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HISTÓRIA DA TECNOLOGIA, TECNOLOGIA, OBJETOS AO REDOR DE NÓS
Telégrafo elétrico. História da invenção e produção
Diretório / A história da tecnologia, tecnologia, objetos ao nosso redor Telégrafo - um meio de transmitir um sinal por fio, rádio ou outros canais de telecomunicações.
Até meados do século XIX, o único meio de comunicação entre o continente europeu e a Inglaterra, entre a América e a Europa, entre a Europa e as colônias, era o correio a vapor. As pessoas aprenderam sobre incidentes e eventos em outros países com um atraso de semanas inteiras e às vezes até meses. Por exemplo, as notícias da Europa para a América foram entregues em duas semanas, e esse não foi o tempo mais longo ainda. Portanto, a criação do telégrafo atendeu às necessidades mais urgentes da humanidade. Depois que essa novidade técnica apareceu em todas as partes do mundo e as linhas telegráficas circularam o globo, levou apenas horas, e às vezes até minutos, para que as notícias sobre fios elétricos de um hemisfério chegassem ao outro. Relatórios políticos e de ações, mensagens pessoais e comerciais no mesmo dia podem ser entregues às partes interessadas. Assim, o telégrafo deve ser atribuído a uma das invenções mais importantes da história da civilização, pois com ele a mente humana conquistou a maior vitória sobre a distância. Mas para além do telégrafo ter aberto um novo marco na história das comunicações, esta invenção também é importante porque aqui pela primeira vez e, aliás, numa escala bastante significativa, foi utilizada energia eléctrica. Foram os criadores do telégrafo que provaram pela primeira vez que a corrente elétrica pode funcionar para as necessidades humanas e, em particular, para a transmissão de mensagens. Estudando a história do telégrafo, pode-se ver como, por várias décadas, a jovem ciência da corrente elétrica e a telegrafia andaram de mãos dadas, de modo que cada nova descoberta em eletricidade foi imediatamente utilizada pelos inventores para vários métodos de comunicação. Como você sabe, as pessoas se familiarizaram com fenômenos elétricos nos tempos antigos. Até mesmo Tales, esfregando um pedaço de âmbar com lã, observou como o gótico atraía pequenos corpos para si. A razão para esse fenômeno foi que, quando esfregado, uma carga elétrica foi transmitida ao âmbar. No século XNUMX, as pessoas aprenderam a carregar corpos com uma máquina eletrostática. Logo se estabeleceu que existem dois tipos de cargas elétricas: começaram a ser chamadas de negativas e positivas, e percebeu-se que corpos com o mesmo sinal de carga se repelem e sinais diferentes se atraem. Durante muito tempo, enquanto estudavam as propriedades das cargas elétricas e dos corpos carregados, eles não tinham ideia sobre a corrente elétrica. Foi descoberto, pode-se dizer, por acidente pelo professor bolonhês Galvani em 1786. Por muitos anos, Galvani experimentou uma máquina eletrostática, estudando seu efeito nos músculos de animais - principalmente sapos (Galvani cortou a perna de um sapo junto com parte da coluna vertebral, um eletrodo da máquina levava à coluna e o outro para algum músculo, ao passar a descarga, o músculo se contraiu e o pé se contraiu). Certa vez, Galvani pendurou a perna de uma rã com um gancho de cobre na treliça de ferro de uma sacada e, para seu grande espanto, notou que a perna se contorcia como se uma descarga elétrica tivesse passado por ela. Essa contração ocorria cada vez que o gancho era conectado à grelha. Galvani decidiu que nesse experimento a fonte de eletricidade era a própria perna do sapo. Nem todos concordaram com essa explicação. O professor de Pisan Volta foi o primeiro a adivinhar que a eletricidade surge da combinação de dois metais diferentes na presença de água, mas não pura, mas representando uma solução de algum sal, ácido ou álcali (um meio eletricamente condutor desse tipo era chamado de