Борис Семенович ЯКОБИ
(1801-1874)
Труды русского изобретателя, ученого, академика Бориса Семеновича Якоби легли в основу современной теории электромагнитных машин. Якоби была открыта совершенно новая область техники — гальванотехника.
"Имя... Бориса Семеновича Якоби хорошо известно, как имя изобретателя гальванопластики, пионера в области электромагнитной телеграфии, конструктора первого электродвигателя, получившего применение при движении лодки и т. п. Меньше знают Якоби как одного из первых организаторов международной метрической службы и еще меньше, как инициативного работника в области электротехнических измерений, способствовавшего своими работами улучшению методов электротехнических измерений и совершенствованию электрических измерительных приборов", — писал член-корреспондент АН СССР, электротехник М. А. Шателен.
Борис Семенович (Мориц Герман) Якоби родился 9 сентября 1801 г. в Потсдаме. Отец Якоби был личным банкиром короля Фридриха Вильгельма. Младший брат Якоби — Карл Густав Якоб Якоби — в дальнейшем стал выдающимся немецким математиком. (Он один из создателей теории эллиптических функций, ему принадлежат открытия в области теории чисел, линейной алгебры и многих других разделах математики.)
Образование Борис Якоби получил в Гетгингенском университете, согласно желанию родителей — по специальности архитектора. В 1835 г. Якоби стал профессором гражданской архитектуры в Дерптском университете. .
Но у Бориса Якоби, кроме архитектуры, была еще одна страсть — проводить опыты с электричеством. В мае 1834 г. Якоби построил свою первую действующую модель электродвигателя, "магнитного аппарата", как называл он свой двигатель. В ноябре 1934 г. с правил в Парижскую академию наук рукопись с описанием изобретенного им электродвигателя. 1 декабря о его достижении был доложено на заседании Академии, и уже 3 декабря его записка опубликована.
Но более известно имя Якоби в связи с практическими применениями электролиза, законы которого были установлены великим английским ученым Фарадеем, с которым Якоби состоял в дружеской переписке.
При прохождении электрического тока через растворы кислот или солей составные части этих химически сложных тел выделяются на электродах-проводниках, подводящих электрический ток к данному раствору. Здесь эти части либо реагируют с растворителем (водой) или с веществом электрода, либо оседают на электроде в виде сплошного слоя. Последнее имеет место при выделении большинства металлов на катоде — электроде, соединенном с отрицательным полюсом источника электрического тока.
Для приведения в движение электромагнитных машин Якоби дался в источниках электрического тока и подверг тщательному изучению ряд гальванических элементов. Работая с элементом, в котором на электроде оседала медь, он обратил внимание на то, что это оседание происходило ровным слоем, который затем можно было целиком оторвать от электрода. Форма поверхности полученного таким способом медного листочка полностью и в точности воспроизводила все неровности и особенности поверхности электрода.
Летом 1936 г. ему довелось наблюдать эту удивительную способность частичек меди осаждаться на поверхности отрицательного электрода. Якоби применил в качестве электрода медную дощечку, на которой было выгравировано его имя, и увидел, что отодранный от электрода листочек представляет собой негативный отпечаток дощечки с надписью. Он тотчас же оценил техническое значение факта и уже сознательно очень удачно снял копию с медного пятака Якоби назвал этот прием "гальванопластикой" и стал всячески пропагандировать его распространение и применение на практике.
Его труды в области "чистой и прикладной электрологии" заинтересовали Академию наук в Петербурге, и в 1837 г. Якоби был командирован туда на неопределенное время. В 1839 г. он получил в Академии место адъюнкта, в 1842 г. — место экстраординарного, и, наконец, в 1847 г. — ординарного члена Академии наук. В 1838 г. он представил в Академию наук докладную записку об открытии им гальванопластики, а в 1840 г. вышло написанное им руководство по гальванопластике: "Гальванопластика или способ по данным образцам производить медные изделия из медных растворов помощью гальванизма".
Якоби первый установил техническую возможность и практическую значимость электролитического осаждения металлов. Таким образом, Якоби является изобретателем гальванотехники в целом и родоначальником современной электрохимии.
Благодаря энергии Якоби гальванопластика быстро нашла в России практическое применение — в изготовлении точных и во всем сходных между собой клише для печатания государственных бумаг, в том числе денежных знаков, чего нельзя было достигнуть простой гравировкой клише.
