Послушал варианты. Даже так? Не знал.
— Есть два основных варианта — можно поставить колесо и, вычерпывая воду с одного конца, заливать ее в другой. А можно прокопать сток из пруда, вода и выльется. Недостаток первого варианта, что нам нужно постоянно прикладывать усилие для перекачки воды. А недостаток второго варианта — что вода из пруда рано или поздно выльется и на этом все закончиться. Вот оба эти способа и применяют для оживления электрической реки внутри металла. Например, есть разные металлы, испытывающие сродство друг к другу, ну прямо как медь и олово в бронзе. Если такие металлы сложить вместе в крынке с соленой водой, которая помогает металлам оживить их электронные реки — то можно к ним присоединять другие металлы, и в них так же будет протекать электричество. Еще египтяне умели это делать, опуская в вино пару разных металлов. Говорят, они так занимались обманом купцов — покрывая медные изделия тонким слоем золота, как мы уже умеем делать, и продавая эти изделия как золотые.
Переждал обмен мнений.
— Вот именно так собран электрический столб, что тут, у стола, видите. А что может это электричество? Искру вы видели. Но это мелочь. Искра может стать ярким светом!
С этими словами подключил, через пару пластин выключателя, гальванический элемент к тонкой, экспериментальной, свече Яблочкова. Она у меня при испытаниях не каждый раз зажигалась, после чего, увеличил высоту вольтова столба — надеюсь, теперь не подведет. Положил на вершину, между двумя угольными столбиками, разделенными глиняной пластинкой из просто высушенной, не обоженной, глины, тонкую медную стружку и замкнул выключатель. Ярко полыхнула сгоревшая медная нить, и на ее месте зажегся нестерпимо яркий белый шар дуги, от которого под стропила крыши потянулся столб дыма, неохотно вытягивающийся в распахнутые под коньком вентиляционные люки. Так как дым выходил не весь — опыт затягивать не стоило.
— Вот такой свечей мы территорию половины завода осветить можем. Но и это еще не все. Чуете, какой от огня жар идет?
Жар действительно шел вполне приличный и ладонь руки, которой отгораживался от яркого света — ощутимо пригревало. Прихватил второй рукой в рукавице стальную полосу и внес в дугу самый кончик нижней стороны пластины. Полетели искры, и к деловитому жужжанию дуги добавился знакомый звук бенгальских огней. Запах стал более насыщенный.
Видимо неудачно пошевелил полосой в дуге, и она, с прощальным хлопком, погасла. В наступившей темноте, ярко красными пятнами выделялись оплавленный кончик железной полоски и продолжающие дымить вершинки угольных электродов. В зале висела тишина и густой запах сварки. Запах, к счастью выветривался, тишина разрасталась. Надо было срочно отгораживаться от козней дьявола.
— Показывал этот опыт нашим святым отцам — они, в отличие от вас, не молчали, а задавали вопросы!
Зал оживился, но задавать вопросы им не дал. Продолжил, пока металл еще был горячий.
— Вы увидели, что электричество, это не только свет и тепло. Им еще можно плавить и резать металлы. А кузнецы знают — чем можно метал плавить, тем его можно и сваривать. Если раньше мы раскаляли заготовки в печи, а потом их складывали вместе и проковывали, чтоб они сварились — то теперь мы можем сваривать металлы в пламени электричества!
Народ зашумел, но перерасти шуму в вопросы, опять не дал.
— Почему мы этим не пользовались допреж? Вот с этого и начнем наше занятие. Как уже сказывал, породить течение в металлах можем двумя способами. Вкладывая силу или расходуя сам металл. То, что вы сейчас видели, израсходовало часть металла вот из этого электрического столба. И коль мы начнем такое применять по всему заводу, вскоре без штанов останемся. Значит, будем учиться создавать течение электричества, прикладывая силы, как в примере с водяным колесом на пруду. И силу к реке электрической будем прилагать похожим способом. Вот только, сами понимаете, коль река в металле невидима, то ее руками не оживить, и сколько не тряси металл, течения в нем не будет.
Мысленно отвлекся. На самом деле, это не совсем так, есть и пьезоэффект и еще масса вариантов, но пока моим подмастерьям об этом знать рановато, пусть усваивают малыми порциями, а мне их останется только подержать у плеча вертикальными столбиками, и погладить им брюшко, чтоб не срыгнули.