eletrólito ). Assim, por exemplo, se placas de cobre e zinco forem soldadas e imersas em um eletrólito, ocorrerão fenômenos elétricos no circuito, que são o resultado de uma reação química que ocorre no eletrólito. A seguinte circunstância foi muito importante aqui - se antes os cientistas eram capazes de receber apenas descargas elétricas instantâneas, agora eles estavam lidando com um fenômeno fundamentalmente novo - corrente elétrica direta. A corrente, ao contrário da descarga, podia ser observada por longos períodos de tempo (até que a reação química ocorresse no eletrólito até o fim), podia ser experimentada e, finalmente, usada. É verdade que a corrente que surgiu entre um par de placas acabou sendo fraca, mas Volta aprendeu a amplificá-la. Em 1800, ao conectar vários desses pares, ele recebeu a primeira bateria elétrica da história, chamada coluna voltaica. Esta bateria consistia em placas de cobre e zinco colocadas umas sobre as outras, entre as quais havia pedaços de feltro umedecidos com uma solução salina. Ao investigar o estado elétrico de tal coluna, Volta descobriu que em pares médios a tensão elétrica é quase completamente imperceptível, mas aumenta em placas mais distantes. Consequentemente, a tensão na bateria era tanto maior quanto maior o número de pares. Até que os pólos desta coluna fossem conectados entre si, nenhuma ação foi encontrada nela, mas quando as extremidades foram fechadas com um fio de metal, uma reação química começou na bateria e uma corrente elétrica apareceu no fio. A criação da primeira bateria elétrica foi um evento da maior importância. Desde aquela época, a corrente elétrica tornou-se o assunto do estudo mais próximo por muitos cientistas. Depois disso, apareceram inventores que tentaram usar o fenômeno recém-descoberto para as necessidades humanas. Sabe-se que a corrente elétrica é um movimento ordenado de partículas carregadas. Por exemplo, em um metal é o movimento de elétrons, em eletrólitos é o movimento de íons positivos e negativos, etc. A passagem da corrente através de um meio condutor é acompanhada por uma série de fenômenos, que são chamados de ações da corrente. Os mais importantes deles são térmicos, químicos e magnéticos. Falando sobre o uso da eletricidade, geralmente queremos dizer que um ou outro dos efeitos da corrente encontra aplicação (por exemplo, em uma lâmpada incandescente - térmica, em um motor elétrico - magnético, em eletrólise - químico). Como inicialmente a corrente elétrica foi descoberta como resultado de uma reação química, o efeito químico da corrente atraiu a atenção em primeiro lugar. Percebeu-se que quando a corrente passa pelos eletrólitos, observa-se a liberação de substâncias contidas na solução, ou bolhas de gás. Ao passar a corrente pela água, era possível, por exemplo, decompô-la em suas partes constituintes - hidrogênio e oxigênio (essa reação é chamada de eletrólise da água). Foi essa ação da corrente que formou a base dos primeiros telégrafos elétricos, por isso chamados eletroquímicos. Em 1809, o primeiro rascunho de tal telégrafo foi apresentado à Academia da Baviera. Seu inventor, Semering, sugeriu o uso de bolhas de gás para equipamentos de comunicação que eram liberados quando a corrente passava pela água acidificada. O telégrafo Semering consistia em: 1) coluna voltaica A; 2) alfabeto B, em que as letras correspondiam a 24 fios separados conectados à coluna voltaica por meio de um fio preso nos orifícios dos pinos (em B2 essa conexão é mostrada em uma vista ampliada, e em B3 uma vista de cima é dado); 3) corda E de 24 fios torcidos juntos; 4) alfabeto C1, que corresponde perfeitamente ao conjunto B e é colocado na estação de recebimento de despachos (aqui, fios individuais passam pelo fundo de um recipiente de vidro com água (C3 representa o plano desta embarcação); 5) despertador D, consistindo de uma alavanca com uma colher (está ampliada apresentada em C2).
