книги из ГПНТБ / Согрешилин В.И. Усагин Иван Филиппович

тельности вполне определенно стоял на прогрессивных позициях. По рекомендации Н. А. Любимова был остав­ лен при кафедре физики для подготовки к научно-педаго­ гической деятельности А. Г. Столетов, окончивший уни­ верситет в 1860 г. и ставший затем выдающимся ученым. Чтение лекций Н. А. Любимов сопровождал демонстра­ циями интересных, научно продуманных, физических опытов. Для этой цели иногда он сам создавал физиче­ ские приборы. С деятельностью Н. А. Любимова связа­ на организация физического практикума для студентов — переход от словесного метода обучения студентов к прак­ тическим занятиям по физике, к необходимой связи тео­ рии с практикой.

В 1860 г.' Н. А. Любимов добился возобновления пу­ бличных лекций по физике для жителей Москвы. Публич­ ные лекции профессоров Московского университета прак­ тиковались задолго до Любимова. Однако царское пра­ вительство, напуганное революционными событиями на Западе, запретило их в 1848 г. За пятнадцать с лишним лет Любимов прочитал около 100 лекций по самым раз­ нообразным темам физики. Как отмечали современники, Н. А. Любимов проводил в своих лекциях передовые на­ учные идеи и излагал новейшие физические открытия, включая и открытия по электротехнике.

Н. А. Любимов организовал университетскую мастер­ скую, в которую и перешел на работу И. Ф. Усагин. Ме­ тоды демонстрации физических опытов, проводимых

Н. А. Любимовым, плодотворно повлияли на дальнейшую работу И. Ф. Усагина.

Теоретические занятия с Н. А. Любимовым дали бле­ стящие результаты. Обладая незаурядными способностя­ ми, исключительным трудолюбием, настойчивостью, имея непреодолимое желание изучить физику, И. Ф. Усагин уже через год стал помогать профессору Любимову в поста­

10

новке опытов в университете и в лицее. Через пять лет И. Ф. Усагин становится опытным демонстратором и ква­ лифицированным конструктором. Он неутомимо работает над созданием новых приборов по физике и над рекон­ струкцией старых, имевшихся в физическом кабинете Московского университета.

Работа по самообразованию

Трудно было получить образование трудящимся при царизме, тем более трудно стать ученым. И. Ф. Усагин по­ лучал знания самообразованием, напряженным трудом, благодаря несгибаемой воле и терпению в достижении поставленной цели. На пути к образованию И. Ф. Усагин преодолел многочисленные препятствия, материальные ли­ шения и моральные унижения.

И. Ф. Усагин поступил на работу в университетские ма­ стерские только с первоначальными знаниями элементар­ ной грамоты, умея только читать, кое-как писать и счи­ тать. И. Ф. Усагин вполне сознавал, что этих знаний очень мало для демонстратора сложных физических опытов и для занятия научно-исследовательской работой. Поэтому он старался использовать любые возможности, чтобы по­ полнить свои знания.

В период работы в университетских мастерских, все­ сторонне знакомясь с устройством, взаимодействием и назначением физических приборов, И. Ф. Усагин повсе­ дневно и напряженно занимался.

Ученики университетских мастерских работали под руководством профессора Н. А. Любимова и механика

11

сещал воскресный класс Строгановского училища техни­ ческого черчения. Занятия в этом училище помогли в его будущей конструкторской работе.

Для овладения техникой демонстрации физических опытов необходимы глубокие знания теоретической и экспериментальной физики. И. Ф. Усагин неутомимо изу­ чал капитальные труды по физике, отдавая этому все сво­ бодное время. Он с увлечением изучал журнальные статьи, посвященные новым научным открытиям в области физики, применял все новое в экспериментальной работе.

