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テクノロジーの歴史、テクノロジー、私たちの周りのオブジェクト
電気電信。 発明と生産の歴史
ディレクトリ / テクノロジーの歴史、テクノロジー、私たちの周りのオブジェクト 電信 - 有線、無線、またはその他の電気通信チャネルによって信号を送信する手段。
XNUMX 世紀半ばまで、ヨーロッパ大陸とイギリスの間、アメリカとヨーロッパの間、ヨーロッパと植民地の間の唯一の通信手段は蒸気船の郵便でした。 人々は、数週間、時には数か月も遅れて、他の国での事件や出来事について知りました。 たとえば、ヨーロッパからアメリカへのニュースは XNUMX 週間で配信されましたが、これはまだ最長ではありませんでした。 したがって、電信の作成は、人類の最も差し迫ったニーズを満たしました。 この技術革新が世界のすべての地域に現れ、電信線が地球を一周した後、ある半球から別の半球に電線に関するニュースが殺到するのに、わずか数時間、時には数分しかかかりませんでした. 政治および株式レポート、個人およびビジネス メッセージを同じ日に、利害関係者に配信することができます。 したがって、電信は文明の歴史の中で最も重要な発明の XNUMX つに帰せられるべきです。電信によって、人間の精神は距離に対して最大の勝利を収めたからです。 しかし、電信が通信の歴史に新たなマイルストーンを開いたという事実に加えて、ここで初めて、さらにかなり大きな規模で電気エネルギーが使用されたため、本発明も重要です。 電流が人間のニーズ、特にメッセージの送信のために機能するようにできることを最初に証明したのは電信の作成者でした。 電信の歴史を研究すると、数十年の間、電流と電信の若い科学がどのように連携していたかがわかります。その結果、電気の新しい発見はすべて、発明者によってさまざまな通信方法にすぐに使用されました。 ご存知のように、人々は古代に電気現象に精通していました。 タレスでさえ、琥珀を羊毛でこすり、ゴスがどのように小さな体を自分自身に引き付けるかを見ました。 この現象の原因は、こすったときに琥珀に電荷が与えられたためです。 XNUMX世紀、人々は静電機械で物体を充電する方法を学びました。 電荷にはXNUMX種類あることがすぐにわかりました。負と正と呼ばれるようになり、同じ電荷の符号を持つ物体が互いに反発し、異なる符号が引き付けられることに気づきました。 長い間、彼らは電荷と荷電体の性質を研究していましたが、電流については何も知りませんでした。 1786年にボロネーゼのガルヴァーニ教授によって偶然発見されたと言う人もいるかもしれません。 ガルヴァーニは何年もの間、静電機械を使って実験し、動物の筋肉への影響を研究しました。主にカエルです（ガルヴァーニはカエルの足を脊柱の一部に沿って切り取り、機械からの電極の XNUMX つを脊椎に導き、もう XNUMX つの電極を脊椎に導きました）。いくつかの筋肉に、放電を通過するときに、筋肉が収縮し、足がけいれんします）。 ガルバーニがバルコニーの鉄格子から銅製のフックでカエルの足をぶら下げたとき、彼の非常に驚いたことに、あたかも放電が通過したかのように足がけいれんすることに気づきました。 この収縮は、フックが火格子に接続されるたびに発生しました。 ガルバーニは、この実験で電気の源はカエルの脚そのものであると判断しました。 誰もがこの説明に同意したわけではありません。 ピサのヴォルタ教授は、水の存在下で XNUMX つの異なる金属の組み合わせから電気が発生することを最初に推測しましたが、純粋ではなく、何らかの塩、酸、またはアルカリの溶液を表しています (このような導電性媒体は電解質と呼ばれていました)。 ）。 たとえば、銅と亜鉛の板をはんだ付けして電解液に浸すと、電解液中で化学反応が起きて回路に電気現象が発生します。 ここでは、次の状況が非常に重要でした。科学者が瞬間的な放電しか受けられなかった場合、現在は根本的に新しい現象である直流を扱っていました。 電流は、放電とは異なり、長期間 (電解液中で化学反応が最後まで起こるまで) 観察でき、実験を行い、最終的に使用することができました。 確かに、一対のプレート間で発生した電流は弱いことが判明しましたが、ボルタはそれを増幅することを学びました。 