Книга Лорд Кельвин. Классическая термодинамика - Антонио М. Лальена Рохо

Целью комиссии было решение двух важных проблем: как вырабатывать электричество на водопаде и, особенно, как передавать его на большие расстояния для коммерческого использования. Первая проблема была решена довольно легко с помощью турбин, построенных женевской компанией Faesch & Piccard. Однако передача произведенной энергии была в то время довольно сложным делом. Комиссия объявила конкурс решений со значительной премией (22 тысячи долларов), и в итоге была принята трехфазная система переменного тока, которую за несколько лет до этого изобрел сербский инженер Никола Тесла (1856-1943).

Компания Westinghouse Electric & Manufacturing Соmраnу отвечала за монтаж систем. Станция произвела первую энергию 26 августа 1895 года, а 15 ноября следующего года произведенное электричество дошло до города Буффало, расположенного на расстоянии примерно 30 км.

В 1890 году Томсон был избран президентом Королевского общества, сменив на этом посту своего друга Стокса. В то время он уже носил титул сэра: королева Виктория посвятила ученого в рыцари за участие в инженерном проекте по прокладке трансатлантического телеграфного кабеля, что принесло ему международную известность.

НИКОЛА ТЕСЛА, ВЫДАЮЩИЙСЯ ИНЖЕНЕР

Никола Тесла родился 10 июля 1856 года в Смиляне (сегодня — Хорватия) и с 1875 года изучал электротехнику в Университете Граца (Австрия).

В 1884 году он приехал в Нью-Йорк, где изобретатель и предприниматель Томас Алва Эдисон принял его на работу в Edison Machine Works. В 1887 году Тесла сконструировал индуктивный мотор, питающийся от переменного тока, а в 1888 году начал работать с американским изобретателем Джорджем Вестингаузом. Разработки талантливого серба были связаны с переменным током и многофазным питанием и изучением характеристик вращающихся магнитных полей. В 1893 году Тесла сконструировал первый радиопередатчик— за несколько лет до того, как итальянец Гульельмо Маркони запатентовал подобный прибор.

Война токов

В том же году он столкнулся с Эдисоном в так называемой войне токов: Тесла и Вестингауз были убеждены, что именно переменный ток позволяет передавать электроэнергию на большие расстояния. Эдисон выступал за постоянный ток, хотя существовал ряд аргументов против этого. Закон Джоуля указывает на то, что потери тепла пропорциональны квадрату силы тока, проходящего через проводник. Мощность, с одной стороны, задана произведением силы тока на напряжение. Следовательно, можно увеличить мощность, повысив напряжение, но оставив прежнюю силу тока и, значит, не увеличивая потерь тепла. В случае с переменным током напряжение легко увеличивается с помощью трансформатора, что в случае с постоянным током невозможно. В 1893 году предприятие Westinghouse Electric получило контракт на освещение Международной выставки в Чикаго и на проект гидроэлектростанции на Ниагарском водопаде. Любопытно, что строительство линий электропередачи в город Буффало (он первым получил энергию завода) было поручено компании Эдисона General Electric, которая, однако, вынуждена была пользоваться патентами Теслы. Тесла умер в Нью-Й1орке 7 января 1943 года — похоже, он к тому времени был разорен. В 1960 году на Генеральной конференции по мерам и весам было принято решение дать единице измерения плотности магнитного потока (или магнитной индукции) название «тесла».

Тесла внес больший вклад в электрическую науку, чем кто-либо до него.

