«Я уже не говорю о крайней простоте магнитной машины с круговым беспрерывным движением, о конструктивных ее преимуществах и легкости превращения кругового вращения во всякое другое, какого требует данная рабочая машина. Я с самого начала был проникнут этими мыслями, еще когда я не представлял себе, каким образом мне удастся осуществить свою машину; я тогда имел в виду практическое ее применение, и задача представлялась мне настолько важной, что я не хотел тратить силы на выдумывание игрушек с возвратно-поступательным движением, которые удостоились бы чести быть поставленными в один ряд с электрическим звонком в отношении их эффекта.» (Б.С. Якоби)
Первый электродвигатель, состоящий из неподвижной и вращающейся частей, был изобретен в 1834 г. физиком Борисом Семеновичем Якоби. Наиболее важным в его изобретении было открытие принципа беспрерывного вращательного движения. Двигатель состоял из коммутатора и двух дисков, на которых были закреплены 16 стержней из мягкого железа. Пока один из дисков делал оборот, коммутатор восемь раз менял полярность дисков. Инерция поддерживала вращение вала основного двигателя, вмонтированного в диск, и самого диска.
За секунду двигатель поднимал груз массой в 4-6 кг на высоту 30 см. Это соответствовало мощности около 15 Вт. Питание магнитов осуществлялось при помощи гальванической батареи. Двигатель совершал 80-20 об/мин, но для практического применения это было непригодно. Б.С. Якоби приступил к созданию электродвигателя для использования в транспортных средствах или на производстве.
Ученым было сконструировано устройство, в котором на одной плоскости были соединены 40 двигателей. Таким образом, мощность была значительно увеличена.
Первые испытания магнитоэлектрического двигателя состоялись 13 сентября 1838 г. в Санкт-Петербурге. Двигатель установили на лодке с 12 пассажирами на борту, лодка двигалась как по течению, так и против него, со скоростью, достигающей 2 км/ч. Движение продолжалось в течение семи часов, лодка преодолела расстояние в 7 км. На тот момент это были сенсационные результаты.
Вскоре началась работа по созданию новой, более совершенной конструкции. Продолжение исследований одобрила и комиссия по оценке изобретения.
В августе и сентябре 1839 г. состоялись испытания нового двигателя. На борту катера находилось 14 пассажиров. Была увеличена мощность, электродвигатель стал быстрее вращать гребные колеса, скорость катера достигала 4 км/ч.
Известие об изобретении электродвигателя облетело весь мир. Двигатель Б.С. Якоби оказался самым мощным и надежным из всех существующих на тот момент моделей. Но в крупном судоходстве изобретение не нашло применения – не удалось найти соответствующего источника электрического тока для двигателя огромной мощности.
В 1838 г. Якоби также предпринял попытку создать электровоз, установив двигатель на железнодорожную тележку.
Заслуга Б.С. Якоби состоит в том, что он впервые рассмотрел применение электродвигателя с точки зрения инженера-практика, а при его создании воплотил три идеи, получившее дальнейшее развитие в электротехнике: вращательное движение якоря в электродвигателе, наличие коммутатора с трущимися контактами и использование магнитов в подвижной и неподвижной частях электродвигателя.
365-tv.ru
АЛЕКСАНДР МИКЕРОВ, д. т. н., проф. каф. систем автоматического управления СПбГЭТУ «ЛЭТИ»
Предыдущая статья данного цикла [1] была посвящена первым лабораторным опытам, показавшим способность электрического тока производить механическое вращение или качение. Однако из-за ртутного коммутатора и ничтожнои? мощности такие устрои?ства было нереально использовать в приводных двигателях. Первыи? практически полезныи? электродвигатель, сразу нашедшии? свое применение, был создан выдающимся электротехником Б. С. Якоби. В настоящеи? статье рассматриваются различные конструкции двигателя, а также другие изобретения этого ученого, прославившего россии?скую науку.
Рис. 1.Борис Семенович Якоби (1801–1874)
Борис Семенович Якоби (рис. 1), в молодости Мориц Герман (Moritz Hermann Jacobi), родился в Потсдаме (Пруссия) в семье преуспевающего евреи?ского банкира [2, 3]. Его старшии? брат Карл (Carl Jacobi) стал знаменитым математиком, имя которого запечатлено в таких понятиях, как якобиан, матрица Якоби и т. д.
По примеру многих своих современников Мориц принял протестантство с именем Борис и впоследствии в России назывался Борисом Семеновичем (по имени отца Симона). Образование получил сначала в Берлинском университете, а затем и в знаменитом Геттингенском, выпустившись с дипломом архитектора. После преподавал вместе с братом Карлом в Кенигсбергском университете, где заинтересовался электротехникои? и попытался создать электрическии? аналог паровои? машины.
В 1834 г. он решительно отверг эту идею, построил деи?ствующии? «магнитныи? аппарат» вращательного движения и послал его описание в Парижскую академию наук, которое, после благоприятного отзыва Ампера и Беккереля, было опубликовано в трудах академии, а затем и в широкои? прессе.
Рис. 2.Электродвигатель Якоби
Деи?ствующии? образец этого двигателя, хранящии?ся в московском Политехническом музее, показан на рис. 2, где 1 — обмотка статора с восемью аксиальными полюсами электромагнитов (возбуждение), 2 — ротор, 3 — обмотка ротора также с восемью полюсами (якорь), 4 — щеточно-коллекторныи? узел (коммутатор), называемыи? тогда «жиротропом», с четырьмя металлическими контактными рычагами и коллекторными дисками, 5 — вал, 6 — гальваническая батарея. Двигатель развивал мощность 15 Вт при скорости 40 об/мин [3–5].
Рассмотрим принцип деи?ствия двигателя для четырех полюсов, как показано на рис. 3, где четыре неподвижных полюса (1) двух электромагнитов статора намагничены N—S—N—S, аполюсы (3) электромагнитов ротора (2) с помощью коммутатора перемагничиваются в зависимости от положения ротора. В положении, показанном на рисунке, угловое положение ротора ? = 45°, разноименные полюса ротора и статора притягиваются и вращающии? момент направлен против часовои? стрелки. При повороте ротора до угла ? = 90° токи и полюса якоря переключаются на противоположные, что сохраняет знак вращающего момента. Таким образом, двигатель вращается против часовои? стрелки.
Рис. 3.Принцип деи?ствия электродвигателя Якоби
Рис. 4.Схема двигателя Якоби
Это классическии? электродвигатель постоянного тока последовательного возбуждения со щеточно-коллекторным узлом торцевои? конструкции, схема которого в современном начертании имеет вид, показанныи? на рис. 4, где 1 — обмотка возбуждения, а 2 — якорь со щеточно-коллекторным узлом. Интересно отметить, что щеточно-коллекторныи? узел двигателя, являющии?ся, по существу, датчиком положения ротора, реализует принцип обратнои? связи подобно любои? автоматическои? системе.
Публикации о двигателе Якоби имели далеко идущие последствия [2, 3]. Сам он получил степень доктора наук и был приглашен профессором в университет Дерпта, входившего тогда в состав России?скои? империи (ныне это город Тарту в Эстонии). Профессор этого университета астроном Василии? Яковлевич Струве вместе со знаменитым электротехником академиком Павлом Львовичем Шиллингом обратили внимание россии?ского правительства на полезность такого двигателя для судостроения. Император Николаи? I повелел пригласить профессора Якоби для построения «электрохода», на что было ассигновано 50 000 руб. Для оценки внушительности этои? суммы можно вспомнить, что, как следует из поэмы Гоголя «Мертвые души», цена крепостного в те времена составляла 100 руб.
Якоби с энтузиазмом принимает предложение, в 1837 г. переезжает в Петербург, становится россии?ским подданным и все последующие тридцать семь лет верои? и правдои? служит россии?скои? науке и технике в составе Петербургскои? академии наук.
