|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ІСТОРІЯ ТЕХНІКИ, ТЕХНОЛОГІЇ, ПРЕДМЕТІВ НАВКОЛО НАС
Електричний телеграф. Історія винаходу та виробництва
Довідник / Історія техніки, технології, предметів довкола нас Телеграф - засіб передачі сигналу по дротах, радіо чи інших каналах електрозв'язку.
Аж до середини XIX століття єдиним засобом сполучення між європейським континентом та Англією, між Америкою та Європою, між Європою та колоніями залишалася пароплавна пошта. Про події та події в інших країнах люди дізнавалися із запізненням на цілі тижні, а часом і місяці. Наприклад, новини з Європи до Америки доставлялися за два тижні, і це був ще не найдовший термін. Тому створення телеграфу відповідало нагальним потребам людства. Після того як ця технічна новинка з'явилася у всіх кінцях світу і земну кулю опоясали телеграфні лінії, були потрібні лише години, а часом і хвилини на те, щоб новина електричними проводами з однієї півкулі примчала в інше. Політичні та біржові зведення, особисті та ділові повідомлення того ж дня могли бути доставлені заінтересованим особам. Таким чином, телеграф слід віднести до одного з найважливіших винаходів в історії цивілізації, тому що разом із ним людський розум здобув найбільшу перемогу над відстанню. Але крім того, що телеграф відкрив нову віху в історії зв'язку, винахід це важливо ще й тим, що тут вперше, і до того ж у досить значних масштабах, була використана електрична енергія. Саме творцями телеграфу вперше було доведено, що електричний струм можна змусити працювати для потреб людини та, зокрема, передачі повідомлень. Вивчаючи історію телеграфу, можна бачити, як протягом кількох десятиліть молода наука про електричний струм і телеграфія йшли пліч-о-пліч, так що кожне нове відкриття в електриці негайно використовувалося винахідниками для різних способів зв'язку. Як відомо, з електричними явищами люди познайомилися у давнину. Ще Фалес, натираючи шматочок бурштину вовною, спостерігав, як гот притягує до себе невеликі тіла. Причина цього явища полягала в тому, що при натиранні бурштину повідомляли електричний заряд. У XVII столітті навчилися заряджати тіла за допомогою електростатичної машини. Незабаром було встановлено, що існують два види електричних зарядів: їх стали називати негативними та позитивними, причому помітили, що тіла, які мають однаковий знак зарядів, відштовхуються один від одного, а різні знаки – притягуються. Довгий час, досліджуючи властивості електричних зарядів та заряджених тіл, не мали уявлення про електричний струм. Він був відкритий, можна сказати, випадково болонським професором Гальвані у 1786 році. Гальвані протягом багатьох років експериментував з електростатичною машиною, вивчаючи її дію на мускулатуру тварин - насамперед жаб (Гальвані вирізав лапку жаби разом з частиною хребетного стовпа, один електрод від машини підводив до хребта, а інший - до якогось м'яза, при пропусканні розряду м'яз скорочувався і лапка смикалася). Якось Гальвані підвісив жаб'ячу лапку за допомогою мідного гачка до залізних ґрат балкона і на превеликий подив помітив, що лапка сіпнулася так, ніби через неї пропустили електричний розряд. Таке скорочення відбувалося щоразу, коли гачок з'єднувався з ґратами. Гальвані вирішив, що у цьому досвіді джерелом електрики є сама лапка жаби. Не всі погодились із цим поясненням. Пізанський професор Вольта перший здогадався, що електрика виникає внаслідок з'єднання двох різних металів у присутності води, але тільки не чистої, а розчин, що являє собою, будь-якої солі, кислоти або лугу (таке електропровідне середовище стали називати електролітом). Так, наприклад, якщо пластинки міді і цинку спаяти між собою і занурити в електроліт, в ланцюзі виникнуть електричні явища, що є наслідком хімічної реакції, що протікає в електроліті. Дуже важливою тут була така обставина - якщо раніше вчені вміли отримувати лише моментальні електричні розряди, то тепер вони мали справу з принципово новим явищем - постійним електричним струмом. Струм, на відміну від розряду, можна було спостерігати протягом тривалих проміжків часу (доки в електроліті не пройде до кінця хімічна реакція), з ним можна було експериментувати, нарешті, його можна було використовувати. Щоправда, струм, що виникав між парою платівок, виходив слабким, але Вольта навчився його посилювати. У 1800 році, з'єднавши кілька таких пар разом, він отримав першу в історії електричну