> Военный энциклопедический словарь, страница 25 > Галванические явления и их важнейшия применения
Галванические явления и их важнейшия применения
Галванические явления и их важнейшия применения. Явления электрические, гальванические, магнетические, электромагнетические и т. и. составляют одну гр иипу явлений, тесно связанных как между собою, так и с явлениями света, теплоты и химического сродства. По своим многочисленным и важным применениям, по особенности своей, эти явления составляют в наше время предмет занятий всех ученых физиков, и многочисленные остроумные опыты и наблюдения дале ко расширили Фактические познания в этой части науки природы. Тем не менее сущность причины, производящей Ьти явления и связывающей разные классы их, остается весьма мало известною; все предложенные теории недостаточны для объяснения всех известных Фактов, или основаны на гипотетических началах, не подлежащих вашим чувствам, и которые по этому принадлежат мифологии наук опытно-наблюдательных. Междутем гипотезы, внесенные в науку Фантазией ученых исследователей, оставили пагубные следы в номенклатуре, в способе выражения; таким образом в науке утвердились многие названия, которыя, напоминая нам понятия, связанные с нпми обыкновенным языком, не только не уясняют явлений, им соответствующих, но затемняют их, поставляя постоянно на глаза читателя, вместо самого явления, гипотезу, далеко но доказанную.
Но напрасно и часто вредно изменять номенклатуру, принятую для какой либо науки в известную эпоху, и лучше ограничивать простым изложением Фактов, избегать названий, затемняющих явления, ре заменяя их новыми. Мы постараемся представить здесь читателю, вне всякой гипотезы и устраняя по возможности ничего не объясняющие термины, отчет, по необходимости весьма сжатый, о современном состоянии сведений о галванических явлениях и их главнейших приложениях.
Мы начнем с перечня главнейших галванических явлений, и с описания главных приборов, служащих для их обнаружения; потом покажем средства для измерения гал-вацических явлений, для усиления того или другого из них; далее рассмотрим, какие физические явления могут быть рассматриваемы как причины явлений галванических, и укажем на главнейшия галваннческие теории; наконец перейдем к применениям галванических явлений, как к общим, так и к военным потребностям в особенности.
§ 1. Если три разнородные тела взаимно соприкасаются, и в особенности когда одно из них жидко, или пропитано жидкостью, то большей частью происходят особенные галваническгл явления, хбтя не все тела, как увидим ниже, обладают свойством производить эти явления. Если при соприкосновении тел происходят рассматриваемия явления, то эти тела составляют так называемую галваническую цепь. Если прервем прикосновение тел в каком либо месте, то цепь будет разомкнута; если возобновим прикосновение, то сомкнута.
Явления, называемая галванически-ми и наблюдаемия в галванической цени, состоят в следующем:
1) В разомкнутой цени концы обнаруживают электрические явления, и притом один конец — явления, приписываемия положительному электричеству; другой — отрицательному (смотрите электрические, явления).
2) В жидкостях ронсходят химические разложения; наиример, вода разлагается на кислород и водород.
3) Если вблизи цепи находится магнитная стрелка, то она получает определенное отклонение.
4) Тонкие части нагреваются, и при прерывании цени появляется искра между концами ея.
5) Если одно из тел, входящих в цепь, будет животный организм, то в нервах его происходят сотрясения.
6) Если две галванические цепи находятся вблизи одна другой, и одна из них будет подвижна, то другая стремится принять определенное положение относительно первой.
7) Если галваническая цепь обвивает несколько раз кусок стали или железа, то делает их магнитами; причем, при разрыве цепи, сталь остается намагниченною, а железо теряет свою магнитность.
Не все эти явления происходят всегда; иногда опп происходят, но не могут быть замечены и измерены но их слабости; иногда одно из них происходит в весьма сильной степени, а другия слабы; наконец — при этих явлениях происходят часто другия, второстепенные, которые нельзя прямо отнести к галваничеекпм, но скорее к следствиям галваничес-ких явлений. Таковы химические сое-
ди нении, в некоторых случаях разрушение неорганических тел и умерщвление организмов, в которых происходят галванические явления, и т. и.
Мы сказали выше, что три тела могут составить галваническую цепь, потому что это самый простой случай. Так две пластинки, одна медная, другая цинковая, положенные одна на язык, другая подь него, и соприкасающияся одним концом, составляют вместе с языком галваническую цепь; две серебрянные монеты разной чеканки и пробы, положенные одна на другую, но виежду которыми с одной стороны находится кусочек сукна, смоченный водою или кислотою, составляют цепь. Во большей частью употребляют для получения галванпчес-ких явлений не три, а более тел, и все тела, которые находятся в цеип, называются введенными в нее.
Для производства галванических.яв-лений обыкновенно употребляют металлы, жидкости (в особенности кислоты), и уголь, потому что при некотором, определенном размещении этих тел в цепи, галванические явления производятся всего удобнее. Если ввести в цепь некоторые тела, например стекло, шелк, сухое дерево, воздух, то галванических явлении совсем не происходит, или происходит только явление искры. В цепях, обыкновенно употребляемых, нужно отдельно рассмотреть: а) те члены цепи, которые служат для производства галванических явлении—галванические пары и баттарси, и б) те, которые служат только для наблюдения этих явлений—электроды (электрические пути) и тела, которых галванические свойства испытываются.
Бервая цепь, устроенная Галвани случайно в 1789 году, состояла из железных перил, медных крючьков и мускулов лягушки (). Вольта, в
() На основании некоторых докудиен-юв, открытьи ь о последнее время, ду 1799 году, устроил цепь, в которой каждый элемент (или ндра) состоял из двух кружков меди и цинка, между которыми находился несколько меньший кружок панки, смоченной кислотою; на этот элемент накладывался другой такой же, так что медь его прикасалась к цинку игервой пары; на второй элемент также накладывался третий, на третий четвертый, и так далее; таким образом составилась первая многопарная галваннческця бат-тарея, или Вольтов столб; ныне наиболее употребляются баттареи Вуль-стена (Wollaston), Даниэля, Граве и Бунзена. Пара, или элемент Вульстена, состоит из двух пластинок: медной и цинковой, амальгамированной, то есть покрытой тонким слоем ртути; первая изогнута и обхватывает вторую, но отделена от нея кдинышка-ми, так что оне ни где не прикасаются; пластинки погружаются в слабую серную кислоту; для составления баттареи соединяют медь одного элемента с цинком другого, посредством проволоки, приделанной к пластинкам, или погруженной концами в угольные чашечки со ртутью, находящияся на верхних сторонах пластинок. Такою же проволокою соединяется медь второй пары с цинком третьейи так далее, пока введут в батта-рей столько пар, сколько считают нужным. Пара или элемент Даниэля устроивается различно, хотя всегда состоит из двух металлов и двух жидкостей, разделенных намачивающеюся перегородкою; эти элементы употребляются чаще всех других и преимущественно в следующем виде: в медный цилиндрический сосуд ставят другой меньший из слабо-обожженой глины, оставляя между их стенками кольцеобразный промежуток, около У4 д.; в глиняный сосуд маиот, что при этом первом опыте не было соприкосновения разнородных металлов. ставят цинковый амальгамированный иараллелопипед, и в промежуток между медью и глиною наливают насыщенный раствор медного купороса, а между глиною и цинком—серную кислоту; для соединения нескольких Даниэлевых элементов в одну бат-тарею, употребляют соединительные проволоки, идущия от медного сосуда одного элемента к цинковому иарал-лелонипеду другого, подобно тому, как это делается в баттареях Вульстена.