Для построения «электрохода» была учреждена особая «комиссия для применения электромагнитнои? силы к движению машин по способу проф. Якоби» во главе с адмиралом Иваном Федоровичем Крузенштерном, куда входили ведущие россии?ские элек- тротехники Эмилии? Христианович Ленц и Павел Львович Шиллинг [6]. Была выделена шлюпка длинои? 8 м, для которои? потребовался электродвигатель гораздо большеи? мощности. Поэтому Якоби создает второи? вариант своего двигателя — больших габаритов и со сдвоенным статором, обеспечивающим повышение магнитного потока (рис. 5).
Однако мощность и этого варианта в 120 Вт была явно недостаточна, и Якоби меняет всю концепцию двигателя, переи?дя к более компактнои? конструкции с размещением всех электромагнитов в диаметральнои? плоскости, показаннои? на рис. 6, где 1 — два электромагнита статора, 2 — четыре электромагнита ротора, 3 — коммутатор [4, 5]. Принцип деи?ствия двигателя в точности такои? же, как на рис. 3. Диаметральную конструкцию электродвигателя предложил американскии? изобретатель Томас Дэвенпорт (Thomas Davenport), о котором будет рассказываться в следующеи? статье.
Дальнеи?шее развитие электродвигателеи? привело к изобретению прототипов большинства современных типов машин постоянного и переменного тока, которые будут рассмотрены в последующих статьях.
Рис 5.Второи? двигатель Якоби
Рис. 6.Третии? двигатель Якоби
Итак, Якоби собирает сорок таких двигателеи? на двух вертикальных параллельных валах, соединенных коническими передачами с гребными колесами «электрохода». С 1838 г. начинаются его многомесячные испытания с катанием по Неве до 14 пассажиров со скоростью 3 версты в час, как показано на рис. 7. Питание двигателеи? осуществлялось от 320 усовершенствованных гальванических цинкоплатиновых элементов весом в 200 кг, благодаря чему мощность гребного привода была доведена до 550 Вт.
Испытания прошли успешно, и о них появляются восторженные отзывы в печати и в научном мире, в том числе и от Фарадея, приславшего личное письмо, в котором он мечтал установить электродвигатели на океанских лаи?нерах. Однако экономические расчеты самого Якоби показали, что для этого нужны значительно большие мощности и гигантские батареи. Даже для такого «электрохода» реально требовалось не менее 10 л. с., каждая из которых обходилась бы в 12 раз дороже, чем для паровои? машины (по некоторым данным — в 40 раз). «Химическая энергия в настоящее время дороже механическои?», — с сожалением констатировал Якоби [3, 4]. Поэтому в 1842 г. затея была оставлена.
Лишь в 1891 г. на Неве заработал первыи? буксир с электротягои?, построенныи? известными электротехниками В. Н. Чиколевым и Р. Э. Классоном для буксировки барж с Охтинского порохового завода [7] (применение паровых буксиров в этом случае было бы взрывоопасным). Однако широко гребные электрические установки начали применяться лишь в XX веке, после создания мощных судовых электрогенераторов.
Рис. 7.«Электроход» Якоби
Вклад Бориса Семеновича в электро- технику этим не ограничился [2, 3, 5, 7]. Самым его выдающимся делом считается изобретение в 1837 г. гальванопластики, которую сразу же стали применять для печатания денежных банкнот (в связи с финансовои? реформои?), а затем гравюр и других художественных произведении?. За это Якоби был награжден золотои? медалью Парижскои? выставки, а в России получил от правительства 25 000 руб. (с условием не патентовать, а широко публиковать изобретение), а затем и научную Демидовскую премию в 5000 руб., от которои? он, впрочем, отказался в пользу научного фонда.
К другим его известным изобретениям относятся:
Кроме того, Якоби вместе с академиком Ленцем открыл явления противо-ЭДС и реакции якоря, а также обратимость электрическои? машины, т. е. использование двигателеи? в качестве генераторов и наоборот. В 1840 г. Якоби положил начало электротехническому образованию в России, создав в Кронштадте учебную команду леи?б-гвардии саперного батальона, изучавшую употребление гальванизма в военном деле. За «усовершенствования по гальваническои? части» ему была пожалована пожизненная пенсия. Уже в наше время на 7-и? линии Васильевского острова Санкт-Петербурга установили памятную доску: «Здесь жил академик Борис Семенович Якоби. 1801–1874. Выдающии?ся физик и электротехник. Изобретатель гальванопластики, электрического телеграфа, электрических моторных лодок, электрических мин».
ЛИТЕРАТУРА1. Микеров А. Г. Первые демонстрации электромагнитного вращения. Control Engineering Россия. 2015. No 4.2. Луцкии? Марк. Борис Семенович Якоби (1801-1874).3. Яроцкии? А. В. Борис Семенович Якоби, 1801-1874. М.: Наука. 1988.4. История электротехники / Под ред. И. А. Глебова. М.: Изд-во МЭИ. 1999.5. Шателен М. А. Русские электротехники XIX века. М.-Л.: Госэнергоиздат.6. Хартанович М. Ф. «Электроход» профессора Якоби. Вестник России?скои? Академии наук. 1998, т. 68, No 7.7. Иванов Б. И. История развития электротехники в Санкт-Петербурге. СПб.: Наука. 2001.
controleng.ru
Борис Семёнович Якоби (Мориц Герман Якоби, 1801-1874) – известный немецкий и российский физик иэлектротехник, благодаря которому был создан электрический двигатель, телеграфный аппарат, а также изобретена гальванопластика. Ученый впервые применил возможности электродвигателя на практике, приведя в движение лодку с пассажирами. Семён Борисович внес огромный вклад в развитие электротехники, сконструировав несколько вариантов гальванометра, регулятор сопротивления, вольтметр и другие приборы.
Якоби Борис Семёнович (Санкт-Петербург, 1856 год)
Содержание статьи
Мориц Герман Якоби появился на свет 21 сентября 1801 года в Потсдаме в состоятельной еврейской семье — отец будущего изобретателя Симон Якоби работал личным банкиром прусского императора Фридриха Вильгельма III. Благодаря высокому достатку мальчик получил хорошее образование и смог поступить в Берлинский университет. Однако проучился он там недолго и вскоре перевелся в Геттингенский университет, в котором получил профессию архитектора.
Первое время Якоби работает архитектором в строительном департаменте, но его настоящей страстью оставалась физика. В 1834 году он переезжает в Кенигсберг, где в местном университете преподавал родной брат, известный математик Карл Якоби. Здесь он с увлечением предался изучению явлений электромагнетизма и приступил к работе над созданием электродвигателя. Результаты своих экспериментов ученый активно публиковал, чем привлек внимание российских научных светил Павла Львовича Шиллинга, Василия Яковлевича Струве и других. В 1835 году Борис Семёнович получил приглашение занять профессорскую должность в университете Дерпта и с радостью принял его. В его родной раздробленной Германии не было условий для реализации научных мечтаний о вечном двигателе и других изобретениях.
Царское правительство Николая I, которого по праву называли царем-инженером возлагало большие надежды на использование электричества для военного дела. В 1837 году Бориса Семеновича вызвали в столицу для организации серии опытов по оснащению морских судов электродвигателемя. Это стало поводом к окончательному переезду в Россию и получению русского подданства. В 1838 году один из экспериментальных кораблей – небольшой ботик, оснащенный электрическим двигателем, успешно проплыл по Неве, а мины Якоби с электрическими запалами применялись во время Крымской войны. Среди них были самовоспламеняющиеся (гальваноударные) мины, а также оружие с запалом от индукционного устройства. Якоби принадлежит идея создания специальных гальванических подразделений в саперных частях.
Свой первый электродвигатель, оснащенный неподвижной и вращающейся частями, Борис Семенович создал в 1834 году. Тогда ему удалось описать принцип беспрерывного вращательного движения. Мотор был выполнен из коммутатора и двух дисков, на которых располагались 16 железных стержней. За один оборот дисков коммутатор изменял полярность до восьми раз. Благодаря силе инерции вал основного двигателя совершал вращения. Питание магнитов установки обеспечивала гальваническая батарея. В течение секунды двигатель поднимал груз до 6 кг на высоту около 30 см, что соответствовало 15 Вт.
