ВОЛЬТОВА ДУГА ПЕТРОВА

АННОТАЦИЯ

Статья посвящена электрической дуге, открытой Василием Владимировичем Петровым, её месту в науке начала XIX века. Рассматривается временной контекст технического прорыва Петрова и неординарность его научного пути. Описана историческая несправедливость термина «вольтова дуга» и её причины.

Ключевые слова: вольтов столб, дуга Петрова, гальванический элемент, гальвани-вольтовская жидкость, ЭДС, электрометаллургия.

На заре XIX века, в 1800 году, научный мир потрясает революция, сравнимая с изобретением парового двигателя – итальянский физик Алессандро Вольта изобретает первый гальванический источник тока, названный «вольтовым столбом». Живой интерес многих передовых технических умов того времени устремляется к решению задачи: как усилить вольтов столб и на практике применить открывшийся источник энергии. Первым в мире эту задачу решает русский учёный академик Петров.

Основоположник русской электротехники Василий Васильевич Петров родился 8 июля 1761 году в небольшом городке Обоянь Белгородской губернии (ныне относится к Курской области). Первой ступенью стала учёба в Харьковском коллегиуме (православном среднем учебном заведении), затем в Санкт-Петербургской учительской семинарии, второй – преподавание физики и математики в Горном училище на Алтае, третьей – приглашение на работу в Инженерный корпус при Измайловском полку, и, наконец, устройство профессором физики и математики в Медико-хирургическую академию (современная Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова), где он становится заведующим кафедрой математики и физики. В 1802 году избран членом-корреспондентом Петербургской академии наук, в 1810 – её академиком [2].

Именно в Медико-хирургической академии, казалось бы, не в самом техническом учебном заведении, Василий Васильевич поставит преподавание физики на образцовый уровень. Здесь им будет открыт передовой физический кабинет, оснащённый к концу карьеры профессора 631 прибором (не считая мелких приспособлений), переведён и дополнен курс «Начальные основания физики для употребления в гимназиях» Шрадера [4, 5], введены в учебную программу обязательные практические эксперименты.

Как и всякий прогрессивный учёный, Василий Васильевич заинтересовался изобретением Вольта и заказал для своего кабинета этот гальванический прибор. Однако новые исследования на вольтовом столбе требовали новых, решительно более больших мощностей – Петров совершенствует установку. Во-первых, он увеличивает количество последовательно соединённых цинково-медных элементов (кружков) до 4200 штук. Во-вторых, он отказывается от вертикального расположения элементов столбом: под давлением большого числа кружков жидкость (нашатырь) из бумаги в нижней части столба выживается, что заметно снижает эффективность прибора – стопки кружков укладываются в горизонтально лежащие ящики и соединяются между собой проводами. В-третьих, батарея изолируется от земли (деревянные ящики покрываются сургучом). В результате всех этих улучшений профессор доводит ЭДС своей батареи до 1700 В (измерено в современности, сам Петров измерял ток по болевым ощущениям от приложения проводов к пальцу со снятой кожей) [2]. Благодаря этому ему удалось провести принципиально новые эксперименты в области электротехники, в том числе и увидеть явление электронной дуги.

Рисунок 1. «Огромная наипаче батарея»

Экспериментируя с токами высокого напряжения, одной из ночей 1802 года Василий Петров, приложив к концам батареи кусочки древесного угля, получил пламя и яркий свет.  Это был первый электрический свет в России и практический прорыв: свет новой дуги может использоваться для освещения, а выделяемая энергия – для сварки металлов. Отец русской электротехники активно работал в этих направлениях, исследуя влияние различных углей на яркость света и эффект плавления металлов (положив начало электрометаллургии – восстановлению металлов из окислов). Помимо исследований дуги при атмосферном давлении, он описывает явление электрического разряда в вакууме. Любопытно, что Петров считал, что исследуемые электрические явления происходят в особой гальвано-вольтовской жидкости [5].

