1840 г. телеграф Кука и Уитстона, телеграф Морзе
В 1840 году, 21 января, англичане Кук и Уитстон патентуют в Англии 5-стрелочный телеграф (ВР 8345), который должен показывать сообщения в виде последовательных писем, правда в 1841 году, 7 июля, Уитстон подает новый уточняющий патент (ВР 9022) на другую аппаратуру, т. к. выяснилась невозможность печатать сообщения с 5-стрелочного телеграфа непосредственно на бумагу.
В 1837 году, 28 сентября, Сэмюэл Морзе в патентном ведомстве в Вашингтоне провел успешную демонстрацию своего телеграфного аппарата, который выдавливал сообщения на бумагу, и подал заявку от этой даты, но патент (US patent no. 1647) на свое имя получил только 20 июня 1840 года.
Таким образом, по дате заявки Сэмюэл Морзе имел 3-годичный приоритет перед англичанами Куком и Уитстоном , но по дате выдачи патента он уступал полгода. В результате в США изобретателем телеграфа считают Морзе, в Англии Кука и Уитстона, в Германии любят вспоминать Земмеринга и Штейнгеля, хотя реальную работу выполнили братья фон Сименсы и Гальске, а российские авторы с некоторых пор (конец 20-го века) упоминают как первопроходца в телеграфии барона Шиллинга фон Канштадта. [44].
1841 г. элемент Бунзена
В 1841 году немецкий химик профессор университета в Марбурге Роберт Бунзен (1811–1899) изобрел угольно-цинковый гальванический элемент с самым большой на то время Э. Д. С. в 1,7 В — элемент Бунзена . С помощью батарей из своих элементов путем электролиза расплавленных хлоридов Бунзен открыл магний (1852), литий, кальций, стронций, барий (1854–55).
1842 г. гуттаперча Монгомери, Генри, Морзе
В 1842 году врач Ост-Индской компании Монгомери предложил в качестве конструкционного изолирующего элемента для медицинских инструментов гуттаперчу , которую он обнаружил в 1822 году в Сингапуре — погонщики скота делали из нее хлысты. Вопрос гидроизоляции проводов для телеграфной связи был сразу решен — гуттаперча идеально подходила.
В 1842 году Джозеф Генри самостоятельно установил колебательный характера разряда лейденской банки, но каких-то определенных выводов о причинах этого явления не сделал. Первым это явление обнаружил в 1827 году Феликс Савари.
Летом 1842 года в Нью-Йорке ночью Морзе с помощником, используя лодку, проложили первый подводный изолированный телеграфный кабель на Гудзоне от берега к Губернаторскому острову. Изобретатели передали по макету подводного телеграфа несколько депеш, но связь была нарушена — кабель оборвало судно на Гудзоне при подъеме якоря. [45].
Художник Морзе в деле прокладки подводного кабеля вновь опередил всех, далее события развивались так:
1850 год — 1-й кабель через пролив — Ла-Манш — Дувр — Кале;
1852 год — 1-й кабель в море — Ирландское море — Англия — Ирландия;
1853 год — 1-й кабель в океане — Атлантический океан — с материка на остров Ньюфаундленд.
1854 год — в Америке бизнесмен Сайрус Фильд создал Общество Атлантического телеграфа — электриком которого стал работать Морзе, только в 1866 году, 26 июля, Фильду удалось надежно соединить телеграфной связью Европу и Америку.
Дело прокладки телеграфных и телефонных кабелей между странами и материками — это отдельная история, она имеет мало отношения к собственно телеграфии и телефонии, поэтому автор не будет более отвлекаться на эти, безусловно, интересные, события.
1843 г. «мостик» Уитстона, Кук-Уитстон
В 1843 году английский физик и изобретатель Чарльз Уитстон (1802–1875) предложил известный измерительный «мостик Уитстона», эта схема применяется и в настоящее время. Уитстон утверждал, что автор измерительной мостовой схемы англичанин Сэмюэл Кристи, но это имя забыто. Идея Уитстона-Кристи состоит в подборе в плече моста эталонных резистивных проволок R из магазина и уравновешении стрелки гальванометра G — на рисунке сопротивление D равно 48 Ом.
