Дающие энергию

В обычном состоянии свободные электроны движутся беспорядочно. Но стоит к концам металлического тела подвести электрическое напряжение, и электронный газ начинает течь в одном направлении. Это и есть электрический ток, который зажигает лампочку в вашей люстре. И для того, чтобы вы могли вечером щелкнуть выключателем, целая плеяда ученых трудилась около двухсот лет.

Началось это в 1752 году, когда американский ученый Бенджамин Франклин открыл, что небесные молнии — вовсе не стрелы, которыми бог карает грешников, а просто гигантские искры. Да и гром во время грозы не от колесницы Ильи-пророка, а просто треск, всегда сопровождающий появление электрической искры. А поскольку искры гигантские, то и треск соответствующей силы. Поняв это, Франклин изобрел громоотвод, спасший неисчислимое количество человеческих жизней. Но обезопасить эту грозную силу природы было мало. Следовало заставить ее служить человеку. Впервые это было сделано пятьдесят лет спустя.

Первый в мире электрический свет вспыхнул в лаборатории молодого русского физика Василия Владимировича Петрова 23 ноября 1802 года. Ученый подвел ток к двум электродам и сблизил их между собой. Тогда между электродами появилась ослепительная дуга. Через восемь лет английский ученый Гемфри Деви повторил это открытие и назвал его вольтовой дугой в честь знаменитого итальянского физика Алессандро Вольта.

От лабораторных опытов до практического применения шаг немалый. И только в 1849 году первая в мире дуговая лампа зажглась на Адмиралтейской игле в Петербурге. Но потребовалось еще 25 лет, прежде чем «русское солнце», усовершенствованное Павлом Николаевичем Яблочковым, начало свое триумфальное шествие по миру. Электрические фонари разгоняли мрак на улицах Лондона, Парижа, Берлина, Мадрида, Брюсселя, Афин, Неаполя. Затем электрические лампы осветили читальный зал библиотеки Британского музея, Гаврский порт, дворцы персидского шаха и короля Камбоджи, рестораны, концертные залы и просто особняки богатых людей.

Однако дуговая лампа была неудобной в обращении. Угли быстро сгорали, их надо было часто заменять. К тому же открытое пламя дуги грозило пожаром. И в том же 1876 году, когда Яблочков сделал доклад в Парижской Академии наук об усовершенствовании им дуговой лампы, витрина одного из магазинов Петербурга была освещена другими лампами — лампочками накаливания. Изобрел их Александр Николаевич Лодыгин значительно раньше Эдисона, которому приписывают это изобретение. Кстати, Лодыгин нашел и лучший материал для нитей своих ламп — вольфрам. У Эдисона вначале была угольная нить.

Сейчас появился третий вид ламп — трубки дневного света. В них свечение порождается потоком электронов, летящих в разреженном газе. Но чтобы создать такой электронный поток, необходимы металлы, способные испускать со своей поверхности электроны.

Впервые это явление — испускание электронов нагретым металлом — обнаружил знаменитый американский изобретатель Томас Алва Эдисон еще в 1883 году. Но объяснить причины этого явления сумели гораздо позднее. Пока металл находится в холодном состоянии, свободные электроны не покидают его и движутся только внутри кристаллической решетки. Но повышение температуры придает электронам дополнительную энергию, которая тем больше, чем сильнее нагрев. В конце концов электроны разгоняются до такой скорости, что некоторые из них вылетают наружу. И в 1904 году англичанин Джон Флеминг изобрел электронную лампу, основанную на этом явлении. Лампа Флеминга была чрезвычайно проста: в баллон, из которого выкачан воздух, впаяны два электрода. Катод раскаляется электрическим током и начинает интенсивно испускать свободные электроны со своей поверхности. На анод подается напряжение противоположного знака, и электроны «перекидывают мост» через вакуум от катода к аноду. Через лампу начинает проходить электрический ток. Этот принцип лег в основу всех позднейших электронных ламп гораздо более сложной конструкции. Он применяется и в телевизионных трубках, в электронных микроскопах и ряде других устройств.