батарею, названу вольтовим стовпом. Ця батарея складалася з покладених одна на одну пластинок міді та цинку, між якими були шматочки повсті, змочені розчином солі. При дослідженні електричного стану такого стовпа Вольта виявив, що на середніх парах електрична напруга майже непомітна, але вона зростає на більш віддалених пластинах. Отже, напруга в батареї була тим значнішою, чим більша кількість пар. Поки полюси цього стовпа були з'єднані між собою, у ньому не виявлялося жодної дії, але при замиканні кінців за допомогою металевого дроту в батареї починалася хімічна реакція, і в дроті з'являвся електричний струм. Створення першої електричної батареї було подією найбільшої важливості. З цього часу електричний струм стає предметом найпильнішого вивчення багатьох вчених. Після цього з'явилися і винахідники, які постаралися використати знову відкрите явище потреб людини. Відомо, що електричний струм є упорядкованим рухом заряджених частинок. Наприклад, у металі - це рух електронів, в електролітах - позитивних та негативних іонів тощо. Проходження струму через довкілля супроводжується низкою явищ, які називають діями струму. Найважливіші з них - це теплове, хімічне та магнітне. Говорячи про використання електрики, ми зазвичай маємо на увазі, що застосування знаходить те чи інше з дій струму (наприклад, в лампі розжарювання - теплове, електродвигуні - магнітне, при електролізі - хімічне). Оскільки спочатку електричний струм був відкритий як наслідок хімічної реакції, хімічна дія струму насамперед звернула на себе увагу. Помічено було, що при проходженні струму через електроліти спостерігається виділення речовин, що містяться в розчині, або бульбашок газу. При пропущенні струму через воду можна було, наприклад, розкласти її на складові - водень і кисень (ця реакція називається електролізом води). Саме ця дія струму і лягла в основу перших електричних телеграфів, які тому називаються електрохімічними. 1809 року в Баварську академію було представлено перший проект такого телеграфу. Його винахідник Земерінг запропонував використовувати для зв'язку бульбашки газу, що виділялися при проходженні струму через підкислену воду. Телеграф Земерінг складався з: 1) вольтова стовпа A; 2) алфавіту B, в якому буквам відповідали 24 окремих проводка, що з'єднувалися з вольтовим стовпом за допомогою дроту, що встромлявся в отвори штифтів (на B2 це з'єднання показано у збільшеному вигляді, а на B3 дано вигляд зверху); 3) каната E з 24-х звитих разом проводків; 4) алфавіту C1, абсолютно відповідного набору B і що міститься на станції, що приймає депеші (тут окремі проводки проходили крізь дно скляної посудини з водою (C3 представляє план цієї посудини); 5) будильника D, що складався з важеля з ложкою (у збільшеному вигляді він представлений C2).
Коли Земерінг хотів телеграфувати, він спочатку подавав іншій станції знак за допомогою будильника і для цього встромляв два полюси провідника в петлі букв B і C. Струм проходив провідником і водою в скляній посудині C1, розкладаючи її. Бульбашки накопичувалися під ложечкою і піднімали її так, що вона приймала положення, позначене пунктиром. У цьому положенні рухлива свинцева кулька під дією власної тяжкості скочувався у вирву і по ній спускався в чашку, викликаючи дію будильника. Після того як на приймаючій станції все було підготовлено до прийому депеші, що віддає її з'єднував полюси дроту таким чином, що електричний струм проходив послідовно через усі літери, що становлять повідомлення, що надсилається, причому бульбашки відокремлювалися у відповідних літер іншої станції. Згодом цей телеграф значно спростив Швейгер, скоротивши кількість дротів лише до двох. Швейгер запровадив різні комбінації у пропущенні струму. Наприклад, різну тривалість дії струму та, отже, різну тривалість розкладання води. Але цей телеграф все ще залишався надто складним: спостерігати за виділенням бульбашок газу було дуже втомливо. Робота йшла повільно. Тому електрохімічний телеграф не отримав практичного застосування. Наступний етап у розвитку телеграфії пов'язаний із відкриттям магнітної дії струму. У 1820 році датський фізик Ерстед під час однієї з лекцій випадково виявив, що провідник з електричним струмом впливає на магнітну стрілку, тобто поводиться як магніт. Зацікавившись цим, Ерстед незабаром відкрив, що магніт із певною силою взаємодіє з провідником, яким проходить електричний струм - притягує чи відштовхує