«Электричество должно вытеснить громоздкую паровую машину, как не обладающую дробимостью энергии и такой гибкостью применения, как электрический двигатель!»
Так писали в газетах и журналах о пользе применения электричества.
Многим было уже ясно, что использовать огромные, раньше пропадавшие понапрасну запасы энергии в природе можно, лишь превращая ее в электричество, передаваемое по проводам к местам потребления.
Так выгодно поступать с низкосортным топливом (торф, сланцы и др.), отдаленным от промышленных центров, так выгодно использовать энергию горных рек, озер и водопадов.
Русский инженер Д. А. Лачинов и французский инженер Марсель Депре почти одновременно и независимо пришли к мысли о возможности и выгодности передачи электрической энергии на большое расстояние к местам ее потребления.
Высокое напряжение — основное звено при передаче электроэнергии — привлекало теперь усиленное внимание всех ученых и изобретателей.
Незадолго до Франкфуртской выставки был разработан самый важный аппарат — трансформатор — для преобразования электрической энергии низкого напряжения в высокое напряжение и наоборот. Без этого аппарата передача электрической энергии на далекие расстояния была бы невозможна, как не оправдывающая затрат.
Однако трансформатор не был новым изобретением. Ведь, в сущности, именно трансформатор участвовал в историческом опыте Майкла Фарадея еще в 1831 году!
Но никто и не подозревал тогда, какое важное значение он будет иметь в электротехнике.
Фарадеевский трансформатор представлял собой железное кольцо — сердечник — с двумя независимыми друг от друга проволочными обмотками. В момент замыкания и размыкания тока в одной из обмоток в другой возникал кратковременный ток. С помощью этого прибора Фарадей получал лишь наведенный ток; он не ставил себе целью преобразовать напряжение.
Через семнадцать лет (в 1848 году) известный парижский механик Генрих Румкорф изобрел чрезвычайно важный индукционный прибор, названный катушкой Румкорфа.
На железном сердечнике Румкорф расположил две обмотки изолированной проволоки. Первая обмотка — первичная — состояла из небольшого числа витков толстой проволоки. К концам ее присоединялась цепь, состоящая из гальванической батареи с прерывателем. Вторая обмотка катушки Румкорфа — вторичная — имела очень большое число витков весьма тонкой проволоки, концы которой присоединялись к двум электродам в виде, например, острия и диска.
В катушке Румкорфа постоянный ток низкого напряжения преобразовывается в переменный ток высокого напряжения. Это происходит таким образом. Постоянный ток, проходя по первичной катушке, намагничивает сердечник, отчего к одному из его полюсов притягивается якорек, разрывающий цепь этого тока. Но как только ток прекращается, якорек возвращается на место и тем самым снова открывает путь току через первичную катушку. Но тут же якорек опять прерывает ток. Каждый перерыв тока вызывает изменение магнитного потока сердечника, а это в свою очередь вызывает возникновение тока во вторичной обмотке.
Румкорф заметил, что чем больше витков имелось во вторичной тонкой обмотке, тем более высокое напряжение возникало между острием и диском, вследствие чего между ними с сильным треском непрерывно проскакивали длинные голубые электрические искры — маленькие молнии.
К Румкорфу ежедневно приходили десятки писем от ученых разных стран, все просили его изготовить чудесную «искроносную катушку».
Парижская Академия наук по заслугам наградила Румкорфа большой денежной премией имени Вольта за его замечательный аппарат.
Опыты Фарадея и демонстрацию катушки Румкорфа много раз повторял на лекциях искусный препаратор кафедры физики Московского университета Иван Филиппович Усагин. Это натолкнуло его на мысль о применении индукционных катушек для повышения напряжения в электрической свече Яблочкова.
Он установил у каждой из таких свечей изготовленные им аппараты, напоминавшие кольцо с обмотками в опыте Фарадея. После этого электрические свечи стали светить еще ярче. Любую из них можно было по желанию гасить, и это не влияло на горение оставшихся. Кроме того И. Ф. Усагин предложил новую систему распределения электрической энергии переменного тока.
Иван Филиппович Усагин был физиком-самоучкой; до девятнадцати лет он едва умел читать и писать[35].
35
Иван Филиппович Усагин (1855–1919) — родился в деревне Рыково (теперь Нагорное), Клинского уезда, Московской губернии — уже после смерти отца, Филиппа Михайловича Давыдова. Когда Иван Давыдов уже