История локомотива

Открытие, сделанное Фарадеем, не было делом случая. Фарадей сознательно искал новый источник для получения электрической энергии. В природе много таких источников. Практически же до Фарадея пользовались лишь источником электрохимическим в виде гальванических элементов, изобретенных в 1800 г. итальянским ученым Александром Вольта. Они употребляются и до сих пор, в виде «батарей» для электрических звонков и карманных фонарей. Так как этот источник давал очень слабый ток, существовало убеждение, что электрический ток вообще пригоден лишь для «тонкой» работы — включать и выключать, а для тяжелой вовсе не может быть использован. В сущности говоря, с тех пор, как согласно греческой легенде, пастух Магнус, забравшись на гору Иду, познакомился с силой, притянувшей к скале гвозди его сандалий и железный конец палки, физики до Фарадея знали не многим больше, того, что знал о таинственной силе, получившей по его имени название магнетизма и сам пастух. За две тысячи лет, человечество, которому было так же хорошо известно и замечательное свойство янтаря — по-гречески «электрона» — притягивать к себе мелкие частицы, если его предварительно потереть о шерсть, не двинулось вперед в изучении этих загадочных электромагнитных явлений. Оно почти не использовалось ими и для практических нужд, если не считать введения европейцами в мореплавании компаса.

Ко времени работ Фарадея было установлено только, что каждое заряженное электричеством тело влияет на другое, находящееся вблизи тело в том смысле, что и это последнее заряжается электричеством. Фарадей впервые перенес это свойство на идущие по проволокам электрические токи. После долгих исканий, он выяснил, что всякий раз, когда замыкают или размыкают ток, в находящемся поблизости замкнутом проводнике также образуется ток. Это открытие Фарадея послужило исходным пунктом для работ многих изобретателей, стремившихся устроить машину, вырабатывающую электрический ток.

Он брал катушку, обмотанную изолированной медной проволокой, и быстро вводил в отверстие катушки магнитный стержень: оказывалось, что в момент введения магнита по проволоке проходил электрический ток, а в момент удаления стержня по проволоке также проходил ток, но уже обратного направления. Это явление, называющееся магнитной индукцией, давало возможность получать электрические токи простым механическим передвижением магнита относительно замкнутых проводников.

Вслед за открытием Фарадея, в том же году, итальянцем Пиксием построена была магнитно-электрическая машина, а за нею появились подобные же машины других изобретателей. Они состояли из одного или нескольких больших и сильных магнитов, между полюсами которых вращались катушки, обмотанные проволоками. Вследствие вращения этих катушек, в проволоках образовывались электрические токи, соединявшиеся потом в один более сильный переменный ток, который и подавался на место для его использования.

Через тридцать лет итальянец Пачинотти взял вместо катушки кольцо из мягкого железа, вокруг которого обмотал изолированную проволоку, и поместил это кольцо между магнитными полюсами; при вращении кольца в обматывавшей его проволоке получился электрический ток. Но еще более значительный шаг вперед сделал Вернер Сименс, спустя семь лет введший в молодую электротехнику динамоэлектрический принцип.

Уже до него изобретатели стали вместо постоянного магнита снабжать свои машины электромагнитами. Электромагниты представляют собой стержни, обмотанные медной проволокой, по которой пропускается от какого-нибудь источника электрический ток. Когда по проволоке проходит ток, стержень имеет все свойства магнита. Недостатком этого электромагнита являлось то, что для него нужна была гальваническая батарея, которая быстро разряжалась. Следовательно необходимо было найти для электромагнита источник тока более надежный и длительно действующий. Не было, конечно, ничего проще, как воспользоваться током, вырабатываемым самой машиной, но сначала ведь должны действовать электромагниты!

Откуда же взять, не прибегая к посторонним машинам и батареям, этот начальный ток, хотя бы и самый слабый?

Было известно, что каждый кусок железа, если он был ранее намагничен, обладает свойствами магнита, хотя и в очень слабой мере. Было также известно, что, если кольцо из мягкого железа, обмотанное проволокой, вращается между концами подковообразного магнита, то в обмотке кольца появится слабый ток. Думая об этом, Вернер Сименс нашел простое решение вопроса. Чтобы усилить этот слабый ток, его следовало пустить вокруг электромагнита. Магнитность электромагнита усилится, а это усилит в свою очередь индукционный ток, и налицо будет взаимное усиление, благодаря чему можно получать ток любой силы простым повышением скорости вращающегося железного кольца, обмотанного проволокой.

Этим и было положено основание всей современной электротехнике.