його. У тому року французький вчений Арго зробив інше важливе відкриття. Дріт, яким він пропускав електричний струм, випадково виявився зануреним у ящик із залізною тирсою. Тирса прилипла до дроту, ніби це був магніт. Коли ж струм відключили, тирса відпала. Дослідивши це явище, Арго створив перший електромагніт - один з найважливіших електротехнічних пристроїв, що використовується в багатьох електричних приладах. Найпростіший електромагніт легко приготує кожен. Для цього треба взяти брусок заліза (найкраще незагартованого "м'якого" заліза) і щільно намотати на нього мідний ізольований дріт (цей дріт називається обмоткою електромагніту). Якщо тепер приєднати кінці обмотки до батареї, брусок намагнітиться і буде поводитись як добре всім відомий постійний магніт, тобто притягувати дрібні залізні предмети. Зі зникненням струму в обмотці при розмиканні ланцюга брусок миттєво розмагнітиться. Зазвичай електромагніт є котушкою, всередину якої вставлений залізний сердечник. Спостерігаючи за взаємодією електрики та магнетизму, Швейгер того ж 1820 винайшов гальваноскоп. Цей прилад складався з одного витка дроту, всередині якого містилася у горизонтальному стані магнітна стрілка. Коли через провідник пропускали електричний струм, стрілка відхилялася убік. В 1833 Нервандар винайшов гальванометр, в якому сила струму вимірювалася безпосередньо по куту відхилення магнітної стрілки. Пропускаючи струм відомої сили, можна було отримати відхилення стрілки гальванометра. На цьому ефекті була побудована система електромагнітних телеграфів. Перший такий телеграф винайшов російський підданий барон Шиллінг. У 1835 році він демонстрував свій стрілочний телеграф на з'їзді дослідників природи в Бонні. Передавач Шилінг складався з клавіатури в 16 клавіш, що служили для замикання струму. Приймальний прилад складався з 6 гальванометрів з магнітними стрілками, підвішеними на шовкових нитках до мідних стояків; вище стрілок були укріплені на нитках двоколірні паперові прапорці, одна сторона їх була пофарбована в білий, інша - в чорний колір. Обидві станції телеграфу Шилінг були з'єднані вісьмома проводами; з них шість з'єднувалися з гальванометрами, одна служила зворотного струму і одна - для призовного апарату (електричного дзвінка). Коли на відправній станції натискали клавішу та пускали струм, на приймальній станції відхилялася відповідна стрілка. Різні положення чорних та білих прапорців на різних дисках давали умовні поєднання, що відповідали буквам алфавіту чи цифрам. Пізніше Шиллінг удосконалив свій апарат, причому 36 різних відхилень його єдиної магнітної стрілки відповідали 36 умовним сигналам.
При демонстрації дослідів Шилінг був присутній англієць Вільям Кук. В 1837 він дещо вдосконалив апарат Шиллінга (у Кука стрілка при кожному відхиленні вказувала на ту чи іншу букву, зображену на дошці, з цих букв складалися слова і цілі фрази) і спробував влаштувати телеграфне повідомлення в Англії. Взагалі, телеграфи, які працювали за принципом гальванометра, набули деякого поширення, але дуже обмежене. Головним їх недоліком була складність експлуатації (телеграфісту доводилося швидко і безпомилково вловлювати на око коливання стрілок, що було досить втомливо), а також та обставина, що вони не фіксували повідомлення на папері. Тому магістральний шлях розвитку телеграфного зв'язку пішов іншим шляхом. Однак пристрій перших телеграфних ліній дозволило вирішити деякі важливі проблеми щодо передачі електричних сигналів на великі відстані. Оскільки проведення дроту дуже ускладнювало поширення телеграфу, німецький винахідник Штейнгель спробував обмежитися лише одним проводом і вести струм назад залізничними рейками. Для цього він проводив досліди між Нюрнбергом і Фюртом і з'ясував, що у зворотному дроті взагалі немає потреби, оскільки передачі повідомлення цілком достатньо заземлити інший кінець провода. Після цього стали на одній станції заземлювати позитивний полюс батареї, а на іншій - негативний, позбавляючись таким чином необхідності проводити другий дріт, як це робили до цього. У 1838 році Штейнгель збудував у Мюнхені телеграфну лінію завдовжки близько 5 км, використавши землю як провідник для зворотного струму. Але для того щоб телеграф став надійним пристроєм зв'язку, необхідно було створити апарат, який міг би записувати інформацію, що передається. Перший такий апарат з самописним приладом був винайдений 1837 р. американцем Морзе.