В цепи Грове, медный сосуд заменяется товким платиновым листом, помещенным в стеклянный сосуд, а раствор серного купороса заменяется азотною кислотою. В цепи Бунзена, стеклянный сосуд с платиновым листом заменяется каменноугольным цилиндром, особенным образом приготовленным. Цепи, заключающия в себе одну или две жидкости, называются гидроэлектрическими. Описанные выше суть наиболее употребляемыя, но кроме их существуеть еще множество других, составляющих их видоизменения, или основанных на других началах. Так Роберт, Каллан, Шенбейн предлагали вместо меди, платины и угля, в цепях Даниэля, Грове и Бунзена, употреблять железо или свинец, а самый цинк заменить железом; князь Багратион и Гарнье погружали медные и цинко- вы я пластинки в песок, смоченный аммиаковым раствором, и тому подобное.; составляли цепь из одного металла и двух жидкостей, например, каждый элемент состоял из золотой пластинки, соляной кислоты и воды. За- мечательна по своей особенности так называемая сухая баттарея, (или Зам-бониев столб), состоящая из кружков цинка, меди и сухой бумаги, накладываемых один на другой, потом связанных шелковыми нитками и заключенных в стеклянную трубку.
Выше уже было сказано, что одна пара, или собрание нескольких элементов цеии еще не сомкнутой, об() При исследовании ртуть была введена в стекляиипую трубку, пустота которой имела требуемый диаметр.
наруживает на концах ила полосах цели электрические явления, и притом на одном конце положительные, на другом отрицательные. Для наблюдения галванических явлений в данной пАре, или в бавдарее, замыкают ее посредством металлических проволок, из которых одна соединена с положительным полюсом первой пары, а другая с отрицательным полюсом последней, и между сближенными концами проволок помещают то тело, в котором хотят произвести галванические явления. Проволоки называются электродами; электрод, идущий к положительному полюсу баттареи, называется катодом, другой электрод — анодом. В рассмотренных нами цепях, катод направляется к цинку, анодъК меди, плативе или углю. Концы электродов, обращенные к цепи, прикрепляются к конечным парам, или погражаются в ртуть, как соединительные проволоки нар.
§ 2. Одна и таже баттарея производит явления разнящияся но роду и по степени в различных телах, введенных в цепь. Явления галванические в одном и том же теле бывают весьма различны : при бат-тареях разного устройства, при бат-иареях одного и того же устройства, но состоящих из разного числа эле- ментов, при различном соединении элементов той же баттареи, наконец, при той же баттарее в разное время. По этому какое бы то ни было галва-ническое явление есть результат весьма сложного действия, зависящий от многих условий совокупно действующих, так что одни из этих условий способствуют, а другия препятствуют рассматриваемому явлению. По видимому еще далеко то время, когда строгия математические Формулы заключат в себе законы всех галванических явлений; мы постараемся дать здесь только сжатое изложение приближенных эмпирических результатов, полученных по сие время наукою.
Всякое тело, входящее в цепь, представляет некоторое сопротивление галваническим явлениям, происходящим в цепи. Некоторые тела, как например шелк, сухое дерево, представляют столь большое сопротивление, что цепь, ими замкнутая, перестает действовать галванически, но проявляет на концах своих электрические явления, как уже было сказано выше. Но и при действии цепи, все части ея оказывают большее или меньшее сопротивление галваническим явлениям, в ней происходящим. Например, п£ра Даниэля оказывает сопротивление в 30 раз большее сопротивления медной проволоки, длиною в один Фут и диаметром в одну линию. Из всех веществ наименьшее сопротивление оказывают металлы, а из всех металлов — серебро. Гг. Ленц, Рис, Бэкрель (Becquerel), Буфф, Фрик, Мюллер и др. произвели многочисленные опыты для сравнения сопротивления, оказываемого различными металлами галваническим явлениям, но числа их не совпадают междуч собою. Приводим из 4-го издания Руководства к Физике академика Ленца, 1852 года, таблицу сопротивлений, оказываемых проволоками различных металлов в 1 Фут. длины и в 1 лин. диаметром, принимая за единицу сопротивление медной проволоки тех же размеров:
Серебро % Латунь 3%
Цинк 2 Ртуть 20 ()
По опытам г. академика Ленца, с изменением температуры увеличивается сопротивление металлических проволок и самый порядок металлов в таблице изменяется. При 100° цельс. терм. платина оказывает, менееделенного вещества и определенной толщины, которую вводят в цепь таким образом, чтобы ея сопротивление равнялось сопротивлению рассматриваемого тела, т е. чтобы гал-ваническое явление, происходящее в цепи, оставалось то же в обоих случаях. Таким образом сопротивление будет измеряться длиною проволоки, ему соответствующей. Для введения в цепь произвольной длины данной проволоки, употребляют рсобые приборы реостаты или агометры, которых подробное описание здесь было бы неуместно; существенное устройство их состоит в том, что проволока наматывается на цилиндр, имеющий винтовое движение, так что каждый оборот винта вводит в цепь часть проволоки определенной длины; зная число оборотов цилиндра, определяем длину проволоки агометра, введенной в цепь.
Сильною цепью мы называем ту, ири которой явления галванические сильнее, но в иных цепях одно из явлений весьма сильно, а другое слабо: по этому надо условиться, что принимать за меру действия цепи (силы тока).
Кольрауш (Kohlrausch) принимал, что действие цепи пропорционально углу отклонения проволоки электрометра (смотрите электрические явления) на концах разомкнутой цепи, и это электрическое явление принимал за меру действия цепи.
Единообразнее других галваниче-ских явлений суть явления химического разложения и магнитного отклонения; по этому эти два явления и принимают обыкновенно за меру галванического действия цепи, тем более, что удобно измерить количество продукта, полученного от разложения, и величину угла отклонения стрелки. Разсмотрим ближе эти явления
Если концы электродов погружены в жидкость, то она введена в цепь, и в ней происходить разложение, насопротивления, чеаи железо; олово менее латуни; при 200°, золото оказывает почти одинакос сопротивление с медью. Бэкрель и Мюллер из Галле старались найти зависимость между сопротивлением % металла га иваничес-ким явлениям, возвышепием температуры и теплоемкостью металла, но результаты, ими полученные, не довольно удовлетворительны. Сопротивление тел одного и того же вещества гал-ваническим явлениям изменяется с их размерами; вообще принимают, что сопротивление прямо пропорционально длине тела и обратно пропорционально площади его сечения, так что обозначив через к сопротивление, оказываемое нормальною проволокою (длиною в 1 Фут., диаметром в 1 лин.), мы получим для всякой другой, диаметр который есть d, а длина я, сопротивление
4 кп
па
где и выражено в Футах, а d в линиях.
Гораздо значительнейшия сопротивления представляют органические тела и жидкости. По.опытам Гг. Ленца и Пчельникова, человеческое тело представляет сопротивление равное сопротивлению 91762 метров медной проволоки в 1 миллим. диаметром; Пулье дает для этого сопротивления число несколько меньше. Сопротивление жидкостей, по опытам Гг. Ленца, Горс-Форда. Бэкреля, еще гораздо значительнее; оно возрастает с увеличпва-нием воды в растворе солей и.уменьшается с увеличением температуры. Кроме того, жидкости оказывают еще увеличенное сопротивление галвавиче-ским явлениям, если в них происходит процесс химического соединения. Это сопротивление называют сопротивлением галванической поляризации, о чем скажем еще ниже.
Для измерения сопротивления разных тел, вводят их в цепь и потом заменяют проволокою опрепример, если эта жидкость будет вода, а на концах идатиновых электродов будут платиновия пластинки, которые мы покроем стеклянными трубками, то заметим в воде нузыр-ки, и на аноде будет собираться кислород, а на катоде водород. Разложение воды происходит быстрее, когда к ней прибавлено немного кислоты. На основании этого, измеряют силу действия галванической цеии вольтаметром. Этот прибор состоит из стеклянной изогнутой трубки, у которой один конец запаен и на поверхности сделаны нарезы с делениями. Другой конец трубки открыт, и в него вливается столько весьма слабой серной кислоты, чтобы жидкость наиолнила все глухое колено трубки. В нижнюю часть этого колена введены электроды, на концах которых находятся платиновия пластинки. Освобождающийся гремучий воздух вытесняет жидкость, и по делению, до которого она понизилась, судят о количестве освобожденного газа. Но количеству газа, наполняющого верхний конец запаянного колена, делают заключение о химическом действии | цепи, но это количество может нам дать понятие только о среднем действии цеии в данный- промежуток времени, в продолжение которого количество газов, отделенных в каждое мгновение; может быть весьма различно. Обыкновенно разложение сна- чала весьма сильно, а потом ослабевает.
