Яблочков Павел Николаевич родился 14 сентября 1847
года. Место его рождения не установлено точно, так как в Сердобском уезде и
свирепствовала эпидемия холеры, семьи помещиков на это время спешно уезжали из своих
имений в безопасные места. В связи с этим имя Яблочкова в момент рождения не
было занесено в церковную метрическую книгу. Яблочковым в Сердобском уезде
принадлежало несколько имений в сёлах и деревнях — Петропавловке, Байке,
Ивановке, Жадовке, входящих ныне в состав Ртищевского и Сердобского районов. В
одном из этих сёл обедневшего мелкопоместного дворянина из старинного русского
рода и родился Павел Николаевич. Учитывая, что и Ртищево относилось в то время
к Сердобскому уезду и находилось недалеко, можно с достоверностью сказать, что
Яблочков являлся нашим земляком. Детство Яблочкова - это большой помещичий дом
с мезонином и гулкими анфиладами полупустых комнат, фруктовые сады, которыми и
по сию пору славится саратовская земля («Сады Придонья»). Яблочковы — русский дворянский род. Ведет начало от жившего во
второй половине XVI века Моисея Яблочкова. Сын его Даниил "за службу и
воинские доблести" был верстан в 1622 году поместным и денежным окладом.
Сыновья, внуки и правнуки последнего были стольниками, воеводами и окольничими. Род Яблочковых записан в VI часть родословной книги губерний Калужской, Саратовской и Тульской. Герб внесен в XV часть Общего
Гербовника.
Семья Яблочковых была культурной и образованной. Отец
будущего изобретателя, Николай Павлович, в молодости учился в Морском кадетском корпусе, но по болезни
со службы был уволен с награждением гражданским чином XIV класса (губернского
секретаря). Слыл человеком довольно строгим и требовательным, его поместье было
в хорошем состоянии и семья хоть и жила небогато, но для хорошего воспитания и
образования детей изыскала все возможности. Мать Павла, Елизавета Петровна,
вела хозяйство многочисленной семьи. Она отличалась властным характером и, по
отзывам современников, держала всю семью «в руках».
Мальчика с детства отличал пытливый ум и хорошие
способности, он любил конструировать и изобретать. В 12 лет придумал угломерный
прибор для землемерных работ, которым крестьяне Петропавловки, Байки, Согласова
и других окрестных сёл пользовались при земельных переделах, также устройство
для отсчета пути, пройденного повозкой (прообраз спидометра). Летом 1958 года по
настоянию жены, Н.П.Яблочков отвёз сына в Саратовскую 1-ю мужскую гимназию, где
после успешных экзаменов Павла зачислили сразу во второй класс, но в конце
ноября 1862 года Николай Павлович отозвал сына из 5-го класса
гимназии и увёз домой, в Петропавловку. Не последнюю роль в этом сыграло
тяжёлое материальное положение семьи. Было решено определить Павла в Николаевское военно-инженерное
училище. Для поступления туда у мальчика не хватало необходимых
знаний. Поэтому несколько месяцев он обучался в частном Подготовительном
пансионе, руководимом известным военным инженером и композитором Цезарем
Антоновичем Кюи. Цезарь Антонович оказал большое влияние на Яблочкова, возбудил
у будущего изобретателя интерес к науке. 30 сентября 1863 года с легкостью
поступил в младший кондукторский класс Николаевского военно-инженерного училища
Петербурга, которое славилось прекрасной системой обучения и готовило грамотных
военных инженеров. Наличие в числе преподавателей выдающихся русских учёных,
как Паукер, Остроградский, Вышнеградский и другие, наложило прекрасный
отпечаток на достойное получение образования. В училище основательно изучались
математика, физика и химия. Прекрасно было поставлено обучение иностранным
языкам. Строгий распорядок дня и соблюдение воинской дисциплины принесли
определённую пользу, Павел окреп физически, получил воинскую закалку. В августе
1866 года
Яблочков окончил училище по первому разряду, получив чин инженер-подпоручика. Его назначили младшим офицером в 5-й сапёрный
батальон инженерной команды, расквартированный в Киевской крепости (гарнизоне). Родители мечтали
видеть его офицером, самого же Павла Николаевича военная карьера не привлекала,
