Возникающее между крайними металлическими пластинками «столба» напряжение оказывается пропорциональным количеству примененных пар (рис. 3.4). Так был создан в 1799 г. знаменитый «вольтов столб» (это название впервые употребили французы, а Вольта вначале называл его «искусственным электрическим органом»). В 1800 г. Вольта сообщил о своем открытии президенту Лондонского королевского общества и приложил рисунок «столба».

В письме Вольта подробно описывал устройство и действие «столба», который «… создает неуничтожаемый заряд и дает непрерывный импульс электрическому флюиду». Им был также создан еще один вид своего прибора «чашечная» батарея (рис. 3.5): в банки с разбавленной серной кислотой погружались справа цинковые, а слева серебряные пластинки. Разнородные пластинки соседних банок соединялись «проводящей дугой».

а)

б)

Рис. 3.4. Вольтов столб:

а – внешний вид приборов; б – схематическое изображение наиболее распространенного вида «вольтова столба»

Однако Вольта не сознавал, а может быть не мог видеть, что электрический ток возникает в результате химических процессов между металлами и жидкостью, и практически пришел к созданию первого электрохимического генератора, действие которого основывалось на превращении химической энергии в электрическую. И даже описывая свою «чашечную» батарею, где более очевидно происходила химическая реакция между кислотой и металлами, он упорно объяснял действие контакта двух разнородных металлов с помощью «проводящей дуги». Заметим, кстати, что «чашечная» батарея внешне напоминала разнообразные гальванические (электрохимические) элементы, появившиеся в 20-30-х гг. XIX в. и служившие источниками электрической энергии в течение последующих почти 50 лет, пока не был построен экономичный электромашинный генератор.

Изобретение «вольтова столба» вызвало небывалый интерес к электрическим явлениям и привело к важнейшим открытиям тепловых, химических, магнитных, световых действий электрического тока, положившим начало многим современным направлениям электротехники.

Рис. 3.5. Чашечная батарея Вольты

Имя Вольты было окружено почетом и славой. Во Франции в его честь чеканится медаль. Наполеон основывает фонд в 200 000 франков для «гениальных первооткрывателей» в области электричества и первую премию вручает Вольте. Вольта становится сенатором и графом и награждается высшей наградой орденами Почетного легиона и Железного креста. Художник Дж. Бертини создал картину, на которой Вольта демонстрирует свой «столб» Наполеону.

Создание «Вольтова столба» явилось не только революционным событием в науке об электричестве, но и оказало огромное влияние на историю всей человеческой цивилизации. Не случайно знаменитый французский академик Д. Араго считал «Вольтов столб»… самым замечательным прибором, когда- либо созданными людьми, не исключая телескопа и паровой машины!».

Среди выдающихся физиков первой трети XIX в. достойное место принадлежит академику Василию Владимировичу Петрову (1761-1834), которого бывший президент Академии наук СССР С.И. Вавилов назвал ученым, по значению своих трудов «непосредственно следовавшим за М.В. Ломоносовым». Какими же заслугами нужно было обладать, чтобы сын скромного приходского священника в г. Обояни (Курская губерния) был удостоен звания академика Петербургской академии наук, значительная часть членов которой имело знатное происхождение, а многие были иностранцами.

Проявив незаурядное упорство и стремление к знаниям, В.В. Петров после окончания церковно-приходской школы сумел поступить в Харьковский коллегиум, где преподавались естественные и гуманитарные науки и западноевропейские языки, в том числе греческий и латинский. После успешного окончания коллегиума Петров, не имея достаточных средств, поступает на казенный счет в Петербургскую учительскую гимназию (позднее Учительский институт), где в течение трех лет обучался математике и физике. В 1788 г. Петров принимает смелое решение и уезжает на далекий Алтай преподавать математику и физику в Училище при знаменитых Колывано-Вос- кресенских горнорудных предприятиях, где была хорошая библиотека и научная лаборатория. С увлечением обучая будущих мастеров горного дела, Петров приобретает опыт использования знаний естественных наук для решения конкретных технологических и производственных проблем.

Возвратившись через три года в Петербург, Петров был уже весьма опытным педагогом и убежденным сторонником важности экспериментов для доказательства научных гипотез. В 1795 г., когда в Петербурге было основано крупное медицинское учебное заведение – Медико-хирургическая академия, Петров после блестящей «пробной» лекции утверждается в должности профессора физики и математики, где он прослужил почти всю жизнь и где со всей полнотой проявился его талант выдающегося ученого. Свободно владея европейскими языками, Петров изучает труды известных физиков и добивается выделения средств для оснащения физического кабинета новейшими приборами. Как позднее писал один из петербургских журналов, этот кабинет становится одним из лучших, «самым превосходнейшим во всей Российской империи».

Рис. 3.6. Примерное расположение элементов и их соединение в батарее Петрова

Ознакомившись с открытиями Гальвани и Вольты, Петров приходит к заключению о необходимости создания более мощной «огромной наипаче» батареи, превосходящей все «ранее описанные в иностранных сочинениях». С помощью такой батареи он надеялся производить «…такие новые опыты», которые были невозможны при употреблении «… обыкновенных батарей, о каковых доселе объявляется во всех известных трудах зарубежных физиков».

«Огромная наипаче» батарея Петрова была изготовлена в апреле 1802 г.; она состояла из 4200 элементов медных и цинковых кружков (или 2100 пар медноцинковых элементов) и располагалась в большом деревянном ящике, разделенном на четыре отделения (рис. 3.6). Стенки ящика и разделяющих перегородок были покрыты сургучным лаком и промасленной бумагой. Общая длина всех элементов батареи составляла 12 м – это был уникальный крупнейший в мире источник электрического тока (обычно применявшиеся в Европе вольтовы столбы насчитывали 100-200 элементов). Каждый ряд элементов соединялся последовательно. Схематический рисунок «огромной» батареи был изображен почти 100 лет спустя на большом стенде в зале Парижской Всемирной выставки в 1900 г.

Подробное описание устройства батареи и все опыты с нею были описаны В.В. Петровым в его фундаментальном труде «Известие о гальвани-вольтовских опытах, которые производил профессор физики Василий Петров посредством огромной наипаче батареи…», изданном в Санкт-Петербурге в 1803 г. (рис. 3.7). Долгое время точная дата первых публичных опытов Петрова была неизвестна, но в 1956 г. автором этой книги была обнаружена статья в журнале «Северный вестник» (1804 г.), в которой, в частности, говорилось о создании Петровым в 1802 г. огромной батареи и о том, что «посредством таковой батареи сей неутомимый наш отечественный физик делал в присутствии Медицинской коллегии и многих знаменитых особ первые публичные опыты сего же года майя 17 дня».

Рис. 3.7. Титульный лист книги Петрова «Известие…»

Среди многочисленных экспериментов ученого по изучению химических, тепловых и световых действий электрического тока особенный интерес представляет открытие им явлений электрической дуги и электрического разряда в вакууме. В VII главе книги «Известие…» В.В. Петров описывает наблюдавшееся им явление электрической дуги. Если на стеклянную плитку положить два древесных угля, «способных для произведения светоносных явлений… и если потом оные приближать один к другому на расстояние от одной до трех линий (1 линия – 2,5 мм), то является между ними весьма яркий белого цвета свет или пламя, от которого оные угли… загораются и от которого темный покой довольно ясно освещен быть может».