Оригинального двигателя Якоби уже не существует, но его копия хранится в Московском Политехническом музее
В видео можно увидеть, как работает двигатель Якоби.
Однако в практическом плане устройство было не применимо по причине невысокой мощности и Якоби стал целенаправленно разрабатывать двигатель для использования на транспорте и в производстве. В результате ему удалось создать конструкцию, в устройстве которой сочетались сразу 40 моторов, что позволило существенно увеличить производительность двигателя.
Испытания магнитоэлектрического двигателя прошли осенью 1838 года в Санкт-Петербурге. Мотор был установлен на пассажирской лодке с 12 людьми на борту. Транспортное средство двигалось в противоположных направлениях – как по течению реки, так и против. Его скорость была невелика – всего 2 км/ч. И хотя за семь часов испытаний лодка сумела преодолеть всего около 7 км, но по меркам того времени результат можно назвать выдающимся.
Практически сразу изобретатель приступил к созданию более совершенного устройства и через год прошли новые испытания. На этот раз лодка перевозила 14 человек, но на ней был установлен более мощный двигатель, способный обеспечить движение со скоростью 4 км/ч. Известие об успешном эксперименте моментально облетело весь свет – такого мощного, а главное надежного электродвигателя мир еще не знал. Однако в крупнотоннажном флоте найти ему применение так и не удалось по причине отсутствия полноценного источника питания.
Якоби делал попытки установить свое детище на тележку и таким образом хотел создать электровоз, но довести до конца свою идею не смог. Несмотря на это ученый внес значительный вклад в мировую электротехнику, реализовав три главные идеи получившие свое развитие в будущем:
В 30-е годы XIX века ученый мир активно занимался созданием электромагнитного телеграфа. Одним из первых преуспел в этом деле П. Шеллинг, заинтересовавшийся явлением магнитного поля вокруг проводника, по которому движется электрический ток. Впервые его описал датский физик Ганс Христиан Эрстед, но именно Шеллинг сумел перевести это открытие в прикладную плоскость. В 1833 году он сконструировал проводной телеграф, возможности которого демонстрировались в его пятикомнатной квартире на Мойке. Впоследствии ученому поручили провести телеграфную линию между Петергофом и Кронштадтом, для чего Шеллинг впервые в мире создал изолированный кабель на каучуковой основе. Но из-за скорой смерти завершить начатый проект ему не удалось и продолжателем дела ученого стал Якоби.
В 1839 году он проложил подземный телеграф, в конструкции которого были использованы созданные автором приемное и отправочное электромагнитные устройства. Сам аппарат функционировал от манипулятора. Часовой механизм и карандаш, соединенный с якорем электромагнита, перемещали фарфоровую доску и создавали особые зигзагообразные символы. Эта линия соединяла личный кабинет Николая I в Александровском дворце и главное управление путей сообщения.
Позднее телеграф Якоби свяжет Зимний дворец с Главным штабом, а в 1842 году ГУПС (Главное управление путей сообщения) и Публичные здания. В этот период изобретатель выдвинул идею стрелочного телеграфа, который связывал несколько кабинетов императора в Зимнем дворце и дом Юсуповых на Фонтанке. Особенность этой конструкции заключалась в приемной станции, вращающиеся стрелки которой обозначали букву на циферблате, которая транслировалась со стороны передающего устройства.
Новым этапом развития телеграфного дела стала разработка магистрального железнодорожного телеграфа. К работам по его созданию Бориса Семёновича подключил глава северной дирекции строительства Николаевской ж/д П. Мельников. В 1845 году Якоби начал укладку кабеля на опытном участке строящейся магистрали, но сильные морозы внесли коррективы в ход работ. Это побудило ученого предложить новый проект, который был реализован между пассажирским зданием столицы и Обводным каналом. В 1847 году он проложил еще одну линию между Александровским заводом и Московским вокзалом, но из-за возникших разногласий с главой МПС Петром Алексеевичем Клейнмихелем дальнейшие работы были свернуты.
Причиной недопонимания между ученым и чиновником стали эксперименты по разработке более надежной изоляции, в которых Якоби задействовал как традиционные материалы — глину, смолу, шелковые нитки, так и совершенно новые для тех времен, например, гуттаперчу. Однако отсутствие необходимого оборудования вынудило Бориса Семёновича остановить работы и заняться вопросом прокладки воздушных линий. Эта технология выглядела более перспективной и в Старом Свете стали постепенно отказываться от подземных коммуникаций. Клейнмихель отклонил предложение ученого по причине ненадежности подобных конструкций, что привело к разрыву сотрудничества с железнодорожным ведомством.
Тем не менее в 1850 году Якоби удалось изобрести первый на планете буквопечатающий телеграф. Идея российского ученого легла в основу последующих электромагнитных телеграфных аппаратов. В 1854 году он создал свое последнее телеграфное устройство для связи на больших кораблях между капитаном и матросами машинного отделения.
Гальванопластика считается одним из направлений прикладной электрохимии. Её суть заключается в получении металлических копий предметов электролитическим способом. Если подобным путем наносить металлические покрытия на различные поверхности, то это называется гальваностегия.
Истоки гальванотехники, ранее активно использовавшейся в полиграфии, заложил Борис Якоби, проводя серию экспериментов с гальваническими элементами ещё во время пребывания в Дерпте. В дальнейшем опыты были продолжены в Санкт-Петербурге. В 1837 году во время одного из экспериментов ему удалось изготовить гальванопластическим способом монету номиналом в 2 копейки, от которой ученый вскоре избавился из-за боязни быть обвиненным в фальшивомонетничестве.
Официально открытие гальванопластики произошло позднее, когда в октябре 1838 года на заседании Петербургской Академии наук было оглашено письмо Якоби, где он подробно описал процесс своего открытия. В дальнейшем он продолжил совершенствовать свое детище, пытаясь адаптировать его под практические нужды полиграфии. В частности, Борис Семёнович занимался копированием политипажей (типовой книжный декор для многократного использования в разных изданиях), использовавшихся для репродуцирования орнаментальных узоров.
Позже Якоби открыл способ наращивания металлического слоя на диэлектрические слепки различных предметов с сохранением аутентичных гравюр и политипажей, ранее попросту уничтожавшихся. Это привело к появлению нового направления гальваностегии.
В 1840 году Якоби подает прошение в Мануфактурный совет, занимавшийся вопросами защиты изобретений, о выдаче ему привилегии на гальванопластику сроком на 10 лет. Совет утвердил его просьбу, а Министр Финансов Канкрин распорядился выдать ученому 25 тысяч рублей серебром для широкой публикации собственной технологии. Борис Семёнович выполнил указание и напечатал практическое руководство с подробным изложением метода гальванопластики.
Открытие Якоби практически сразу нашло применение в жизни. Приоритет здесь был, конечно, за полиграфией. Одним из первых продуктов гальванопластики стал комплект типографского шрифта, а также копия даггеротипа «Берега Невы».
Благодаря высочайшей оценке сделанных открытий карьера Якоби стала стремительно развиваться. В 1839 году он получает звание адъютанта Имперской академии наук. В 1842 году он утверждается сначала экстраординарным, а спустя пять лет ординарным советником. Его заслуги как ученого высоко ценили и за рубежом – Бориса Семёновича избрали корреспондентом роттердамского общества наук, а также иностранным членом Королевской Бельгийской Академии наук, Королевской Туринской академии и многих других. В 1867 году ученый удостоился большой золотой медали Парижской выставки, а император Александр II вскоре пожаловал ему потомственное дворянство.