Уильям Томсон

ТРАНСАТЛАНТИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ

Прокладка первого трансатлантического телеграфного кабеля оказалась очень масштабным предприятием для своего времени. После пяти попыток к сентябрю 1866 года два кабеля соединили Фойлхоммерум Бей на острове Валентия (Ирландия) с Хартс Контентом (Ньюфаундленд) и Лабрадором (Канада). Инициатором проекта был Сайрус Филд, американский финансист и бизнесмен, который решил реализовать идею Фредерика Гисборна, канадского изобретателя, мечтавшего проложить телеграфную линию между различными территориями Новой Шотландии (Канада). В 1856 году совместно с англичанами — инженером-телеграфистом Джоном Бреттом и инженером-электриком Чарльзом Брайтом — Филд основал Atlantic Telegraph Company, имевшую целью продолжить и коммерчески эксплуатировать кабель между Европой и Америкой. В качестве главного электрика к компании присоединился Эдвард Уайтхаус. Проект получил одобрение американца Сэмюэла Морзе, одного из авторов кода, носящего его имя. Филд добился частичного финансирования проекта со стороны правительств Великобритании и США, а также сам пожертвовал четверть необходимых средств, которая составила примерно 10 миллионов евро по сегодняшнему курсу.

Первая попытка прокладки состоялась в 1857 году, в ней участвовали два самых крупных военных корабля того времени — «Агамемнон» (со стороны Британии) и «Ниагара» (со стороны США). Но уже через день кабель вышел из строя. Летом 1858 года была предпринята вторая попытка. Два корабля встретились на полпути, каждый из них перевозил половину кабеля. После состыковки фрагментов началась прокладка, которая закончилась раньше времени из-за обрыва кабеля «Ниагары»; к тому времени было проложено более 350 км. Через месяц была предпринята новая попытка. В этот раз оба корабля достигли своих берегов. Королева Виктория и президент Джеймс Бьюкенен обменялись 16 августа первыми сообщениями. Эффективность новой связи была не очень высокой: чтобы послать сообщение королевы, включающее 98 слов, потребовалось 16 часов.

В 1856 году Томсон был назначен научным консультантом Atlantic Telegraph Company. Одной из основных проблем передачи была низкая интенсивность сигнала, затруднявшая расшифровку сообщений. Уайтхаус запатентовал устройство, малочувствительное к получению и требовавшее использования высокого напряжения при отправке, чтобы гарантировать минимально различимый сигнал. Решение поддержали Фарадей и Морзе, но Томсон считал, что оно вызовет проблемы, в частности может повредить изоляцию кабеля.

По этой причине Томсон выступал за использование низкого напряжения, а так как это предполагало чрезвычайно слабые сигналы, разработал принимающее устройство, которое назвал зеркальным гальванометром и запатентовал в 1858 году. На самом деле ученый улучшил изобретение, сделанное немецким физиком Иоганном Христианом Поггендорфом в 1826 году.

ПРЕДШЕСТВЕННИКИ ТРАНСАТЛАНТИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ

Одним из первых ученых, которые говорили о возможности использования подводных телеграфных кабелей, был испанец Франсиско Сальва-и- Кампильо - врач, физик и метеоролог, который в конце XVIII века предложил проложить такой кабель между Аликанте и Пальмой-де-Мальоркой. В начале IX века немецкий врач и изобретатель Самуэль Томас фон 3ёммеринг, эстонский дипломат Павел Львович Шиллинг и британский ученый и изобретатель Чарльз Уитстон осуществили различные эксперименты по испытаниям кабелей этого типа, но дальше всего в разработках продвинулся Сэмюэл Морзе, который в 1842 году осуществил пробную передачу сообщения в Нью-Йорке, используя кабели, погруженные в реку Гудзон. Первым рабочим подводным кабелем был кабель, проложенный братьями Брепами (Джон Уоткинс и Джакоб) между Дувром (Англия) и Кале (Франция) через Ла-Манш в 1850 и 1851 годах. В 1852 году был проложен кабель между Лондоном и Парижем, а в 1853 году связанными через Северное море оказались Оксфорд (Англия) и Гаага (Голландия). В 1855 году по всему миру было проложено примерно 600 км подводного кабеля -19 линий, из которых 13 все еще работали, когда был проложен трансатлантический кабель.