Другие-химические составы в жидком виде также разлагаются от действия галванической цепи. Так раствор глауберовой соли разлагается, и при аноде появляется серная кислота, а при катоде натр. Насыщенный раствор медного купороса отделяет при аноде кислород и серную кислоту, а при катоде водород и окись меди, о чем будет сказано еще в § 4. Посредством галванической цепи разложил Дэви (Davy) щелочи, |
считавшиеся до тех пор простыми телами. Если в цепь введен раствор солей, то иногда разлагается одна вода, иногда вместе с ней и соль, и притом полученное количество составных частей вообще пропорционально химическим паям тел (смотрите Химия, Химические соединения), входящим в состав, хотя встречаются исключения. Даниэль, Фаредэ, Бэкрель, Ко’бэ и др произвели многочисленные опыты по этому предмету.
При химических разложениях, производимых цепью, делаются свободными многие вещества, которым, по закону химического сродства, стремятся составить новия соединения; следовательно, входят в цепь новия вещества, часто ослабляющия действие цепи в следствие большого сопротивления, представляемого ими галвани-ческим явленияме, иногда противу-действующия этим явлениям в следствие проявления поляризации. Но соединения, здесь происходящия и относимия обыкновенно ко второстепенным действиям цепи, суть вовсе не галванические, но химические явле-| ния. Таковы осадки солей, осадки чистых металлов, и тому подобное., происходящие при действии цепи.
Химическое действие происходит в цепи, не только при концах электродов, но и в самых парах. В элементе Вульстона, вода жидкости,
; соединяющей листы меди и цинка, разлагается на кислород и водород, причем водород освобождается при мерном листе, а кислород соединяется с цинком, и этот окисель растворяется в серной кислоте, образуя цинковый купорос. Окисление цинка и покрытие медной пластинки слоем водородного газа вводит в цепь новия вещества, которых сопротивление изменяет действие цепи. Образование сернокислой окиси цинка, внутри жидкости вульстоновой баттареи, противу-действует галванической деятельно-I сти цеии. Это бывает причиною через-вычайеои неравномерности действия вульстоновой цени. Если цинк не амальгамирован, то образование цинкового купороса происходит и тогда, когда цепь не замкнута. В элементах ДаниэЛя разлагается вода и медный купорос; отделяющийся водород отымает кислород у медной соли и выделяет медь в металлическом виде. В баттареях Грове и Бунзена, водород, освобождающийся при платине или угле, соединяется с кислородом азотной кислоты. Это отделение составляет главное неудобство батта-рей Бунзена и Грове, и потому во многих случаях им предпочитают баттареи Даниэля, не смотря на большую силу первых.
Химическое действие галваническоии цепи на различные растворы солей дало начало электрохимической теории солей, но которой все простия соли составляют парные соединения кислот с оки, или металла с го-лоидом. Новейшия исследования Гг. Жерара и Лорана устраняют подобные предположения. (См. Химия, Химические соединения;). ’
Гораздо важнее для измерения силы цепи явления отклонения магнитной стрелки. Открытие этого явления принадлежит датскому Физику Эрстедту (Oersted) и сделаны в 1819 году. Это явление -заключается в следующем правиле, которое дано Ампером несколько в других выражениях: если цепь замкнута металлическою проволокою и близ этой проволоки находится намагниченная стрелка, то последняя отклоняется от своего постоянного направления с S на N, так что вообразив себе Фигуру, лежащую по направлению проволоки, лицем к северному полюсу стрелки, ногами к аноду,головой к катоду, найдем, что северный конец стрелки отклоняется в северную сторону Фигуры. Явление отклонения усиливается, если магнитная стрелка будет находиться внутри целого оборота проволоки, введенной в цепь, или так называемого галваноскопа. Для большого усиления отклонения наматывают на деревянную раму ряд оборотов длинной проволоки, обвитой шелком, и внутри располагают магнитную стрелку на медном штифтикЕ, привешенном на шелковинке. На том же штифтикЕ находится вне рамы медная стрелка, вращающаяся по Кругу с делениями и указывающая отклонения. Можно устранить влияние земного магнетизма на стрелку, и тем усилить ея отклонение, взяв остатическую систему стрелок, то есть две магнитные стрелки, прикрепленные одна к другой, так что северный полюс одной направлен в одну сторону с южным полюсом другой, и на оборот; одну из этих стрелок располагают внутри оборотов проволоки, другую вне их. Подобные приборы называются мультипликаторами; первый носит имя Швейгера, а последний Нобили. Число оборотов мультипликатора почти пропорционально тангенсу угла отклонения стрелки для той же цепи. Сила галванического действия цепи принимается пропорциональною тангенсу отклонения стрелки того же мультипликатора. Для измерения отклонений устроены точнейшие инструменты, именно тангенс-буссоли Пульё, .Вебе-ра, и др. Но здесь должно заметить, что галваническая сила, отклоняющая магнитную стрелку, должна действовать на нее различно с изменением угла между направлением стрелки и проволоки мультипликатора, а потому отклонение стрелки не дает нам точного средства измерить галваничес-кое действие цепи. Тем неменее тангенс угла отклонения магнитной стрелки принят за меру галванического действия цепи, или так называемой силы галванического тока,и обыкновенно принимают, что этот тангенс обратно пропорционален сумме сопротивлений всех веществ, составляющих цепь, и прямо пропорционален цри-
I чти пропорционально увеличению поверхности пар. Если будет увеличено число нар при той же поверхности их, то сила баттареи возрастает во столько раз, во сколько увеличивается число пар, но и сопротивление /баттареи возрастает во столько же раз. При незначительном сопротивлении остальных тел, введенных в цепь, отклонение стрелки немного изменяется от увеличения числа пар; если же это сопротивление значительно в сравнении с сопротивлением самых пар, то отклонение увеличивается почти пропорционально числу пар, введенных в цепь.
Чтобы увеличить поверхность пар в два раза, составляют батарей из двойных пар, то есть соединяют в двух парах (например Даниэля) медь с медью и цинк с цинком, в следующих двух играх делают тоже, и так далее; из новых двойных нар составляют баттареи как обыкновенно. Таким же образом устраивают баттареи из тройных, четверных, и вообще из кратных пар, каждая из которых составлена из нескольких простых нар, так что медные сосуды во всех их сообщены соединительными проволоками, и медные параллелепипеды тоже. Если нам дано несколько пар, например 24, то можно соединить их в батарей различным образом : можно из них составить батарей в 24 одиночные пары, в 12 двойных пар, в,8 тройных, и так далее; наконец в одну кратную пару, поверхность которой будет в 24 раза более простой. Обыкновенно баттареи устраиваются так, чтобы легко было произвести какое угодно соединение. При данном числе пар, самое большое отклонение получается тогда, когда сопротивление на электродах и веществах, замыкающих цепь, ближе всего подходит к сопртивлению на баттарее. Когда баттарея данною числа пар дает наибольшее возможное отклонение нричине галвапичсских явлений в цепи, так называемой электровозбудитсль-пой силе баттареи. Таким образом обозначив тангенс отклонения стрелки, или силу тока, через F, сумму всех сопротивлений в цени через R, меру силы производящей галваничес-кие явления через Е, получим
Е
F =-;
R
и это формула Ома (Ohm). Силу баттареи измеряют обыкновенно чно методе Уитстона (Wheatstone), большей или меньшей длиною проволоки на реостате, которую hjhcho ввести в цепь, чтобы уменьшить угол отклонения стрелки мультипликатора на одну и ту же величину. Таким образом найдено для нар Даниэля, Бунзена иГрове, что в них силы, производящия отклонение пропорциональны ч 1; 1, 68; 1, 8 (ио Ленцу); средний вывод, приводимый Мюллером из опытов своих, Якоби и ПопендорФа, дает для обеих последних баттареи почти равные числа, около 1,65.