После кончины Николая I интересы правительства изменились и Якоби сокращает свои работы в сфере электротехники. В этот период ученый занимается вопросами обработки платины, а в 1864 году Семёна Борисовича привлекли к выработке методов определения содержания спирта в алкогольных напитках. Якоби уделяет большое внимание метрологии, сделав ряд интересных предположений. Вместе с Эмилием Христиановичем Ленцем он предложил баллистический способ электроизмерений. Занимаясь разработкой эталонных мер и отбором единиц измерения, ученый оказал огромное влияние на становление метрической системы в Российской империи.
Якоби изобрел несколько вариантов реостатов – прототипов пишущих машинок для набора текста. В 1840 году он представил Петербургской академии наук одну из своих моделей – агометр Якоби, на который ориентировались будущие создатели реостатов Чарльз Уитстон и Иоганн Поггендорф.
Якоби был многодетным отцом. Его супруга Анна родила ему семерых детей, пятеро из которых скончались в раннем детстве. Только двое сыновей Владимир и Николай пережили совершеннолетие, первый из них пошел по стопам отца и также стал изобретателем.
Борис Семёнович умер от сердечного приступа 27 февраля 1874 года. Ученый похоронен на протестантском Смоленском кладбище в Санкт-Петербурге.
elektroznatok.ru
АЛЕКСАНДР МИКЕРОВ, д. т. н., проф. каф. систем автоматического управления СПбГЭТУ «ЛЭТИ»
Предыдущая статья данного цикла [1] была посвящена первым лабораторным опытам, показавшим способность электрического тока производить механическое вращение или качение. Однако из-за ртутного коммутатора и ничтожнои? мощности такие устрои?ства было нереально использовать в приводных двигателях. Первыи? практически полезныи? электродвигатель, сразу нашедшии? свое применение, был создан выдающимся электротехником Б. С. Якоби. В настоящеи? статье рассматриваются различные конструкции двигателя, а также другие изобретения этого ученого, прославившего россии?скую науку.
Рис. 1.Борис Семенович Якоби (1801–1874)
Борис Семенович Якоби (рис. 1), в молодости Мориц Герман (Moritz Hermann Jacobi), родился в Потсдаме (Пруссия) в семье преуспевающего евреи?ского банкира [2, 3]. Его старшии? брат Карл (Carl Jacobi) стал знаменитым математиком, имя которого запечатлено в таких понятиях, как якобиан, матрица Якоби и т. д.
По примеру многих своих современников Мориц принял протестантство с именем Борис и впоследствии в России назывался Борисом Семеновичем (по имени отца Симона). Образование получил сначала в Берлинском университете, а затем и в знаменитом Геттингенском, выпустившись с дипломом архитектора. После преподавал вместе с братом Карлом в Кенигсбергском университете, где заинтересовался электротехникои? и попытался создать электрическии? аналог паровои? машины.
В 1834 г. он решительно отверг эту идею, построил деи?ствующии? «магнитныи? аппарат» вращательного движения и послал его описание в Парижскую академию наук, которое, после благоприятного отзыва Ампера и Беккереля, было опубликовано в трудах академии, а затем и в широкои? прессе.
Рис. 2.Электродвигатель Якоби
Деи?ствующии? образец этого двигателя, хранящии?ся в московском Политехническом музее, показан на рис. 2, где 1 — обмотка статора с восемью аксиальными полюсами электромагнитов (возбуждение), 2 — ротор, 3 — обмотка ротора также с восемью полюсами (якорь), 4 — щеточно-коллекторныи? узел (коммутатор), называемыи? тогда «жиротропом», с четырьмя металлическими контактными рычагами и коллекторными дисками, 5 — вал, 6 — гальваническая батарея. Двигатель развивал мощность 15 Вт при скорости 40 об/мин [3–5].
Рассмотрим принцип деи?ствия двигателя для четырех полюсов, как показано на рис. 3, где четыре неподвижных полюса (1) двух электромагнитов статора намагничены N—S—N—S, аполюсы (3) электромагнитов ротора (2) с помощью коммутатора перемагничиваются в зависимости от положения ротора. В положении, показанном на рисунке, угловое положение ротора ? = 45°, разноименные полюса ротора и статора притягиваются и вращающии? момент направлен против часовои? стрелки. При повороте ротора до угла ? = 90° токи и полюса якоря переключаются на противоположные, что сохраняет знак вращающего момента. Таким образом, двигатель вращается против часовои? стрелки.
Рис. 3.Принцип деи?ствия электродвигателя Якоби
Рис. 4.Схема двигателя Якоби
Это классическии? электродвигатель постоянного тока последовательного возбуждения со щеточно-коллекторным узлом торцевои? конструкции, схема которого в современном начертании имеет вид, показанныи? на рис. 4, где 1 — обмотка возбуждения, а 2 — якорь со щеточно-коллекторным узлом. Интересно отметить, что щеточно-коллекторныи? узел двигателя, являющии?ся, по существу, датчиком положения ротора, реализует принцип обратнои? связи подобно любои? автоматическои? системе.
Публикации о двигателе Якоби имели далеко идущие последствия [2, 3]. Сам он получил степень доктора наук и был приглашен профессором в университет Дерпта, входившего тогда в состав России?скои? империи (ныне это город Тарту в Эстонии). Профессор этого университета астроном Василии? Яковлевич Струве вместе со знаменитым электротехником академиком Павлом Львовичем Шиллингом обратили внимание россии?ского правительства на полезность такого двигателя для судостроения. Император Николаи? I повелел пригласить профессора Якоби для построения «электрохода», на что было ассигновано 50 000 руб. Для оценки внушительности этои? суммы можно вспомнить, что, как следует из поэмы Гоголя «Мертвые души», цена крепостного в те времена составляла 100 руб.
Якоби с энтузиазмом принимает предложение, в 1837 г. переезжает в Петербург, становится россии?ским подданным и все последующие тридцать семь лет верои? и правдои? служит россии?скои? науке и технике в составе Петербургскои? академии наук.
Для построения «электрохода» была учреждена особая «комиссия для применения электромагнитнои? силы к движению машин по способу проф. Якоби» во главе с адмиралом Иваном Федоровичем Крузенштерном, куда входили ведущие россии?ские элек- тротехники Эмилии? Христианович Ленц и Павел Львович Шиллинг [6]. Была выделена шлюпка длинои? 8 м, для которои? потребовался электродвигатель гораздо большеи? мощности. Поэтому Якоби создает второи? вариант своего двигателя — больших габаритов и со сдвоенным статором, обеспечивающим повышение магнитного потока (рис. 5).
Однако мощность и этого варианта в 120 Вт была явно недостаточна, и Якоби меняет всю концепцию двигателя, переи?дя к более компактнои? конструкции с размещением всех электромагнитов в диаметральнои? плоскости, показаннои? на рис. 6, где 1 — два электромагнита статора, 2 — четыре электромагнита ротора, 3 — коммутатор [4, 5]. Принцип деи?ствия двигателя в точности такои? же, как на рис. 3. Диаметральную конструкцию электродвигателя предложил американскии? изобретатель Томас Дэвенпорт (Thomas Davenport), о котором будет рассказываться в следующеи? статье.
Дальнеи?шее развитие электродвигателеи? привело к изобретению прототипов большинства современных типов машин постоянного и переменного тока, которые будут рассмотрены в последующих статьях.
Рис 5.Второи? двигатель Якоби
Рис. 6.Третии? двигатель Якоби
Итак, Якоби собирает сорок таких двигателеи? на двух вертикальных параллельных валах, соединенных коническими передачами с гребными колесами «электрохода». С 1838 г. начинаются его многомесячные испытания с катанием по Неве до 14 пассажиров со скоростью 3 версты в час, как показано на рис. 7. Питание двигателеи? осуществлялось от 320 усовершенствованных гальванических цинкоплатиновых элементов весом в 200 кг, благодаря чему мощность гребного привода была доведена до 550 Вт.