Рис. 18. Схема «мостика Уитстона», по [23] /
В 1843 году телеграф Кука-Уитстона успешно введен в эксплуатацию в Англии на линии Паддингтон-Вест — Дрейтон-Слоу.
1844 г. линия Балтимор-Вашингтон, первые потери, диалог Морзе и Вейла
В 1844 году Морзе и Вейл с помощью инженера Эзры Корнелла и используя консультации физика Джозефа Генри и деньги бывшего конгрессмена Смита (он был главный концессионер) соединили воздушной телеграфной линией Балтимор и Вашингтон. Голые провода телеграфа протянули на столбах и деревьях, в качестве изоляторов использовали горлышки бутылок, изоляция велась вручную с помощью смолы, наносимой рабочими на провода губками из ведер. При этой тяжелой работе погиб один рабочий — молодой шотландец — он умер от солнечного удара, и т. к. рабочие отказались вставать на его место, то работу завершил руководитель бригады Рид, который позднее написал книгу «История Американских телеграфов ». Телеграфный аппарат в Вашингтоне, соединенный по проводам с аппаратом в Балтиморе, Морзе установил в зале Верховного суда в Капитолии. В разгар съезда партии вигов Морзе передал первую публичную фразу : «У вас есть новости? », Вейл ответил из Балтиморы: «Нет ». [43, 45].
1845 г. телеграф Кука и Уитстон
В 1845 году изобретатели Кук и Уитстон получили английский патент GBP 10655 на однострелочный телеграф. В следующем году электрическая телеграфная компания приобрела патент Кука-Уитстона и начала строительство телеграфной сети. Принцип действия однострелочного телеграфа с магнитной стрелкой, размещенной между полюсами электромагнита, состоял в наличии на приемнике зубчатого храпового колеса такого же как в часах, и движении стрелки по циферблату с помощью импульсов тока в линии. Для телеграфа требовалось 2 или 3 провода, требования к току батареи были небольшими, положение стрелки фиксировалось механически, обучение персонала практически не требовалось, главный недостаток состоял в технической сложности фиксации сообщений на бумагу. Простота телеграфа Кука-Уитстона привела к его широкому распространению в Англии, аппараты этой системы проработали более 50 лет и находились в эксплуатации еще в начале 20-го века. Во Франции на железных дорогах применили 1-стрелочный телеграф Бреге, который практически повторял телеграф Кука-Уитстона по работе внутреннего механизма, аппараты Бреге проработали 50 лет.
1847 г. Гальске, индукционный телеграф братьев фон Сименс
В 1847 году берлинский электромеханик ИоганнГальске (1814–1890) сконструировал специальный пресс для бесшовной изоляции медных проводов с помощью гуттаперчи.
В этом же 1847 году немецкий электротехник и предприниматель Вернер фон Сименс (1816–1892) совместно с братом Вильгельмом получил в Пруссии патент на телеграф синхронного индукционного типа и с помощью ИоганнаГальске , с которым он основал компанию «Telegraphen-Bauanstalt Siemens & Halske », начал выполнять подряды на установку телеграфа. Индукционный телеграф братьев Сименс внутри отличался по способу движения стрелки от аппарата Кука-Уитстона, но буквенное отображение сохранялась. Телеграф Сименс-Гальске получил широкое применение в Германии, Австрии и России.
Рис. 19. Телеграф Бреге (слева) и Сименса (справа), по [46] /
1848 г. «Ассошейтед Пресс» и другие телеграфные компании, Кирхгоф
К 1848 году «Ассошейтед Пресс» создала свою телеграфную компанию и стала передавать новости по стране, которые за минуты покрывали невиданные расстояния. Вскоре железные дороги стали активно применять телеграф для связи и сигнализации, а бизнесмены для коммерческих сообщений. Число компаний, занимавшихся телеграфом, было огромно, многие получали убыток, но за 8–9 лет американцы наладили бизнес, и Морзе вышел из нищеты и стал богат, т. к. получал все новые и новые отчисления за свой патент. Морзе обеспечил Америку связью. [43].
В 1848 году немецкий физик Густав Роберт Кирхгоф (1824–1887) продолжил работу своего соотечественника Ома и вывел свои законы для разветвленных цепей. Кирхгоф первым показал, что электроскопическая сила Ома, и электростатический потенциал Лагранжа, Лапласа и Пуассона, это одно и тоже. Кирхгоф показал, что в стационарном состоянии электрические токи в цепи распределяются так, чтобы свести к минимуму выделяемое на сопротивлениях количество тепла. Свои законы Кирхгоф опубликовал в 1850 году.