Магнитное отклонение увеличивается с увеличением поверхности пар в баттарее и с числом,их, но не всегда одинаково. Из сказанного выше о сопротивлении легко заключить, что сопротивление баттареи может быть принято прямо пропорциональным. длине пространства занятого баттареею, и обратно—пропорциональным поверхности ея пар. Когда увеличиваем поверхности пар, оставляя тоже число их в баттарее, то сопротивление баттареи уменьшается во столько раз, во сколько поверхность пар увеличена. Когда остальные вещества, входящия в цепь, оказывают значительное сопротивление, то уменьшение сопротивления баттареи от увеличения поверхности ея пар не оказывает значительного влияния на отклонение стрелки. Когда же сопротивление вне баттареи незначительно, то отклонение стрелки увеличивается по-Т ом IV.
этом числе пар, то чтобы увеличить тангенб его в 2, 3 раза и вообще в и раз, надо увеличить число пар в 4, 9 раз и вообще в и2 раз.
Явление нагревания удобно наблкь дать в тонких металлических проволоках, вводимых в цепь. Эти проволоки нагреваются, раскаляются до красна и до бела, наконец плавятся. Если на одном конце замкнутой цепи насажен заостренный уголь, а на другом металл, то самые трудноплавкие металлы плавятся и улетучиваются Гг. Ленц, Мюллер, Гро-ве производили многочисленные опыты по этому предмету. По этим опытам температура проволок одного и того же металла возрастает прямо пропорционально длине проволоки, квадрату тангенса угла отклонения магнитной стрелки и времени нагревания, и обратно—пропорционально площади сечения проволоки. Для разных металлов, температура возрастает пропорционально сопротивлению их галвани-ческим явлениям. В различных газах, таже проволока не накаливается одинаково от действия той же батта-реи, причем с понижением температуры увеличивается количество газа в вольтаметре. Как металлические проволоки не представляют большого сопротпвления галваническим явлениям, то, по предыдущему, для усиления нагревания их лучше действовать баттареями, состоящими из кратных пар, чем многопарными баттареями; увеличение числа пар полезно лишь при длинных и тонких проволоках. Когда цепь замкнута заостренными углями, то концы их, раскаляются до бела и производят явление свЬта, продолжающееся и в том случае, когда концы угольков не будут между собою касаться, но будут находиться в некотором между собою расстоянии, вирочем весьма незначительном: В таком случае на концы их опирается полоса света, на которую магнит оказывает влияние; опа имеет особый блеск в точках прикосновения к углям, и ея свет, по опытам Физо и Фуко над Бунзеновой батта-реей из 46 пар, относится к солнечному как 235 к 1000. Явление света ярче в пустоте; оно скоро ослабевает от старания углей; свет постояннее при угле, приготовленном особенным образом, как для внешнего цилиндра Бунзено.вой баттареп, и усиливается, когда уголь был погружен в смесь буры и серной кислоты. Подобная же полоса, или искра света, появляется на концах проволок при быстром прервании или сови-кнутии цепи. Цвет искры изменяется вместе с металлом ироволоки, и по винению академика Ленца, зависит от отделяющихся частиц накаливающагося и горящого металла. При замыкании цепи, блеск искры увеличивается с уменьшением длины и увеличением сечения проволоки; при прерывании цени, искра сильнее, когда проволока длинна и навита в виде спирали на железный цилиндр, что зависит от намагничивания железа и индукции, о чем скажеви ниже. Явление накаливания и света всегда сильнее на конце катода. При явлении искры, обыкновенно образуется на конце анода налет окисла виеталла, из которого состоит конец катода. Если на конце первого находится пластинка, а на конце второго острие, то на пластинке налет образует кольцо, центр которого составляет проекция острия на пластинку. Если на аноде находится ртуть, а на катоде металлическое острие, то на поверхности ртути образуется углубление; если на оборот — то ртуть подымается в виде конуса. Нээф наблюдал в вшкроскоп Фиолетовый свет на аноде, и когда последний кончался острием, то в Фиолетовой световой оболочке он видел виельчайшия ослепительно-белия точки.
Если введем в цепь животный организм, например наше тело, взяв в обе руки металлические цилиндры, насаженные на концы электродов, и почувствуем сотрясение и боль в р)ках, плечах и груди. Эти явления Усиливаются при увеличении числа пар, но увеличение поверхности пар не оказывает на них значительного влияния но причине большого сопротивления, представляемого телом галва-ническим явлениям. Сухая кожа оказывает в этом случае наибольшее сопротивление; если же взять цилиндры намоченными руками-, то цепь в нары Даниэля производит уже заметные сотрясения. Полагают, что из частей организма нервы оказывают наименьшее сопротивление действию цепи. Если введем в цепь язык, то ощущаем кислый или горький вкус, смотря потому — будет ли сверху языка катод и под языком анод, или обратно; если введем в цепь десны, то с закрытыми Глазами вйдим небольшое сияние. Сильные сотрясения могут убивать животных.
В 18£0 г., Ампер, вслед за ot-крытисм Эрстедта, открыл так называемия электро-динамический явления, то есть взаимное притяжение и отталкивание проволок, замыкающих галва-нические цепи. Сущность этих явлений заключается в следующем: если две соединительные проволоки двух це-нёй составляют между собою угол, то части проволок, идущия от вершины угла к анодам обеих цепей, взаимно притягиваются; точно также и части, идущия от вершины угла к катодам;. напротив, проволоки, идущия от вершины угла к катоду одной цепи и к аноду другой, взаимно отталкиваются. По этому параллельные проволоки двух цепей притягиваются, когда у них одноименные электроды направлены в одну сторону, и отталкиваются, когда они направлены в противные стороны. Притяжение и от-талкивание, для равносильных цепей, | по опытам Вебера, пропорционально | квадрату тангенса угла отклонения ма-| гнитвой стрелки (квадрату силы тока). Притяжение и отталкивание изменяется в зависимости от положения и от расстояния проволоке, по законам магнитного притяжения. Если проволока одной цепи свИта спиралью в проволочный цилиндр, а Проволока другой цепи в другой цилиндр, то этй электромагнитные Цилиндры и.ии солепопдЫ действуют один на другой притяжением или отталкиванием, смотря но Их взаимному положению, и если один из Них может двигаться, то он стремится иридти в такое положение к другому, чтобы обороты проволок, образующих оба цилиндра, составляли как бы продолжение одной и той же проволоки, то есть оборот проволоки, ведущий ке аноду одной цени, притягивается оборотом, ведущим к катоду другой, и отталкивается оборотом, ведущим ке аноду второй це-иии. Подобное явление происходит и сь противуположным концом соленоида. Если один из соленоидов заменим магнитом, то действие остается совершенно тоже самое, причем северный полюс соответствует обороту, идущему к аноду, а южный—обороту, идущему к катоду. Это явление притяжения и отталкивания соленоидов можно преобразовать в нёпрерыййОе обращение одного соленоида около другого, или около магнита.