Испытания прошли успешно, и о них появляются восторженные отзывы в печати и в научном мире, в том числе и от Фарадея, приславшего личное письмо, в котором он мечтал установить электродвигатели на океанских лаи?нерах. Однако экономические расчеты самого Якоби показали, что для этого нужны значительно большие мощности и гигантские батареи. Даже для такого «электрохода» реально требовалось не менее 10 л. с., каждая из которых обходилась бы в 12 раз дороже, чем для паровои? машины (по некоторым данным — в 40 раз). «Химическая энергия в настоящее время дороже механическои?», — с сожалением констатировал Якоби [3, 4]. Поэтому в 1842 г. затея была оставлена.
Лишь в 1891 г. на Неве заработал первыи? буксир с электротягои?, построенныи? известными электротехниками В. Н. Чиколевым и Р. Э. Классоном для буксировки барж с Охтинского порохового завода [7] (применение паровых буксиров в этом случае было бы взрывоопасным). Однако широко гребные электрические установки начали применяться лишь в XX веке, после создания мощных судовых электрогенераторов.
Рис. 7.«Электроход» Якоби
Вклад Бориса Семеновича в электро- технику этим не ограничился [2, 3, 5, 7]. Самым его выдающимся делом считается изобретение в 1837 г. гальванопластики, которую сразу же стали применять для печатания денежных банкнот (в связи с финансовои? реформои?), а затем гравюр и других художественных произведении?. За это Якоби был награжден золотои? медалью Парижскои? выставки, а в России получил от правительства 25 000 руб. (с условием не патентовать, а широко публиковать изобретение), а затем и научную Демидовскую премию в 5000 руб., от которои? он, впрочем, отказался в пользу научного фонда.
К другим его известным изобретениям относятся:
Кроме того, Якоби вместе с академиком Ленцем открыл явления противо-ЭДС и реакции якоря, а также обратимость электрическои? машины, т. е. использование двигателеи? в качестве генераторов и наоборот. В 1840 г. Якоби положил начало электротехническому образованию в России, создав в Кронштадте учебную команду леи?б-гвардии саперного батальона, изучавшую употребление гальванизма в военном деле. За «усовершенствования по гальваническои? части» ему была пожалована пожизненная пенсия. Уже в наше время на 7-и? линии Васильевского острова Санкт-Петербурга установили памятную доску: «Здесь жил академик Борис Семенович Якоби. 1801–1874. Выдающии?ся физик и электротехник. Изобретатель гальванопластики, электрического телеграфа, электрических моторных лодок, электрических мин».
ЛИТЕРАТУРА1. Микеров А. Г. Первые демонстрации электромагнитного вращения. Control Engineering Россия. 2015. No 4.2. Луцкии? Марк. Борис Семенович Якоби (1801-1874).3. Яроцкии? А. В. Борис Семенович Якоби, 1801-1874. М.: Наука. 1988.4. История электротехники / Под ред. И. А. Глебова. М.: Изд-во МЭИ. 1999.5. Шателен М. А. Русские электротехники XIX века. М.-Л.: Госэнергоиздат.6. Хартанович М. Ф. «Электроход» профессора Якоби. Вестник России?скои? Академии наук. 1998, т. 68, No 7.7. Иванов Б. И. История развития электротехники в Санкт-Петербурге. СПб.: Наука. 2001.
controlengrussia.com
Борис Семёнович Якоби (Мориц Герман Якоби, 1801-1874) – известный немецкий и российский физик иэлектротехник, благодаря которому был создан электрический двигатель, телеграфный аппарат, а также изобретена гальванопластика. Ученый впервые применил возможности электродвигателя на практике, приведя в движение лодку с пассажирами. Семён Борисович внес огромный вклад в развитие электротехники, сконструировав несколько вариантов гальванометра, регулятор сопротивления, вольтметр и другие приборы.
Мориц Герман Якоби появился на свет 21 сентября 1801 года в Потсдаме в состоятельной еврейской семье — отец будущего изобретателя Симон Якоби работал личным банкиром прусского императора Фридриха Вильгельма III. Благодаря высокому достатку мальчик получил хорошее образование и смог поступить в Берлинский университет. Однако проучился он там недолго и вскоре перевелся в Геттингенский университет, в котором получил профессию архитектора.
Первое время Якоби работает архитектором в строительном департаменте, но его настоящей страстью оставалась физика. В 1834 году он переезжает в Кенигсберг, где в местном университете преподавал родной брат, известный математик Карл Якоби. Здесь он с увлечением предался изучению явлений электромагнетизма и приступил к работе над созданием электродвигателя. Результаты своих экспериментов ученый активно публиковал, чем привлек внимание российских научных светил Павла Львовича Шиллинга, Василия Яковлевича Струве и других. В 1835 году Борис Семёнович получил приглашение занять профессорскую должность в университете Дерпта и с радостью принял его. В его родной раздробленной Германии не было условий для реализации научных мечтаний о вечном двигателе и других изобретениях.
Царское правительство Николая I, которого по праву называли царем-инженером возлагало большие надежды на использование электричества для военного дела. В 1837 году Бориса Семеновича вызвали в столицу для организации серии опытов по оснащению морских судов электродвигателемя. Это стало поводом к окончательному переезду в Россию и получению русского подданства. В 1838 году один из экспериментальных кораблей – небольшой ботик, оснащенный электрическим двигателем, успешно проплыл по Неве, а мины Якоби с электрическими запалами применялись во время Крымской войны. Среди них были самовоспламеняющиеся (гальваноударные) мины, а также оружие с запалом от индукционного устройства. Якоби принадлежит идея создания специальных гальванических подразделений в саперных частях.
Свой первый электродвигатель, оснащенный неподвижной и вращающейся частями, Борис Семенович создал в 1834 году. Тогда ему удалось описать принцип беспрерывного вращательного движения. Мотор был выполнен из коммутатора и двух дисков, на которых располагались 16 железных стержней. За один оборот дисков коммутатор изменял полярность до восьми раз. Благодаря силе инерции вал основного двигателя совершал вращения. Питание магнитов установки обеспечивала гальваническая батарея. В течение секунды двигатель поднимал груз до 6 кг на высоту около 30 см, что соответствовало 15 Вт.
Однако в практическом плане устройство было не применимо по причине невысокой мощности и Якоби стал целенаправленно разрабатывать двигатель для использования на транспорте и в производстве. В результате ему удалось создать конструкцию, в устройстве которой сочетались сразу 40 моторов, что позволило существенно увеличить производительность двигателя.
Испытания магнитоэлектрического двигателя прошли осенью 1838 года в Санкт-Петербурге. Мотор был установлен на пассажирской лодке с 12 людьми на борту. Транспортное средство двигалось в противоположных направлениях – как по течению реки, так и против. Его скорость была невелика – всего 2 км/ч. И хотя за семь часов испытаний лодка сумела преодолеть всего около 7 км, но по меркам того времени результат можно назвать выдающимся.
Практически сразу изобретатель приступил к созданию более совершенного устройства и через год прошли новые испытания. На этот раз лодка перевозила 14 человек, но на ней был установлен более мощный двигатель, способный обеспечить движение со скоростью 4 км/ч. Известие об успешном эксперименте моментально облетело весь свет – такого мощного, а главное надежного электродвигателя мир еще не знал. Однако в крупнотоннажном флоте найти ему применение так и не удалось по причине отсутствия полноценного источника питания.
Якоби делал попытки установить свое детище на тележку и таким образом хотел создать электровоз, но довести до конца свою идею не смог. Несмотря на это ученый внес значительный вклад в мировую электротехнику, реализовав три главные идеи получившие свое развитие в будущем:
В 30-е годы XIX века ученый мир активно занимался созданием электромагнитного телеграфа. Одним из первых преуспел в этом деле П. Шеллинг, заинтересовавшийся явлением магнитного поля вокруг проводника, по которому движется электрический ток. Впервые его описал датский физик Ганс Христиан Эрстед, но именно Шеллинг сумел перевести это открытие в прикладную плоскость. В 1833 году он сконструировал проводной телеграф, возможности которого демонстрировались в его пятикомнатной квартире на Мойке. Впоследствии ученому поручили провести телеграфную линию между Петергофом и Кронштадтом, для чего Шеллинг впервые в мире создал изолированный кабель на каучуковой основе. Но из-за скорой смерти завершить начатый проект ему не удалось и продолжателем дела ученого стал Якоби.