Quando Semering quis telegrafar, ele primeiro sinalizou para outra estação com a ajuda de um despertador e para isso enfiou dois postes do condutor nos laços das letras B e C. A corrente passou pelo condutor e a água no recipiente de vidro C1, decompondo-o. Bolhas se acumularam sob a boca do estômago e o elevaram de modo que tomasse a posição indicada pela linha pontilhada. Nesta posição, uma bola de chumbo móvel, sob a influência de sua própria gravidade, rolou em um funil e desceu ao longo dele em um copo, causando um alarme. Depois de tudo preparado na estação receptora para o recebimento do despacho, o emissor conectou os pólos do fio de tal forma que a corrente elétrica passasse sequencialmente por todas as letras que compõem a mensagem que estava sendo transmitida, e as bolhas eram separadas na letras correspondentes da outra estação. Posteriormente, este telégrafo simplificou muito Schweiger, reduzindo o número de fios para apenas dois. Schweiger introduziu várias combinações na transmissão de corrente. Por exemplo, uma duração diferente da corrente e, consequentemente, uma duração diferente da decomposição da água. Mas esse telégrafo ainda era muito complicado: assistir à liberação de bolhas de gás era muito cansativo. O trabalho foi devagar. Portanto, o telégrafo eletroquímico nunca recebeu aplicação prática. A próxima etapa no desenvolvimento da telegrafia está associada à descoberta da ação magnética da corrente. Em 1820, o físico dinamarquês Oersted, durante uma de suas palestras, descobriu acidentalmente que um condutor com corrente elétrica afeta uma agulha magnética, ou seja, se comporta como um ímã. Interessado nisso, Oersted logo descobriu que um ímã com uma certa força interage com um condutor através do qual passa uma corrente elétrica - o atrai ou o repele. No mesmo ano, o cientista francês Argo fez outra importante descoberta. O fio pelo qual ele passou uma corrente elétrica acidentalmente acabou imerso em uma caixa de limalha de ferro. A serragem grudava no fio como se fosse um ímã. Quando a corrente foi desligada, a serragem caiu. Tendo estudado esse fenômeno, Argo criou o primeiro eletroímã - um dos dispositivos elétricos mais importantes que é usado em muitos dispositivos elétricos. O eletroímã mais simples preparará facilmente todos. Para fazer isso, você precisa pegar uma barra de ferro (de preferência ferro "soft" não endurecido) e enrolar firmemente um fio de cobre isolado em torno dela (esse fio é chamado de enrolamento de um eletroímã). Se agora prendermos as extremidades do enrolamento à bateria, a barra ficará magnetizada e se comportará como um conhecido ímã permanente, ou seja, atrairá pequenos objetos de ferro. Com o desaparecimento da corrente no enrolamento quando o circuito é aberto, a barra se desmagnetiza instantaneamente. Normalmente um eletroímã é uma bobina dentro da qual é inserido um núcleo de ferro. Observando a interação da eletricidade e do magnetismo, Schweiger inventou o galvanoscópio no mesmo ano de 1820. Este dispositivo consistia em uma única bobina de fio, dentro da qual uma agulha magnética era colocada em estado horizontal. Quando uma corrente elétrica passava pelo condutor, a seta desviava para o lado. Em 1833, Nervandar inventou o galvanômetro, no qual a corrente era medida diretamente a partir do ângulo de deflexão de uma agulha magnética. Ao passar uma corrente de força conhecida, foi possível obter um desvio conhecido da agulha do galvanômetro. O sistema de telégrafos eletromagnéticos foi construído sobre este efeito. O primeiro telégrafo foi inventado por um súdito russo, o Barão Schilling. Em 1835, ele demonstrou seu telégrafo de ponteiro em um congresso de cientistas naturais em Bonn. O dispositivo de transmissão de Schilling consistia em um teclado com 16 teclas que servia para fechar a corrente. O dispositivo receptor consistia de 6 galvanômetros com agulhas magnéticas suspensas em fios de seda de estantes de cobre; acima das setas, bandeiras de papel de duas cores estavam presas em fios, um lado delas estava pintado de branco e o outro de preto. Ambas as estações telegráficas de Schilling estavam conectadas por oito fios; destes, seis eram ligados a galvanômetros, um servia para a corrente reversa e um para o aparelho de desenho (campainha elétrica). Quando uma tecla era pressionada na estação emissora e a corrente era ligada, a seta correspondente era desviada na estação receptora. Diferentes posições de bandeiras pretas e brancas em diferentes discos deram combinações condicionais correspondentes a letras do alfabeto ou números. Mais tarde, Schilling melhorou seu aparelho e 36 desvios diferentes de sua única agulha magnética corresponderam a 36 sinais condicionais.