— Но господь, в мудрости своей, создав невидимые реки электричества, создал и невидимые руки, которые могут с этими реками взаимодействовать. И связал эти явления как родственников, когда одно может вытекать из другого. Так, к примеру, как только мы зажгли свет, и по проволоке потекло электричество, то вокруг проволоки сразу возникли эти невидимые руки, которые ученые мужи прозвали магнитным полем. Руки то хоть и невидимы, но строго обхватывают провод вокруг, и коль к такому проводу поднести еще один провод, по которому течет электричество, и который так же охватывают невидимые руки магнитного поля — то эти две руки промеж себя взаимодействовать начинают. С этим взаимодействием вы все знакомы. Вспомните о «рыбках», по которым поморы кочи водят. Они все в одну сторону показывают. А почему? Ответ прост. Внутри всей земли много железа, хоть оно и глубоко. Текут по этому глубинному железу электрические реки, словно на земле реки обычные, и обнимающие их руки магнитного поля проходят сквозь всю землю, так как они невидимые и нет им преград. Вот и выходит, одета наша землица вся целиком, а не только Россия, в плотную шубу из этого поля. А шубу, сами знаете, вверх ногами не оденешь, вот и сидит она на мире нашем неподвижно, пока реки внутри земли русла не поменяют. Но такое, не дай создатель, произойти в ближайшие столетия точно не может. Сами знаете, и на земле то реки русла не вдруг меняют, а уж под землей и подавно.
Перевел дух, осмотрел ряды глаз, передающие весь спектр состояний, от жадного любопытства до стеклянного непонимания. Сделал мысленно заметки, кто у меня будет работать руками, а кто головой.
— Как уже говорил, электричество, и поле это магнитное, сродство друг к дружке имеют, вот и выходит, что металлы некоторые, которые самое большее сродство к магнитному полю испытывают, и которые сами могут другое железо притягивать — стремятся повернуться так, чтоб одним концом на воротник шубы земной указывать, а другим на подол. Вот из такого металла «рыбки» и делают, да на тонкой нити их подвешивают, чтоб крутится «рыбке» ничего не мешало. А то реки то, электрические, глубоко под землей, чует их «рыбка» слабо, и коль ей еще мешать что-то будет, она правильное положение не займет. И еще одно объяснение дам, над которым гадали. Коль рядом с «рыбкой» кусок железа положить, она неверно показывать начинает. В этом все тоже сродство виновато, вокруг железа хоть и слабая, но есть небольшая шуба магнитного поля, вот «рыбка» к нему и тянется, кусок железа хоть и маленький, по сравнению с миром нашим, зато рядом, а до подземных рек далеко. А вот медь сродства к магнитному полю не имеет, и «рыбке» верное направление показывать не мешает. Но о том буду подробно не с вами, а с морячками нашими говорить. А для нас важно другое. Коль сродство у электричества и поля магнитного такое близкое, то одно другим подтолкнуть можно, а потом из одного в другое преобразовывать.
Начал накручивать медный провод на толстый гвоздь, не прекращая пояснять. Народ тут же повыскакивал с лавок и столпился вокруг стола.
— Коль грести веслом по реке нам было бы потребно, мы как лопасть весла поставим? Правильно, поперек воды. Потому как греби мы лопастью весла вдоль воды — с места бы не стронулись. А, как уже сказал, руки магнитного поля обнимают провод с электрической рекой, то есть, они вокруг провода — вот и давайте подумаем, как мы можем поставить провод, по которому течет электричество, чтоб в другом проводе подтолкнуть застойный невидимый пруд.
Так как на глазах у всех наматывал уже не первый десяток витков — догадались многие. Сообразительный тут народ.
Домотав макет электромагнита, подсоединил его к вольтову столбу. На всякий случай, не к полному, а примерно на треть. Продемонстрировал, как притягиваются куски железной полосы и обрезки проволоки. Обсудили, в том числе и появившиеся полюса. Теперь у нас не просто круговое магнитное поле, а есть концентрированные точки. Вот ими и будем грести застойные пруды.
Провел электромагнитом вдоль куска проволоки — все, с открытыми ртами, ждали искры. Угу. Цирк на выезде. Но разочарование было очень заметно.
— Сами видите, не хватает сил, чтоб ток электричества создать. Он такой слабый получается, что на искру не хватает. Но тут уж вы сами знаете, коль одна лошадь телегу стронуть не может, надо запрячь еще. Вот этим и будем заниматься.
Поручил подмастерьям мотать на гвоздях электромагниты. Народ скучковался на пять групп, и зазвучали обычные в этих случаях советы под руку.
Сам взял заготовленную дощечку с отверстием посередине, примерился к отверстию, и начал наматывать катушку, чтоб она могла свободно в отверстии вращаться. С заданиями справились быстро.