1800 年、このようなペアをいくつか接続することで、ボルタ電池と呼ばれる史上初の電池を手に入れました。 この電池は、銅板と亜鉛板を重ね合わせたもので、その間に塩水で湿らせたフェルト片が挟まれていました。 そのような柱の電気的状態を調査したとき、Volta は、中程度の対では電圧がほとんど完全に感知できないことを発見しましたが、より離れたプレートでは電圧が増加します。 その結果、バッテリーの電圧は、ペアの数が多いほど大きくなりました。 この柱の極同士を接続するまでは何の作用も見られませんでしたが、金属線で両端を閉じると、バッテリー内で化学反応が始まり、ワイヤーに電流が流れました。 最初の電池の作成は、最も重要な出来事でした。 その時以来、電流は多くの科学者による最も近い研究の対象となっています。 その後、新たに発見された現象を人間のニーズに利用しようとする発明者が現れました。 電流は荷電粒子の秩序ある運動であることが知られています。 たとえば、金属では電子の移動、電解質では正イオンと負イオンの移動などです。 導電媒体を通る電流の通過には、電流の作用と呼ばれる多くの現象が伴います。 それらの中で最も重要なのは、熱、化学、磁気です。 電気の使用について言えば、通常、電流の影響のいずれかが適用されることを意味します（たとえば、白熱灯では熱、電気モーターでは磁気、電気分解では化学）。 当初、電流は化学反応の結果として発見されたため、まず電流の化学的効果が注目されました。 電流が電解質を通過すると、溶液に含まれる物質や気泡が放出されることが観察されました。 水に電流を流すと、たとえば、水をその構成部分である水素と酸素に分解することができました（この反応は水の電気分解と呼ばれます）。 最初の電気電信の基礎を形成したのは、この電流の作用であり、したがって電気化学と呼ばれています。 1809 年、このような電信の最初の草案がバイエルン アカデミーに提出されました。 その発明者である Semering は、電流が酸性化された水を通過したときに放出される気泡を通信機器に使用することを提案しました。 セメリング電信は次のもので構成されていました。1) ボルタ柱 A。 2) アルファベット B。文字は、ピンの穴に差し込まれたワイヤーによってボルタ電柱に接続された 24 の別々のワイヤーに対応しています (B2 ではこの接続が拡大図で示され、B3 では上面図が示されています)。与えられます); 3) 24 本のワイヤを撚り合わせたロープ E。 4) セット B に完全に対応し、発送を受け取るステーションに配置されているアルファベット C1 (ここでは、水の入ったガラス容器の底に個々のワイヤーが通されています (C3 はこの容器の平面図を表します); 5) 目覚まし時計 D、スプーン付きのレバーで構成されています (C2 に拡大表示されています)。
Semering が電報を送りたいと思ったとき、彼は最初に目覚まし時計を使って別の局に信号を送った。このために、彼は導体の 1 つの極を B と C の文字のループに突き刺した。電流は導体とガラスの中の水を通過した。容器CXNUMX、それを分解します。 みぞおちの下に泡がたまり、点線の位置になるように盛り上がりました。 この位置では、自重の影響下で可動鉛球がじょうごに転がり、それに沿ってカップに下降し、警報を発しました。 受信ステーションで発送物を受信するためのすべての準備が整った後、送信者は、送信されるメッセージを構成するすべての文字に電流が順次流れるようにワイヤーの極を接続し、気泡が相手局の対応する文字。 その後、この電信はシュヴァイガーを大幅に簡素化し、ワイヤの数をわずかXNUMX本に減らしました。 Schweiger は、電流の伝達にさまざまな組み合わせを導入しました。 たとえば、電流の持続時間が異なり、その結果、水の分解の持続時間が異なります。 しかし、この電報はまだ複雑すぎました。気泡の放出を見るのは非常に面倒でした。 仕事はゆっくり進みました。 したがって、電気化学電信は実用化されることはありませんでした。 電信の開発における次の段階は、電流の磁気作用の発見に関連しています。 1820 年、デンマークの物理学者エルステッドは、講演中に、電流が流れる導体が磁針に影響を与えること、つまり磁石のように振る舞うことを偶然発見しました。 