Рисунок 2. Опыт по демонстрации электрической дуги

Василий Васильевич не публиковался на международном уровне (т.е. на латыни – языке науки того времени), издавая свои работы «наипаче для пользы тех читателей, которые живут в отдаленных от обеих столиц местах», все свои опыты проделывал самостоятельно, к сожалению. не оставив после себя учеников. В начале девятнадцатого века в России понятного применения дуге не нашли, значительные размеры её пугали, а косность взглядов иностранных засильцев в Академии наук надёжно на полвека отправила в забвение идеи академика. Только спустя 40 лет дугу стали применять для освещения (Ж. Фуко, 1844) и лишь в 1886 году студент А. Гершун случайно обнаруживает описание дуги Петрова. Для сравнения, за изобретение своего столба Алессандро Вольта получил Орден Почётного легиона из рук Наполеона.

Чуть позже Петрова, в 1808 году, англичанин Хэмфри Дэви независимо от Петрова получил свою электрическую дугу на батарее из 2000 элементов. В 1812 году он узнаёт, что ещё восемь лет назад Петербургская академия наук объявила конкурс «О природе света» с целью объяснения «гальванического огня», создаваемого «большими вольтовыми батареями» и как честный учёный никогда не приписывал себе право первенства в наблюдении вольтовой дуги. [5]. Однако в науку вошёл его термин «вольтова дуга», а исторически справедливый термин «дуга Петрова» не прижился.

Умер Петров в 1834 году, отстранённый практически от всех своих профессорских должностей. Открытие забытого русского физика-самоучки ещё не раз послужит на благо развития электротехники: дуговыми лампами осветят коронацию Александра II в 1856 году, а в 1876 Яблочков запатентует «дуговую свечку». Помимо этого, Василий Петров установил, что при увеличении сечения проводника сила тока в нем возрастает, этот же вывод был положен Георгом Омом в основу его знаменитого закона, но только четверть века спустя [5]. Фактически, Петров положил начало развитию электротехники в России. Все эти заслуги только в XX веке (1935) отметит Президент АН СССР С.И. Вавилов и назовёт В.В. Петрова последователем М.В. Ломоносова [1], а Пётр Леонидович Капица скажет: «Для меня нет никакого сомнения, что по своим научным открытиям Василий Владимирович Петров должен был бы занять одно из самых первых мест не только в нашей, но и в мировой науке, как крупнейший физик-экспериментатор» [5].

Без всяких сомнений, научный вклад Василия Владимировича Петрова в отечественную науку заслуживает уважения, однако отдельного размышления достоин и тот факт, что помнить заслуги учёного начали только спустя век после его смерти. Сейчас даже нельзя поставить памятник первому русскому электротехнику или создать музей в его честь: стараниями «просвещённых реакционеров» не сохранилось ни одного достоверного портрета Петрова, ни личных вещей, потеряно место его захоронения на Смоленском кладбище Санкт-Петербурга.

В повести Даниила Гранина, посвящённой Василию Петрову: «Ученые, подобные Петрову, создавали нравственный климат науки … они нужны как камертон, в них сохраняется нестареющая мера чистоты, бескорыстия и поэзии ...» [3].

Список литературы:

1. Академик В.В. Петров. 1761-1834. К истории физики и химии в России в начале XIX в. Вавилов С.И. (отв. ред.) – Ленинград: Издательство Академии Наук СССР, 1940 - 261 с.
2. Горобец Б. Дуга Петрова // Электроэнергия. Передача и распределение – 2011 - №6 – С. 122-124
3. Гранин Д. Размышление перед портретом, которого нет // Изобретатель и рационализатор – 1968 - №9 – С. 27-33, 40
4. Григорьев Н.Д. Пророк в своём Отечестве // Мир транспорта – 2018 - №3 – С. 236-248
5. Егоров А.А. Роль российских учёных в развитии электротехники. Русский физик, электротехник В.В. Петров (1761-1834) // Автоматизация и IT в энергетике – 2013 - №5 – С. 45-56