Если внутри соленоида будет Помещен железный или стальной цилиндр, то он делается Магнитом, при Чем северный полюс будёте при еом конце соленоида, к которому идОт анод, а южный при катоде. Железный цилиндр магнетизируется скорее стального, По по разомкПутие цепи, и которую введен соленоиде, железный цилиндр мгновепно теряет свою магНитность, а стальной удерживает ее. Посредством элеКтроМЯгНИ-та, точно также как посредством соленоида и естес+венвагО маГвЙтЗ, можно намагничивать стальные полосы. Электромагнит, то есть ЦИЛйнДр, обвитый соленоидом, может удерживать железный груз. Обыкновенно электромагниту дают подковообразную Форму; в этом виде, к концам подковы прикладывают железную полосу, или якорь, к которому можно привесить больший или меньший груз, и по этому последнему судить о силе электромагнита. Железный электромагнит с приложенным якорем удерживает свой магнетизм и по прерванин цепи, но когда якорь будет оторван, то магнетизм исчезает. Сила электромагнитов значительно превосходит силу естественных магнитов. Гг. Ленц, Якоби, Мюллер, Дуб, Фон-Рис, Дфиф, Барраль и др. произвели многочисленные опыты для вывода зависимости притягательной силы электромагнита от числа оборотов соленоида и толщины его проволоки, от размеров магнитизируемого железа, от Формы якоря, и тому подобное. Не все согласны в точном выражении этой зависимости, но по крайней мере приблизительно можно принять: 1) что при той же цепи и одинаковом числе оборотов соленоида, магнетическая сила электромагнита не зависит от толщины проволоки и радиуса сечения соленоида; 2) что магнетизирующее действие нескольких оборотов проволоки равно сумме магнетизирующих действий каждого из них; 3) что с усилением галванического действия цепи, то есть с увеличением отклонения магнитной стрелки, усиливается магнетизм электромагнита, причем, по мнению гг. Ленца и Якоби, магнитная сила пропорциональна тангенсу угла отклонения стрелки мультипликатора; по мнению Мюллера, это справедливо только для толстых магнитов и слабых цепей, но для каждого электромагнита существует некоторая конечная наибольшая сила, к которой можно ближе подойти при тонких электромагнитах, чем при толстых; 4; магнетизм электромагнита усиливается с увеличением его сечения, по мнеиию Якоби, пропорционально диаметру, а по мнению Мюллера пропорционально площади сечения; 5) увеличение веса якоря, при той же Форме, усиливает электромагнит; изменение Формы якоря изменяет силу электромагнита, но этот пункт еще не достаточно исследован.
§ 3. Мы не можем вообразить явления без производящей его причины — силы; но этому и галванические явления производятся некоторою силою. Но от чего и как развивается эта силае
Для ответа на этот вопрос, рассмотрим явления, которые обыкновенно предшествуют галваническим явлениям цепи, и потому могут быть приняты за причину последних.
Б самом начале сказано было, что галванические явления обнаруживаются в цепи, составленной из разнородных веществ, взаимно соприкасающихся. И так—прикосновение разнородных тел есть явление, предшествующее галваническим явлениям и их производящее.
Но не всякие два разнородные тела могут своим прикосновением произвести галванические явления, заметные и достуиные измерению. Во всех цепях, употребляемых для производства галваническнх явлений и рассмотренных выше, существует где ни-будь в цепи химическое действие прикасающихся веществ одного на другое, то есть составление новых веществ из составныхь частей иреж-них. Если в Замбониевом столбе это действие и менее заметно, то нельзя отвергать его, в следствие того, чго бумажные кружки всегда заключают в себе более или менее сырости. Чем сильнее химическое действие, тем сильнее действие цепи; когда химическому действию бат-тареи недостает материала, действие цеии ослабевает и прекращается. Когда где нибудь в цеии происходит еще химическое действие, то оно иногда ослабляет первое; в эгомь явлении заключается причина так называемой поляризации, потому что при этом в цепи являются как бы две баттареи, которых катоды обращены один к другому и аноды тоже, и эти две баттареи стараются сообщить стрелке мультипликатора отклонение в противные стороны, от чего сильнейшая доставляет уже меньшее отклонение. И так, химические явления составляют причину галванпческих.
Электрическая машина может произвести галванические явления, — именно можно разложить воду и соль со-дистого калия, беспрерывно разряжая кондуктор машины через дурной проводник, например, мокрой шнурок. Если этот шнурок будет соединен с проволокою мультипликатора, то магнитная стрелка отклоняется. При разряжении Лейденской банки, в проводниках обнаруживаются явления индукции, о которых скажем ниже.
По открытью Зеебэка, составив цепь из полос, спаенных из двух разнородных металлов, или даже составив цепь из, полос одного металла, но согнутых углом или спиралью, или составляющих как бы узел, и потом нагревая эти полосы в одном месте, получим в цепи галванические явления, как только жар станет распространяться через спайку, или уголь, или спираль. Такие цепи называются термо - электриче-скими; действие их слабо; для того, чтобы его сделать заметным, надо составить цепь из многих полос двух металлов, поочередно следующих один за другим в том же порядке (преимущественно берут висмут и сюрьму) и нагревать одновременно все спайки через одну. Нобили устроил в последнее время весьма хорошие приборы этого рода. Относительно галванического действия, происходящого от распространения теплоты по однородным полосам, различно нагретым, опытов произведено много, но предмет еще не исследован с точностию. И так — нагревание составляет также одну из причин галванических явлений.
Когда к металлической проволоке, концы которой соединены, станем быстро приближать проволоку галванической цепи, то в первой проволоке обнаруживаются мгновенно галванические явления; при этом стрелка мультипликатора получает отклонение, противное тому, которое бы она получила, если бы первая проволока замыкала цепь и по электродинамическим законам притягивалась ко второй. Обратное явление получили бы при быстром удалении пррволоки, замыкающей цепь, от проволоки, сомкнутой, но не сообщенной с баттарею.—Быстрое сближение и удаление двух проволок может быть замечено мгновенным сомкну-тием и прерванием цепи, в которую введена одна из проволок; при этом также мгновенно проявляются галванические явления в другой, и стрелка мультипликатора отклоняется—то в одну, _ то в другую сторону. Это явление называется индукцией и открыто английским ученым Форедэ (Faraday) 1832 года.—Если в цилиндр из свернутой проволоки вложим, или выдернем из него магнит, то в первой проволоке мгновенно появляются галванические явления. Если цилиндр, обвитый проволокою, получит быстрое вращательное движение, и при этом концы его будут проходить близ полюсов электромагнита или естественного магнита, то цилиндр будет мгновенно намагничиваться, причем каждый конец его будет попеременно делаться—то северным, то южным полюсом. Но магнит, как сказано выше действует как соленоид; по этому цилиндр можно рассматривать как соленоид, в котором анод и катод будут беспрестанно перемещаться, и в котором цепь будет беспрестанно — то прервана, то сомкнута; следовательно, проволока, обвергывающая цилиндр, должна обнаруживать, и.в самом деле обнаруживает мгновенное галваническое действие, которое беспрестанно отклоняет стрелку мультипликатора—тр в ту, то в другую сторону.—На этом явлении основаны магнито-электрические приборы; замечательнейшие цз них суть Клерка (Clarke) и Сциерера. Первый из них устроен так, что не, смотря на быстрое вращение полосы с двумя цилиндрами, которые составляют якорь магнита, проволоки, обвития около цилиндров, постоянно сообщецы с неподвижною ироволокою, замыкающей цеиь, и вместо которой могут быть введены в цеиь все тела, в которых мы хотим исследовать галваня-ческие явления. Наконец, к машине црибавляются еще особия приспособления— коммутаторы, цель которых состоит в сохранении при индукции катода и анода цепи натехъжф местах. Сила новой цени зависит от силы наводящого магнита, прямо пропорциональна числу оборотов сиирали, но не зависит от толщины проволоки или от металла ея. Сопротивление электромагнита действию цепи следует законам, изложенным выше: оно прямо пропорционально длине проволоки и обратно пропорционально ея сечению. Отсюда видно, что для производства различных галваниических явлений посредством индукции, надо употреби иь магнито-электрический прибор : 1) с большим числом оборотов тонкой проволоки, в тех случаях, когда употребляли многопарные гидроэлектрические цепи с-малыми поверхностями иар, и 2) с малым числом оборотов толстой ироводокц, в тех случаях, когда употребляли гидроэлектрические цепи из незначительного числа кратных нар. Таким образом к причинам, производящим галванические явления, надо отнести движение, сомкнутие и прервание галванической цепи вблизи тел, составляющих еще не дЬйствую-щую цепь.