В университете И. Ф. Усагин работал под руководст­ вом выдающихся ученых — Н. А. Любимова, А. Г. Столе­ това, Н. А. Умова, П. Н. Лебедева и др. Он был их по­ мощником и повседневно учился у них. Каждый новый опыт, демонстрируемый на лекциях, он подготавливал за­ долго до предстоящей лекции и консультировался по каж­ дой детали физического опыта. Наряду с этим он получал теоретические сведения по отдельным темам или разде­ лам физики.

И. Ф. Усагин был постоянным и, пожалуй самым вни­ мательным слушателем публичных лекций, организуемых в то время профессорами университета и обществами ученых. На этих лекциях сообщались сведения о новей­ ших открытиях в физике, химии и других науках. На публичных лекциях по физике И. Ф. Усагин до конца сво­ ей жизни был бессменным демонстратором опытов. На этих лекциях он черпал знания по основам наук, знако­ мился с научными новинками.

Таким образом, И. Ф. Усагин овладевал знаниями 'в процессе повседневной работы. Он проверял теорию фи­ зическими опытами. И. Ф. Усагин, работая, учился и, учась, работал.

Трудолюбие, страстное желание учиться, стремление познать физические законы, умение соединять повседнев­

12

ную работу с учением — вот что помогло ему стать обра­ зованным человеком своего времени. Умение увязывать теорию с практикой помогло Ивану Филипповичу овла­ деть искусством демонстрации сложных физических явлений простыми способами, стать талантливым новато­ ром в экспериментальной физике, конструктором физиче­ ских приборов, изобретателем.

И. Ф. Усагин не мог и мечтать о таких условиях рабо­ ты и учебы, какие предоставлены молодежи в советской стране. Он был пасынком не только в семье, но и у долж­ ностных лиц царского правительства. Он добивался успе­ хов в своей научной деятельности благодаря напряжен­ ному труду, таланту, умению работать и учиться.

Научная работа.

Изобретатель первого промышленного трансформатора

В семидесятых годах XIX столетия научная мысль нача­ ла работать над проблемой передачи электрической энер­ гии переменным током, и некоторые ученые по достоин­ ству оценивали преимущества этого способа передачи.

Русский электротехник Павел Николаевич Яблочков, изобретатель «электрической свечи», открыл способ «дро­ бления света» и практически решил задачу применения переменного тока. Это открытие состояло в том, что в одну неразветвленную цепь переменного тока П. Н. Яблочков включал несколько «свечей» и «каолиновых ламп». При отключении одного из потребителей все остальные про­ должали гореть. Достигалось это при помощи трансфор­ маторов, изобретенных П. Н. Яблочковым и названных им по распространенной в то время терминологии «индук­ ционными катушками». Первичные обмотки трансформа­

торов П. Н. Яблочков включал последовательно в цепь, а ко вторичным обмоткам он присоединял светильники «различной силы света».

Индукционные катушки были известны до изобрете­ ния П. Н. Яблочкова. Например, железное кольцо Фара­ дея имело две обмотки. По первой обмотке проходил пре­ рывистый ток, при этом на концах второй обмотки возни­ кали электрические искры. Конечно, это кольцо нельзя назвать трансформатором, как нельзя назвать трансфор­ маторами и индукционные катушки, изобретенные позд­ нее: катушки давали индукционные токи мгновенного вы­ сокого напряжения и предназначались для медицинских опытов. Наиболее совершенная катушка — катушка Румкорфа, изобретенная в 1848 г., также питалась постоян­ ным током и предназначалась для получения при помощи прерывателя тока повышенного напряжения. Она исполь­ зовалась в военном деле для взрывания мин и в узконауч­ ных целях для постановки опытов. Индукционные катуш­ ки П. Н. Яблочкова впервые предназначались для транс­ формации переменного тока в промышленных целях.

Изобретение П. Н. Яблочкова открыло широкие воз­ можности практического применения электроэнергии. С помощью трансформаторов «электрические свечи» Яб­ лочкова осветили Париж, «из Парижа электрическое ос­ вещение распространилось по всему миру, дойдя до двор­ цов шаха Персидского и короля Камбоджи» [.