В 1839 году он проложил подземный телеграф, в конструкции которого были использованы созданные автором приемное и отправочное электромагнитные устройства. Сам аппарат функционировал от манипулятора. Часовой механизм и карандаш, соединенный с якорем электромагнита, перемещали фарфоровую доску и создавали особые зигзагообразные символы. Эта линия соединяла личный кабинет Николая I в Александровском дворце и главное управление путей сообщения.
Позднее телеграф Якоби свяжет Зимний дворец с Главным штабом, а в 1842 году ГУПС (Главное управление путей сообщения) и Публичные здания. В этот период изобретатель выдвинул идею стрелочного телеграфа, который связывал несколько кабинетов императора в Зимнем дворце и дом Юсуповых на Фонтанке. Особенность этой конструкции заключалась в приемной станции, вращающиеся стрелки которой обозначали букву на циферблате, которая транслировалась со стороны передающего устройства.
Новым этапом развития телеграфного дела стала разработка магистрального железнодорожного телеграфа. К работам по его созданию Бориса Семёновича подключил глава северной дирекции строительства Николаевской ж/д П. Мельников. В 1845 году Якоби начал укладку кабеля на опытном участке строящейся магистрали, но сильные морозы внесли коррективы в ход работ. Это побудило ученого предложить новый проект, который был реализован между пассажирским зданием столицы и Обводным каналом. В 1847 году он проложил еще одну линию между Александровским заводом и Московским вокзалом, но из-за возникших разногласий с главой МПС Петром Алексеевичем Клейнмихелем дальнейшие работы были свернуты.
Причиной недопонимания между ученым и чиновником стали эксперименты по разработке более надежной изоляции, в которых Якоби задействовал как традиционные материалы — глину, смолу, шелковые нитки, так и совершенно новые для тех времен, например, гуттаперчу. Однако отсутствие необходимого оборудования вынудило Бориса Семёновича остановить работы и заняться вопросом прокладки воздушных линий. Эта технология выглядела более перспективной и в Старом Свете стали постепенно отказываться от подземных коммуникаций. Клейнмихель отклонил предложение ученого по причине ненадежности подобных конструкций, что привело к разрыву сотрудничества с железнодорожным ведомством.
Тем не менее в 1850 году Якоби удалось изобрести первый на планете буквопечатающий телеграф. Идея российского ученого легла в основу последующих электромагнитных телеграфных аппаратов. В 1854 году он создал свое последнее телеграфное устройство для связи на больших кораблях между капитаном и матросами машинного отделения.
Гальванопластика считается одним из направлений прикладной электрохимии. Её суть заключается в получении металлических копий предметов электролитическим способом. Если подобным путем наносить металлические покрытия на различные поверхности, то это называется гальваностегия.
Истоки гальванотехники, ранее активно использовавшейся в полиграфии, заложил Борис Якоби, проводя серию экспериментов с гальваническими элементами ещё во время пребывания в Дерпте. В дальнейшем опыты были продолжены в Санкт-Петербурге. В 1837 году во время одного из экспериментов ему удалось изготовить гальванопластическим способом монету номиналом в 2 копейки, от которой ученый вскоре избавился из-за боязни быть обвиненным в фальшивомонетничестве.
Официально открытие гальванопластики произошло позднее, когда в октябре 1838 года на заседании Петербургской Академии наук было оглашено письмо Якоби, где он подробно описал процесс своего открытия. В дальнейшем он продолжил совершенствовать свое детище, пытаясь адаптировать его под практические нужды полиграфии. В частности, Борис Семёнович занимался копированием политипажей (типовой книжный декор для многократного использования в разных изданиях), использовавшихся для репродуцирования орнаментальных узоров.
Позже Якоби открыл способ наращивания металлического слоя на диэлектрические слепки различных предметов с сохранением аутентичных гравюр и политипажей, ранее попросту уничтожавшихся. Это привело к появлению нового направления гальваностегии.
В 1840 году Якоби подает прошение в Мануфактурный совет, занимавшийся вопросами защиты изобретений, о выдаче ему привилегии на гальванопластику сроком на 10 лет. Совет утвердил его просьбу, а Министр Финансов Канкрин распорядился выдать ученому 25 тысяч рублей серебром для широкой публикации собственной технологии. Борис Семёнович выполнил указание и напечатал практическое руководство с подробным изложением метода гальванопластики.
Открытие Якоби практически сразу нашло применение в жизни. Приоритет здесь был, конечно, за полиграфией. Одним из первых продуктов гальванопластики стал комплект типографского шрифта, а также копия даггеротипа «Берега Невы».
Благодаря высочайшей оценке сделанных открытий карьера Якоби стала стремительно развиваться. В 1839 году он получает звание адъютанта Имперской академии наук. В 1842 году он утверждается сначала экстраординарным, а спустя пять лет ординарным советником. Его заслуги как ученого высоко ценили и за рубежом – Бориса Семёновича избрали корреспондентом роттердамского общества наук, а также иностранным членом Королевской Бельгийской Академии наук, Королевской Туринской академии и многих других. В 1867 году ученый удостоился большой золотой медали Парижской выставки, а император Александр II вскоре пожаловал ему потомственное дворянство.
После кончины Николая I интересы правительства изменились и Якоби сокращает свои работы в сфере электротехники. В этот период ученый занимается вопросами обработки платины, а в 1864 году Семёна Борисовича привлекли к выработке методов определения содержания спирта в алкогольных напитках. Якоби уделяет большое внимание метрологии, сделав ряд интересных предположений. Вместе с Эмилием Христиановичем Ленцем он предложил баллистический способ электроизмерений. Занимаясь разработкой эталонных мер и отбором единиц измерения, ученый оказал огромное влияние на становление метрической системы в Российской империи.
Якоби изобрел несколько вариантов реостатов – прототипов пишущих машинок для набора текста. В 1840 году он представил Петербургской академии наук одну из своих моделей – агометр Якоби, на который ориентировались будущие создатели реостатов Чарльз Уитстон и Иоганн Поггендорф.
Якоби был многодетным отцом. Его супруга Анна родила ему семерых детей, пятеро из которых скончались в раннем детстве. Только двое сыновей Владимир и Николай пережили совершеннолетие, первый из них пошел по стопам отца и также стал изобретателем.
Борис Семёнович умер от сердечного приступа 27 февраля 1874 года. Ученый похоронен на протестантском Смоленском кладбище в Санкт-Петербурге.
В вашем браузере отключен Javascript. Чтобы произвести расчеты, необходимо разрешить элементы ActiveX!calcsbox.com
Труды русского изобретателя, ученого, академика Бориса Семеновича Якоби легли в основу современной теории электрических машин. Якоби была открыта совершенно новая область техники — гальванотехника.
"Имя... Бориса Семеновича Якоби хорошо известно, как имя изобретателя гальванопластики, пионера в области электромагнитной телеграфии, конструктора первого электродвигателя, получившего применение при движении лодки и т. п. Меньше знают Якоби как одного из первых организаторов международной метрической службы и еще меньше, как инициативного работника в области электротехнических измерений, способствовавшего своими работами улучшению методов электротехнических измерений и совершенствованию электрических измерительных приборов", — писал член-корреспондент АН СССР, электротехник М. А. Шателен.
Борис Семенович (Мориц Герман) Якоби родился 9 сентября 1801 г. в Потсдаме. Отец Якоби был личным банкиром короля Фридриха Вильгельма. Младший брат Якоби — Карл Густав Якоб Якоби — в дальнейшем стал выдающимся немецким математиком. (Он один из создателей теории эллиптических функций, ему принадлежат открытия в области теории чисел, линейной алгебры и многих других разделах математики.)