A demonstração dos experimentos de Schilling contou com a presença do inglês William Cook. Em 1837, ele melhorou um pouco o aparelho de Schilling (a seta de Cook, a cada desvio, apontava para uma ou outra letra representada no quadro, palavras e frases inteiras eram formadas a partir dessas letras) e tentou arranjar uma mensagem telegráfica na Inglaterra. Em geral, os telégrafos, que funcionavam no princípio de um galvanômetro, recebiam alguma distribuição, mas muito limitada. Sua principal desvantagem era a complexidade da operação (o operador do telégrafo tinha que captar com rapidez e precisão as vibrações das flechas a olho, o que era bastante cansativo), bem como o fato de não registrar as mensagens transmitidas em papel. Portanto, o caminho principal do desenvolvimento da comunicação telegráfica seguiu um caminho diferente. No entanto, a construção das primeiras linhas telegráficas permitiu resolver alguns problemas importantes relativos à transmissão de sinais elétricos a longas distâncias. Como o fio dificultou muito a propagação do telégrafo, o inventor alemão Steingel tentou se limitar a apenas um fio e conduzir a corrente de volta pelos trilhos da ferrovia. Para tanto, realizou experimentos entre Nuremberg e Furth e descobriu que não havia necessidade de fio de retorno, pois bastava aterrar a outra extremidade do fio para transmitir uma mensagem. Em seguida, passaram a aterrar o pólo positivo da bateria em uma estação e o pólo negativo na outra, eliminando assim a necessidade de conduzir um segundo fio, como era feito anteriormente. Em 1838, Steingel construiu uma linha telegráfica em Munique com cerca de 5 km de comprimento, usando a terra como condutor para a corrente de retorno. Mas para que o telégrafo se tornasse um dispositivo de comunicação confiável, era necessário criar um aparelho que pudesse registrar as informações transmitidas. O primeiro aparelho desse tipo com um dispositivo de auto-gravação foi inventado em 1837 pelo americano Morse.
