Аньош Йедлик: Венгерский физик и изобретатель динамо-машины
Ányos Jedlik
Анёш Йедлик: венгерский физик, изобретатель и священник, пионер динамо-машины и электродвигателя. Биография, вклад в науку и признание в Венгрии и Словакии.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Венгерский физик и католический священник
Hungarian physicist and Roman Catholic priest
Аньош Иштван Йедлик был венгерским изобретателем, инженером, физиком и бенедиктинским священником. Он также был членом Венгерской академии наук и автором нескольких книг. Венгры и словаки считают его незаслуженно забытым отцом динамо-машины и электродвигателя.
Ányos István Jedlik was a Hungarian inventor, engineer, physicist, and Benedictine priest. He was also a member of the Hungarian Academy of Sciences, and author of several books. He is considered by Hungarians and Slovaks to be the unsung father of the dynamo and electric motor.
Карьера
Родился в Симе, Венгерское королевство (ныне Земне, Словакия). Его родителями были Ференц Джедлик и Розалия Сабо. Его мать происходила из венгерского дворянского рода, а его дед по отцовской линии был словаком, переехавшим в 1720 году из жупы Липто в Симе. Образование Джедлика началось в гимназиях в Нагишембате (ныне Трнава) и Поцоне (ныне Братислава). В 1817 году он вступил в бенедиктинский орден и с тех пор продолжил обучение в учебных заведениях ордена, где был известен под латинским именем Стефанус Аниан. В 1818–1820 годах он изучал гуманитарные науки в лицее бенедиктинского ордена в Гёре, затем в 1822 году получил докторскую степень в Пеште, сдав экзамены по математике, физике, философии и истории. В 1825 году он был рукоположен в священники. В 1825 году бенедиктинский орден определил его преподавать в гимназии Гёра, а затем на физическом отделении этой школы. В то же время он постоянно расширял школьную мастерскую, часто изготавливая инструменты самостоятельно и создавая свои первые изобретения. С 1831 года он преподавал в Королевской академии в Поцоне. С 1840 года он был назначен профессором физики и механики в Будапештском университете наук. В то время мало кто предполагал, что его деятельность сыграет важную роль в подготовке нового поколения физиков. В 1848 году он стал деканом факультета искусств, а к 1863 году – ректором университета. С 1858 года он был членом-корреспондентом Венгерской академии наук, а с 1873 года – её почётным членом. После выхода на пенсию он продолжал работать и провёл последние годы в полном уединении в монастыре в Гёре, где и скончался. Он был плодовитым автором. В 1845 году Джедлик стал первым университетским профессором в Венгерском королевстве, начавшим преподавать студентам на венгерском языке вместо латыни. Его двоюродный брат Гергели Цучзор, венгерский лингвист, попросил его составить венгерский технический словарь по физике – первый в своём роде, что сделало его одним из его основателей.
He was born in Szimő, Kingdom of Hungary (today Zemné, Slovakia). His parents were Ferenc Jedlik and Rozália Szabó. His mother was a member of a Hungarian noble family, while his paternal grandfather was of Slovak origin moving in 1720 from Liptó County to Szimő. Jedlik's education began at high schools in Nagyszombat (today Trnava) and Pozsony (today Bratislava). In 1817 he became a Benedictine, and from that time continued his studies at the schools of that order, where he was known by his Latin name Stephanus Anianus. In 1818 20 he studied humanities at the Lyceum of the Benedictine Order in Győr, then in 1822 he obtained a doctorate in 1822 in Pest, and passed examinations in mathematics, physics, philosophy and history. He was ordained a priest in 1825. In 1825, the Benedictine Order decided that he should teach at the grammar school of Győr, and later at the Physics Department of the school. In the meantime, he was constantly expanding the workshop of the school, very often making his own tools, and creating his first inventions. From 1831 he taught at the Royal Academy in Pozsony. From 1840, he was appointed professor of physics mechanics at the Budapest University of Sciences. Few guessed at that time that his activities would play an important part in bringing up a new generation of physicists. He became the dean of the Faculty of Arts in 1848, and by 1863 he was rector of the university. From 1858 he was a corresponding member of the Hungarian Academy of Sciences and from 1873 was an honorary member. After his retirement, he continued working and spent his last years in complete seclusion at the priory in Győr, where he died. He was a prolific author. In 1845, Jedlik was the first university professor in the Kingdom of Hungary who began teaching his students in Hungarian instead of Latin. His cousin Gergely Czuczor, a Hungarian linguist, asked him to create a Hungarian technical vocabulary in physics, the first of its kind, by which he became one of its founders.
