Розділ 2. Гідроенергетичні ресурси, їх використання. Принципові схеми, параметри, режими роботи ГЕС і ГАЕС

За допомогою електричної індукційної машини і лейденської банки абат Жан Нолле (1700–1770), який був при французькому дворі у великій шані й тому проводив свої досліди в блискучій обстановці придворного товариства (мал. 5.9), ґрунтовно дослідив фізіологічну дію електрики.

Перш за все він показав, що остання може проходити крізь велике число людей (йому вдалося примусити пройти електрику через ланцюг з 180 чоловік). Він вперше довів на маленьких тваринах, що сильний електричний удар може діяти смертельно, і вперше радив користуватися електрикою в медицині, що незабаром було здійснено і стало особливо часто застосовуватися для лікування паралічу.

Маючи такі достатньо точні та досконалі прилади для дослідження властивостей електрики, багато фізиків-природознавців прагнули здійснити можливо більшу кількість цікавих дослідів і знаходили все більш різноманітне застосування електричному заряду. Відомі досліди з електричними дзвіночками, електричний танок кульок та інші подібні досліди, які полягають в тому, що легкі предмети притягуються і відштовхуються між двома протилежно зарядженими пластинами.

Мал. 5.9. Досліди абата Нолле з електричною індукційною машиною і лейденською банкоюІнші досліди були засновані на світловій і тепловій дії електричної іскри. Електрична від розряду батареї лейденських банок  ілюмінація (мал. 5.10) є скляною дошкою, мозаїчно обклеєною шматочками листового олова, проміжки між якими світяться при проскакуванні по дошці іскор. Дуже сильну теплову дію можна одержати при розряді батареї з декількох лейденських банок. Таким розрядом можна пробити товстий картон або навіть скло, вміщене між електродами Т,Т' (мал. 5.11).

У стародавніх архівах збереглися записи, які свідчать про те, що грізного імператора Нерона (37–68 рр. н.е.), котрий страждав ревматизмом, придворні лікарі лікували електрованнами. Для цього в невелику дерев’яну діжку з водою пускали риб, здатних випускати електричні розряди. Знаходячись в такій ванні, імператор протягом призначеного лікарями часу піддавався дії електричних розрядів і полів. Лікування проходило успішно.

 Мал. 5.10. Дослід електричної ілюмінації Мал. 5.11. Дослід пробиття скла іскрою

Розглядаючи перші досліди зі штучним електричним розрядом, не можна не відзначити ту зацікавленість, яку виявило людство до дослідження такого могутнього явища природи, як атмосферна блискавка і грім. Арістотель, наприклад, вважав блискавку результатом самозагоряння в повітрі масляної і сірчаної пари, до якої нібито домішувалася селітра. Навіть Декарт думав, що блискавка є явищем світла внаслідок «стягування» частин хмар з виділенням великої теплоти, а грім відбувається тому, що маси хмар з великої висоти раптово обрушуються на хмари, що лежать внизу.

Англійський фізик Уолл першим в 1708 р., спостерігаючи за іскорками і тріском при терті бурштину, зіставив їх з громом і блискавкою. Пізніше Вінклер в Лейпцигу рішуче підтверджував тотожність цих явищ, відзначаючи, що єдина відмінність між іскрою, видобутою з кондуктора електричної машини, і блискавкою полягає лише у відносній силі обох. Дійсний же доказ цього твердження дав шляхом прямого досліду великий американець Бенджамін Франклін. За допомогою паперового змія на провідному шнурку, що запускався ним прямо в грозову хмару, Франклін здобував з останньої електрику і здійснював з нею ті ж досліди, що і з електрикою, одержуваною при обертанні скляного круга.

У 1748 р. Франклін сформулював висновок, що гроза є не що інше, як з’єднання двох протилежних зарядів електрики, а блискавка – величезна електрична іскра, яка, якщо потрапляє на добре провідні тіла, не справляє ніяких руйнівних дій на своєму шляху, але під час переходу через ізолятори від одного провідника до іншого, може заподіяти величезних руйнувань, запалювати і плавити предмети.

Бенджамін Франклін (1706–1790) – американський просвітитель, державний діяч, учений, один з авторів Декларації незалежності та Конституції США. Як природознавець відомий працями по електриці, розробив його унітарну теорію. Один з піонерів досліджень атмосферної електрики, запропонував блискавковідвід. Фізикою Франклін зацікавився після того, як випадково прослухав лекцію з електрики, на якій було показано електричну іскру і продемонстровано неприємну дію на людину розряду лейденської банки. Користуючись словами батарея, конденсатор, провідник, заряд, розряд, обмотка, ми навряд чи пам’ятаємо про те, що Франклін був першим, хто дав назви всім цим явищам.