これに興味を持ったエルステッドは、特定の力を持つ磁石が電流が通過する導体と相互作用し、それを引き付けたり反発したりすることをすぐに発見しました。 同じ年に、フランスの科学者アルゴは別の重要な発見をしました。 彼が誤って電流を流したワイヤーは、鉄のやすりの箱に浸されていることが判明しました。 おがくずが磁石のようにワイヤーにくっつきました。 電流を切ると、おがくずが落ちました。 この現象を研究したアルゴは、多くの電気機器で使用される最も重要な電気機器の XNUMX つである最初の電磁石を作成しました。 最も単純な電磁石は、誰でも簡単に準備できます。 これを行うには、鉄の棒（できれば硬化していない「軟鉄」）を取り、その周りに絶縁された銅線をしっかりと巻き付ける必要があります（この線は電磁石の巻きと呼ばれます）。 巻線の端をバッテリーに取り付けると、バーは磁化され、よく知られている永久磁石のように動作します。つまり、小さな鉄の物体を引き付けます。 回路が開いたときに巻線の電流が消えると、バーは即座に消磁します。 通常、電磁石は鉄芯が挿入されたコイルです。 電気と磁気の相互作用を観察して、シュヴァイガーは同じ 1820 年にガルバノスコープを発明しました。 この装置は、単一コイルのワイヤーで構成され、その中に磁針が水平状態で配置されていました。 導体に電流を流すと、矢印が横にずれました。 1833 年、Nervandar は検流計を発明しました。この検流計では、磁針の偏向角度から電流を直接測定しました。 既知の強さの電流を流すことにより、検流計の針の既知の偏差を得ることができました。 電磁電信のシステムは、この効果に基づいて構築されました。 このような最初の電信は、ロシアの主題であるシリング男爵によって発明されました。 1835 年、彼はボンで開催された自然科学者の会議でポインター電信を実演しました。 シリングの送信デバイスは、電流を閉じる役割を果たした 16 個のキーを備えたキーボードで構成されていました。 受信装置は、銅のラックから絹の糸に吊り下げられた磁気針を備えた6つの検流計で構成されていました。 矢印の上には、36色の紙の旗が糸で固定され、片面は白く、もう片面は黒く塗られていました。 両方のシリング電信局は 36 本のワイヤーで接続されていました。 これらのうち、XNUMX つが検流計に接続され、XNUMX つが逆電流用、もう XNUMX つが製図装置 (電気ベル) 用でした。 送信局でキーを押して電流を流すと、対応する矢印が受信局で偏向されました。 異なるディスク上の黒と白の旗の異なる位置は、アルファベットまたは数字の文字に対応する条件付きの組み合わせを与えました。 その後、シリングは彼の装置を改良し、XNUMX 本の磁気針の XNUMX の異なる偏差が XNUMX の条件付き信号に対応しました。
シリングの実験のデモンストレーションには、イギリス人のウィリアム・クックが出席しました。 1837年、彼はシリング装置をいくらか改良し（クックの矢は、それぞれの偏差とともに、ボードに描かれたXNUMXつまたは別の文字を指し、単語とフレーズ全体がこれらの文字から形成されました）、イギリスで電信メッセージを手配しようとしました。 一般に、検流計の原理で動作する電信は、ある程度配布されましたが、非常に限られていました。 彼らの主な欠点は、操作の複雑さ（電信オペレーターは矢の振動を目で素早く正確にキャッチする必要があり、これは非常に面倒でした）、および送信されたメッセージを紙に記録しなかったという事実でした。 したがって、電信通信の開発の主な道筋は別の道をたどりました。 しかし、最初の電信線の建設により、長距離にわたる電気信号の伝送に関するいくつかの重要な問題を解決することが可能になりました。 ワイヤーは電信を広めることを非常に困難にしていたので、ドイツの発明家シュティンゲルは自分自身を 1838 本のワイヤーだけに制限し、線路に沿って電流を逆流させようとしました。 この目的のために、彼はニュルンベルクとフュルトの間で実験を行い、メッセージを送信するためにワイヤのもう一方の端を接地するだけで十分だったため、リターンワイヤがまったく必要ないことを発見しました。 その後、バッテリーのプラス極を一方のステーションで接地し、マイナス極をもう一方のステーションで接地し始めたので、以前のように 5 番目のワイヤーを通す必要がなくなりました。 XNUMX 年、シュタインゲルはミュンヘンに長さ約 XNUMX km の電信線を建設し、アースを帰路電流の導体として使用しました。 しかし、電信が信頼できる通信装置になるためには、送信された情報を記録できる装置を作成する必要がありました。 自己記録装置を備えた最初のそのような装置は、1837 年にアメリカのモールスによって発明されました。