4-й комментарий — патент на телефон и законодатели 21-го века
В 1849 в Гаване, Куба, инженер Антонио Санти Джузеппе Меуччи (1808–1896) предположительно провел 1-ю демонстрацию изобретенного им телефона. И это составило один из удивительных эпизодов в американской истории техники. Детективная история продолжилась. В 1871 году Антонио Меуччи подал патентное предостережение № 3335 о своем праве на изобретение телефона, но этот документ был загадочным образом потерян в американском патентном бюро. Прошел 131 год — сценарий борьбы за патентное право продолжился. В 2002 году, 11 июня, Палата представителей Соединенных Штатов приняла постановление № HR 269, в котором Меуччи был признан изобретателем телефона . После этого Парламент Канады принял законопроект о признании канадского иммигранта Александра Белла , как единственного изобретателя телефона. Так законодатели в 21 веке решали кто изобрел телефон — Меуччи или Белл.
1849 г. Нолле, «магнето», «машина Альянс»
В 1849 году профессор физики в Брюссельской военной школе Флорис Нолле (1794–1853) составил проект индукционной машины, которая могла послужить источником электричества для промышленных целей. Его конструкция генератора «магнето» для разложения воды путем электролиза с использованием энергии паровой машины была запатентована в Англии в 1850 году. Для производства своих «магнето» Нолле создал Британско-французскую компанию «Societe de l Alliance ». Смерть помешала работам Нолле, которые были завершены его сотрудником, в то время рабочим, а позднее инженером Жозефом Ван Мальдереном . Машина построенная Ван Мальдереном имела общепринятое название «машина общества Альянс » и использовалась для электрического освещения маяков. В 1878 году (см.) «машину Альянс» усовершенствовал французский электроинженер барон Огюст де Меритен.
Рис. 20. Машина общества «Альянс», по [10].
1850 г. Хевисайд
В 1850 году, 18 мая, в Лондоне родился Оливер Хевисайд — выдающийся физик и электротехник. Хевисайд автор «телеграфных уравнений », «отец» дальней телефонной связи и операционного исчисления — метода расчета электрических цепей.
«Он родился в одной из лондонских трущоб, у него не было университетского образованиями, за исключением шести лет работы в телеграфной компании, он был безработным. Однако благодаря своему таланту и целеустремленности Оливер Хевисайд стал одним из ведущих физиков викторианской эпохи. Он развил теорию электромагнитного поля Джеймса Клерка Максвелла, открыл принцип передачи сигналов на дальние расстояния, что позволило осуществить дальнюю телефонную связь, высказал идеи, предвосхитившие телевидение, радиосвязь и некоторые аспекты теории относительности Эйнштейна. Хотя среди ученых своего времени Хевисайд пользовался большим уважением, в настоящее время его имя почти забыто. Частично это объясняется тем, что предложенные им методы оказались столь эффективными, что авторы учебников стали широко использовать их для объяснения фундаментальных теорий, разработанных ранее другими исследователями. Например, многие полагают, что два столетия назад Ньютон уже пользовался векторами для описания сил; на самом же деле первым, кто применил векторы в физике, был Хевисайд.» «Умер Хевисайд в феврале 1925 г. Его похоронили в родительской могиле, и сейчас имя Хевисайда можно прочесть на могильной плите лишь срезав выросшую там траву. В следующий раз, когда вы будете звонить по междугородному телефону и услышите на другом конце четкий и громкий голос, вспомните на секунду имя этого талантливого, хотя и небезупречного человека, подарившего вам эту возможность. ». [47].
1851 г. катушка Румкорфа
В 1851 году работавший в Париже немецкий инженер изобретатель Генрих Даниэль Румкорф (1803–1877) сконструировал особую катушку с двумя надежно изолированными обмотками. Из этой «катушки Румкорфа » изобретатель получал в воздухе искры длиной до 50 см. — создаваемое э.д.с. превышало 50000 вольт.
