…Но сначала небольшое отступление о самых основных понятиях из области электротехники и физики, которые потом будут часто встречаться в этой книге. Разумеется, это — для тех, кто знает не более того, что ток находится в розетке и поэтому в нее нежелательно засовывать два пальца сразу. «Продвинутым» читателям эти объяснения покажутся примитивными. Наверное, так оно и есть, но ведь и книга эта — не учебник электротехники.
Итак, электрический ток — это направленное движение заряженных частиц (электронов, ионов и пр.). Для нас важно запомнить, что ток бывает переменным и постоянным.
Поклонники тяжелого рока наверняка знают такую группу «AC/DC». Между тем ее название переводится просто — «Переменный ток/Постоянный ток». Переменный ток принято обозначать английскими буквами AC («alternating current»), a постоянный — буквами DC («direct current»).
Постоянный ток «течет» в одну сторону. Его направление и величина не меняются во времени. На графике это будет всего лишь прямая линия. В отличие от него переменный ток все время меняет направление своего движения и величину При движении в одном направлении он возрастает, достигая максимума, затем спадает, на какой-то момент становится равным нулю, потом вновь возрастает, но уже в другом направлении, и также достигает максимального значения, спадает, чтобы затем вновь пройти через ноль, после чего цикл всех изменений возобновляется. Если изобразить переменный ток графически, получится синусоида, хорошо всем известная по урокам алгебры в школе.
Вырабатывать постоянный и переменный ток научились еще в первой половине XIX века. Специальные машины для этих целей — генераторы — строили, например, великий английский физик Майкл Фарадей, французский конструктор Ипполит Пикси и другие. Ну а еще в 1800 году итальянец Алессандро Вольта изобрел принципиально новый источник постоянного тока — так называемый вольтов столб, прототип современной батареи. 1842 год считается годом рождения электроснабжения промышленных предприятий. Уже тогда начинались споры: какой из токов лучше и безопаснее для практического использования. Сначала преимущество было на стороне тока постоянного. Но возникала серьезная проблема: что делать, если фабрика находится на расстоянии нескольких десятков километров от места производства электроэнергии? Ясно, что — протянуть к ней линию электропередачи. Но передача постоянного тока на большие расстояния вела к огромным потерям. Такая передача была бы целесообразна лишь при применении очень высоких напряжений. Однако получить такое напряжение в генераторах постоянного тока было невозможно.
Тогда возникла другая идея. Сначала вырабатывали переменный ток, его же передавали к месту потребления под высоким напряжением, а там уже «выпрямляли» в постоянный. Но снова возникала проблема: это «выпрямление» приводило практически к таким же потерям, что и в линиях при передаче постоянного тока. Тем не менее другого способа пока не было.
В 1870 году Зиновий Грамм изобрел свою динамо-машину. Она имела специальное устройство под названием «коллектор», которое преобразовывало переменный ток в постоянный. По сравнению с предыдущими машинами изобретение Грамма давало более равномерный ток и вообще считалось последним словом техники. Неудивительно, что профессор Пешль знакомил с ним студентов.
Коллектор состоял из проволочных щеток, которые при включении машины сильно искрили. Посмотрев на устройство Грамма в действии и подумав, Тесла попросил слова и высказал предположение: а если обойтись вообще без коллектора? А в конечном счете и без постоянного тока на выходе? Ведь если использовать переменный ток, то никакого громоздкого и искрящего коллектора не нужно. Нельзя сказать, что эта идея пришла в голову ему первому, но факт в том, что до него никому не удавалось воплотить ее в жизнь. Поэтому она считалась фактически невыполнимой.
Профессор Пешль отнесся к выступлению своего студента иронически. Тесла вспоминал: «Он заявил, что этого сделать нельзя, и оказал мне честь, прочитав лекцию по этому предмету, заключив ее словами: “Г-н Тесла может совершать великие дела, но этого он, несомненно, никогда не сделает. Это было бы эквивалентно тому, чтобы превратить постоянно действующую силу, такую как, например, гравитация, во вращательное движение. Этот проект вечного двигателя — неосуществимая идея”».
Некоторое время Тесла колебался под влиянием аргументов профессора, который был большим авторитетом в электротехнике. Но интуиция ему подсказывала: эту задачу решить можно. И, как писал Тесла, он пришел к убеждению, что прав, и «взялся за решение задачи со всем пылом и беспредельной самонадеянностью юности». Генераторы и электродвигатели возникали в его представлении и были для него «совершенно реальны и осязаемы». С тех пор эта идея уже никогда не оставляла его.