モースは職業芸術家でした。 1832年、ヨーロッパからアメリカへの長い航海中に、彼は電磁石の装置に精通しました。 それから彼はそれをシグナリングに使用するというアイデアを思いつきました。 旅の終わりまでに、彼はすでに必要なすべての付属品を備えた装置を思いつくことができました-電磁石、動く紙片、そしてドットとダッシュのシステムで構成される彼の有名なアルファベット。 しかし、モールスが電信装置の実行可能なモデルを作成することに成功するまでには、さらに何年もの努力が必要でした。 当時のアメリカでは、電化製品を手に入れるのが非常に困難だったという事実によって、問題は複雑になりました。 文字通り、モースはすべてを自分で、またはニューヨーク大学の友人の助けを借りて行う必要がありました (1835 年に文学と美術の教授として招かれた)。 モールスは軟鉄を鍛造から取り出し、それを馬蹄形に曲げました。 絶縁された銅線はまだ知られていませんでしたが、モールスは数メートルのワイヤを購入し、紙で絶縁しました。 最初の大きな失望は、電磁石の不十分な磁化が発見されたときでした。 これはコアの周りのワイヤの巻き数が少ないためであった. ヘンリー教授の本を読んだ後にのみ、モースは間違いを修正し、彼の装置の最初の実用的なモデルを組み立てることができた. テーブルに取り付けられた木製のフレームに、紙テープを動かす電磁石と時計仕掛けを取り付けました。 彼は時計の振り子に磁石と鉛筆のアンカー（バネ）を取り付けました。 特殊な装置である電信キーを使用して生成された電流を開閉すると、振り子が前後に揺れ、鉛筆は、電流によって与えられる従来の記号に対応する移動する紙テープにダッシュを描きました。 これは大成功でしたが、新たな困難が生じました。 信号を長距離伝送すると、ワイヤーの抵抗により信号強度が弱まり、磁石を制御できなくなりました。 この困難を克服するために、モースは特別な電磁接触器、いわゆるリレーを発明しました。 リレーは非常に敏感な電磁石で、ラインからの微弱な電流にも反応しました。 アーマチュアが引き寄せられるたびに、リレーはローカルバッテリーの電流を閉じ、それを筆記具の電磁石に通しました。
このようにして、モールスは彼の電信のすべての主要部分を発明しました。 彼は 1837 年に作品を完成させました。 彼の発明に米国政府の関心を引こうとする試みが無駄になるまで、さらに 1843 年を要した。 30 年になって初めて、米国議会は、ワシントンとボルチモアの間の長さ 64 km の最初の電信線の建設に 24 万ドルを割り当てることを決定しました。 最初は地下に敷かれていましたが、断熱材が湿気に耐えられないことが判明しました。 私は緊急に状況を修正し、ワイヤーを地上に引っ張らなければなりませんでした。 1844 年 XNUMX 月 XNUMX 日、最初の電報が厳粛に送信されました。 XNUMX 年以内にほとんどの州で電信回線が設置されました。 モールス電信装置は非常に実用的で使いやすいことが証明されました。 すぐに彼は世界中で最も広い流通を獲得し、彼の作成者に当然の名声と富をもたらしました. そのデザインは非常にシンプルです。 装置の主要部分は、送信デバイス (キー) と受信デバイス (筆記具) でした。
モールス キーは、水平軸を中心に回転する金属レバーで構成されていました。 前車軸と後車軸の両方に小さな金属コーンがあり、それぞれがその下にあるプレートに接触し、その結果、電流が閉じられました。 キーがどのように機能するかを想像するために、すべての連絡先を数字で示してみましょう。 フロントコーンを1、バックコーンを3とします。それらの下にあるプレートは、それぞれ2番目と4番目の接触と見なされます。 キー位置でハンドルを下げていないときは、接点 3 と 4 が閉じ、接点 1 と 2 が開きます。 プレート 2 はバッテリー導体に接続されています。 レバーの本体にはワイヤが遠隔ステーションに接続され、プレート４は筆記具に接続されている。 受信ステーションでは、受信ワイヤが受信マグネットに向かいます。