В 1876 г. П. Н. Яблочков получил патент на свое изо­ бретение во Франции, а в 1877—1879 гг. и в ряде других стран.

Трансформаторы П. Н. Яблочкова применялись толь­ ко для электрического освещения и не могли использо-

1 П. Н. Я б л о ч к о в, Труды. Документы. Материалы. Изд-во АН

СССР, М., 1954, стр. 75—77.

Аг В,

М д

щ

В. -Шгл

Е

Рис. Г. Схема цепи с катушкой Румкорфа.

Ключ Р замыкает цепь с источником тока Е . Ток идет по первичной обмотке А 1В 1 через прерыватель М й . Во вто­ ричной обмотке А гВ 2 , имеющей большее, чем в первич­ ной, число витков, индуктируется ток повышенного нап­ ряжения. Конденсатор С уменьшает искрение в прерыва*

теле. УУМ—сердечник.

ваться в других промышленных целях. Трансформатор, служащий для общего промышленного пользования, был изобретен И. Ф. Усагиным.

И. Ф. Усагин постоянно совершенствовал технику де­ монстрации физических опытов. Обладая пытливым умом, он стремился найти способы показать новое в каж­ дом физическом явлении при помощи создаваемых или реконструируемых им физических приборов. Демонстри-

руя опыты с катушкой Румкорфа и с осветительной си­ стемой П. Н. Яблочкова, Усагин напряженно думал над изобретением более совершенного прибора, при помощи которого было бы возможно экономично передавать элек­ трическую энергию на любые расстояния не только для освещения, но и для других потребностей.

И. Ф. Усагин решил создать трансформатор промыш­ ленного типа. Необходимость создания такого аппарата вызывалась как развитием электротехники, так и хозяй­ ственными потребностями. И он целиком погрузился в эту работу.

Врезультате упорных усилий, настойчивости и воле,

врезультате многих бессонных ночей И. Ф. Усагину уда­ лось создать такой трансформатор.

Летом 1882 г. в Москве открылась Всероссийская про­ мышленно-художественная выставка. Выставка показа­ ла достижения русской науки и техники. В павильоне электричества экспонировались открытия и изобретения выдающихся русских ученых-электротехников — Лодыги­ на, Лачинова, Яблочкова, Чиколева и др. В этом павильо­ не демонстрировал свое изобретение и И. Ф. Усагин.

Изобретение И. Ф. Усагина представляло собой индук­ ционные катушки, названные изобретателем «бобинами». Каждая бобина имела незамкнутый сердечник, состав­ ленный из пучка железных прутьев. На сердечник были навиты первичная и вторичная обмотки. Первичная об­ мотка подключалась к цепи, вторичная обмотка питала по­ требители электроэнергии, независимо от других бобин.

Если в индукционных катушках Румкорфа и П. Н. Яб­ лочкова число витков вторичной обмотки в несколько раз превышало число витков первичной обмотки, то бобины И. Ф. Усагина имели в первичной и вторичной обмотках одинаковое число витков из проволоки одинаковой тол­

щины. Длина сердечника бобины составляла 300 мм, тол-

16

щина — 48 мм, а вместе с обмотками — 80 мм. В отличие от катушки Румкорфа и трансформатора П. Н. Яблочко­ ва бобины И. Ф. Усагина не имели ни прерывателей, ни конденсаторов. Подключенные к цепи высокого напря­ жения, они понижали напряжение до расчетной величины, а главное — разветвляли цепь переменного тока. Следова­ тельно, бобины выполняли роль трансформаторов. При помощи трансформатора Усагина был освещен павильон электричества промышленно-художественной выставки.

И. Ф. Усагин назвал свой трансформатор «вторичным генератором». Термина «трансформатор» в то время еще не было в электротехнике, люди еще не имели достаточ­ ных сведений о трансформации тока.

