Переменный ток, асинхронная машина, магнитное поле, радиосвязь

  Вот что говорил Эдисон о своей  работе: «Единственное мое стремление – работать, не думая о расходах. То есть, если мне хочется занять целый месяц и весь свой штат выяснением, почему одна угольная нить накаливания  работает чуточку лучше другой, то я желаю работать, не беспокоясь о том, сколько это будет стоить. Мысль о затратах раздражает меня. Мне не нужны обычные утехи  богачей. Мне не нужно ни лошадей, ни яхт, на все это у меня нет  времени. Мне нужна мастерская!»

  Свет  и энергия

  Главной трудностью на пути к широкому применению угольно-дугового освещения было отсутствие надежного и недорогого источника  электрической энергии. Это препятствие  было устранено в 1867 году Греммом, который изобрел самовозбуждаемую динамомашину, вырабатывающую постоянный ток. Примерно в то же время было сделано еще одно открытие, повлиявшее на прогресс электрического освещения: Спренгел изобрел мощный вакуумный насос.Многие материалы, которые окисляются при накаливании на воздухе, благополучно выполняли свои функции в вакууме.

  В 1878 году Эдисон обратился к нерешенной проблеме электрического освещения  в быту. Электрическому свету нужно  было выдержать конкуренцию в  цене, яркости и удобстве с газовым  рожком. Прежде чем приступить к  лабораторным исследованиям, Эдисон до тонкостей изучил газовую промышленность. На бумаге он разработал план центральной  электростанции и схему радиальных линий к домам и фабрикам. Затем  он подсчитал стоимость меди и  других материалов, которые потребуются  для изготовления ламп и добычи электроэнергии с помощью динамомашин, движимых паром. Анализ этих цифр определил не только размеры лампы, но и цену ее, равнявшуюся 40 центам.

  Когда Эдисон убедился, что сможет решить проблему электрического освещения, он принялся работать над лампой с угольной нитью накаливания, помещенной в  стеклянный шар, из которого выкачан  воздух. 27 января 1880 года Эдисон получил  патент на изобретение №223898

  Сама  по себе мысль была не новой, если не считать того, что по конструкции  лампа Эдисона отличалась от своих  предшественниц. Главное его достижение – это исчерпывающее изучение материалов и то, что он в удивительно  короткий срок нашел наиболее эффективный  и надежный уголь для нити накаливания.

  Первые  нити накаливания представляли собой обыкновенные швейные нити, покрытые углем. Они могли находиться в раскаленном виде в течение 40 часов. Эдисон перепробовал все вещества, содержащие углерод: продукты питания, смолы – в общем счете 6 тысяч разновидностей растительного волокна. Лучший результат показал бамбук, особенно тот сорт бамбука, из которого был сделан футляр японского пальмового веера.

  Эдисон  сконструировал двухфазный генератор, решив проблему, казавшуюся безнадежной  даже ведущим электрикам того времени. Люди, которые высмеивали Эдисона  за его невежество в теоретических  вопросах, не могли поверить, что  можно изобрести динамомашину, которая работала бы в условиях меняющейся электрической нагрузки. Ведь потребители все время включают и выключают свет в доме или в разных домах на одной улице. Динамомашина Эдисона была построена вопреки всем канонам конструкторской науки того времени, но он и на этот раз оказался прав.

  Затем Эдисон приступил к изготовлению динамомашин, кабелей, лампочек и осветительных приборов. Он вызвал из Англии Сэмюэла Инсэлла и назначил его распорядителем своей фирмы. Так началась карьера Инсэлла на поприще создания городских коммунальных удобств.

  После того как производство было налажено, многие вспомогательные фабрики  были проданы концерну, возглавляемому Генри Уиллардом, который нажил состояние на постройке железных дорог на Западе. Новая корпорация стала называться «Эдисон Дженерал Электрик компани».