и даже тяготила. Прослужив в батальоне немногим более года в конце 1867 года,
он, сославшись на болезнь, к большому огорчению родителей, уволился с военной
службы, получив при этом чин поручика. Желая пополнить свои знания по электротехнике,
которая очень его интересовала, Павел воспользовался правами, которое давало
ему военное звание, для того чтобы поступить в офицерские Гальванические классы
в Петербурге. В 1868 году вернувшись, поступил в Техническое гальваническое учебное
заведение в Кронштадте. Офицерские гальванические классы были единственной в
России школой, в которой готовили военных специалистов в области
электротехники. Каждый офицер, окончивший Гальванические классы, обязан был
прослужить после этого в инженерных войсках в течение года без права на
преждевременное увольнение или продолжительный отпуск. Отучившись там восемь
месяцев военно-минному делу, военной телеграфии, подрывной технике и устройству
и применению гальванических элементов в январе 1869 года Яблочков был вновь
зачислен в свой батальон, где возглавил гальваническую команду, исполняя при
этом должность батальонного адъютанта с обязанностями по ведению делопроизводства
и отчётностью. Однако едва только истёк трёхлетний срок службы, он 1 сентября1872 года
уволился в запас, расставшись с армией навсегда. Незадолго перед отъездом из
Киева Павел Яблочков женился.
Оставив достаточно консервативную военную службу, Яблочков
переехал в Москву, где поступил на должность помощника начальника телеграфной
службы Московско-Курской железной дороги. Он с радостью принял эту должность,
так как она давала ему возможность использовать мастерскую телеграфа для
осуществления задуманных им опытов и проверки своих изобретательских идей. В то
время в России ещё не существовало других электротехнических мастерских или
лабораторий. В телеграфе на тот момент воплотились все элементы практической электротехники.
Уже в начале своей службы на железной дороге П.Н.Яблочков сделал своё первое
изобретение: создал «чернопишущий телеграфный аппарат».
В это время при Московском политехническом музее начал
функционировать кружок любителей электротехники, электриков-изобретателей, разделявших
свой опыт и инновации. В конце 1873 года Яблочкову удалось встретиться с
выдающимся русским электротехником В.Н.Чиколевым. Именно здесь Павел Николаевич
впервые узнал об опыте А.Н.Лодыгина по конструированию и применению ламп
накаливания для освещения электрическими лампами помещений и улиц, после
занялся усовершенствованием прототипов дуговых ламп. С этих пор он посвятил
свои эксперименты применению электрического тока для целей освещения и к окончанию
1874 года настолько увлекся своей работой, что служба начальником телеграфа
Московско-Курской железной дороги стала стесняющей суетой. Свою
изобретательскую деятельность инженер начал с попытки усовершенствовать
наиболее распространённый в то время регулятор Фуко. Регулятор
был очень сложный, действовал с помощью трёх пружин и требовал к себе
непрерывного внимания. Работы Чиколева над дифференциальным регулятором
побудили Яблочкова сконцентрировать всё своё внимание на том цикле работ,
который привёл его к изобретению «свечи». Яблочков изготовил для сильно
нуждавшегося тогда в экспериментальной базе Чиколева по его чертежу один
экземпляр дифференциального регулятора и сам стал усиленно думать над
возможностью применения электрической дуги для освещения. Первый мировой опыт электрического
освещения железных дорог Яблочковым – устройство электрического освещения
железнодорожного полотна с паровоза для обеспечения безопасного следования
царской семьи в Крым в 1874 году. Увлечённый этими мыслями, Яблочков проделал в
несколько необычных условиях опыт применения электрической дуги с несовершенным
регулятором старого типа, он неотрывно продежуривший ночь при поставленном на
передней площадке паровоза электрическом фонаре и всё время корректировавший от
руки действие «автоматического» регулятора, лишний раз убедился в невозможности
широкого применения такого способа электрического освещения.