Демонстрируя на выставке изобретение, И. Ф. Уса­ гин последовательно подключил к цепи, питаемой гене­ ратором переменного тока, первичные обмотки, а вторич­ ные обмотки питали потребители — четыре свечи Яблоч­ кова, платиновую проволоку, маленький электродвига­ тель, изобретенный И. Ф. Усагиным, лампу Ренье (рис. 2).

Все потребители работали безукоризненно и, что осо­ бенно важно, не зависели друг от друга: при отключении одного или нескольких потребителей остальные работали по-прежнему, без перегрузки. Одновременная работа не­ скольких потребителей восхищала присутствовавших при демонстрации. В статье «Распределение электрической энергии через индукцию», напечатанной в № 18—19 журнала «Электричество» за 1882 г., читаем:

«28 августа члены технического съезда собрались на Всероссийской промышленной выставке в павильоне То­ варищества электрического освещения Яблочкова, чтобы присутствовать при опытах с новой системой распределе­ ния электрической энергии по способу И. Ф. Усагина...

Чтобы показать, как мало теряется энергии при распре­ делении тока по новой системе, изобретатель производил

17

ГО С . ПУБЛИЧНАЯ Н АУЧНО -ТПХ: :и ч е с к а я

Б И Б Л Ц О 'Е К А С С С Р

1—генератор переменного тока; 2—трансформаторы; 3—6 потребители тока.

свой опыт при следующих условиях: ничего не изменяя в расположениях машин, он ввел в цепь семь индуктивных бобин, в которых, собственно, и заключается суть его изо­ бретения. Из них четыре служили для питания четырех свечей Яблочкова, одна, поменьше, приводила в быстрое вращательное движение электродвигатель конструкции того же изобретателя (таким образом, впервые альтер­ нативный ток служит для передачи силы на расстояния) и, наконец, две маленькие — одна накаливала добела пла­ тиновую проволоку 5 см длины и 0,5 мм диаметра, дру­ гая— угли в лампочке системы Ренье... Свечи горели пре­ красно; лампа Ренье, платина и двигатель не хуже их ис­ полняли свое назначение, Изобретение заслужило

18

громкие и единодушные одобрения со стороны членов съезда. Изобретателя приветствовали аплодисментами».

В этой же статье автор подробно описал принцип уст­ ройства бобин И. Ф. Усагина, схему подключения к цепи, идущей от генератора переменного тока, и действие их на выставке.

И. Ф. Усагин, внешне спокойный, немногословный, уравновешенный, со свойственным ему увлечением уве­ ренно демонстрировал действие изобретения — результат упорного труда ума и золотых рук. Он то выключал один приемник, то два и более, сосредоточенно и убедительно объясняя каждый опыт.

Кончив демонстрацию, И. Ф. Усагин окинул внимате­ льным взглядом присутствовавших в павильоне электри­ чества, наклонил голову, словно в первый раз осматривая дорогое ему изобретение, его детище. Выражение его ли­ ца говорило: «Я свое дело исполнял добросовестно, не жа­ лея ни сил, ни времени, и показал вам результаты, а како­ вы эти результаты, это уж судите вы — вам виднее». И когда гробовую тишину внезапно разорвали аплодис­ менты и громкие возгласы одобрения, Иван Филиппович с благодарностью поклонился во'все стороны павильона, застенчиво и как-то сконфуженно улыбнулся. Когда он приступил к демонтажу системы, смонтированной им для демонстрации трансформатора, его работу прервали го­ рячие поздравления и крепкие рукопожатия русских уче­ ных.

Экспертная комиссия промышленно-художественной выставки, возглавляемая великим русским ученым К. А. Тимирязевым «на основании статей 7, 15, 19 Поло­ жения об экспертах и наградах» наградила И. Ф. Усаги­ на «дипломом II разряда, соответствующего серебряной медали, за успешные опыты электрического освещения че­ рез посредство отдельной индукции и в поощрение к даль-

19