Прервание цеип, замкнутой длинною проволокою, производит в последней второстепенные галванические мгновенные явления индукции, от чего искра, при прервании такой цеии, бывает ярче, чем при замкпутии ея. Земной магнетизм производит также явления индукции при быстром поворачивании цилиндра, обмотанного проволокою. Онии обнаруживаются, как открыл это Ара го, в 1825 г., от быстрого вращения плоских кругов в присутствии магнитов.
Наконец, в последние годы, оиыты Дюбуа Рэмон (Dubois Raymond) возобновили мысль Галвдни, что в органическом веществе связок и нервов заключается также одна из причин, производящих галванические явления, и что даже произвольное напряжение мускула имеет влияние на стрелку мультииликатора. Мы не войдем д подробности этого явления, потому что многие частности его составляют еще спорный вопрос, но заметим, что в наше время оно представляет весьма живой интерес.
Но чисто-наблюдательные и опытные исследования никогда не удовлетворяли человека даже и в тех науках, которые могут допускать только наблюдение и опыт. Не довольствуюсь группировкою однородных Фактов в одноименные катеюрии, ученые всегда стремились, посредством какой нпбудь гипотезы, проникнуть в самую сущность излагаемых Фактов, свести многочисленные причины данного явления к одной, наконец найти средство сгруппировать и связать между собою явления неоднородные, но в которых можно подозревать нечто общее. Это стремление, конечно, поэтизирует сухой результат опытов и наблюдений; оно иолезно как мнемоническое средство, позволяющее легче удержать в памяти ряд Фактов; наконец, оно увлекает массу публики,
чуждую Фактическим трудам естествоиспытателей, но охотно слушающую толкование малоизвестных Фактов, говорящее воображению. Но вместе с тем подобное стремление отымает у физических наук то строгое различие между истинным и вероятным, которое составляет достоинство всякой науки,и многие физические курсы, особенно в отделе так называемых невесомых жидкостей, до того перемешивают предположения современных ученых с результатами, добытыми опытом, что учащееся поколение не может отличить Факта от гипотезы и считает их одинаково истинными.
В наше время пора отделить науку от мифологии : мы употребляем это слово, потому что, по вашему мнению, к мифологии одинаково можно отнести и стрелы Аполлона, и токи электрической невесомой жидкости.
МЬи до этих пор старались, при изложении галванических явлений, удержаться по возможности от всякого гипотетического воззрения, и даже от названий, напоминающих тот или другой взгляд на рассматриваемый предмет, потому что желательно, чтобы офицеры, не специально занимающиеся этим делом, могли себе ясно представить главные Фактические результаты работ по части физики, занимающей всех современных ученых и обещающей огромные приложения. Тем не менее мы считаем своей обязанностью изложить здесь в самом кратком очерке главнейшия гипотетические воззрения современных ученых на сущность галванических явлений, на существенную причину, их цроизводящую, наконец, на связь, существующую между ними и дрии-ми физическими явлениями.
Начало галванических явлений ищут наиболее в двух особенных невесомых электрических жидкостях: в электричестве положительном и отрицательной ь, которые проникаютвсе тела. Этим жидкостям приписывают следующия свойства: частицы однородных электричеств отталкиваются, разнородных—притягиваются; в обыкновенном состоянии тел, противуположные электричества взаимно связываются, и каждое тело заключает их большое количество; в электрических явлениях обнаруживаются эти жидкости в следствие их разделения; при этом оне собираются на поверхности тела; некоторые тела позволяют электричеству свободно проходить через свою массу, другие представляют этому движению большее или меньшее сопротивление; первые суть хорошие, а вторые—дурные проводники электричества. В галваниче-ской цепи проявляется особенная сила, о которой будет сказано ниже, и которая, в одной или в нескольких точках цепи, постоянно разлагает разнородные электричества, отталкивая положительное к аноду и отрицательное к катоду. Как это разделение и отталкивание электричеств происходит постоянно, пока действует указанная сила, названная Вольтою электровозбудительною у то во все время действия цепи происходит течение электричеств от одного полюса цепи к другому, противоположному. Это явление называется током, и обыкновенно при этом рассматривают только направление тока положительного электричества, идущого от анода баттареи через все тела, введенные в цепь к катоду. Отклонение магнитной стрелки и количество полученного газа в вольтаметре считаются мерою силы тока; эту силу, по формуле Ома, полагают прямо пропорциональною электровозбудительной силе баттареи, и обратно, пропорциональною сумме сопротивлений в цепи. Эта гипотеза объясняет весьма удачно все иалванические явления, но тем не мен Ье остается гипотезою.
Причину иалванпчсскпх явлений нельзя искать исключительно в том или другом явлении, и едва ли можно искать одну причину для тождественных явлении гидроэлектрической,термоэлектрической и индуктированной цени. Тем не менее желание нривести все явления к единству заставляют приверженцев того или другого мнения жарко спорить, поддерживая исключительное господство одной причины. Так, во время Галвани и Вольты, первый приписывал исключительно организму силу, производящую судорожные движения лягушки; второй искал ея в прикосновении разнородных меиадлов. В наше время, господствуют преимущественно две галваническин теории. Теория прикосновения, которой следует большая часть знаменитых физиков, ведет свое начало от Вольты : по этой теории, в следствие взаимного действия двух разнородных соприкасающихся тел одно на другое, электричества их разлагаются и жидкости гидроэлектрических цепей служат им проводниками; с увеличением числа пар в цепи отталкивание разнородных электричеств производится с большей силою, и сила тока от того увеличивается. Прикосновение некоторых веществ возбуждает большую силу, чем прикосновение других, и в этом отношении наиболее употребительные вещества могут быть расположены в следующем ряду:
Цинк, свинец, олово, железо, медь, серебро, золото, платина, кокс.
Здесь предыдущия вещества составляют всегда отрицательный, а последующия положительный полюс. Электровозбудительная сила баттареи тем более, чехм далее одно от другого находятся в ряду вещества, составляющия баттарею. — Другая галваниче-ская теория, именно электро-химиче-ская, имеет за себя в особенности Фаредэ, Бэкреля, Деларива и английских физиков. Привержепцы этой теории полагают, что причина тока есть химическое действие жидкостей на металлы, что электро-возбудитель-нал сила проявляется в точках прикосновения металла к жидкости, и что без химического действия нет галва-нических явлений; объяснения галва-нических явлений в подробностях весьма различаются между собою. — Есть попытки согласить господствующие теории; Шенбейн полагает, что галванические явления суть следствия большого химического сродства жидкости к одному из металлов, чем к другому, и что это сродство проявляется разложением электричества каждой частицы, а самое химическое разложение, при этом происходящее в сомкнутой цени, есть следствие взаимного соединения разъединенных электричеств; ток или движение положительного электричества, в этом случае, направлен всегда от среднего тела к тому из окружающих, которого сродство с первым наибольшее. — Обе теории одинаково хорошо объясняют явления в гидроэлектрических цепях; химическая имеет то преимущество, что может определить наперед анод и катод цепи по законам химического сродства, но ей несколько противуречит известный Факт, что от усиления химического сродства в некоторых частях цепи не усиливается ея действие, и кроме того термоэлектрические цепи и явления индукции едва ли могут быть объяснены химическим действием. С другой стороны, трудно понять, как иростое прикосновение двух тел может возбудить силу, способную разложить химический состав, раскалить проволоку подвинуть магнитную стрелку.