Образование Борис Якоби получил в Геттингенском университете, согласно желанию родителей — по специальности архитектора. В 1835 г. Якоби стал профессором гражданской архитектуры в Дерптском университете. Но у Бориса Якоби, кроме архитектуры, была еще одна страсть — проводить опыты с электричеством.
В мае 1834 г. Якоби построил свою первую действующую модель электродвигателя, "магнитного аппарата", как называл он свой двигатель. В ноябре 1934 г. он отправил в Парижскую академию наук рукопись с описанием изобретенного им электродвигателя. 1 декабря о его достижении было доложено на заседании Академии, и уже 3 декабря его записка была опубликована.
Но более известно имя Якоби в связи с практическими применениями электролиза, законы которого были установлены великим английским ученым Фарадеем, с которым Якоби состоял в дружеской переписке.
При прохождении электрического тока через растворы кислот или солей составные части этих химически сложных тел выделяются на электродах-проводниках, подводящих электрический ток к данному раствору. Здесь эти части либо реагируют с растворителем (водой) или с веществом электрода, либо оседают на электроде в виде сплошного слоя.
Последнее имеет место при выделении большинства металлов на катоде — электроде, соединенном с отрицательным полюсом источника электрического тока.
Для приведения в движение электромагнитных машин Якоби нуждался в источниках электрического тока и подверг тщательному изучению ряд гальванических элементов.
Работая с элементом, в котором на электроде оседала медь, он обратил внимание на то, что это оседание происходило ровным слоем, который затем можно было целиком оторвать от электрода. Форма поверхности полученного таким способом медного листочка полностью и в точности воспроизводила все неровности и особенности поверхности электрода.
Летом 1936 г. ему довелось наблюдать эту удивительную способность частичек меди осаждаться на поверхности отрицательного электрода. Якоби применил в качестве электрода медную дощечку, на которой было выгравировано его имя, и увидел, что отодранный от электрода листочек представляет собой негативный отпечаток дощечки с надписью.
Он тотчас же оценил техническое значение этого факта и уже сознательно очень удачно снял копию с медного пятака. Якоби назвал этот прием "гальванопластикой" и стал всячески пропагандировать его распространение и применение на практике.
Его труды в области "чистой и прикладной электрологии" заинтересовали Академию наук в Петербурге, и в 1837 г. Якоби был командирован туда на "неопределенное время". В 1839 г. он получил в Академии место адъюнкта, в 1842 г. — место экстраординарного и, наконец, в 1847 г. — ординарного члена Академии наук.
В 1838 г. он представил в Академию наук докладную записку об открытии им гальванопластики, а в 1840 г. вышло написанное им руководство по гальванопластике: "Гальванопластика или способ по данным образцам производить медные изделия из медных растворов помощью гальванизма".
Якоби первый установил техническую возможность и практическую значимость электролитического осаждения металлов. Таким образом, Якоби является изобретателем гальванотехники в целом и родоначальником современной электрохимии.
Благодаря энергии Якоби гальванопластика быстро нашла в России практическое применение — в изготовлении точных и во всем сходных между собой клише для печатания государственных бумаг, в том числе денежных знаков, чего нельзя было достигнуть простой гравировкой клише.
Всю свою долгую жизнь и все свои силы Якоби посвятил служению России и ее промышленному развитию. Он отлично понимал значение открытия гальванопластики и до конца жизни, несмотря на все затруднения, боролся за внедрение гальванопластики в русскую промышленность.
Якоби соблазняли тем, что в другой стране он мог бы гораздо лучше воспользоваться правами изобретателя. Но он считал, что гальванопластика принадлежит исключительно России: "Сие изобретение принадлежит исключительно России и не может быть оспорено никаким другим изобретением вне оной..." "Здесь она открыта и здесь развивалась!"
Отличительной чертой Якоби была его скромность. Он никогда не подчеркивал и не афишировал своих многолетних трудов, имеющих огромное научное и практическое значение. Хотя Якоби занимал видное служебное положение и получил за изобретение гальванопластики в 1840 г. Демидовскую премию в 25 000 рублей, а в 1867 г. на Парижской выставке — большую золотую медаль и премию, он не заработал больших денег.
Умирая, этот крупнейший изобретатель был вынужден обратиться к правительству с просьбой не оставить в нужде его семью. И все же Б. С. Якоби, по сравнению с другими русскими изобретателями-электротехниками XIX в. — А. Н. Лодыгиным, П. Н. Яблочковым, исключительно повезло.
Работой его интересовались люди, власть имущие, вплоть до императора Николая I. Ему были предоставлены все условия и средства для работы. Практическим проведением в жизнь его изобретения занимались, с одной стороны, "Экспедиция заготовления государственных бумаг", с другой — особая гальванопластическая мастерская, где при участии Якоби было изготовлено много замечательных произведений искусства.
Так, для статуй и барельефов Исаакиевского собора, Эрмитажа, Большого театра в Москве, Зимнего дворца, Петропавловского собора и на некоторые другие изделия мастерская осадила гальваническим путем 6749 пудов меди! Для позолоты куполов Храма Христа Спасителя в Москве, Исаакиевского собора, Петропавловского собора и нескольких других небольших куполов и позолоты разных изделий мастерская эта израсходовала 45 пудов 32 фунта золота.
Исходя из законов и представлений Ампера и Фарадея, дополненных собственными исследованиями, проведенными им в конце 1830-х гг. совместно с академиком Э. X. Ленцем, Якоби в 1839 г. построил первый магнитоэлектрический двигатель, приводящий в движение на реке Неве против ее течения лодку с четырнадцатью человеками, и тем доказал возможность практического использования электродвигателей с непрерывным вращательным движением.
На основе этих опытов, а также своих более ранних изысканий в области "приложения электромагнетизма к движению машин" Якоби создал теорию электромагнитных машин. Законы электромагнитных двигателей изложены им в статьях, опубликованных в 1840 и 1850 гг. Якоби разбил при этом распространенные в то время иллюзии о возможности весьма значительного увеличения полезной работы за счет электрического тока данной мощности путем дальнейшего усовершенствования и перестройки электромагнитных машин.
Он доказал, что если такая перестройка приведет к выигрышу в скорости двигателя, то этот выигрыш неминуемо будет сопровождаться потерей в силе, и наоборот — выигрыш в силе приведет к уменьшению скорости. Это положение до Якоби было признано лишь в области чистой механики. Научно-техническое творчество Якоби было очень многообразным.
Он создал ряд приборов для измерения электрического сопротивления, назвав их "вольтаметрами". Стремясь ввести единство в измерения электрического тока, Якоби приготовил свой собственный условный эталон сопротивления (из медной проволоки) и разослал его экземпляры ряду физиков.
В 1852 г. Вебер определил величину сопротивления эталонов Якоби в абсолютных единицах. Таким образом, произведенные при помощи этих эталонов измерения можно было перевести в общепринятые единицы. Одним из способов измерения силы электрического тока является определение количества вещества, отлагаемого на электродах током при электролизе в течение одной секунды в приборе, называемом "вольтаметром".
Якоби сперва усовершенствовал вольтаметр, перейдя от электролиза воды к осаждению меди, затем выяснил недостаток и этого способа и предложил принятый теперь в науке метод осаждения в вольтаметре серебра из раствора азотнокислого серебра.
Якоби соединил телеграфом (с подземной прокладкой проводов) Зимний и Царскосельский дворцы, изобрел и построил для этой линии, а также для телеграфной связи между Зимним дворцом и Главным штабом несколько новых своеобразных телеграфных аппаратов, провел исследование сопротивления жидких проводников и их поляризации, изобрел так называемую контрабатарею, делающую возможным телеграфирование по плохо изолированным проводам; построил гальванометры новых типов; изобрел аппарат для отделения и измерения плотности жидкости различного удельного веса (аппарат этот нашел применение в качестве проверочного прибора на винокуренных заводах).
