VELCÍ TEORETICI
Než se vydáme za řešením právě naznačeného úkolu, zastavme se ještě na
chvíli u několika velkých jmen. Každé z nich znamená krok vpřed. Mezi daty jejich
narození leží sto let - sto let, ve kterých se zrodilo lidské poznání elektřiny.
 |
Charles Auguste
de Coulomb |
První, kdo z elektřiny, dosud zábavné hračky, učinil objekt hodný vědeckého
bádání, byl francouzský vojenský inženýr Charles Auguste de Coulomb
(1736 - 1806). Byl specialistou na vojenské stavby, ale vlastním založením
především vědec. Skvělé výsledky v oboru navigačních zařízení ho dovedly až
na místo člena francouzské Akademie. Tady ho čekalo 13 let plodné práce, ve kterých
objevil některé základní zákony nové vědy o elektřině. Zákony, které se učíme
dodnes. V té době také sestrojil torzní váhy pro měření extrémně malých sil,
které se stále používají jako součást četných měřicích přístrojů. V době
revoluce se Coulomb uchýlil do ústraní a k vědecké práci se vrátil zase až po
nástupu Napoleona k moci. Na jeho výsledcích stavěl později Ampére.
 |
Jean Baptiste Biot |
K dnes už méně známým vědcům patří ve své době poctami zahrnovaný
francouzský matematik a fyzik Jean Baptiste Biot ( 1774 -1868). Jeho
vědecký rozmach byl velmi široký. Jako jeden z prvých zkoumal vědecky meteority.
Spolu s Gay-Lussacem vystoupil roku l804 balonem až do výšky 7 kilometrů a konal tam
vědecká pozorování. Studoval také podstatu světla. Pro nás jsou nejzajímavější
jeho pokusy s magnetickým polem vytvořeným okolo vodiče elektrického proudu.
Karl Friedrich Gauss ( 1777
-1855), německý astronom, fyzik a geodet, byl ve své době nazýván knížetem
matematiků. Mimořádným počtářským nadáním na sebe upozornil už jako
"zázračné" dítě.
 |
Karl Friedrich Gauss |
Se svým univerzitním kolegou W. Webrem
sestrojil elektromagnetický telegraf. Stál také u zrodu první vědecké soustavy fyzikálních jednotek, což je pro
moderní vědu zcela nepostradatelný předpoklad.
Jméno dalšího vědce naší galerie určitě znáte. Je totiž autorem
nejzákladnějšího "elektrického" zákona. Georg Simon Ohm (1787 - 1854)
neprožil šťastný život. Narodil se v rodině zámečnického mistra v městečku
Erlangen v Německu.
 |
Georg Simon Ohm |
Brzy mu zemřela matka, ale otec se o něj velmi dobře staral sám - dokonce studoval
matematiku a fyziku, aby mohl synovi pomáhat v odhalování jejich tajů. Při studiích
však Ohm stále narážel na nedostatek finančních prostředků. To trvalo i nadále, v
době, kdy se sám stal středoškolským profesorem. Nikdy se nemohl plně věnovat
vědecké práci. Navíc bylo jeho pravidlo (dnes známý Ohmův zákon) po zveřejnění tvrdě
odmítnuto. Teprve roku 1841 se mu dostalo prvního ocenění, obdržel vyznamenání od
londýnské Královské společnosti. Roku 1849 byl povolán jako profesor na mnichovskou
univerzitu - splnilo se tak jeho celoživotní přání, ale to mu už bylo 62 let a tak
se z dosaženého cíle dlouho netěšil.
 |
Joseph Henry |
První z amerických fyziků, o kterém si budeme vyprávět, nepatří vlastně ani
úplně mezi teoretiky. Vědecká síla Josepha
Henryho (1797 - 1878) spočívala především v experimentu. Hlavním oborem
jeho dráhy plné poct a vědeckých uznání byl elektromagnetismus. Připisuje se mu i
objev vzájemné indukce (nezávisle na M.
Faradayovi), patřil k průkopníkům telegrafu. Přednášel na slavné
Princetownské univerzitě, svou kariéru završil jako prezident Národní akademie věd
ve Washingtonu.
Již dvakrát jsme se zmínili o telegrafu. Dnes, v době telekomunikačních satelitů,
faxů a podobných vymožeností, nám telegraf připadá jako historická kuriozita. Ale
ještě pro naše pradědečky nebo dědečky představoval zázrak rychlosti a technické
dokonalosti.
 |
Wilhelm Eduard Weber |
Jedním z otců elektromagnetického telegrafu byl i kolega C. F. Gausse, německý vědec Wilhelm
Eduard Weber (1804 - 1891). Profesorem fyziky se stal již v pouhých 27 letech.
Kromě telegrafu vytvořil i dodnes platnou soustavu elektrických měr. Uznání si však
vydobyl nejen vědeckými úspěchy, ale i občanskou statečností. Patřil k hrstce
vědců, která se postavila proti svévolnému zrušení ústavy králem. Pět let pak
neměl přístup na univerzitu, ale nátlaku nepodlehl.