Наконец, скажем несколько слов об общих теориях, старавшихся подвести под одну категерию различные роды явлений. Явления галванические, электрические и магнетические слишком тесно связаиы между собою, чтобы физики не пытались их соединить в одпо целое Уже Вольта считал галванизм — электричеством в движении (динамическим электричеством) в отличие от электричества в покое (статического), проявляющагося в электрических машинах. Ампер объяснял магнетизм токами, идущими в магнитах вокруг оси, соединяющей полюсы, а намагничивание железа и стали — приведением в порядок спутанных токов, проходящих внутри металла, причем задер-живательная сила стали мешает им придти снова в первоначальное неправильное положение, и сталь от того удерживает свой магнетизм. Причину земного магнетизма ищут, по этой теории, в токах, идущих от востока к западу, по направлению параллельных кругов, и эти токи считают термо-электрическими, происходящими от неодинакового нагревания солнцем разных частей земной поверхности. — Но более смелые умы старалцсь отыскать общую связь всех физических явлений. Так, по мнению Грове, теплота, свет, электричество, галванизм, магнетизм, химическое сродство, суть видоизменения силы, производящей движение вещества; когда движение замедляется, тогда сила встречает сопротивление и обнаруживается в однородных веществах теплотою, а в разнородных электричеством, так что, если бы можно было измерить все количество силы, потерянной от препятствий, замедляющих и изменяющих движение и количество силы, производящей в движущихся телах нагревание, электризиро-вание, галванический ток, химическое соединение, то эти силы оказались бы равными; потому каждое из этих явлений может посредственно или непосредственно быть преобразовано в другое и может производить самое движение. — По другой теории, эфир, невесомое вещество, наполняющее пространство между мирами, наполняет и промежутки между частицами в самой материи, составляя около каждой частицы атмосферу, которая имеет для каждого вещества особое вращательное движение; эфир притягивается к весомой материи, но имеет естественное стремление, однообразно разлитое в пространстве; по этому, весомая материя каждого тела не насыщена эфиром и оказывает еще притягательное действие на эфир других тел: отсюда всеобщее тяготение. Свет и теплота суть следствия волнообразного движения эфира в пространстве и внутри тел; электричество положительное и отрицательное суть состояния тел, которые по какой либо причине, потеряли часть эфира или приобрели избыток его; галванический ток есть быстрая передача эфира телами, имеющими избыток его, телам, в которых его не достает, химическое сродство состоит в согласном вращательном движении эфирных атмосфер частиц двух веществ, и при химическом соединении это вращательное движение делается общим для частиц двух различных тел и отличным от прежнего движения в каждом из них. — После всего, нами сказанного, не трудно убедиться в том, что физика невесо-мывь жидкостеии имеет свою мифологию.
В заключение теоретического отдела статьи, считаю нелишним привести таблицу быстроты, с которою передаются галванические и электрические явления, по опытам разных ученых. Для пространства, проходимого электричеством в 1, нашли :
Уалькер (Walker).. 18,690 англ, миль он же. 16,000 --
Гуд (Gould). 14,900 --
он же.. 15,890 --
Уитстон.288,000 -
Физо иГунэль.. 63,200 --
они же. 110,000 --
Мичель. 28,500 (1) творе и наблюдение за ровным действием цепи составляют главные условия успешного галванонластическа-го производства!—Галванопластические применения в военному делу не имеют особой важности, кроме изготовления некоторых мелких вещей или частей инструментов, нужных в технических заведениях, и прибора для ручного. я в некоторых государствах. В Пруссии, в галваноила-стическом заведении близ Берлина, изготовлена была пушка небольшого калибра, но этот способ может быть имеет блестящую будущность, а иока не вошел еще в употребление.
Если на медной посеребренои доске нарисуем какую либо фигуру, покрывая темные места рисунка слоем смолы, причем толщина слоя соответствуем густоте тени, и потом, покрыв доску графитом, поставим се на катод цепи в раствор медного купороса, то получим галвано-нластическую доску, с которой мож-по печатать рисунок. В этом заключается основание галванографии.
Вытравление гравировальных досок азотною кислотою заменяется помещением этих досок на аноде цепи. Кислород, освобождающийся в следствие галванического действия, соединяется с медью в тех местах доски, которые рука художника обнажила от воска или лака, и медная окись, здесь полученная, растворяется в жидкости, а в доске образуются углубления, нужные для производства печатания. Этот способ гравирования называется электротипгею.
Как мы видели выше, что медь осаждается на котоде из раствора медного купороса, так можно на нем осадить золото, серебро, платину, и так далее из растворов солей этих металлов. Это и делают при галваничес-ком золочении, серебрении, платиниро-, вании, и тому подобное.
| 2) Намагничивание железа с помощью
I спиральной проволоки, его обвивающей, перемена полюсов электромагнита, смотря потому, который из них сообщен с анодом и с катодом цени, и происходящее в следствие этого притягивание иди отта икнвапие концов другого магнита, приближение или отпадение якоря, дозволяют произвести, с помощью галваннческон баттареи, движение и употребить это движение для какой либо технической работы. На этом основаны электродвпгатель-ные машины Фромана и др. Мы не войдем на счет их в подробности, потому что, при нынешнем состоянии науки, эти машины менее выгодны, нежели паровыя, вододействующия, и т. и. и не имеют применения к военной технике.
3) Из всех приложений, галвани-ческих явлении, наиболее усовершенствованное в наше время и важнейшее по своим следствиям представляют электрические телеграфы. Уитстон, Кук, Морч, Штейнгейль и другие довели все подробности их до такого совершенства, что слова передаются на огромнейшия расстояния со скоростью 120 букв в минуту, и но предложению Бэквелля, самое письмо, с помощью химического действия батта-реи, передается без измеиения почерка на какое угодно расстояние.
Подробное описание всех главнейших приборов, употребляемых для электрических телеграфов, не смотря на важность этого приложения, не мое жет здесь иметь места, тем более, что для полного понимания всех подробностей их устройства, нужны под-, робные чертезки. Мы покажем только главные начала, на которых основаны наиболее употребительные приборы.
Сообщение между двумя отдаленными местами производится посредством Проволок обернутых бумагою, шедт ком, покрытых смолою, или еще лучше—гутта-церчею. Проволоки лежат на столбах., или под землею, в особенных трубах; если расстояние мезк-ду местами, сообщенными телеграфом, очень велико, то ца пути устроиваются промежуточные станции, которые вводят свои баттарсп в цепь, когда крайния точки телеграфической линии должны находиться в прямом сообщении. На каждой станции, точно так же, как на крайних точках линии, находятся баттареи, (обыкновенно Даниэлевы или измененные Вульстеновы), служащия для производства галваниес-кого действия, прибор для передачи электрических знаков, прибор для их принятия, и проволоки, идущия к большим медным листам, зарытым в земле. Когда две станции находятся в сообщении, то цепь образована бат-тареей на станции, передающей известия, прибором для ер передачи соединительною проволокою, прибором, принимающим известие на другой станции, и слоем земли мезкду двумя медными листами. Штейнгсйлыиервый подал мысль употребить землю для замыкания цепи, на том основании, что хотя земля и представляетъбольшое сопротивление действию цепи, од-‘ нако же это сопротивление уменьшается с увеличением сечения слоя земли, введенного в цепь, и при огромном сечении его сопротивление совершенно ничтозкно. Приборы для передачи ии приема известий бывают различно устроены. Ио системе Уитстона, Симсен-са и др., на круге начертаны буквы, цьиФры ц другие условные знаки, ц на пем двизкется стрелка, приводимая в движение телеграФициком, или особым механизмом, который телеграФщик ыозкет остановить, чтобы заставить стрелку указать на ту или другую букву, на тот или другой знак. Посредством весьма остроумного приспособления, поворачивание колеса со стрел-кою на нервой станции поперемедно замыкает и прерывает цепь между станциями, и тем намагничивает электро магнетический прибор на станции, принимающей известие, или уни-чтозкает магнетизм этого ирибора, а вместе заставляет на второй станции поворачиваться колесо со стрелкою на столько же, насколько повернулось колесо на нервоии станции; потому стрелка на второй станции указывает те же буквы или знаки, как на первой. Выгоду этой системы составляет возможность прямой передачи известия; невыгоду ея— сравнительная медленность, потому что в минуту передается не более 20 букв. По системе Морса, на станции, передающей известия, находится металлическая доска с закраиною, в которую вставлены начерченные на слоновой кости буквы и куски слоновой кости, таким образом, что против каждой буквы оставлено несколько промежутков, из которых одни весьма узки, другие широки и все наполнены металлическими выступами самой доски; против каждой буквы, порядок больших и малых металлических выступов, или число их, различны; доска имеет сообщение с проволокою, идущей в землю. Проволока, идущая ко второй станции, имеет на конце металлическую палочку, которою ведут по доске против той буквы, которую хотят передать,- когда палочка идет по слоновой кости, то цепь прервана, а когда по металлическому выступу, то замкнута. На второй станции находится электромагнит, получающий или теряющий магнетизм, смотря потому, замкнута ли цепь или ’прервана; каждый раз, когда цепь замкнута — рычаг, притягиваемый одним концем к магниту, прижимает другим карандаш или штифтик, обмазанный чернилами,к полоске бумаги, имеющей поступательное движение, так что когда палочка на первой станции проходит через малый металлический выступ, то на второй станции на бумагф ставится точка; когда палочка проходит через длинный выступ, на бумаге проводится черта. Главное условие правильной передачи известий есть равномерное движение палочки по доске. Выгода этого способа есть 6bicTpota, которая бы вает от 80 до 120 букв в минуту; неудобство его есть необходимость условной азбуки, где каждая буква выражена известным собранием точек и линий. По предложению Бэквелля, можно передавать самое письмо, писанное тем же почерком. Для этого оно пишется лаком, который не может замкнуть цени, на оловянном листе, натянутом на цилиндр, а на станции, принимающей известие, находится цилиндр, обтянутый бумагою, пропитанною желтоватым химическим составом, синеющим при разложении его. Соединительная проволока кончается двумя пружинами, движущимися винтообразно по поверхности обеих цилиндров, в следствие вращательного и поступательного движения последних, и это движение таково, что конец пружины постепенно пройдет по всем точкам цилиндра. Пока пружина движется по оловянному шесту первого цилиндра, до тех пор цепь замкнута, химическое действие происходит и бумага второго цилиндра синеет; когда пружина идет по букве, писанной лаком, то цепь прервана, химического действия нет, и бумага второго цилиндра сохраняет свой цвет. Если цилиндры вращаются совершенно равномерно, и пружины точно проходят через все точки их поверхности поочередно (что довольно трудно выполнить), то письмо, написанное лаком на первой станции, выходит тем же почерком желтоватыми буквами на синем поле, на второй.