Покинув службу на телеграфе, Яблочков открыл в Москве
мастерскую физических приборов. Его современники вспоминали: «это был центр
смелых и остроумных электротехнических мероприятий, блестевших новизной и
опередивших на 20 лет течение времени». Первое серьезное изобретение - электромагнит
оригинальной конструкции, где применена обмотка из медной ленты, поставленная
на ребро по отношению к сердечнику. Магазин при мастерской не обеспечивал
нужными средствами Яблочкова и его опыты. Финансовые дела между тем ухудшались,
мастерская пришла в упадок, эксперименты поглотили гения электротехники. Несмотря
на настояния родных и на свою неудачу, Яблочков не вернулся к проторенной
служебной дорожке, а остался верен своим идеям учёного, и изобретателя. Тогда
родственники отказали ему, в какой бы то ни было материальной поддержке.
Убедившись, что в царской России ему ничего не удастся сделать, Яблочков решил
уехать за границу и попытаться там приложить свои силы на любимом поприще,
отправив жену с детьми в Саратовскую губернию, к родителям, он в октябре 1875 года
уезжает в США.
Там электротехник решил посетить Филадельфийскую выставку, на которой
планировал ознакомиться с электрическими новинками и экспонировать свой
электромагнит. И хоть осенью 1875 года удалось выехать в Европу, но из-за нехватки
средств на продолжение дороги пришлось остаться в Париже, который удивлял многообразием
интереснейших работ по применению электричества. Там инженер встретился с широко
известным механиком-конструктором, специалистом в телеграфии, академиком Л.Бреге
и устроился к нему на работу в мастерскую часов и точных приборов. Бреге увидел
в Яблочкове наличие неординарных конструкторских способностей и поручил
заниматься разработкой телеграфных аппаратов и электрических машин. Здесь он
продолжил изыскания по электрическому освещению в благоприятных условиях,
которых так долго и тщетно искал у себя на родине. В 1875 году, когда ставился опыт
по электролизу поваренной соли с помощью угольных электродов, возникла идея
более совершенного по конструкции устройства дуговой лампы, то есть без
неудобного регулятора межэлектродного расстояния - будущей «свечи Яблочкова». В
марте 1876 года Павел Николаевич закончил разработку конструкции электрической
свечи и получил патент № 112024. 23 марта 1876 года во Франции была выдана
первая привилегия, следом за которой последовали следующие привилегии и в
других странах на этот источник света и последующие усовершенствованные
модификации. Его свеча представляла собой два угольных стержня, разделенных
изоляционной прокладкой, каждый из стержней был зажат отдельной клеммой
подсвечника. На концах зажигался дуговой разряд, который ярко светил,
постепенно сжигая электроды и испаряя диэлектрический материал. В первых
конструкциях свечи один из углей был заключён в каолиновую трубку, позднее
между стрежнями была каолиновая прокладка. На верхних концах стержней крепился
«запал» - пластинка из дурнопроводящего материала. При протекании тока запал
сгорал, между угольными электродами возникала дуга, пламя которой ярко святило
и, расплавляя каолин при сгорании электродов, снижалось до основания. Позднее
Яблочков пытался менять окраску электрического света, прибавляя в испаряющуюся
перегородку между углями различные металлические соли. Чтобы избежать быстрого
сгорания положительного электрода при питании лампы постоянным током, пришлось
положительный стержень изготовить вдвое толще, чем отрицательный. Поэтому,
питание свечи переменным током стало наиболее оптимальным, электроды в этом
случае сгорали равномерно. Что интересно, применение лампы Яблочкова повлекло
за собой широкое применение переменного тока. Вот как сам изобретатель
рассказывал в докладе, сделанном им в 1879 году в Петербурге в Русском
техническом обществе: «Первые опыты с электрическим освещением производил я ещё
здесь, в России, в 1872-1873 годах. Я работал тогда с обыкновенными
регуляторами разных систем, затем несколько времени с вышедшей тогда
лодыгинской горелкой системы накаливания. Около этого времени мне пришла мысль,
имеющая связь с моими последующими работами. Я делал тогда следующие опыты:
брал очень тонкие угольки, помещал их между двумя проводниками, а для того,
чтобы уголь не сгорал, я обматывал его волокнами горного льна (асбеста). Идея
была та, чтобы уголь, накаливаясь, сам не сгорал, а накаливал окружающую его
глину или горный лён. Из опытов этих ничего не вышло, и притом производил я их
с большим перерывом и даже, наконец, совсем бросил, сохранив у себя мысль о
применении глин и других земель к электрическому освещению. Я снова принялся
работать только в 1875 году в Париже и стал употреблять тоже глину и всякие
другие пригодные изолирующие вещества, помещая их в вольтову дугу, чтобы
поддерживать расстояние между углями. Делая опыты здесь, в России, я употреблял
небольшое количество элементов и обширных наблюдений, поэтому производить не
мог. Работая же в Париже, у Брегета, мне пришлось иметь дело с большими
электрическими машинами. Здесь я исследовал свойства этих глин.