電報が届くと、電流はキーのレバーを通り、ワイヤーからプレート 4 に流れ、次に筆記具に流れました (このとき、接点 1 と 2 は切断されていました)。 、接点 3 と 4 が切断されました。 次に、接点1と2が閉じられたときに、バッテリーからの電流が受信ステーションに流れました。 電信技師が短時間回路を閉じると短い信号が通過し、キーを長く押し続けると信号が長くなります。
受信ステーションの筆記具は、これらの信号をドットとダッシュのシステムに変換しました。 彼は次のように働きました。 送信所から、電流はコイル M と M1 に流れました。 それらの鉄片は磁化され、鉄板Bを引き付けました。その結果、もう一方のアームAにあるピンOが、ローラーによって円Rから巻き上げられた紙片Pに押し付けられました。矢印で示された方向の V と W。 同時に、鉛筆の付いたピンの端が、押した時間が短いか長いかに応じて、テープにドットまたはダッシュを書きました。 電流が止まるとすぐに（これは、送信所の電信オペレーターがキーで回路を開くたびに発生しました）、バネfがピンを引き下げ、その結果、プレートBが電磁石から離れました。 ローラー V と W の動きは、おもり G を下げることによって駆動される時計機構から来ました。レバーのたわみの程度は、ネジ m と n を使用して調整できます。 モールス装置の不便さは、それによって送信されたメッセージがモールス信号に精通した専門家だけが理解できることでした。 将来、多くの発明者が、条件付きの組み合わせではなく、電報の言葉そのものを記録する直接印刷装置の作成に取り組みました。 1855 年に発明された Yuz の文字印刷装置は広く普及しました。 その主な部品は次のとおりです。 1) タイピング装置付きレターホイール (これはレシーバーです)。 キーボードには2個のキーがあり、28文字を送信できました。
各キーはレバーのシステムによって銅棒に接続されていました。 通常の位置では、これらのロッドはすべて巣の中にあり、すべての巣はボード上に円形に配置されていました。 これらのソケットの上では、コンタクタ、いわゆるトロリーが毎秒 2 回転の速度で回転します。 それは 60 kg の下降錘と歯車システムによって駆動され、受信ステーションでは文字車がまったく同じ速度で回転しました。 その縁には兆候のある歯がありました。 トロリーとホイールの回転は同期して発生しました。つまり、トロリーが特定の文字または記号に対応する巣を通過した瞬間に、同じ記号が紙テープの上のホイールの最下部にあることが判明しました. キーを押すと、銅のロッドの 40 つが上昇し、ソケットから突き出しました。 カートがそれに触れると、回路が完成しました。 電流は即座に受信ステーションに到達し、電磁石の巻線を通過して、一定の速度で移動する紙テープが上昇し、印刷ホイールの下の歯に接触しました。 このようにして、目的の文字がテープに印刷されました。 明らかに複雑であるにもかかわらず、ユズの電信は非常に迅速に動作し、経験豊富な電信技師は XNUMX 分間に最大 XNUMX 語を送信しました。 40 世紀の 1850 年代に始まった電信通信は、その後数十年で急速に発展しました。 電信線は大陸と海を横断しました。 XNUMX年、イギリスとフランスが海底ケーブルで結ばれました。 最初の海底航路の成功は、イングランドとアイルランド、イングランドとオランダ、イタリアとサルデーニャの間など、多くの他のものを引き起こしました。 1858 年、一連の試みが失敗に終わった後、大西洋横断ケーブルがヨーロッパとアメリカの間に敷設されました。 しかし、彼はわずか1866週間働いただけで、その後接続が切断されました。 XNUMX 年になってようやく、旧世界と新世界の間に恒久的な電信接続が確立されました。 現在、アメリカで起こっている出来事は同じ日にヨーロッパで知られるようになり、逆もまた同様です。 その後の数年間、電信線の急速な建設が世界中で続けられました。 ヨーロッパだけでの全長は700万kmでした。 著者：Ryzhov K.V.
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