Кроме того станции сообщены между собою особыми проволоками, служащими для сигналов, уведомляющих о начале передачи, о необходимости повторения, и тому подобное. Сигналом обыкновенно служит звон колокольчика.
Мысль ‘о приложении электричества к передаче известий существует с 1774 г.; галваническое явление разложения воды думал для этого употребить Соммеринг в 1811 г., и отклонение магнитной стрелки употреблено Шиллингом в Санкт-Петербурге, в 1832 и 1833 годах. Теперь Европа и Америка имеют уже много телегра-Фических лйний, но Америка перегнала Европу в этом отношении: в 1852 г., в первой находилось 18,000 верст протяжения телеграфических линии, из 30,000 верст всех телеграФииче-ских линий земного шара вместе. В Америке, почти исключительно употребляются телеграфы Морса. Существует подводный телеграф через канал Ла-Манш.
Не говоря уже о быстрой передаче обыкновенных известии, гальванические телеграфы дали единственную возможность предсказывать изменение погоды, по направлению движения грозовых туч, ураганов, и так далее, движения, которого быстрота далеко менее быстроты передачи телеграфических известии, и иотому в приморских ю-родах суда могут приготовиться к, буре до ея начала.
Для военного дела, важно употребление электрических телеграфов в минной воине и вообще при подзем-ных работах, где можно мгновенно известить на дальнее расстояние о встрече какого либо препятствия, о необходимости помощи, или какого либо инструмента, не отделяя людей для передачи известия, на что потребовалось бы значительное время.
4. Мы уже выше видели, что, при замыкании цени тонкими проволоками, последния накаляются и плавятся; при замыкании ея углями концы последних накаляются и при удалении углей на небольшое расстояние, на концы их опирается огненная полоса. Это явление приложено к освещению, ко у скал и мин.
От раскаливания углей можно получить свет лишь в 2Д раза слабейший солнечного, и яркость которого превосходит свет стеариновой свечи в 100,000 раз. По опытам Бунзена, галваническое освещение вт;рое дешевле газового при одинаковой с ним силе. Но главное затруднение этого рода освещения заключается в том обстоятельстве, что при старании углей увеличивается расстояние между их концами и изменяется яркость света. Для отстранения этого неудобства устроены мноиие регуляторы Лемольта, Стета, Фуко, Якоби, Алльмон, Чару-хина, и др., и теперь электрический свет может с успехом на некоторое время заменить освещение другого рода во время празднества, для театрального ЭФекта, для так называемого солнечного микроскопа, и тому подобное. Важнее нредыдуицих его приложение к снятью дагерротипных изображений ночью и в темных местах, к освещению рудников, минных галлерей и вообще подземных работ. В больших размерах, для постоянного освещения городов, электрический свет еще ни где не принят, хотя производились опыты во многих городах Европы и у нас в Петербурге, Москве, Казани и так далее
Для а скал, подводных камней, мин, употребляется с успехом галваническое действие. Так Роберт устроил для а скал прибор, состоящий из стеклянной или оловянной трубки, внутрь которой входят концы электродов баттареи; эти концы сначала закручены, потом расходятся в виде вилы и соединяются весьма тонкою платиновою проволокою. Трубка наполняется ом и вставляется в отверстие, пробуравленное в скале. При замкнутии баттареи платиновая проволока расплавляется и вспыхивает.
Прибор подобного же устройства может служить для а мин, для чего употребляют также угли. В последнем случае, должно обратить особенное внимание на то, чтобы ящик с ом, в котором находятся угли, не подвергался сотрясениям и толчкам, и чтобы наемпание а в ящик производилось осторожно, потому что случайное обламилвание концов } глей может помешать у. Офицер, назначенный на это дело, должен хорошо усвоить все основания устройства галванических приборов и обращаться весьма осмотри тельно С предметами, ему нужными потому что успешное действие мины зависит от своевременного соблюдения многих предосторожностей. У нас существуют особия галваниче-скин команды инженерного ведомства, при которых состоят и морские офи-церы, и которые приучаются к этому делу под наблюдением академика Якоби.
5. Быстрая передача галпанических явлений на большия расстояния дала Возможность сообщать одновременный ход часам, находящимся Весьма далеко одни от других. Так движение стрелок нормальных часов может быть сообщено скольким угодно стрелкам, движущимся по циферблатам. Этбт способ может служить и для измерения широты мест, что и было сделано в Северо-Американских штатах. Самое движение часового механизма может быть произведено посредством галванйческих баттарёй, и в ЭтОм роде нёилуЧшиё приборы принадлежат Стёреру, хотя трудно получить от какой либо батарей равномерное действие.
Наконец быстрота галванического действия дала возможность измерить время весьма быстрых явлений и для этого служат хроноскопы. Но важности этих инструментов для измерения времени полета нуль и артиллерийских снарядов, мы относим их рассмотрение к особой статье (См. Электробалистические приборы).
Галваническгя явления столь ваЖны по своим приложениям, как уже сделанным, так и возможным еще в будущем, что необходимо всякому образованному офицеру познакомиться с их сущностью и только опасение расширить через меру пределы нашёй статьи заставило нас ограничиться в неии самым необходимым. Сочинения по этому предмету весьма многочн сленны; мы укажем на следующия, как новейшия.
Руководство к Физике, Составленное академиком Ленцом,. 4 пзд. 1852 г.
Pouillet-Miillers, Lehrbuch der Physik und AJeteorologie, 4 Auflage 1852—53.
Bericht iiber die neuCslen ForLstbrilleii der Physik, von D. Job. Muller. Erst, Band. 18И9—51.
Как порное изложение рассматриваемого предмета на русском языке, весьма замечательны :
Общепонятная Физика, сост. Н. Ииса-ревским, которой вскоре выйдет второе издание.
ГалванизМ и его практические приложения, статьи Ф. Петрушевского, в Сыне Отечестёа за 1852 г.
П. Л. J.