  Эдисон  оставался в электроламповой  компании не из-за стремления к наживе, а просто из гордости. Он дал себе слово добиться, чтобы лампочка стоила не больше 40 центов, иначе весь проект не будет иметь коммерческого  значения, и должен был сдержать это слово, чтобы не уронить себя в собственных глазах. Он занялся  механизацией метода производства ламп. В первый год лампа стоила 1 доллар 25 центов, на следующий год – 1 доллар 10 центов, а уже в течение третьего года цена ее снизилась до 50 центов. На следующий год каждая лампа  уже приносила прибыль в три  цента, и новые доходы покрыли  все предыдущие потери. Когда цена лампы стала равна 22 центам, Эдисон продал фабрику.

  Самостоятельные открытия и изобретения Эдисона

  В тот же год, когда Эдисон завершил работу над телефоном, он, сидя за письменным столом, вчерне набросал чертеж нового аппарата, потом с минуту глядел на него, прикидывая, сколько времени  уйдет на его изготовление. Эдисон платил своим механикам сдельно, и сбоку на чертеже он написал  «18 долларов». Он передал чертеж Джону  Круези. Механизм был совсем прост, и, уже кончая сборку деталей, Круези мимоходом спросил у Эдисона, что это будет такое. Говорящая машина, – ответил Эдисон, и Круези громко расхохотался над шуткой Старика.

  Когда аппарат был готов, Эдисон установил его и крикнул в рожок: «У Мэри был барашек». Затем он что-то переключил в аппарате, и машина скрежещущим голосом выкрикнула те же слова. Круези опешил от изумления.

  Тот факт, что электрический свет, телеграф, телефон и динамомашина Эдисона были вариантами уже существовавших изобретений, никак не умаляют роли изобретателя. Однако случается, что человек находит новую дорогу, на которую еще никто не ступал.

  Идея  фонографа, машины, записывающей, неограниченное время сохраняющей и воспроизводящей  человеческую речь и музыку, была совершенно новой. Патентное бюро, следуя обычной  процедуре, пыталось разыскать прецедент, но не нашло ничего, даже отдаленно  напоминающего изобретение Эдисона, несмотря на то, что отдельные узлы, входящие в конструкцию, не являлись новинкой.

  Эдисону пришла в голову мысль о говорящей  машине, когда он разрабатывал метод  записи телеграмм на поверхности  плоского вращающегося диска иглой, которая по спирали наносила точки  и тире. Для воспроизведения телеграммы плечо рычажка помещалось в желобке  цинкового диска, и, когда диск вращался, плечо опускалось и поднималось  в соответствии с пометками на диске. Однажды Эдисон запустил машину на большой скорости, и плечо рычажка  начало вибрировать, издавая звуки. Эдисон сообразил, по аналогии с телефонными  экспериментами, что, при прикреплении плеча рычага к диафрагме, будут возникать звуковые волны разной частоты.

  На  чертеже, который Эдисон передал  Круези, был изображен вращающийся цилиндр, приводимый в движение ручкой. Он был обернут листом олова. При вращении цилиндр продвигался вдоль двух неподвижно закрепленных рожков. Один рожок был микрофоном. В нем находилась, гибкая диафрагма с крохотной иглой; игла соприкасалась с оловянной оболочкой цилиндра.

  Когда кто-нибудь говорил в микрофон и  одновременно вращал цилиндр, вибрации диафрагмы оставляли шероховатый  след на оловянной оболочке. Для  воспроизведения записи микрофон снимали, цилиндр возвращали в первоначальное положение, и другая трубка со значительно  более чувствительной диафрагмой и  более легкой иглой ставилась  на место микрофона. При вращении рукоятки иголка передавала вибрацию диафрагме, которая создавала звуковые волны.

  В следующей модели фонографа одни и те же диафрагма и игла использовались и для записи, и для воспроизведения. При воспроизведении на диафрагму  крепился мегафон для усиления звука.