Электромотор
В 1820 году Ганс Кристиан Эрстед опубликовал свое открытие о том, что игла компаса отклоняется от магнитного севера под воздействием близлежащего электрического тока, подтверждая прямую связь между электричеством и магнетизмом. Эксперимент Эрстеда пробудил интерес Джедлика к исследованию явлений электромагнетизма. В гимназии Гёра в 1827 году Джедлик начал экспериментировать с электромагнитными вращающимися устройствами, которые он назвал «молниевыми магнитными самовращателями», а в 1828 году продемонстрировал первое устройство, содержащее три основных компонента практических двигателей постоянного тока: статор, ротор и коммутатор. В прототипе как неподвижные, так и вращающиеся части были электромагнитными. Первый электродвигатель, построенный в 1828 году, и инструкции Джедлика по его эксплуатации хранятся в Музее прикладного искусства в Будапеште. Двигатель до сих пор работает безупречно. Однако Джедлик сообщил о своем изобретении лишь десятилетия спустя, и точная дата его создания неизвестна (конец декабря 1827 года или начало января 1828 года). Необходимый реквизит и инструменты он заказал мастерам в Гёре. Он тщательно документировал свои эксперименты, и в своей тетради под номером 290 описал электродвигатель: «провод, по которому течет электромагнитный ток, совершает непрерывное вращательное движение вокруг подобного электромагнита». Он опережал своих современников в научных исследованиях, но о своем важнейшем изобретении – прототипе динамо – заговорил лишь в 1856 году; впервые письменно упомянул о нем в 1861 году в описи имущества университета. Хотя этот документ может служить доказательством первенства Джедлика в создании динамо, изобретение динамо связывают с именем Сименса, поскольку изобретение Джедлика в то время осталось незамеченным.
In 1820, Hans Christian Ørsted published his discovery that a compass needle was deflected from magnetic north by a nearby electric current, confirming a direct relationship between electricity and magnetism. Ørsted's experiment sparked Jedlik's interest in research into the phenomena of electromagnetism. At the grammar school of Győr in 1827, Jedlik started experimenting with electromagnetic rotating devices which he called lightning magnetic self rotors, and in 1828 he demonstrated the first device which contained the three main components of practical direct current motors: the stator, rotor, and commutator. In the prototype both the stationary and the revolving parts were electromagnetic. The first electromotor, built in 1828, and Jedlik's operating instructions are kept at the Museum of Applied Arts in Budapest. The motor still works perfectly today. However, Jedlik only reported his invention decades later and the true date of it is uncertain (late December 1827 or early January 1828). He had the necessary props and tools made by the craftsmen in Győr. He carefully recorded his experiments, and in his notebook, under the number 290, he described the electric motor: "a wire carrying an electromagnetic current makes a continuous rotating movement around a similar electromagnet". He was ahead of his contemporaries in his scientific work, but he did not speak about his most important invention, his prototype dynamo, until 1856; it was not until 1861 that he mentioned it in writing in a list of inventory of the university. Although that document might serve as evidence of Jedlik's being the first dynamo, the invention of the dynamo is linked to Siemens's name because Jedlik's invention did not rise to notice at that time.
Изобретение принципа Динамо
Наиболее известным изобретением Джедлика является принцип самовозбуждения динамо-машины. Самовозбуждение вытеснило конструкции с постоянными магнитами в промышленности. В прототипе однополюсного электрического стартера как неподвижные, так и вращающиеся части были электромагнитными. Суть концепции заключается в том, что вместо постоянных магнитов два встречных электромагнита создают магнитное поле вокруг ротора. Он сформулировал концепцию самовозбужденной динамо-машины примерно в 1861 году, за шесть лет до Сименса и Уитстона. Когда одна сторона обмотки проходит перед северным полюсом, пересекая силовую линию, возникает электрический ток. По мере дальнейшего вращения обмотки ток уменьшается, а затем, достигнув передней части южного полюса, снова возрастает, но течет в противоположном направлении. Обмотка соединена с коллектором, благодаря чему ток всегда течет в одном направлении во внешней цепи.
Jedlik's best known invention is the principle of dynamo self excitation. The self excitation replaced the permanent magnet designs in the industry. In the prototype of the single pole electric starter, both the stationary and the revolving parts were electromagnetic. In essence, the concept is that instead of permanent magnets, two opposed electromagnets induce the magnetic field around the rotor. He formulated the concept of the self excited dynamo about 1861, six years before Siemens and Wheatstone. As one side of the coil passes in front of the north pole, crossing the line of force, a current is induced. As the frame rotates further the current diminishes, then arriving at the front of the south pole it rises again but flows in the opposite direction. The frame is connected to a commutator, thus the current always flows in the same direction in the external circuit.