Morse era um artista de profissão. Em 1832, durante uma longa viagem da Europa para a América, ele conheceu o dispositivo de um eletroímã. Então ele teve a ideia de usá-lo para sinalização. No final da viagem, ele já havia conseguido um aparato com todos os acessórios necessários - um eletroímã, uma tira de papel móvel, além de seu famoso alfabeto, composto por um sistema de pontos e traços. Mas foram necessários muitos anos de trabalho árduo antes que Morse conseguisse criar um modelo viável do aparelho telegráfico. A questão era complicada pelo fato de que naquela época na América era muito difícil conseguir qualquer aparelho elétrico. Literalmente, Morse teve que fazer tudo sozinho ou com a ajuda de seus amigos da Universidade de Nova York (para onde foi convidado em 1835 como professor de literatura e artes plásticas). Morse pegou um pedaço de ferro macio da forja e o dobrou em forma de ferradura. O fio de cobre isolado ainda não era conhecido Morse comprou vários metros de fio e o isolou com papel. A primeira grande decepção se abateu sobre ele quando a magnetização insuficiente do eletroímã foi descoberta. Isso se deve ao pequeno número de voltas do fio ao redor do núcleo.Somente depois de ler o livro do professor Henry, Morse conseguiu corrigir seus erros e montou o primeiro modelo funcional de seu aparelho. Em uma moldura de madeira presa à mesa, ele instalou um eletroímã e um mecanismo de relógio que acionou a fita de papel. Ele prendeu a âncora (mola) de um ímã e um lápis ao pêndulo do relógio. Produzido com a ajuda de um dispositivo especial, uma chave de telégrafo, fechar e abrir a corrente fazia o pêndulo balançar para frente e para trás, e o lápis desenhava traços na fita de papel móvel, que correspondiam aos sinais convencionais dados pela corrente. Foi um grande sucesso, mas surgiram novas dificuldades. Ao transmitir um sinal a longa distância, devido à resistência do fio, a força do sinal enfraqueceu tanto que ele não conseguiu mais controlar o ímã. Para superar essa dificuldade, Morse inventou um contator eletromagnético especial, o chamado relé. O relé era um eletroímã extremamente sensível que respondia até mesmo às correntes mais fracas provenientes da linha. A cada atração da armadura, o relé fechava a corrente da bateria local, passando-a pelo eletroímã do instrumento de escrita.
Assim, Morse inventou todas as partes principais de seu telégrafo. Ele terminou o trabalho em 1837. Ele levou mais seis anos para tentativas fúteis de interessar o governo dos EUA em sua invenção. Somente em 1843, o Congresso dos Estados Unidos decidiu alocar US$ 30 para a construção da primeira linha telegráfica de 64 km de extensão entre Washington e Baltimore. No início, foi colocado no subsolo, mas depois descobriu-se que o isolamento não suportava a umidade. Eu tive que corrigir urgentemente a situação e puxar o fio acima do solo. Em 24 de maio de 1844, o primeiro telegrama foi solenemente enviado. Dentro de quatro anos, as linhas de telégrafo estavam em vigor na maioria dos estados. O aparelho de telégrafo Morse mostrou-se extremamente prático e fácil de usar. Logo ele recebeu a maior distribuição em todo o mundo e trouxe ao seu criador fama e fortuna merecidas. Seu design é muito simples. As partes principais do aparelho eram o dispositivo transmissor - a chave e o dispositivo receptor - o instrumento de escrita.
A chave Morse consistia em uma alavanca de metal que girava em torno de um eixo horizontal. Tanto no eixo dianteiro quanto no traseiro havia pequenos cones de metal, cada um dos quais tocava as placas situadas sob ele, resultando no fechamento da corrente. Para imaginar como a tecla funciona, vamos denotar todos os seus contatos com números. Seja o cone frontal 1 e o cone traseiro - 3. As placas situadas sob eles, respectivamente, serão consideradas os 2º e 4º contatos. Na posição chave, quando o manípulo não está abaixado, os contatos 3 e 4 estão fechados e os contatos 1 e 2 estão abertos. A placa 2 está conectada ao condutor da bateria. Um fio de arame é conectado ao corpo da alavanca a uma estação remota, enquanto a placa 4 é conectada ao instrumento de escrita. Na estação receptora, o fio receptor vai para o ímã receptor.
Quando chegava um telegrama, a corrente elétrica passava pelas alavancas da chave de tal forma que vinha do fio para a placa 4 e depois para o instrumento de escrita (os contatos 1 e 2 estavam desligados naquele momento). , os contatos 3 e 4 foram desconectados. Em seguida, a corrente da bateria, quando os contatos 1 e 2 foram fechados, foi para a estação receptora. Se o operador do telégrafo fechasse o circuito por pouco tempo, um sinal curto passava; se ele mantivesse a tecla pressionada por mais tempo, o sinal era mais longo.