Находясь в вольтовой дуге при довольно сильном токе, они плавились и затем
испарялись, так что трудно было поддержать горение…Затем, я придумал
приспособление, которое известно ныне под именем моей свечи, то есть помещал
между углями изолировку, которая испаряется одновременно со сгоранием угля».
Результатом опытов Яблочкова явилась не только разработка свечи, он обнаружил,
что сопротивление многих тугоплавких тел электрическому току, как то: каолина,
магнезии и т. д., уменьшается при нагревании, вопреки широко распространённому
тогда мнению, будто сопротивление всех твёрдых тел увеличивается с повышением
температуры, как это имеет место в металлах. Сила электрического тока,
проходящего через каолиновую пластинку и разогревающего её, растёт, и
раскалённая пластинка начинает ярко светиться. Обнаружив это явление, Яблочков
использовал его для изготовления лампы накаливания, не требовавшей удаления
воздуха. Телом накала в этой лампе служила каолиновая пластинка, вырезанная в
форме той или иной фигуры или буквы. Идея ламп накаливания, предложенная
Яблочковым, та же, что и в запатентованной 20 лет спустя и имевшей крупнейший
успех лампы физика-химика В.Нернста. Яблочков считал, что лампы накаливания
вообще очень невыгодны. Смотря через столетия можно сказать, что он был прав, в
настоящее время выпуск ламп накаливания во всем мире постепенно прекращается,
как экономически невыгодных. Зажигание электрической дуги в «свече Яблочкова»
первоначально достигалось помещением между концами основных углей специальных
уголёчков, служивших запалом. Вскоре Яблочков стал применять в качестве запала
полоску из какого-либо металла, наносимого на верхнюю грань изолирующего угли
тела, также примешивать к изолирующей массе, помещённой между углями, порошки
металла, например, цинка. При сгорании угля изолирующая масса испарялась, а
находившийся в ней металл выделялся на её поверхности в виде полоски. Это
позволяло, возобновляя подачу тока, повторно зажигать свечу. «Свечи Яблочкова»
хватало на полтора часа горения. В каждом фонаре на так называемом
«подсвечнике» укреплялось по нескольку свечей. Из них горела всегда только
одна, именно та, для которой условия горения были наиболее благоприятны. Эти
наиболее благоприятные условия заключались в том, что горела та свеча,
омическое сопротивление которой было наименьшим. Когда она погасала, загоралась
следующая и т. д. Свечи Яблочкова появились в продаже и начали расходиться в
громадном количестве, так, к примеру, предприятие Бреге ежедневно выпускало
свыше 8 тысяч свечей. Каждая свеча стоила около 20 копеек и горела 1½ часа; по истечении этого времени
приходилось вставлять в фонарь новую свечу. Впоследствии были придуманы фонари
с автоматической заменой свечей.
15 апреля 1876 года в Лондоне открылась выставка физических приборов. Свою продукцию
на ней показывала и французская фирма Бреге. Своим представителем на выставку
Бреге направил Яблочкова, который участвовал на выставке и самостоятельно,
экспонировав на ней свою свечу. В один из весенних дней изобретатель провёл
публичную демонстрацию своего детища. На невысоких металлических постаментах
Яблочков поставил четыре своих свечи, обёрнутых в асбест и установленных на большом расстоянии друг от друга. К
светильникам подвёл по проводам ток от динамо-машины, находившейся в соседнем
помещении. Поворотом рукоятки ток был включен в сеть, и тотчас обширное
помещение залил очень яркий, чуть голубоватый электрический свет.
Многочисленная публика пришла в восторг. Яблочков не ожидал такого успеха, весь
о его изобретении появилась во всей мировой прессе. В докладе, прочитанном 17
ноября 1876 года на заседании Французского физического общества, Яблочков
сообщал: "Я придумал новую лампу, или электрическую свечу, в высшей степени
простой конструкции. Вместо того чтобы помещать угли друг против друга, я их
размещаю рядом и разделяю посредством изолирующего вещества. Оба верхних конца
углей свободны”.