Skutečným teoretikem byl skotský fyzik James
Clerk Maxwell (1831 -1879). Jeho životním dílem je Dynamická teorie elektromagnetického pole, proslulá
dokonalou matematickou formulací.
 |
James Clerk Maxwell |
Albert Einstein o ní prohlásil, že byla nejúchvatnějším předmětem v době jeho
studia. Jiný nositel Nobelovy ceny, Max von Laue, ji nazval uměleckým dílem budícím
nadšení. Není na místě o tom pochybovat, ale je zřejmé, že bádání v oboru
elektřiny a magnetismu se právě v díle tohoto vědce dostalo už do sfér otevřených
jen vyvoleným.
Na Maxwellovo teoretické dílo geniálně navázal německý fyzik Heinrich Hertz (1857 - 1894),
asistent známého vědce H. Helmholtze.
 |
Heinrich Hertz |
V době, kdy působil jako profesor techniky v Karlsruhe, experimentálně potvrdil
existenci elektromagnetických vln, které Maxwell předpověděl a matematicky popsal.
Hertz také dokázal, že i světlo je v podstatě elektromagnetické vlnění. A tak se i
přesto, že mu nebylo dopřáno, aby své vědecké dílo dokončil, zapsal do dějin
vědy o elektřině zlatým písmem.
Po této krátké exkurzi je však nejvyšší čas vrátit se do praktického života.
Věda, jak již víme, stojí před úkolem přeměnit magnetismus na elektrický proud.
Muže, který to dokáže, musíme vyhledat v Londýně.
"Přeměň magnetismus v elektřinu!"
Tato slova si někdy kolem roku 1822 zapsal do svého zápisníku mladý muž, který
svou vědeckou dráhu začal umýváním laboratorních zkumavek. Začněme však od
začátku.
 |
Michael Faraday |
Michael Faraday ( 1791 -
1867) pocházel ze zcela chudobné rodiny. Školou mu byla londýnská periférie. Aby
uspokojil svou touhu po vzdělání, začal se učit knihařem a později se stal
knihkupeckým příručím. To mu umožnilo hltat jednu knížku za druhou. V té době
začal známý vědec H. Davy pořádat veřejné přednášky o přírodních vědách
pro posluchače všech možných společenských vrstev. Brzy si povšiml nadšeného
mladíka, který nechyběl na žádné z nich. A tak, když si onen mladík, a nebyl to
nikdo jiný než Faraday, podal žádost o místo v laboratořích, bez rozpaků jej
doporučil. Aby nedošlo k omylu - šlo o místo sluhy s povinností "po
přednáškách uklízeti".
Davy měl šikovného mladíka v oblibě a všemožně jej podporoval, ale jídat musel
mladý adept vědy v kuchyni se služebnictvem. Deset let u Davyho znamenalo, kromě
běžné práce nejprve sluhy a později laboranta, i deset let úporného studia. Někdy
v té době si zapsal i ta památná slova. To ještě netušil, že ho čeká dalších
takřka deset let, než je bude moci uvést ve skutek.
 |
|
Brzy začaly stroje na výrobu elektřiny
vypadat velmi důstojně. Na obrázku je zařízení "elektrické stanice
osvětlovací" v Paříži někdy na přelomu století. |
|
Teprve koncem roku 1831 demonstroval Faraday na schůzi Královské londýnské
společnosti svůj stroj na výrobu elektrického proudu. Jeho magnetoelektrický stroj
představoval měděný kotouč o poloměru 15 cm, který se otáčel mezi dvěma póly
trvalého magnetu. Elektrický proud byl odváděn z kotouče dvěma kovovými kartáčky.
Díváme-li se na to dnešníma očima, zdá se nám, že nemohlo být nic
jednoduššího. Skutečně, stačilo jen přijít na jedinou, ale geniální myšlenku -
objevit magnetoelektrickou indukci.
Pochopit, že elektrický proud nevzniká působením magnetického pole, ale jeho změnou. A
právě na to přišel M. Faraday - po letech studia, tvrdé práce a tisíců pokusů.
 |
Dynamo z počátku století. |
První zdokonalené magnetoelektrické stroje pro praxi podle faradayova principu
začal vyrábět pařížský mechanik Pixii. Nad dvěma cívkami se otáčel podkovovitý
magnet a v cívkách se indukoval elektrický proud. Protože nad každou cívkou se
střídaly jižní a severní pól magnetu, měnil indukovaný proud stále svůj směr -
vznikal střídavý proud.
Otáčení nejtěžší části stroje trvalého magnetu bylo konstrukčně nevýhodné, a
tak Pixii přešel brzy na opačné řešení. Okolo pevného magnetu nechal rotovat
cívku.Takové řešení umožnil i Ampérův vynález sběrače proudu komutátoru. Jako úsměvnou ironii vědecké
historie dnes chápeme skutečnost, že střídavý proud, vznikající v Pixiiho stroji,
byl považován za neužitečný a neupotřebitelný, takže musel být usměrňován na stejnosměrný.
Bylo však třeba vyřešit ještě jeden problém. Po roce 1840 se stavěly už
mohutné magnetoelektrické stroje vybavené spoustou magnetů a cívek. Poháněny parním strojem dodávaly energii pro
obloukové lampy na osvětlování ulic, budov, lodí i majáků. Jejich výkon byl ale
nestálý, protože trvalé magnety časem slábnou a ztrácejí magnetismus. Teprve když
londýnský profesor fyziky Charles Wheatstone (1802 - 1875) přišel na nápad nahradit
trvalé magnety elektromagnety, mohl nastat skutečný elektrický věk.
|