— Теперь смотрим, что у нас получилось. Вместо одного электромагнита используем шесть, пять ваших и один мой, что намотал раньше. Проволоку, по которой раньше возили электромагнит, свернул в спираль, чтоб не по проволоке магнитами возить, а вращать проволоку внутри кольца из этих шести магнитов. Сами понимаете, для тех же бортов корабля одинаково, сам ли корабль по тихой воде идет, или корабль стоит на месте и его обтекает течение реки. И в том и в другом случае вода течет вдоль бортов. Вот мы так и поступим, теперь электромагниты стоят неподвижно, а проволоку будем крутить.
Подключил шесть электромагнитов друг к другу, закрепили их вокруг отверстия на деревяшке. Намотанную спиралью проволоку, с подвязанными ниткой витками, чтоб не рассыпались, закрепили поперек отверстия на двух отводах от спирали, образовавших ось. Отводы уперли торцами в накерненные углубления в железных скобах, которые и держали спираль. Оглядел конструкцию. Хлипко все, зато за десять минут делается.
— Теперь нам надо быстро вращать спираль, которую будем называть ротором. Предлагаю на ось намотать нитку и быстро ее вытягивать — тогда ротор хорошо раскрутиться. А пока ротор крутиться, попробуйте высечь искру из проводов, которые к скобам подключены.
Попробовали. Минут десять пробовали, успев за это время пару раз сорвать ниткой ротор с опор. Искра была. Точнее, призрак искры, но все попробовали и увидели. Продолжили обсуждение. Рассказал, что течет электричество по металлам, но разные металлы пропускают его по-разному. Один металл, как широкая река, а другой как порожистый ручей. А фарфор и стекло, например, электричество вообще не пропускают. И если в металле будут вкрапления всякой грязи и шлака — то это будет как мели на широкой реке, и металл, хорошо проводящий электричество, после такого загрязнения станет проводить его плохо. Но и материалы, не проводящие электричество, все равно нам нужны, так как ими мы обмазываем провода, создавая как бы стенки трубы, по которой течет невидимая река, чтоб она не расплескивалась напрасно и не портила нам задумок. Но в случаях, когда провода надо соединить, как мы соединяли меж собой электромагниты — эту обмазку, которую назовем изоляцией, надо счищать, чтоб голые металлы друг с другом соединялись, иначе поток электричества прервется.
Наконец, дал волю вопросам. И первый вопрос был вполне ожидаем — зачем нам такие сложности, если электромагниты питаем от электрического столба и все равно расходуем металл в батарее? Молодцы. Зрят в корень.
— Если ротор сможет дать много электричества, то часть из него мы направим в электромагниты, и столб будет не нужен… Попробуем, конечно. Но перед тем, как пробовать, расскажу еще одно важное свойство этих невидимых рек. Дело в том, что когда мы включали электромагнит или искру напрямую от электрического столба — невидимая река текла ровно, именно так, как текут обычные реки. А вот когда мы стали подгонять ее руками магнитного поля — течение в роторе стало совсем иным, подумайте сами, представьте, что один полюс электромагнита это одна сторона весла, а другой — противоположная. И вот наша спираль поворачивается к этим электромагнитам то одним боком, то другим. Вот и выходит, в нашем примере с веслом, что это как по воде веслом туда-сюда грести. Движение воды то будет, а вот равномерного течения — нет. Но, вы сами видели, что для искры это безразлично, в одну ли сторону течет электричество или дергается. Главное, чтоб течение было. А вот для электромагнитов, что создают магнитное поле, проталкивающее невидимую реку в роторе — направление течения важно. Но есть у нас способ, снимать с ротора не прыгающий ток электричества, который будем называть переменным, а ровный, который будем называть постоянный. Ну, кто — что мыслит?… Подскажу. С одной спирали ротора нам постоянный ток никак не снять, на то она и одна. А если мы на ротор несколько спиралей намотаем?
Все равно не догадались. Рассказал про коллектор, когда несколько обмоток ротора подсоединяются к некоторому количеству пластин на оси, и по этим пластинам скользят пары щеток-токосъемников, которые отбирают от обмоток электричество, каждая в свой черед. В результате получается не идеально постоянный ток, а с небольшими биениями. Но это как с плохо закрепленным колесом телеги — вилять оно виляет, но ехать особо не мешает.
Раздал подмастерьям бумаги с чертежами небольшого генератора постоянного тока на четыре обмотки статора и пять обмоток ротора. Выдал и деревянные шаблоны, по которым нужно будет гнуть сердечники из полос мягкого железа. Габариты генератора, по большому счету взял от балды, ориентируясь на габариты генератора от автомобиля моего времени. Генератор делали всем миром. Старательно мешая друг другу. Потратили больше времени, подгоняя детали согнутые разными помощниками, чем, если бы все делал один человек. Зато все прикоснулись к неведомому, а когда в этом неведомом есть хоть частичка твоего труда — то оно перестает быть пугающим и становиться близким и понятным.