Всю свою долгую жизнь и все свои силы Якоби посвятил служению России и ее промышленному развитию. Он отлично понимал значение открытия гальванопластики и до конца жизни, несмотря на все затруднения, боролся за внедрение гальванопластики в русскую промышленность. Якоби соблазняли тем, что в другой стране он мог бы гораздо лучше воспользоваться правами изобретателя. Но он считал, что гальванопластика принадлежит исключительно России: "Сие изобретение принадлежит исключительно России и не может быть оспорено никаким другим изобретением вне оной..." Здесь "она открыта и здесь развивалась!"
Отличительной чертой Якоби была его скромность. Он никогда не подчеркивал и не афишировал своих многолетних трудов, имеющих огромное научное и практическое значение. Хотя Якоби занимал видное служебное положение и получил за изобретение гальванопластики в 1840 г. Демидовскую премию в 25 000 рублей, а в 1867 г. на Парижской выставке — большую золотую медаль и премию, он не заработал больших денег. Умирая, этот крупнейший изобретатель был вынужден обратиться к правительству с просьбой не оставить в нужде его семью.
И все же Б. С, Якоби, по сравнению с другими русскими изобретателями-электротехниками XIX в. — А. Н. Лодыгиным, П. Н. Яблочковым, исключительно повезло. Работой его интересовались люди, власть имущие, вплоть до императора Николая I. Ему были предоставлены все условия и средства для работы. Практическим проведением в жизнь его изобретения занимались, с одной стороны, "ЭКСПЕДИЦИЯ заготовления государственных бумаг", с другой — особая гальванопластическая мастерская, где при участии Якоби было изготовлено много замечательных произведений искусства.
Так, для статуй и барельефов Исаакиевского собора, Эрмитажа, Большого театра в Москве, Зимнего дворца, Петропавловского собора и на некоторые другие изделия мастерская осадила гальваническим путем 6749 пудов меди! Для позолоты куполов Храма Христа Спасителя в Москве, Исаакиевского собора, Петропавловского собора и нескольких других небольших куполов и позолоты разных изделий мастерская эта израсходовала 45 пудов 32 фунта золота.
Исходя из законов и представлений Ампера и Фарадея, дополненных собственными исследованиями, проведенными им в конце 1830-х гг. совместно с академиком Э. X. Ленцем, Якоби в 1839 г. построил первый магнитоэлектрический двигатель, приводящий в движение на реке Неве против ее течения лодку с четырнадцатью человеками, и тем доказал возможность практического использования электродвигателей с непрерывным вращательным движением.
На основе этих опытов, а также своих более ранних изысканий в области "приложения электромагнетизма к движению машин" Якоби создал теорию электромагнитных машин.
Законы электромагнитных двигателей изложены им в статьях, опубликованных в 1840 и 1850 гг. Якоби разбил при этом распространенные в то время иллюзии о возможности весьма значительного увеличения полезной работы за счет электрического тока данной мощности путем дальнейшего усовершенствования и перестройки электромагнитных машин. Он доказал, что если такая перестройка приведет к выигрышу в скорости двигателя, то этот выигрыш неминуемо будет сопровождаться потерей в силе, и наоборот — выигрыш в силе приведет к уменьшению скорости. Это положение до Якоби было признано лишь в области чистой механики.
Научно-техническое творчество Якоби было очень многообразным. Он создал ряд приборов для измерения электрического сопротивления, назвав их "вольтаметрами". Стремясь ввести единство в измерения электрического тока, Якоби приготовил свой собственный условный эталон сопротивления (из медной проволоки) и разослал его экземпляры ряду физиков.
В 1852 г. Вебер определил величину сопротивления эталонов Якоби в абсолютных единицах. Таким образом, произведенные при помощи этих эталонов измерения можно было перевести в общепринятые единицы. Одним из способов измерения силы электрического тока является определение количества вещества, отлагаемого на электродах током при электролизе в течение одной секунды в приборе, называемом "вольтаметром". Якоби сперва усовершенствовал вольтаметр, перейдя от электролиза воды к осаждению меди, затем выяснил недостаток и этого способа и предложил принятый теперь в науке метод осаждения в вольтаметре серебра из раствора азотнокислого серебра.
| Якоби соединил телеграфом (с подземной прокладкой проводов) Зимний и Царскосельский дворцы, изобрел и построил для этой линии, а также для телеграфной связи между Зимним дворцом и Главным штабом несколько новых своеобразных телеграфных аппаратов, провел исследование сопротивления жидких проводников и их поляризации, изобрел так называемую контрабатарею, делающую возможным телеграфирование по плохо изолированным проводам;
построил гальванометры новых типов; изобрел аппарат для отделения и измерения плотности жидкости различного удельного веса (аппарат этот нашел применение в качестве проверочного прибора на винокуренных заводах).