Новая эпоха в науке об электричестве началась в марте 1800 года, когда итальянский физик Алессандро Вольта изобрел прибор, позволявший получать непрерывный поток электрических зарядов. Это давало громадные преимущества по сравнению с прежними несовершенными способами добывания электричества.
Новый прибор стал известен в науке под названием Вольтова столба (рис. 18).
Рис. 18. Вольтов столб.
Вольтов столб состоял из набора металлических и суконных кружков. Кружки укладывались в таком порядке: на серебряном кружке лежал цинковый, затем — суконный кружок, смоченный водным раствором нашатыря, на нем серебряный и цинковый кружки и снова суконный. Серебро, цинк, сукно, серебро, цинк, сукно… и наконец, серебро, цинк. Первый и последний кружки в этом «первобытном» Вольтовом столбе играли роль проводников и по сути дела были совершенно лишними.
Электричество в Вольтовом столбе возникает непрерывно в результате химического взаимодействия двух различных металлов, смоченных раствором нашатыря.
Вольтов столб был прообразом будущих гальванических элементов, которые служили главным источником электричества в первой половине XIX века.
После изобретения Вольтова столба в распоряжении ученых оказался источник, способный непрерывно поддерживать движение электрических зарядов в проводнике. Такое движение назвали постоянным электрическим током. Изобретение источника тока открыло широкие возможности для новых исследований электричества. Вольтовым столбом спешили обзавестись физики, химики, медики и просто любители науки.
В Петербурге опыты с Вольтовым столбом проводил профессор физики Медико-хирургической Академии Василий Владимирович Петров. Это был талантливый физик и искусный экспериментатор.
Петров заказал 100 цинковых и 100 медных кружков диаметром по 10 дюймов. Каждый кружок весил более фунта. Из них Петров составил Вольтов столб, применив вместо суконных прокладок бумажные кружки, пропитанные водным раствором нашатыря. Однако мощность прибора не удовлетворила Петрова. Для опытов, которые он задумал, эта батарея была слабовата, и ученый заказал другую — «наипаче огромную батарею, состоявшую иногда из 4200 медных и цинковых кружков».
Рис. 19. Батарея В. В. Петрова.
В этой батарее Петров не стал располагать кружки столбиком. Столб из 4200 кружков получался, по расчетам Петрова, высотой в 40 футов, то есть более 12 метров. Обращаться с таким столбом было бы затруднительно, пришлось бы ломать потолки в лаборатории, и батарея поднялась бы над крышей здания, как фабричная труба. А главное, ученый опасался, что под тяжестью столба влага из прокладок в нижней части батареи будет выдавлена, и ожидаемого результата не получится.
Петров заказал ящики из красного дерева, разгороженные на восемь отделений. Внутренние стенки ящика и все перегородки он облил расплавленным сургучом. Когда сургуч застыл, получилась твердая, совершенно водонепроницаемая корка, служившая прекрасной изоляцией.
В каждое отделение Петров уложил по 525 медных и цинковых кружков.
Все секции своей батареи Петров соединил изолированными проводами, употребляя для изоляции шелк, сургуч, воск, лаки. Это было крупной технической новинкой. Но никто из ученых не понимал тогда, как важно тщательно изолировать проводники. Петров доказал, что только надежно изолированная батарея способна дать наиболее сильный ток.
В одном из своих опытов он положил на стеклянную скамеечку два куска угля, проводящего электрический ток; затем двумя металлическими стерженьками (на стеклянных ручках), соединенными с полюсами батареи, он сблизил угольки на расстояние примерно в 1–3 линии (линия — 2,54 миллиметра). Между угольками появился «весьма яркий белого цвета свет или пламя, от которого оные угли скорее или длительнее загораются и от которого темный покой довольно ясно освещен быть может».
Это было великое открытие! Петров создал электрическую дугу, — открыл один из видов электрического разряда — дуговой разряд.
И техника сварки металлов, и металлургия, и осветительная техника теперь широко применяют дугу Петрова.
Впервые в мире Петров исследовал электропроводность различных материалов и установил, что уголь может по-разному пропускать электрический ток: одни сорта угля проводят ток лучше, другие — хуже.
Продолжая свои опыты с электрической дугой, Петров вносил в ее пламя листочки олова, серебра, золота, меди, цинка, и они сгорали, окрашивая пламя в особые, свойственные им цвета.
Петров разложил электрическим током воду на водород и кислород, то есть положил начало еще одному важному применению электрической энергии, которое впоследствии получило название электролиза.
Все эти опыты Петрова служили звеньями его основной работы. Он изучал, какое действие оказывает электрический ток на материалы, сквозь которые он проходит. С этой целью ученый испытывал сначала твердые тела и различные жидкости, а затем перешел к газам.