1853 г. Сименс, Гальске, Физо, формула Томсона
В 1853 году Эрнст Вернер фон Сименс начал сооружение в России линии телеграфа своей конструкции от Петербурга до Севастополя , работы были завершены в 1856 году. В России в это время шла Крымская война, и щедрое финансирование позволило берлинским предпринимателям фон Сименсам и их партнеру Иоганну Гальске расширить свою мастерскую до уровня небольшого завода.
В 1853 году французский физик сотрудник Политехнической школы в Париже Арманд-Ипполит Луи Физо (1819–1896), который получил известность в 1849 году, когда измерил скорость света по своему методу Физо , разработал электролитический конденсатор , с помощью которого существенно повысил добротность работы индукционной катушки в колебательном контуре.
В 1853 году профессор университета в Глазго Уильям Томсон (1824–1907) (в 1892 году получил титул лорд Кельвин) существенно развил теорию электрических колебаний и вывел свою знаменитую формулу Томсона для периода Т электрических колебаний в контуре — основополагающую формулу для всех разделов радиотехники и теории связи.
Рис. 21. Формула Томсона.
1855 г. фигуры Лиссажу, телеграф Юза
В 1855 году профессор Коллеж Сан-Луи в Париже Жан Луи Лиссажу (1822–1880) разработал метод оптического исследования сложения колебаний при помощи т. н. «фигур Лиссажу ». В 20-м веке «фигуры Лиссажу » стали непременным элементом лабораторных работ в институтах.
Рис. 22. «Фигуры Лиссажу» на экране осциллографа.
В 1855 году патент на свой синхронный телеграфный аппарат получил американский инженер Давид Юз (1831–1900). Его аппарат печатал буквы на ленту, при этом колеса приемного и передающего аппаратов синхронно вращались, а печать нужной буквы требовала всего одного электрического импульса. Передача сообщений велась с помощью удобного клавишного механизма фортепианного типа, вскоре печатающие аппараты Юза стали применяться в США, в 1862 году во Франции, в 1865 году на телеграфной линии Москва — Петербург. Бедой замечательного скоростного (200 знаков в минуту) буквопечатающего аппарата Юза, которую изобретатель до конца так и не устранил, была возможная не синхронность передающего и приемного аппаратов — в этом случае приемник выдавал телеграфную ленту с абсолютной билебердой . В Москве с 1865 года боролись с эти явлением, и лучшей была система синхронизации главного механика Московского телеграфа Краевского, которую он внедрил в 1872 году, но иногда «билеберда » вновь появлялась на ленте приемного телеграфного аппарата Юза.
1857 г. Кирхгоф
В 1857 году ГуставКирхгоф построил полную теорию движения тока в проводниках, он получил общее уравнение для воздушного коаксиального кабеля, которое впоследствии было использовано для построения телеграфных уравнений Оливером Хевисайдом. Кирхгоф первым обратил внимание, что волна распространяется по проводнику со скоростью близкой со скоростью света .
1859 г. свинцовый аккумулятор Планте
В 1859 году французский физик Раймонд Гастон Планте (1834–1889) решил проблему дешевого вторичного гальванического элемента для науки и практики — он изготовил первый свинцовый аккумулятор. Аккумулятор Планте представлял собой свернутые в трубочку две свинцовые пластины с припаянными выводами, которые были переложены сукном. Трубочка опускалась в стеклянный стакан с подкисленной водой, и через некоторое время аккумулятор был готов к заряду. Аккумулятор Планте был настолько же дешев и прост в эксплуатации насколько дорог и сложен был платиновый элемент Грове — это был настоящий технический прорыв. Многие инженеры пошли по пути французского изобретателя Планте, менялись формы, менялись размеры, менялась кислота, применялись пористые пластины, оксидирование и т. п., одно оставалось неизменным — аккумуляторы делались на основе свинцовых элементов. Появились целые производства, компании, развивались техпроцессы, например дуговая сварка угольным электродом создавалась при изготовлении и ремонте свинцовых пластин аккумуляторов (см. 1881 год). Имя Планте постепенно забылось, и мы говорим просто «аккумулятор », появились новые технологии, появились литиевые и иные аккумуляторы, но дешевле и проще свинцового аккумулятора Планте вряд ли что-то можно и придумать.
Рис 23. Конструкция аккумулятора Планте, по [46].