ополчились против Яблочкова. Великий русский электротехник боролся упорно и успешно, отстаивая преимущества электрического освещения. Но итогом этой борьбы было торжество не электрической дуги, а её конкурента — лампы накаливания.

В то время как Яблочков прокладывал дорогу своей свече, не имея ни серьёзных технических помощников, ни досуга для детальной разработки её и усовершенствования, Эдисон в Америке работал над лампой накаливания в спокойной обстановке, располагая средствами и значительной группой помощников. Имеются данные, что Эдисону были известны успехи Лодыгина, так как инженер русского флота Хотинский несколько удачных экземпляров ламп Лодыгина увёз в Америку. Таким образом, Лодыгин сконструировал первую практически пригодную электрическую лампу накаливания, а Эдисон лишь усовершенствовал её.

В 1879 году лампы накаливания достигли стадии, на которой стало возможно их массовое производство. Лампы накаливания начали быстро распространяться. Качественные показатели лампы с угольными волосками— цветность и экономичность — были хуже, чем у «свечи Яблочкова», но в пользу лампы накаливания говорили простота её использования и долговечность при сравнительно невысокой стоимости, а также чрезвычайно простое и широкое решение вопроса о разделении света.

Переход к более мощным лампам накаливания всё более суживал область применения дуговых фонарей и горелок. Уже в 1880 году появление лампы накаливания, сопровождаемое громкой рекламой, начало неблагоприятно отзываться на дальнейших успехах электрической дуги.

На электротехнической выставке 1881 года в Париже «свечи Яблочкова» имели громадный успех. Яблочков все ещё был победителем: его свечи и способ электрического освещения были признаны «вне конкурса», т. е. получили высшую оценку международного жюри. Но на этой же выставке была полностью показана практическая применимость ламп накаливания и показаны преимущества, которыми они обладали в отношении простоты обращения, схемы включения, срока службы и более мелкого дробления света.

На Парижской выставке 1889 года «свеча Яблочкова» играла уже второстепенную роль. Былая слава её погасла. Великолепное, по отзыву современников, освещение парижского проспекта Оперы «свечами Яблочкова» было прекращено ещё в 1882 году. Освещение Дворцового моста в Петербурге прекратилось тотчас после истечения срока десятилетнего контракта, заключённого в 1879 году между Петербургским городским управлением и товариществом «Яблочков-изобретатель и компания».

Яблочков ещё раз приехал в Россию. Но внешняя сторона пребывания его здесь круто изменилась. Об этом периоде Чиколев пишет: «Какая внушительная разница с его приездом в 1879 году. Он остановился в недорогой гостинице, в простом номере, посещали его очень немногие знакомые и друзья, всё народ небогатый и невидный. Те же, которые в нём заискивали в своё время, теперь от него отворачивались, едва удостаивая разговором. Даже из тех, которые были им поставлены на ноги и много лет ели хлеб за счёт товарищества „Яблочков-изобретатель и компания“, были прямо ему обязаны своим настоящим положением, даже из тех, говорят, нашлись такие, которые лягали его копытом».

Как мы уже отмечали, спрос на «свечу Яблочкова» стал падать так же быстро, как раньше возрастал. Лампа накаливания, как массовый источник света, победила электрическую дугу. Контракты товарищества «Яблочков-изобретатель и компания» с городским управлением Парижа на уличное освещение возобновлены не были. Процветанию петербургской акционерной компании также пришёл конец, материальное положение изобретателя пошатнулось. Изменилось и отношение предпринимателей-капиталистов к нему и к его идеям. На Яблочкова банкиры стали смотреть, как на неудачника, которому рискованно доверять деньги.

Кроме лампы накаливания, у дуговой свечи были и другие соперники. Идея диференциального регулятора Чиколева, неосторожно опубликованная им в одном из заграничных журналов, была перехвачена немецкой фирмой Шуккерт, а также компанией Сименс в Берлине. Дуговой фонарь с регулятором был выпущен в свет под именем лампы Гефнера-Альтенека. Около того же времени появились и другие типы таких регуляторов. Таким образом, у дуговой свечи оказался целый ряд серьёзных соперников.