O instrumento de escrita na estação receptora converteu esses sinais em um sistema de pontos e traços. Ele trabalhou da seguinte forma. Da estação transmissora, a corrente fluía para as bobinas M e M1. Os pedaços de ferro neles foram magnetizados e atraíram a chapa de ferro B. Como resultado, o pino O, localizado no outro braço A, foi pressionado contra a tira de papel P, que foi enrolada do círculo R por meio de rolos V e W na direção indicada pela seta. Ao mesmo tempo, a ponta do alfinete, na qual havia um lápis, escrevia pontos ou traços na fita, dependendo de ter sido pressionado por um tempo curto ou longo. Assim que a corrente parou (isso acontecia toda vez que o operador de telégrafo na estação transmissora abria o circuito com uma chave), a mola f puxava o pino para baixo, fazendo com que a placa B se afastasse do eletroímã. O movimento dos roletes V e W vinha de um mecanismo de relógio, que era acionado abaixando o peso G. O grau de deflexão da alavanca podia ser ajustado usando os parafusos m e n. O inconveniente do aparelho Morse era que as mensagens transmitidas por ele eram compreensíveis apenas para profissionais familiarizados com o código Morse. No futuro, muitos inventores trabalharam na criação de dispositivos de impressão direta que registram não combinações condicionais, mas as próprias palavras do telegrama. O aparelho de impressão de cartas de Yuz, inventado em 1855, tornou-se difundido. Suas partes principais eram: 1) um teclado com contator giratório e uma placa com furo (este é um acessório do transmissor); 2) uma roda de letras com um dispositivo de digitação (este é um receptor). O teclado tinha 28 teclas, com as quais era possível transmitir 52 caracteres.
Cada chave era conectada por um sistema de alavancas a uma haste de cobre. Na posição usual, todas essas hastes estavam em ninhos e todos os ninhos estavam localizados no tabuleiro em círculo. Acima desses soquetes, um contator, o chamado carrinho, girava a uma velocidade de 2 rotações por segundo. Era acionado por um peso descendente de 60 kg e um sistema de engrenagens.Na estação receptora, a roda de letras girava exatamente na mesma velocidade. Em sua borda havia dentes com sinais. A rotação do carrinho e da roda ocorreu de forma síncrona, ou seja, no momento em que o carrinho passou sobre o ninho correspondente a uma determinada letra ou sinal, o mesmo sinal ficou na parte mais baixa da roda acima da fita de papel . Quando uma tecla era pressionada, uma das hastes de cobre se levantava e se projetava de seu soquete. Quando o carrinho tocou nele, o circuito estava completo. A corrente elétrica atingiu instantaneamente a estação receptora e, passando pelos enrolamentos do eletroímã, fez com que a fita de papel (que se movia com velocidade constante) subisse e tocasse o dente inferior da roda de impressão. Assim, a letra desejada foi impressa na fita. Apesar da aparente complexidade, o telégrafo de Yuz funcionou muito rapidamente e um operador de telégrafo experiente transmitiu até 40 palavras por minuto nele. Com origem na década de 40 do século XIX, as comunicações telegráficas desenvolveram-se rapidamente nas décadas seguintes. Fios de telégrafo cruzaram continentes e oceanos. Em 1850, a Inglaterra e a França estavam conectadas por um cabo submarino. O sucesso da primeira linha submarina causou uma série de outras: entre Inglaterra e Irlanda, Inglaterra e Holanda, Itália e Sardenha, etc. Em 1858, após uma série de tentativas frustradas, um cabo transatlântico foi lançado entre a Europa e a América. No entanto, ele trabalhou apenas três semanas, após o que a conexão foi cortada. Somente em 1866 uma conexão telegráfica permanente foi finalmente estabelecida entre o Velho e o Novo Mundo. Agora, os eventos ocorridos na América tornaram-se conhecidos na Europa no mesmo dia e vice-versa. Nos anos seguintes, a rápida construção de linhas telegráficas continuou em todo o mundo. A sua extensão total só na Europa era de 700 mil km. Autor: Ryzhov K.V.
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