Якоби разработал и усовершенствовал способ зажигания мин на расстоянии электрическим током и руководил применением этого метода в Кронштадтской крепости во время Крымской войны. На склоне лет Якоби заведовал Физическим кабинетом Петербургской академии наук. Он создал команды военных гальванеров, на основе которых выросла высшая электротехническая школа России.
В 1872 г. по возвращении из Парижа, где он активно участвовал в качестве русского делегата в работе Международной комиссии по установлению однообразной международной системы мер и весов, у Якоби начались сердечные приступы (припадки), первые симптомы которых были еще в 1870 г. Он слег. Сердечные припадки стали повторяться, и в ночь с 10 на 11 марта 1874 г. Борис Семенович Якоби скончался.
Незадолго до смерти Якоби писал: "Культурно-историческое значение и развитие наций оцениваются по достоинству того вклада, который каждая из них вносит в общую сокровищницу человеческой мысли и деятельности. Поэтому нижеподписавшийся обращается с чувством удовлетворенного сознания к своей тридцатисемилетней ученой деятельности, посвященной всецело стране, которую привык считать вторым отечеством, будучи связан с нею не только долгом подданства и тесными узами семьи, но и личными чувствами гражданина. Нижеподписавшийся гордится этой деятельностью потому, что она, оказавшись плодотворной в общем интересе всего человечества, вместе с тем принесла непосредственную и существенную пользу России..."
Во время установления мемориальных досок на доме, где жили выдающиеся русские академики, в 1949 г. во вступительном слове президент АН СССР, академик С. И. Вавилов сказал: "Имя Якоби навеки останется в истории в связи с изобретенной им гальванопластикой, получившей широчайшее применение в технике..."
Автор: С.В. Истомин, "Самые знаменитые изобретатели России", Москва, "Издательство "Вече", 2000 - 469с.
www.electromechanics.ru
 Опубликовать | скачать Реферат на тему: План:
ВведениеБори́с Семёнович (Мориц Герман фон) Яко́би (нем. Moritz Hermann von Jacobi; 21 сентября 1801, Потсдам — 27 февраля (11 марта) 1874, Санкт-Петербург) — русский физик, академик Императорской Санкт-Петербургской Академии Наук. Родной брат выдающегося немецкого математика Карла Якоби. 1. БиографияМориц Герман фон Якоби родился в состоятельной еврейской семье[2]. Отец будущего физика, Симон Якоби, был личным банкиром короля Пруссии Фридриха Вильгельма III; мать, Рахель Леман, была домохозяйкой[3]. Свою учёбу он начинает в Берлинском университете, затем переходит в Гёттингенский университет. По окончании курса в Гёттингене до 1833 года работал архитектором в строительном департаменте Пруссии. 1.1. Изобретение электродвигателяВ 1834 году переезжает в Кёнигсберг, где в университете преподавал его младший брат Карл. Увлечения физикой приводят Якоби к серьёзному изобретению — первому в мире электродвигателю с непосредственным вращением рабочего вала. До изобретения Якоби существовали электротехнические устройства с возвратно-поступательным или качательным движением якоря. Якоби отозвался об одном из них[4]:
Целью учёного становится создание более мощного электродвигателя с возможностью его практического применения. В 1834 году Якоби строит электродвигатель основанный на принципе притяжения и отталкивания между электромагнитами. Действующая модель электродвигателя Б.С. Якоби — Политехнический музей. Двигатель состоял из двух групп магнитов: четыре неподвижных были установлены на раме, а остальные на вращающемся роторе. Для попеременного изменения полярности подвижных электромагнитов служил придуманный учёным коммутатор, принцип устройства которого, используется до настоящего времени в тяговых электродвигателях. Двигатель работал от гальванических батарей и на момент создания был самым совершенным электротехническим устройством[5]. Двигатель поднимал груз массой 10—12 фунтов (примерно 4—5 кг) на высоту 1 фут (примерно 30 см) в секунду[6]. Мощность двигателя была около 15 Вт, частота вращения ротора 80-120 оборотов в минуту[7]. В этом же году Якоби направляет рукопись с описанием своей работы в Парижскую академию наук. Изобретение рассматривается на заседани Академи и практически сразу работа публикуется[8]. Таким образом, о построенном в мае 1834 года в Кенисберге двигателе становится широко известно в декабре 1834 года[9]. 1.2. Российский периодРаботы Якоби были высоко оценены В. Я. Струве, П. Л. Шиллингом и по их рекомендации Якоби в 1835 году был приглашён на должность профессора в Дерптский университет на кафедру гражданской архитектуры. В этом же году Якоби публикует «Мемуар о применении электромагнетизма для движения машин», вызвавший большой интерес в академических кругах. В 1837 году по рекомендации нескольких членов Петербургской академии наук, Якоби составляет докладную записку с предложением о практическом применении своего электродвигателя «для приведения в действие мельницы, лодки или локомотива» и подаёт её Министру народного просвещения и президенту Академии графу С. С. Уварову[10]. Предложение Якоби было доведено до сведения Николая I, который даёт распоряжение о создании «Комиссии для производства опытов относительно приспособления электромагнитной силы к движению машин по способу профессора Якоби». Комиссию поручено возглавить адмиралу И. Ф. Крузенштерну, в состав входят академики Э. Х. Ленц, П. Л. Шиллинг и другие известные учёные. На проведение работ выделяется баснословная по тем временам сумма в 50 тысяч рублей[11]. Якоби навсегда переезжает в Россию, принимает российское подданство и до конца жизни считает Россию своей второй родиной:
Научно-техническое творчество учёного было многообразным. Якоби изобрёл ряд приборов для измерения электрического сопротивления, названных им вольтагометром. В 1838 году Якоби сделал своё самое замечательное открытие, а именно открыл гальванопластику, положив начало целому направлению прикладной электрохимии. Значительные успехи были достигнуты в области телеграфии. Он сконструировал телеграфный аппарат синхронного действия с непосредственной (без расшифровки) индикацией в приёмнике передаваемых букв и цифр и первый в мире буквопечатающий телеграфный аппарат, руководил строительством первых кабельных линий в Санкт-Петербурге и между Санкт-Петербургом и Царским Селом. Разрабатывал гальванические батареи, много работал над созданием противокорабельных мин нового типа, в том числе самовоспламеняющихся (гальваноударных) мин, мин с запалом от индукционного аппарата; был инициатором формирования гальванических команд в сапёрных частях русской армии. Работы Якоби получили заслуженное признание, в 1839 году он был утверждён в звании адъюнкта Императорской Академии Наук, в 1842 году стал экстраординарным, а в 1847 году — ординарным академиком. За изобретение гальванопластики Б. С. Якоби в 1840 году удостоен Демидовской премии в размере 25000 рублей, в 1867 году награжден Большой золотой медалью на Всемирной выставке в Париже[1]. Жалован дипломом на потомственное дворянское достоинство 04.12.1864[12]. Последние годы жизни заведовал Физическим кабинетом Петербургской академии наук. Умер Борис Семёнович Якоби в Санкт-Петербурге от сердечного приступа. Похоронен на Смоленском лютеранском кладбище на Васильевском острове. 2. Научное наследие3. Основные научные труды Б.С. ЯкобиГальванопластика или способ по данным образцам производить медные изделия из медных растворов помощью гальванизма, Спб., 1840. 4. Адреса в Санкт-Петербурге1839 год — 11 марта 1874 года — Николаевская набережная, 1. Примечания
Категории: Персоналии по алфавиту, Умершие в Санкт-Петербурге, Учёные по алфавиту, Действительные члены Санкт-Петербургской академии наук, Физики по алфавиту, Физики России, Родившиеся в 1801 году, Электротехники России, Учёные Санкт-Петербурга, Родившиеся 21 сентября, Лауреаты Демидовской премии, Метрологи России, Физики XIX века, Родившиеся в Потсдаме, Умершие 11 марта, Умершие в 1874 году, Похороненные на Смоленском лютеранском кладбище, Электрики, Изобретатели Российской империи. Текст доступен по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike. |
www.wreferat.baza-referat.ru