В России в глазах правящих и финансовых кругов Яблочков очутился в положении развенчанного героя, а за границей он был чужим. В парижском товариществе, лишившись акций, он уже не имел достаточного веса.

В тяжёлый для изобретателя период угасания спроса на его свечу Яблочков не переставал верить в конечное торжество передовой техники и в возможность преодолеть все возникшие перед ним затруднения. Он продолжал работать, правда, уже в несколько иной области и сделал ряд ценных изобретений по гальваническим элементам и в области электрических машин, но осуществить какое-либо изобретение до конца и внедрить его в практику так, как в своё время это было со свечой, он уже не мог; на исследовательские работы и на изготовление новых изделий у талантливого изобретателя не было средств.

В 1889 году П. Н. Яблочков был устроителем русского электротехнического отдела очередной парижской выставки. Фонари Яблочкова ещё сияли на этой выставке и были представлены в количестве около ста экземпляров. Одновременно демонстрировалось применение трансформаторов и был показан ряд усовершенствований всей электрической горелки Яблочкова. Эти успехи нашли должное отражение в отчётах о выставке и в технической литературе того времени, но практических последствий они уже не могли иметь.

Все эти невзгоды вместе с многолетней усиленной работой и душевными волнениями, вызванными неудачей любимого дела, и всё более и более стеснённое материальное положение отразились на здоровье изобретателя. После возвращения с парижской выставки 1889 года, поглотившей у Яблочкова немало сил, его здоровье ещё более пошатнулось, один за другим последовали два удара. Поправившись, Яблочков уехал в родной Сердобский уезд, в унаследованную от отца усадьбу, а затем поселился в Саратове, где вновь пытался организовать свою работу. Но тяжёлая болезнь сердца усиливалась всё больше и больше. 31 марта 1894 года Павел Николаевич Яблочков скончался в Саратове в возрасте 46 лет.

Так преждевременно оборвалась жизнь этого замечательного русского изобретателя. Русская техника и наука потеряли в нём не только одного из наиболее даровитых своих представителей, но и пламенного борца за идею технического прогресса в России.

Правящие круги царской России недооценили П. Н. Яблочкова и не поддержали этого выдающегося русского человека. Совершенно иначе относилась к нему передовая русская интеллигенция. Для передовых деятелей русской электротехники возвращение его в Россию в 1878 году и создание петербургского товарищества было крупным событием. Их восторженное отношение к Яблочкову выразилось в избрании его, как мы уже отмечали, заместителем председателя VI (Электротехнического) отдела Русского технического общества. Со своей стороны Яблочков принял деятельное участие в создании журнала «Электричество». Собравшийся через 5 лет после смерти Яблочкова 1-й Всероссийский электротехнический съезд почтил память великого русского изобретателя. На съезде одним из практических деятелей русской электротехники, близко соприкасавшимся с работами по установкам электрического освещения по методу П. Н. Яблочкова, был прочитан на пленарном заседании доклад о его жизни и деятельности. Этот доклад и портрет П. Н. Яблочкова помещены в издании трудов съезда.

Для Яблочкова характерно то, что его изобретения всегда являлись следствием многочисленных физических исследований и экспериментов. Он не просто изобретал, он изучал наблюдаемые им явления и давал им своё, иногда своеобразное толкование. Своё мнение о невозможности использования для электрического освещения ламп накаливания Яблочков обосновывал оригинальным рассуждением, вытекавшим из его представления о процессах электрической дуги. В связи с тогдашним уровнем развития физики Яблочков представлял явления, имеющие место в электрической дуге и в лампе накаливания, не как прохождение электрического тока через газы — электрического разряда, в первом случае, и прохождение электрического тока через твёрдые тела, во втором случае, а соответственно: как накаливание со сгоранием углей и накаливание без сгорания. Кислороду воздуха и связанным с последним химическим реакциям Яблочков приписывал особо значительную роль в дуге. Энергию, выделяемую при этих реакциях, он считал главным источником излучаемой световой энергии дуги.