Теперь стояла задача обеспечить осветительные лампы
генераторами переменного тока. В 1876 году изобретатель разработал и внедрил свою
систему электрического освещения на однофазном переменном токе, которую
отличало от применения постоянного тока - выгорание угольных стержней в
отсутствие регулятора. Именно, Павел Николаевич предложил способ «дробления»
электрического света, когда происходит питание нескольких свечей от одного
генератора тока. Кроме того, разработал три альтернативных решения питания, впервые
используя трансформатор и конденсатор. В противоположность фонарям с
регуляторами, 4-5 «свечей Яблочкова» можно было включать последовательно в одну
электрическую цепь. Он предложил включать в основную электрическую цепь машины
последовательно первичные обмотки нескольких индукторных катушек, а цепи с
последовательно включёнными свечами питать токами, наведёнными во вторичных
обмотках тех же катушек. При пользовании машинами постоянного тока необходимо
было включать в первичную цепь прерыватель. При переходе на переменный ток дело
опять сильно упростилось, так как прерыватели были уже не нужны, и вся схема
работала на принципе трансформатора. Таким образом, П.Н.Яблочков впервые
применил этот принцип для практических целей. Несколькими годами позже лаборант
физического кабинета Московского университета И.Ф.Усагин построил для
осуществления идеи Яблочкова вместо индукторных катушек специальные приборы,
явившиеся уже настоящими трансформаторами. Третий предложенный Яблочковым
способ дробления света заключался в применении для этой цели конденсаторов.
Одна из обкладок каждого конденсатора присоединялась к общему проводу,
соединённому с одним из полюсов динамомашины переменного тока, другая обкладка
того же конденсатора заземлялась через одну или несколько последовательно
включённых свечей. Второй полюс динамо-машины также был заземлён
непосредственно или через конденсаторы и свечи. Нужно было получить длительное
и непрерывное освещение свечами, так как свеча сгорала в течение полутора
часов. Яблочков добился выпуска машин переменного тока известным конструктором
Зиновием Граммом. В 1876 году Павел Николаевич нашел практическое применение
системы распределения тока при посредстве индукционных приборов в первых
трансформаторах. Он был первым, проводя опыты с конденсаторами, кто выявил
закономерность, что сумма сил токов в разветвлениях цепи была больше силы тока
в цепи до разветвления, то есть встал вопрос о коэффициенте мощности. Благодаря
изобретению свечи Яблочкова стала развиваться научная фотометрия. Сам
П.Н.Яблочков обратился к построению электрических машин.
Заслуги
изобретателя и громадное значение его свечи были признаны самыми авторитетными
научными учреждениями, ряд докладов он посвятил ей во Французской академии и в
нескольких крупнейших научных обществах. Блестящие успехи первой эксплуатации
свечи окончательно закрепили победу электрического освещения над газовым. 21 апреля 1876 года П. Н. Яблочкова
избрали в действительные члены французского физического Общества. В уведомлении
от 22 апреля говорилось: «Милостивый государь! Я
имею честь поставить Вас в известность, что Вы избраны в члены Французского
физического общества в заседании от 21 апреля. Вы можете быть уверены, что
найдёте в обществе сердечные товарищеские чувства, которые Вы и вправе ожидать,
а мы, со своей стороны, не сомневаемся, что Вы приложите все Ваши усилия для
содействия нашему общему успеху. Я считаю своим долгом в частности Вас просить
осведомить о нашей работе лиц, интересующихся прогрессом физики, и сблизить их
с нами. Остаюсь с наилучшими чувствами Ваш весьма преданный коллега главный
секретарь д`Альмейда».
В конце 1876 года инженер с желанием применить свои
изобретения на родине поехал в Россию. Впереди была турецкая война и дела шли
плохо, в декабре удалось получить лишь разрешение на устройство опытного
электрического освещения железнодорожной станции Бирзула. И хотя опыт работы
был удачный, все же застойность и равнодушие России вынудили Яблочкова уехать в
Париж, хотя он всегда мечтал увидеть свои изобретения воплощенными в жизнь
именно в России.