Под грохот ударов, по сгибаемым деталям сердечников, рассказывал, что железо лучше проводит магнитное поле, а медь лучше проводит электричество — вот нам и надо максимально использовать эти две особенности. Когда мы сворачиваем медную проволоку спиралью — река электричества порождает водоворот. И если в центр этого водоворота поставить ось, водоворот от этого только сильнее станет. И материалом для этой оси лучше всего подойдет железо. Вот только, если поставить ось из массивной железной отливки — то водоворот в ней породит электрический ток, и будет на это расходовать силы, а нам этого не надо. Именно по этому мы набираем оси, которые будем называть сердечниками, из железных полос, да еще олифой закрашенных. Олифа электричество не проводит, вот это и помешает внутри железного сердечника разгуливать электричеству.
Собирали генератор более полутора часов, и это, не смотря на толпу народа и заготовленные заранее материалы. Каждый чих приходилось пояснять, и почему мы для сердечников отдельные катушки из бумаги сделали, и зачем везде бумагой прокладываем. Зачем, зачем — да не верю просто в надежность изоляции проводов! Если на изоляцию между витков еще могу положиться, то наматывать провода на голый металл, да еще и при условии, что на изгибах изоляция проводов потрескивает — очень чревато. Кроме того, отдельные бумажные катушки позволяют спокойно наматывать их на оправках разным людям — а если мотать их прямо в генераторе, то будет очень неудобно, больше чем пара человек работать не смогут, да и то локтями толкать друг друга будут. А отдельные катушки, снимем с оправок и наденем на сердечники. Если будут болтаться, еще полоску железа подсунем. К сожалению, толщина пластин немного гуляла, и угадать размер совершенно точно было на уровне высшего пилотажа — нам этого пока не надо.
Разок выходили с мастерами на перекур. Точнее, у меня был перекур, а у них вопросник. Говорили о том, что нужно будет для электрических машин, и как с ними поменяется завод. Литейщика интересовала моя оговорка про грязный металл. Понятия не имею, как его чистить. Предложил продувать медь воздухом, как мы со сталью делаем, всякая гадость может выгореть в шлак. Вот только и сама медь окислиться. Попробуем, конечно. Еще бы потом водородом продуть. Но мало того, что водорода нет, так еще и бабахнуть должно душевно. Такие эксперименты не для единственного, прогрессивного завода в преддверии войны. Можно будет генераторным газом попробовать продуть. Полыхать будет знатно, но все же — не водород. Попробуем потом на небольшой партии перед разливкой на пруты для волочения.
С железом светили аналогичные проблемы, и, кроме этого, не имел понятия какую долю углерода можно использовать. Пока пробовали мягкое железо, прокатанное сразу после продувки, и отожженное. Дальше попробуем более углеродистые пластины и сравним результаты.
Первый генератор сбалансироваться не хотел. Ось получилась слишком тонкая, и якорь изображал скакалку. Прервал занятие, и отправил двух подмастерьев с мастером кузнецов точить новую ось. За одно и шкив большого и малого диаметра пусть сделают.
Вечером запустили генератор, подключив его через повышающий ременный редуктор к заводскому валу. Генератор тонко завыл, притирая бронзовые вкладыши. Помазали вкладыши еще жиром и отполировали пластины коллектора, после чего поставили и подключили щетки в виде толстых медных проволочек. Наступил момент истины. Для запуска генератора, ткнул на вход катушек статора вольтов столб. Варварство конечно, но со схемой подмагничивания нет сил и средств возиться. Будем запускать генераторы так, можно сказать, с толкача.
Не каждый автомобиль заводиться с пол оборота стартера, знакомая мне машинка так вообще порой пол сотни этих оборотов требовала. Так что, тыкал «стартер» генератора, меняя используемое количество батарей, пока генератор не завелся. И узнать это было легко. Кожаный ремень засвистел по деревянному шкиву, жалуясь на возросшую нагрузку. Подтянули вниз редуктор, натягивая ремень. Мысленно дополнил схему натяжителями ремня.
Выход генератора подключили на свечу Яблочкова. Свеча требовала своего стартера, на этот раз попробовал просто коснуться кончиков электродов проволокой — свече ведь все равно, от чего первоначальная дуга вспыхивает. Вспыхнула. Победа, однако.