  Публика впервые узнала о существовании  фонографа в 1877 году, когда Эдисон показал его нескольким друзьям. Они увидели незамысловатую машину, которая, к их удивлению, говорила голосом, похожим на человеческий, и в то же время каким-то сверхъестественным: «Доброе утро! Как поживаете? Как вам нравится фонограф?».

  Эдисон  был в восторге от своего изобретения. Он предложил следующие 10 способов его применения:

  Диктовка  писем и документов без стенографистки. Фонографические книги для слепых. Обучение красноречию.

  Воспроизведение музыки. Запись на память семейных событий, голосов членов семьи. Музыкальные шкатулки и игрушки. Часы, которые могут вслух объявлять время. Сохранение языков посредством точной регистрации правильного произношения. В целях образования. В сочетании с телефоном для записи переговоров.

  Так же, как когда-то Эдисон усовершенствовал телефон Белла, Белл и его помощники  развили теперь идею Эдисона. Они  создали графофон, в котором восковой цилиндр заменил оловянный. Игла теперь оставляла дорожку на цилиндре, в то время как в аппарате Эдисона она наносила вдавленные отметины. Графофон значительно превосходил по качеству машину Эдисона.

  Третий  вид «говорящей машины» – граммофон  – был изобретен Эмилем Берлинером. На стыке веков фонограф и все его виды завоевали широкое признание, и большинство предсказаний Эдисона, сделанных за двадцать пять лет до этого, начали осуществляться.

  Эффект  Эдисона

  Фонограф  был одним из изобретений, которыми Эдисон особенно гордился. Другое открытие Эдисона, как оказалось впоследствии, было еще более важным: он первый обнаружил ток свободных электронов через вакуум (см. рис. p003). В течение четверти века эти его наблюдения оставались почти незамеченными. Только в конце XIX века на них, наконец, обратили внимание, и «эффект Эдисона» лег в основу создания радиолампы и радиопромышленности.

  В 1883 году, когда Эдисон работал над  угольными нитями накаливания, он заметил, что внутренняя поверхность стеклянных ламп постепенно темнеет. Угольный налет  равномерно покрывал всю поверхность  лампы, кроме одной полоски в  том месте, где крепилась нить. Создавалось впечатление, что подпорка как бы отбрасывает тень.

  Эдисон  предположил, что угольный налет  на стекле появляется из угольной нити, но не мог объяснить происхождение  «тени». Он поместил маленькую металлическую  пластинку между двумя ножками  подпорки нити. К металлической пластинке  можно было попеременно подключать конец нити накаливания с большим  или меньшим потенциалом. Эдисон обнаружил, что когда пластинку  соединяли с + полюсом, в пластинке появлялся небольшой электрический ток. При присоединении к  - полюсу этого не происходило.

  Через тринадцать лет, в 1896 году, открытие электрона  Дж.Дж. Томсоном навело помощника Эдисона Флеминга на мысль о том, что полузабытое явление, которое наблюдал Эдисон, объяснялось тем, что раскаленная угольная нить испускала электроны, которые притягивались через вакуум к положительно заряженной пластине. Когда пластина заряжалась отрицательно, электроны отталкивались от нее.

  В сконструированном Флемингом варианте прибора Эдисона нить накаливания  окружала металлическая стенка, заряженная положительно. Прибор пропускал только положительную половину каждого  цикла переменного тока. Это было не что иное, как первый электронный  выпрямитель.

  В начале нового века великий творческий дух Эдисона начал увядать. Он стал работать усерднее и менее разносторонне, хотя еще в 1903 году изобрел новый  вид аккумулятора, а еще раньше – новый способ отделения железа от низкокачественных руд.

  В 1891 Эдисон запатентовывает кинетоскоп - аппарат для демонстрации последовательных фотографий движения - и кинетограф и впоследствии в 1906 он организовывает киностудию «Edison Manufacturing Company».