В феврале 1877 года
электрическим светом были освещены фешенебельные магазины Лувра.
Затем свечи Яблочкова вспыхнули и на площади перед зданием оперного театра
Шатле. Наконец, в мае 1877 года они впервые осветили одну из красивейших
магистралей столицы - Avenue de l’Opera. Жители французской столицы,
привыкшие к тусклому газовому освещению улиц и площадей, в начале сумерек
толпами стекались полюбоваться гирляндами белых матовых шаров, установленных на
высоких металлических столбах. И когда все фонари разом вспыхивали ярким и
приятным светом, публика приходила в восторг. Не меньшее восхищение вызывало
освещение огромного парижского крытого ипподрома. Его беговая дорожка освещалась 20 дуговыми лампами
с отражателями, а места для зрителей — 120 электрическими свечами Яблочкова,
расположенными в два ряда. Примеру Парижа последовал Лондон. 17 июня
1877 года свечи Яблочкова осветили Вест-Индские доки в Лондоне, а позже - часть набережной Темзы,
Гатфильдский замок, отель «Метрополь», мост Ватерлоо, Вестгейтские морские пляжи. Почти
одновременно с Англией свечи Яблочкова вспыхнули в помещении торговой конторы
Юлия Михаэлиса в Берлине. Новое электрическое освещение с исключительной
быстротой завоевывает Бельгию и Испанию, Португалию и Швецию. В Италии им
осветили развалины Колизея, Национальную улицу и площадь Колона в Риме, в Вене
– Фольскгартен, в Греции – Фалернскую бухту, а также площади и улицы, морские
порты и магазины, театры и дворцы в других странах. Успех освещения по системе
Яблочкова вызвал среди акционеров могущественных английских газовых компаний
панику. Они пустили в ход все средства, вплоть до явных обманов, клеветы и
подкупов, чтобы дискредитировать новый способ освещения. По их настоянию
английский парламент учредил в 1879 году
даже специальную комиссию с целью рассмотрения вопроса о допустимости широкого
использования электрического освещения в Британской империи. После длительных дебатов и
выслушивания свидетельских показаний мнения членов комиссии разделились. Были
среди них и сторонники электрического освещения, нашлось и немало ярых
противников его. Сияние «русского света» перешагнуло границы Европы. Он вспыхнул в Сан-Франциско, а 26 декабря1878 года
свечи Яблочкова осветили магазины Винемара в Филадельфии; улицы и площади Рио-де-Жанейро и городов Мексики. Появились они в Дели,
Калькутте, Мадрасе и ряде других городов Индии и Бирмы. Даже персидский шах и король Камбоджи осветили «русским светом» свои дворцы. В письме другу
Яблочков писал: «…из Парижа электрическое освещение распространилось по всему
миру, дойдя до дворцов шаха персидского и короля Камбоджи…». Да, это был
восторг всего мира, Яблочков стал одним из самых популярных лиц Франции и всего
света. Недаром, этот способ освещения называли «русским светом» и «северным
светом».
С наибольшим интересом изобретение
П. Н. Яблочкова было встречено в учреждениях военно-морского флота. К
середине 1880 года в России было установлено около 500 фонарей со свечами
Яблочкова. Из них больше половины было установлено на военных судах и на
заводах военного и военно-морского ведомств. Например, на Кронштадтском
пароходном заводе было установлено 112 фонарей, на царской яхте
«Ливадия» — 48 фонарей, на других судах флота — 60 фонарей, при этом
установки для освещения улиц, площадей, вокзалов и садов имели каждая не более
10-15 фонарей.
После возвращения изобретателя из Лондона он познакомился
с одним предприимчивым французом, владельцем мастерских, изготовлявших
водолазные приборы. Тот предоставил в распоряжение Яблочкова свои мастерские
для серийного производства свечей и необходимой аппаратуры. В январе этого же
года создан синдикат - общество по эксплуатации патентов Яблочкова. Общество по
эксплуатации патентов Яблочкова получило огромные прибыли, заказы все росли и
росли. Началось широкое распространение нового электрического освещения не
только в Париже, но и в других крупных европейских центрах - Лондоне,
Петербурге, Мадриде, Неаполе, Берлине.