Оптическая
В 1814 году Джозеф фон Фраунгофер обнаружил, что нагретые материалы излучают свет в определенных цветовых диапазонах. Но для точного анализа полученных линий требовался непрерывный спектр. С тех пор, как это было решено Ньютоном с помощью разложения белого света призмой, для получения более полезного и широкого спектра стали использоваться оптические решетки. Не будучи удовлетворенным доступными в то время инструментами, Джедлик приступил к разработке новой машины, что стало непрерывным процессом, продолжавшимся три десятилетия. В то же время, работавший на него мастер-инструментальщик заложил основы венгерского производства точных механических приборов. В начале 1840-х годов за рубежом появились решетки с 300-400 штрихами на миллиметр. Однако расстояние между линиями было неоднородным, поэтому они не обеспечивали идеальное цветовое изображение. Поэтому целью Джедлика было не увеличение количества линий, а обеспечение равномерного расстояния между царапинами. К 1860 году он создал работающую с высокой точностью машину. На прочерчивание одной линии уходило около 10 секунд, после чего игла поднималась, а машина подводила точку, соответствующую концу следующей линии, под иглу. Завершение одной решетки в 12 000 линий занимало несколько дней, поэтому он использовал другое свое изобретение – электродвигатель – для привода машины. Машина работала автоматически, приводимая в движение электродвигателем. Он изготовил несколько типов решеток: линейные, крестообразные и круговые. Производство решеток требовало обширных химических знаний и экспериментов (стекло подвергалось тонкому покрытию, царапанию, а затем травлению царапанной поверхности), пока Джедлик не нашел наиболее подходящие материалы. Его превосходные оптические решетки стали известны и пользовались спросом. Главным дистрибьютором стал парижский оптик, у которого Джедлик когда-то приобрел часовую дуговую лампу. Решетки Джедлика завоевали уважение специалистов благодаря своей точности и высокой яркости. Они позволили достичь разрешения спектра по длине волны менее нанометра (10–9 м). Его оптические решетки, содержащие более 2000 линий на миллиметр, использовались для спектроскопии вплоть до 1960-х годов.
In 1814, Joseph von Fraunhofer discovered that heated materials emit light in specific colour ranges. But to analyse the resulting lines accurately, a continuous spectrum was needed. Since Newton, this has been solved by resolving white light with a prism. However, optical gratings were used to obtain a more useful, broader spectrum. Not satisfied with the instruments available at the time, Jedlik set about designing a new machine, which became a continuous development effort that lasted for three decades. In the meantime, the instrument maker working for him essentially laid the foundations of Hungarian fine mechanical instrument making. In the early 1840s, grids with 300 400 strokes per millimetre appeared abroad. However, the spacing of the lines was not uniform, so they did not produce a perfect colour image. Jedlik's aim was therefore not to increase the number of lines, but to make the spacing of the scratches even. By 1860 he had a machine that worked accurately. It took about 10 seconds to draw a line, after which the needle would rise and the machine would push the point corresponding to the end of the next line under the needle. It took several days to complete a single grid 12 000 lines so he used another of his inventions, the electric motor, to drive the machine. The machine worked automatically, powered by electric motor. He made several types of grids: linear, cross and circular. The production of the grids required a great deal of chemical knowledge and experimentation (the glass was fine coated, scratched and the scratched surface etched) until Jedlik found the most suitable materials. His excellent optical gratings became known and sought after. An optician in Paris, from whom Jedlik had once bought a clockwork arc lamp, became the main distributor. Jedlik's gratings won the respect of experts for their precision and high brightness. They helped to achieve a wavelength resolution of the spectrum below nanometres (10–9 m). Its optical gratings, with more than 2,000 lines per millimetre, were still used for spectroscopy even in the 1960s.
Гальванические батареи и дуговое освещение
С 1840-х годов Джедлик начал работу над улучшением батарей из-за высоких требований к мощности дугового освещения. Изучая лучшие батареи того времени – батареи Бунзена, он пришел к выводу, что может достичь своей цели, снизив внутреннее сопротивление. Вместо использовавшихся им одножидкостных кислотных батарей, он создал двухжидкостные батареи, в которых два типа кислоты разделялись сначала глиняными фрагментами, а затем пропитанной бумагой. Он отправил такие элементы на Всемирную выставку в Париж в 1855 году, но они были уничтожены из-за небрежной транспортировки. Комитет смог изучить лишь несколько неповрежденных элементов, которые оказались более энергоемкими, чем оригинальные батареи Бунзена. Этот результат был отмечен бронзовой медалью, и в Пеште было организовано производство этих батарей. После выставки батареи Джедлика стали широко известны и пользовались спросом, их экспортировали в Париж и даже в Константинополь. [13] Он также продемонстрировал батареи и дуговое освещение в Паннонхальме в 1856 году.
From the 1840s, Jedlik began to work on improving the batteries because of the high power requirements of arc lighting. By studying the best batteries of the time, the Bunsen batteries, he realised that he could achieve his goal by reducing the internal resistance. Instead of the single acid immersion batteries he had been using, he created two fluid batteries in which the two types of acid were separated first by clay fragments and later by impregnated paper. He sent such elements to the 1855 Paris World Exhibition, but they were destroyed by careless transport. The committee was only able to examine a few intact cells, and these were found to have a higher energy density than the original Bunsen cells. This result was rewarded with a bronze medal, and a plant was set up in Pest to manufacture them. His batteries become well known and sought after the exhibition, and were exported to Paris and even Constantinople. [13] He also demonstrated the batteries and arc lamp lighting in Pannonhalma in 1856.