История развития электроэнергетики и электромеханики в россии

РАЗВИТИЕ ЭЛЕКТРОФИЗИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ В МИРЕ И В РОССИИ ДО ВТОРОЙ ПОЛОВИНЫ XIX ВЕКА

Научные работы в области электричества начались вместе с научными работами вообще. Ярким было открытие электрических и магнитных явлений. Первой научной работой в этой области стало сочинение Уильяма Гильберта (1554–1603) в 1600 г. «О магнитах, магнитных телах и о большом магните – земле». Гильберт разделил все тела на «электрические», которые можно наэлектризовать, и «неэлектрические», которые не поддаются электризации. К последним Уильям Гильберт отнес металлы, человеческое тело.

Сомнения в этом уже в XII веке высказали Кабео в работе «Магнитная философия» (Philosophia Magntica Ferrara, 1629), а также Отто Герике, Стефан Грей и Георг Вильгельм Рихман. Уильям Гильберт знал о существовании наэлектризованных тел, но считал, что «все электрические тела притягивают все и никогда ничего не отталкивают и не отгоняют».
Для изучения электричества начинается создание электростатических машин. Обычно это шары из диэлектрика (стекло, сера), вращающиеся на валу, и натираемые руками. В 1650 г. губернатор Магдебурга Отто Герике изготовил шар из серы «величиной с детскую голову», укрепленный на деревянном штативе. Это была простейшая электростатическая машина.
Французский физик Шарль Франсуа Дюфе (1698­–1739) высказал гипотезу о двух родах электричества: получаемое при натирании стекла, кварца, шерсти он назвал «стеклянным», а от натирания смолы или янтаря – «смоляным». При этом «тело, наэлектризованное стеклянным электричеством, отталкивает все тела со стеклянным электричеством и, обратно, оно притягивает все тела со смоляным электричеством».
На этом этапе существовало мнение о том, что электрические и магнитные явления не связаны между собой. Однако, сходство между механическим взаимодействием магнитных полюсов и зарядов привело к попытке объединить эти явления. Наряду с существованием зарядов возникло учение о магнитных массах, как об особой субстанции. Способность электрических зарядов перетекать от одного тела к другому была отражена в гипотезе о существовании особой электрической (а затем и гальванической) жидкости.
В 1745 г. Клейст в Германии и голландский профессор из Лейдена Питер ван Мушенбрук изобрели лейденскую банку, т.е. конденсатор, что позволило накапливать заряды. Мушенбрук первым ощутил электрический удар при работе с конденсатором. В присутствии французского короля аббат Ноле построил в цепь 180 гвардейцев, причем первый из них держал лейденскую банку, а последний коснулся ее проволокой. Удар почувствовали все. Так появился термин «электрическая цепь».
В России развитие электротехники как науки связано с работами М.В.Ломоносова. Эти работы и работы ряда других ученых – членов Российской академии наук заложили основу русской электротехнической школы.
Первые труды в области электротехники, выполненные в России, принадлежат М. В. Ломоносову (1711–1765) и профессору Георгу Вильгельму Рихману (1711–1753).
Георг Вильгельм Рихман родился в Ревеле, учился в Ревеле, Галле, Иене. С 1735 г. он – студент «физического» класса при Петербургской академии наук. Ломоносов и Рихман изучали электрические атмосферные явления, для чего строили «грозовые машины». Это по сути конденсатор (лейденская банка), который заряжался под действием атмосферного электричества.
Рихман обратил внимание на сходство электрических явлений в атмосфере и в лабораторных условиях. Ему принадлежит работа «Рассуждения, утвержденные на опыте, о сходстве искусственного электричества с электричеством естественным, порожденным молнией, и о способе отвода молнии».
Рихман первым поставил и в 1753 г. решил (на уровне того времени) задачу электрических измерений. Он создал первый электрометр, в котором льняная нить отклонялась от металлического стержня и фиксировался угол отклонения (указатель электричества). Рихман вообще стремился давать явлениям не только качественные, но и количественные оценки. Он создал первый калориметр. Рихман подходит к понятию электрической емкости. Он пишет: «Электричество распределяется не пропорционально массам, а скорее пропорционально поверхностям, ибо к большей поверхности может приставать большее количество возмущенной электрической материи, чем к меньшим».
Гипотезы Ломоносова и Рихмана, а еще ранее английских ученых Уолла и Исаака Ньютона о сходстве атмосферного и статического электричества были подтверждены опытами американского ученого Бенджамина Франклина и экспериментальными исследованиями Ломоносова и Рихмана. В 1753 г. 26 ноября Ломоносов изложил свои наблюдения в речи, прочитанной в Академии наук, «Слово о явлениях воздушных от электрических сил происходящих». Ломоносов предложил теорию возникновения грозы от образования электрических зарядов между восходящими и нисходящими потоками воздуха. Раньше, чем Майкл Фарадей и Джеймс Клерк Максвелл, Ломоносов указал на связь световых и электрических явлений. Рассматривая свечение воздуха, вызванное электрическими разрядами при пониженном давлении, Ломоносов высказал мысль об электрической природе северного сияния. Изучая вместе с Рихманом грозовые явления, Ломоносов указал на необходимость громоотводов. Рихман был первым ученым, погибшим при исследованиях в области электротехники (26 июля 1753 г.).
Говоря о Ломоносове, нельзя не сказать о роли Российской академии наук и ее ученых в области электротехнической науки. На первых порах Российская академия наук пригласила ряд ученых, заложивших основу научных исследований электрических явлений. Они же были и первыми учителями русских ученых. По инициативе профессора Г.В.Крафта в Петербургской академии наук был создан Физический кабинет. В 40-х годах ХVIII века в кабинете было около 400 приборов из них 180 – по механике, 101 – по оптике, 40 – по магнетизму. С 1744 г. Физический кабинет возглавил Рихман.