Генератор завыл, откровенно жалуясь на перегруз и вообще, на отсутствие нежного отношения к новорожденному. Потрогал статор, проверяя температуру. Поднималась, но пока больным младенец не выглядел. Пошли еще курить и разговаривать, дым от свечи к разговорам в цеху не располагал.
Говорили про освещение, мастера предлагали прямо сейчас поставить такие свечи на территории. Посылал их к волочильщикам, от которых зависит наличие у нас проводов. Под многочисленными недобрыми взглядами, мастер волочильщик обещал, что приложит все силы. Кстати, про свечи в цехах — мастера уже не заикались, дыму от этого новшества действительно многовато. И сгорают они быстро. Хотя, если сделать электроды потолще, на пару часов должно хватить, а то и больше.
Прибежал дежуривший у генератора подмастерье, доложил, что его подшефный сильно нагрелся. Хотя, рукой трогать его еще можно.
Решили с мастерами на сегодня закругляться. Завтра поговорим о том, как мерить будем эти невидимые субстанции — любое дело требует точности.
Вот так и получилось, что разговор о напряжении и силе тока зашел только на второй день, когда лабораторный генератор, оснащенный дополнительно крыльчаткой охлаждения, во всю сжигал свечу Яблочкова, вынесенную на улицу, и на которую собрались посмотреть толпы народу. Святых отцов попросил первое время побыть рядом, успокоить народ, что это вовсе не проделки сатаны, это мастера опять диковину удумали.
Как будем мереть неуловимое и невидимое? Так и будем — по результату воздействия невидимого на реальный мир. Для начала повторим опыт с нашей первой спиралью, только вместо электромагнитов поставим на их место пару железных, намагниченных гвоздей. Собственно, наши вчерашние электромагниты уже слегка намагнитили свои гвозди и нам пока этого достаточно. Закрепляем магниты с двух сторон от спирали, а на спираль подключаем ток электричества от столба. Можно, конечно и от генератора, но пока будем использовать столб, потом поясню почему.
Все видели, что произошло? Да, спираль повернулась. А почему? Да потому же, почему «Рыбка» носом на зиму указывает. Помните, магнитные поля взаимодействуют и стараются расположиться так, чтоб меньше мешать друг другу. Вот спираль и заняла наиболее удобное положение относительно магнитов. А если мы будем мешать спирали поворачиваться? Давайте на одну сторону витков свинцовый грузик примотаем, тогда спираль будет смотреть одной стороной всегда вниз. Теперь снова подключаем к ней столб, и видим, как спираль повернулась немного, пока сил хватало грузик поднимать. А теперь добавим еще пар в электрический столб. Сила столба стала больше, и спираль отклонилась больше. Вот так и будем измерять эти невидимые силы — по отклонению спирали. Чтоб нам было удобно — на спираль оденем стрелку, закрепим ее поперек спирали, и пока электричества нет, стрелка будет стоять вертикально, а как подключим, она отклониться влево или вправо. А от чего это зависит? С этого и начнем наш сегодняшний урок.
Про магнитное поле мы уже сказали, что у него есть летний и зимний полюс. Вот и у электричества есть такие полюса. Как мы назовем полюса — электрической реке безразлично. Давайте называть полюс, что к меди в электрическом столбе подключен плюсом или положительным, а противоположный соответственно минусом, или отрицательным. И теперь смотрите, если к спирали подключить столб плюсом и минусом — стрелка отклониться в одну сторону. А если поменять местами плюс и минус — то в другую. Вот так и будем определять, где в наших устройствах плюс, а где минус. А по величине отклонения стрелки будем определять, насколько мощный поток электрической реки проходит через устройство. Вот тут нас ждет еще одна проблема. Представьте себе наш мельничный пруд, что выше плотины. Из него вода может течь по двум рукавам, по короткому и крутому, через плотину, или по длинному и пологому, по которому сброс вешних вод идет. Представили? Оба рукава примерно одинаковое количество воды пропускают, но в коротком вода бурлит, и скорость ее движения большая, а по длинному рукаву вода течет неспешно. Таким образом, чтоб точно описать оба рукава нам надо сказать, не только, с какой высоты они вытекают, но и скорость или силу их течения. Вот и электрическая река подчиняется этому закону, ее можно описать теми же словами — у нее есть перепад, и сила течения. Представьте, перепад может быть большой, но если мешать течь потоку электричества, то сила течения будет маленькой, река будет еле сочиться. А может быть наоборот, перепад небольшой, но невидимому течению ничего мешать не будет, и силу течение наберет значительную, и чем больше перепад, тем более значительную силу наберет течение, если ему ничего не мешает. Представили, на примере обычной реки? Плохо, давайте еще раз поясню …