Морзе був за фахом художник. У 1832 році під час довгого плавання з Європи до Америки він ознайомився з пристроєм електромагніту. Тоді ж у нього виникла ідея використовувати його для передачі сигналів. До кінця подорожі він уже встиг придумати апарат з усім необхідним приладдям електромагнітом, смужкою паперу, що рухається, а також своєю знаменитою абеткою, що складається з системи крапок і тире. Але знадобилося ще багато років наполегливої праці, як Морзе вдалося створити працездатну модель телеграфного апарату. Справа ускладнювалася тим, що в той час в Америці дуже важко було дістати будь-які електричні прилади. Буквально все Морзе доводилося робити самому або за допомогою своїх друзів з нью-йоркського університету (куди його запросили в 1835 році професором літератури та витончених мистецтв). Морзе дістав у кузні шматок м'якого заліза і вигнув його у вигляді підкови. Ізольований мідний дріт тоді ще не був відомий Морзе купив кілька метрів дроту та ізолював його папером. Перше велике розчарування спіткало його, коли виявилося недостатнє намагнічування електромагніту. Це пояснювалося малою кількістю обертів дроту навколо сердечника. Тільки ознайомившись із книгою професора Генрі, Морзе зміг виправити допущені помилки і зібрав першу діючу модель свого апарату. На дерев'яній рамі, прикріпленій до столу, він встановив електромагніт і годинниковий механізм, який рухав паперову стрічку. До маятника годинника він прикріпив якір (пружину) магніту і олівець. Вироблене за допомогою особливого пристосування, телеграфного ключа, замикання і розмикання струму змушувало маятник гойдатися туди-сюди, причому олівець креслив на стрічці паперу, що рухається, рисочки, які відповідали поданим за допомогою струму умовним знакам. Це був великий успіх, але тут з'явилися нові труднощі. При передачі сигналу на велику відстань через опір дроту сила сигналу слабшала настільки, що він не міг керувати магнітом. Щоб подолати цю скруту, Морзе винайшов особливий електромагнітний замикач, так зване реле. Реле являло собою надзвичайно чутливий електромагніт, який відгукувався навіть на найслабші струми, що надходили з лінії. При кожному тяжінні якоря реле замикало струм місцевої батареї, пропускаючи його через електромагніт приладу, що пише.
Таким чином, Морзе винайшов усі основні частини свого телеграфу. Він закінчив роботу у 1837 році. Ще шість років пішло в нього на марні спроби зацікавити уряд США своїм винаходом. Лише 1843 року конгрес США вирішив асигнувати 30 тисяч доларів на будівництво першої телеграфної лінії завдовжки 64 км між Вашингтоном і Балтімором. Спочатку її прокладали під землею, але потім виявилось, що ізоляція не витримує вогкості. Довелося терміново виправляти становище та тягнути дріт над землею. 24 травня 1844 року було урочисто відправлено першу телеграму. Через чотири роки телеграфні лінії були вже у більшості штатів. Телеграфний апарат Морзе виявився надзвичайно практичним та зручним у користуванні. Незабаром він набув найширшого поширення в усьому світі і приніс своєму творцю заслужену славу та багатство. Конструкція його дуже проста. Головними частинами апарату були передавальний пристрій - ключ, і приймаючий - прилад, що пише.
Ключ Морзе складався з металевого важеля, що обертався навколо горизонтальної осі. Як на передній, так і на задній осі його знаходилися маленькі металеві конуси, кожен з яких торкався пластинок, що лежали під ним, внаслідок чого відбувалося замикання струму. Щоб уявити роботу ключа, позначимо всі його контакти цифрами. Нехай передній конус буде 1, а задній - 3. Платівки, що лежать під ними, відповідно будуть вважатися 2-м і 4-м контактами. У положенні ключа, коли ручка не опущена, контакти 3 та 4 замкнуті, а 1 та 2 - розімкнені. Платівка 2 з'єднана з провідником батареї. З тілом важеля з'єднана дротовий дріт до віддаленої станції, тим часом як пластинка 4 має зв'язок з приладом, що пише. На приймаючій станції приймаючий провід йде до магніту, що приймає.
Коли приходила телеграма, то електричний струм проходив по важелях ключа таким чином, що з дроту він надходив у пластину 4 і потім - прилад (пишіть прилад (контакти 1 і 2 в цей час були роз'єднані) При відправленні телеграм контакти 3 і 4 роз'єднували. Тоді струм від батареї при замиканні контактів 1 і 2 йшов станцію прийому. Якщо телеграфіст замикав ланцюг на короткий час - проходив короткий сигнал, якщо тримав ключ довше - сигнал виходив довший.