Как бы в подтверждение или для иллюстрации этой мысли Яблочков несколькими годами позднее изобретения знаменитой «свечи» построил «свечу» следующего вида. Стержень из железной проволоки был окружён хлорокисью магния. Два таких стержня были расположены один против другого. Между их концами возникала электрическая дуга. Железо накаливалось добела и восстанавливало магний из окиси. Металлический магний сгорал в кислороде воздуха ярким блестящим пламенем. Электроды такой свечи укорачивались очень медленно — не больше 1 сантиметра в час. Совершенно ясно, что в этом случае источником излучения света действительно служила химическая реакция.

Во время своих опытов с дроблением электрического света при помощи конденсаторов Яблочков задался вопросом о прохождении электрического тока через конденсатор. Ему удалось экспериментально показать, что на зарядку конденсатора требуется определённое время. Описание этих опытов и изложение теоретических соображений можно найти в упомянутом уже нами публичном докладе, прочитанном Яблочковым в Петербурге.

Всему этому вопросу, сущность которого Яблочков определял как переход динамического электричества в статическое электричество и обратно, он придавал большое проблемное значение.

Это вполне понятно, если вспомнить, что в 70-х годах прошлого века ещё не существовало современной теории переменных токов. Отсутствовали представления о запаздывании тока по сравнению с напряжением в цепи переменного тока, о возможности прохождения тока через ёмкость, об активной и реактивной слагаемой мощности переменного тока и т. д. — представления, являющиеся теперь азбукой для каждого электрика, начиная с инженера и кончая грамотным монтёром.

В наше время вопрос о статическом и динамическом электричестве не возникает, но во времена Яблочкова он ещё волновал умы учёных-новаторов, и отражение этого можно найти в работах даже такого крупного физика, как А. Г. Столетов.

П. Н. Яблочков был не только крупным просвещённым изобретателем, но и серьёзным, вдумчивым физиком-исследователем, глубоко анализировавшим все явления, с которыми ему приходилось иметь дело, и неизменно прибегавшим к тщательному эксперименту для разрешения возникающих у него сомнений.

Кроме своих основных работ, принесших ему мировую известность, Яблочков сделал немало изобретений. Его лампы накаливания с телом накала из каолина, о которых речь была выше, были практически осуществлены изобретателем и применены для освещения кают в трёх судах русского военного флота. Электрическими машинами Яблочков начал заниматься ещё в мастерской Бреге. В журнале «Электричество» за 1881 год можно найти описание весьма совершенных по тому времени динамомашин, построенных Яблочковым. Преимущества машин Яблочкова перед другими, распространёнными тогда динамомашинами Сименса и Грамма были весьма значительными. В машине Сименса переменный электрический ток получался во вращающемся якоре, это приводило к изнашиванию коллекторных щёток и искрообразованию из-за сравнительно высокого напряжения в цепи. В машине Грамма обмотки, в которых индуцировался ток, неподвижны, но они имели сложную кольцеобразную форму. Эта часть машины вносила значительные неудобства при изготовлении машины или исправлении каких-либо повреждений обмоток. В динамомашине Яблочкова обмотка, в которой индуцировались токи, также была неподвижна, но она была проста по своему устройству и состояла из отдельных катушек. Соединение этих катушек параллельно или последовательно можно было изменять любым образом и получать таким способом от одной и той же машины токи различного напряжения. Можно было также, не останавливая машину, выключить повреждённую катушку, вынуть её и заменить другой. Система динамомашин Яблочкова не представляла таких препятствий к увеличению размера и мощности, как система Грамма.

В 1882 году Яблочков подал патентную заявку на динамомашину, отличавшуюся тем, что у неё ось статора (неподвижной системы катушек) и ось ротора (системы подвижной обмотки) были наклонены к оси вращения, что должно было привести к увеличению электродвижущей силы машины при той же скорости вращения. Запатентованный в том же году электродвигатель Яблочкова был рассчитан на очень малое число оборотов. Необходимость в таком двигателе вызывалась тем, что употреблявшиеся в то время механизмы были приспособлены к тихоходным паровым машинам.

Рис. 16. Динамомашина переменного тока Яблочкова: а — вертикальный разрез; б — боковой вид; в — катушка якоря.

Горный лён — асбест.