Мал. 5.12. Будова блискавковідводуСпостереження, що блискавка вдаряє переважно в загострені виступи (башти, щогли, дерева і т.п.), навело Франкліна на сміливу думку спробувати одержати електрику з грозової хмари, і, таким чином, в один з літніх днів 1752 р. вчений провів свій знаменитий дослід, про небезпеку якого для життя він, звичайно, не підозрював. Коли змій підійнявся високо і був щільно оточений грозовими хмарами, а нитка від дрібного мрячного дощу намокла, з величезною радістю Франклін помітив, що окремі волокна шовкового шнурка стали підійматися в точності так, як вони б висіли на кондукторі електричної машини. Це слугувало очевидною ознакою того, що з грозових хмар донизу по шнурку тече електрика.

Згодом, в 1760 р., на даху будинку купця Веста у Філадельфії Франклін влаштував перший блискавковідвід, встановивши приймальний залізний стрижень висотою в 3 метри і завтовшки 27 міліметрів та з’єднавши нижній його кінець за допомогою провідника із землею (мал. 5.12). Належне з’єднання із землею складає необхідну умову доброї дії всієї системи блискавковідводу. Тому кінець провідника занурювався у вологий ґрунт на глибину до двох метрів.

На даху свого будинку Франклін встановив такий же стрижень, обладнавши його нижній кінець двома дзвіночками, які дзвонили кожного разу, коли повітря мало достатньо сильну електричну напругу.

Досліди Франкліна, на підставі яких Оксфордський університет в 1762 р. присудив американському громадянину ступінь доктора, згодом були багато разів повторені багатьма ученими. Так, француз де Рома піднімав свого змія на висоту до 180 метрів, а в шнурок вплітав металеву нитку. Протягом години йому вдавалося одержати до тридцяти вогненних розрядів завдовжки більше трьох метрів, що супроводжувалися тріском, який нагадував постріли з пістолета.

1780 рік. Невелике містечко Сент-Оморе у Франції. Один з жителів містечка встановив на своєму будинку блискавковідвід. Його сусіди були так налякані й обурені цим фактом, що порушили судову справу проти власника блискавковідводу. Процес тривав близько чотирьох років і наробив багато шуму. Цікаво відзначити, що як захисник на суді виступав М. Робесп’єр, у той час ще молодий адвокат. Одним з експертів з боку позивача був Марат, відомий учений і публіцист, а згодом видатний діяч французької революції. Марат вважав блискавковідвід небезпечною витівкою і був проти його встановлення. Після довгої боротьби М. Робесп’єр виграв процес.

 Практичне значення винаходу блискавковідводу довгий час не визнавалося багатьма європейськими вченими. В Європі перший блискавковідвід був споруджений в 1754 р. приходським священиком Прокопом Дівішем в Моравії. Першим містом, в якому влаштували блискавковідвід на громадській будівлі, був Гамбург, де в 1769 р. ним була облаштована башта Якова. Великий вплив на впровадження блискавковідводів зробив голос знаменитого швейцарського фізика Соссюра, який в 1771 р.

влаштував блискавковідвід на своєму домі в Женеві та, щоб заспокоїти обурені цим богобоязливі душі місцевих жителів, надрукував і даром роздав брошуру про практичну користь установки провідників атмосферної електрики. Але тільки в 1788 р. англійські моряки почали встановлювати перші блискавковідводи на щоглах своїх суден.

На відміну від Європи американський уряд найенергійнішим чином підтримав ідею Франкліна. У 1782 р. Філадельфія на своїх 1300 будинках мала вже понад 400 блискавковідів. Вони були встановлені на всіх громадських будівлях, за винятком готелю французького посольства. Саме в цю будівлю і ударила блискавка 27 березня 1782 р., вразивши на смерть офіцера. І лише тоді французьке посольство встановило на даху будівлі блискавковідвід.

У самій Франції тільки з 1784 р. блискавковідводи стали встановлюватися на дахах порохових магазинів і деяких громадських будівель.

Венеціанська республіка в 1788 р. забезпечила блискавковідводами свій флот, а Фрідріх Вільгельм II Прусський наказав встановлювати блискавковідводи усюди в своїх володіннях, заборонивши, втім, їх установку на даху замку Сан-Сусі.

Таким чином, кінець XVIII століття ознаменувався усвідомленням людством того, що в природі існує могутнє, але досі маловивчене явище – електрика. Всі великі відкриття законів електротехніки ще попереду. А поки що передові уми Європи і Америки з величезними труднощами тільки нащупували перші властивості та характеристики електрики, які мало про що говорили, винаходили багато в чому недосконалі прилади для вивчення природи електричних зарядів.