В блестящей образованности, показанной молодым профессором на пробных лекциях, был только один «пробел»: «природный россиянин», по его собственным словам, он не имел случая «пользоваться изустным учением иностранных профессоров физики». Но насколько он стоял вполне на уровне современной ему науки, показывают уже его первый труд «Собрание физико-химических новых опытов и наблюдений», вышедший в 1801 году, и в особенности последовавшее затем «Известие о гальвани-вольтовских опытах».
Несомненно, однако, что по своему дарованию и склонностям Петров был не только теоретиком, но и инженером-практиком. Он был первым у нас организатором физических кабинетов и конструировал различные приборы для физических и химических опытов. Открыв явление «вольтовой дуги», Петров тут же предсказал и применение ее в технике не только для освещения, но и для сварки металлов и для выплавки их из руд.
Нисколько не сомневаясь в том, что инженерно-техническая мысль именно таким образом использует его открытие, Василий Владимирович писал в своей книге:
Павел Львович Шиллинг
(1786–1837).
«Я надеюсь, что просвещенные и беспристрастные физики по крайней мере некогда согласятся отдать трудам моим ту справедливость, которую важность сих последних опытов заслуживает».
При жизни своей он был почтен избранием в члены Академии наук, где организовал замечательный физический кабинет, но по проискам всяческих «недоброхотов» русской науки был «паче всякого чаяния» уволен из Медико-хирургической академии после сорокалетней там службы.
Уволенный «на пенсию» в 1833 году, он умер в следующем же году, лишенный возможности продолжать деятельность, составлявшую единственный смысл его жизни.
Если идея использования электрического тока для практических целей явилась уму русского ученого почти одновременно с открытием «вольтова столба», то для осуществления этих идей понадобилось еще немало научных открытий в области электромагнитных явлений.
О связи между магнитными и электрическими явлениями думал и писал Петров. Но установить форму этой связи удалось несколько позднее. В 1820 году было случайно обнаружено, что при протекании электрического тока вблизи стрелки компаса она отклоняется. Те, кто сумел разглядеть в этом с виду пустячном явлении ключ к покорению великой силы электричества, стали основоположниками всей современной электротехники с ее могучими динамомашинами и электромоторами, так же как и техники слабых токов, на которой основаны современный телеграф и телефон.
Для русской инженерно-технической мысли характерно, что в бурном развитии электротехники XIX века русские инженеры выступали пионерами практического приложения многих новых открытий. Именно русские инженеры проложили пути, по которым пошла современная электротехника.
Так, инженер Павел Львович Шиллинг построил первый в мире практически годный и применявшийся на деле телеграф.
При кажущейся сегодня несложности его конструкции, телеграф Шиллинга потребовал от конструктора большой изобретательности и долгих опытов. Сборку своего аппарата Шиллинг закончил в 1830 году, а в 1832 году он продемонстрировал свой телеграф.
Борис Семенович Якоби
(1801–1874).
Внутри деревянной рамки, густо обмотанной изолированной проволокой, на шелковой нитке висела магнитная стрелка. Соответственно с известным правилом, при прохождении электрического тока от гальванического элемента по проволоке стрелка отклонялась то в одну, то в другую сторону. На той же нитке висел картонный кружочек, с одной стороны черный, а с другой — белый. Имея шесть таких стрелок, Шиллинг комбинацией черных и белых кружков передавал условно обозначенные ими буквы. Между станциями пришлось проводить поэтому даже не шесть, а семь проводов, так как в аппарате была еще седьмая стрелка, дававшая знать о начале и конце передачи телеграммы. Любопытно, что Николай I, познакомившийся с изобретением Шиллинга, не нашел ничего лучшего, как поручить ему провести телеграф из Зимнего дворца в дома разных приближенных. Правда, позднее изобретателю было поручено построить телеграфную линию от Петербурга до Кронштадта.
Во время выполнения этой последней работы Шиллинг умер, и дело не было доведено до конца. Дальнейшим усовершенствованием шиллинговского аппарата стали заниматься сначала англичане Кук и Уитстон, а затем американец Морзе, которому и удалось создать аппарат, в основных чертах существующий и поныне.
Особую активность русской инженерно-технической мысли вызвало открытие в тридцатых годах прошлого столетия способа превращения магнетизма в электричество. Михаил Фарадей нашел, что если к проводнику приближать и удалять от него магнит, то в нем возникает электрический ток. Фарадей брал катушку изолированной медной проволоки и быстро вводил в пустую сердцевину катушки магнитный стержень. По проволоке проходил электрический ток как в момент введения магнита в катушку, так и в момент удаления его оттуда. То же самое получалось, если двигали катушку, оставляя магнит неподвижным.
Это удивительное явление, которое было названо магнитной индукцией, давало возможность получать электрические токи простым движением магнита возле замкнутого пучка изолированной проволоки.
Какая же могла быть особенная техническая трудность в том, чтобы строить электрические машины, в которых движущийся взад и вперед магнит рождал бы в проволоке электрический ток? Такие электрические машины стали появляться десятками. Все они в основном состояли из нескольких больших и сильных магнитов, между полюсами которых вращались катушки изолированной проволоки. Однако заменить гальванические элементы, где ток вырабатывался химическим путем, магнито-электрические машины смогли не так-то скоро: ток в них был слабый, а магниты быстро нагревались. Пока все эти электрические машины служили лишь для опытов всякого рода, весьма подвинувших вперед наши познания об электромагнетизме.
Одно из самых важных открытий в этой области сделали два наших академика: Борис Семенович Якоби и Эмилий Христианович Ленц, избранный академиком на место Петрова после смерти последнего. Исследуя электромагнитные явления, они установили обратимость электромагнитного цикла: когда в электромагнитной машине вращали катушки, в них получался электрический ток; но если в катушки подавали электрический ток от постороннего источника, то катушки сами начинали вращаться и машина работала уже не как источник тока, а как электродвигатель.
Электродвигатель Якоби.
Это открытие имело колоссальное значение для дальнейшего развития электротехники и чрезвычайно расширило область применения электрического тока для практических нужд человечества. Первым, кто взглянул на электрические машины с точки зрения энергетика, был сам Якоби. Он не только построил первый электродвигатель по этому принципу, но и сделал попытку использовать его для целей судоходства.
Якоби установил свой двигатель на небольшом боте для вращения гребного винта. На этом боте в 1839 году Якоби с членами комиссии, испытывавшей первый в мире электроход, сделал большую прогулку по Неве, на сорок километров от Петербурга. Двигатель питался током от трехсот двадцати медно-цинковых гальванических элементов, размещенных на дне лодки.
Таким образом была доказана практическая возможность использования электричества как двигательной силы. Через несколько лет один иностранец-авантюрист пытался выдать двигатель Якоби за свое изобретение, но был уличен учеными всех стран.
Использование электричества в промышленности и на транспорте задерживалось теперь только из-за отсутствия мощных генераторов электрического тока. Однако для их осуществления все научные предпосылки были налицо, и такие генераторы вскоре были созданы. В развитии и совершенствовании генераторов видная роль принадлежит русским инженерам Д. Лачинову, А. Полешко, М. Доливо-Добровольскому и другим. Особенную же услугу инженерам-электротехникам в этом деле оказала докторская диссертация знаменитого русского физика Александра Григорьевича Столетова «О функции намагничения железа». В этой работе Столетов установил закон намагничения железа, чем положил основу для расчета и проектирования любых электрических машин. Открытием Столетова пользуются конструкторы генераторов и моторов.