Прилад, що пише на приймальній станції, перетворював ці сигнали в систему точок і тире. Працював він у такий спосіб. Від станції, що передає, струм надходив на спіралі M і M1. Шматки заліза, що знаходяться в них, намагнічувалися і притягували залізну пластину B. Внаслідок цього штифт O, що знаходився на іншому плечі A, притискався до паперової смуги P, яка згорталася з кружка R за допомогою валиків V і W у напрямку, зазначеному стрілкою. При цьому кінець штифта, на якому був олівець, писав на стрічці крапки або тире, залежно від того - притискався він на короткий або триваліший час. Як тільки дія струму припинялася (це бувало кожного разу, коли телеграфіст на станції, що передає, розмикав ключем ланцюг), пружина f відтягувала штифт вниз, внаслідок чого пластина B відходила від електромагніта. Рух валиків V і W походив від годинникового механізму, який приводився в дію опусканням гирі G. Ступінь відхилення важеля можна було регулювати за допомогою гвинтів m і n. Незручність апарату Морзе полягала в тому, що передані їм повідомлення були зрозумілі лише професіоналам, знайомим з абеткою Морзе. Надалі багато винахідників працювали над створенням літературних апаратів, що записують не умовні комбінації, а самі слова телеграми. Широкого поширення набув винайдений у 1855 році літературний апарат Юза. Головними його частинами були: 1) клавіатура з замикачем, що обертається, і дошкою з отвором (це приналежність передавача); 2) літерне колесо із пристроєм для друкування (це приймач). На клавіатурі розміщувалося 28 клавіш, за допомогою яких можна було передати 52 знаки.
Кожна кнопка системою важелів з'єднувалася з мідним стрижнем. У звичайному становищі всі ці стрижні перебували в гніздах, проте гнізда розташовувалися на дошці по колу. Над цими гніздами обертався зі швидкістю 2 обороти в секунду замикач, так званий візок. Вона приводилася в обертання гирей, що опускається, вагою 60 кг і системою зубчастих коліс На станції прийому з точно такою ж швидкістю оберталося буквене колесо. На його обіді були зубці зі знаками. Обертання візка і колеса відбувалося синхронно, тобто в той момент, коли візок проходив над гніздом, відповідним певній літері або знаку, цей самий знак виявлявся в нижній частині колеса над паперовою стрічкою. При натисканні клавіші один з мідних стрижень піднімався і виступав зі свого гнізда. Коли візок торкався його, ланцюг замикався. Електричний струм миттєво досягав станції прийому і, проходячи через обмотки електромагніта, змушував паперову стрічку (яка рухалася з постійною швидкістю) піднятись і торкнутися нижнього зубця друкарського колеса. Таким чином на стрічці друкувалася потрібна літера. Незважаючи на складність, телеграф Юза працював досить швидко і досвідчений телеграфіст передавав на ньому до 40 слів за хвилину. Зародившись у 40-х роках XIX століття, телеграфний зв'язок у наступні десятиліття розвивався швидкими темпами. Провід телеграфу перетнули материки та океани. В 1850 підводним кабелем були з'єднані Англія і Франція. Успіх першої підводної лінії викликав низку інших: між Англією та Ірландією, Англією та Голландією, Італією та Сардинією тощо. В 1858 після ряду невдалих спроб вдалося прокласти трансатлантичний кабель між Європою і Америкою. Однак він працював лише три тижні, після чого зв'язок обірвався. Тільки в 1866 між Старим і Новим світлом була нарешті встановлений постійний телеграфний зв'язок. Тепер події, що відбуваються в Америці, того ж дня ставали відомими у Європі, і навпаки. У наступні роки бурхливе будівництво телеграфних ліній тривало по всій земній кулі. Їхня сумарна довжина тільки в Європі склала 700 тис. км. Автор: Рижов К.В.
▪ трактор ▪ Консерви
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Льодовики Арктики наповнені життям ▪ Смарт-годинник Canyon CNS-SW71 для активного відпочинку
▪ розділ сайту Досліди з хімії. Добірка статей ▪ стаття Зупинись, мить! Ти прекрасно! Крилатий вислів ▪ стаття Що таке резус-фактор? Детальна відповідь ▪ стаття Робота на підбірково-швейних машинах. Типова інструкція з охорони праці ▪ стаття Водонепроникний папір. Прості рецепти та поради ▪ стаття Чарівний вогонь. Секрет фокусу
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Рекомендуємо цікаві статті розділу 
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page