"Магнит за три тысячелетия (4-е изд., перераб. и доп.)" - читать интересную книгу автора (Карцев Владимир Петрович)

Потребители просыпаются…

Про магнитные органы, про "магнитные Биллы" и "магнитные Форды"; как магнитами

просеивать зерно, сортировать руду, чистить пляжный песок и ловить преступников;

о магнитных поездах без колес, магнитных игрушках и магнитных щупальцах;

наконец, о фокусниках, мистификаторах и проходимцах, которые умеют обманывать

людей, пользуясь тем, что магнитное поле всесильно, но невидимо.

После открытий Романьози, Эрстеда, Ампера, Стерджена, Генри и Джоуля

человечество получило в свои руки магниты неслыханной доселе силы. Куда

направить эту мощь? Легкость получения больших усилий с помощью электромагнитов

побуждала использовать эти новинки буквально во всех устройствах, где

требовалось приложить хоть мало-мальски серьезное усилие. Ученые на несколько

лет уподобились мальчику, который, впервые получив магнит в руки, пытается

притянуть им все, что попадается на глаза: гвозди, бритвы, кровать, соседскую

кошку. Электромагниты в большом числе появились в физических лабораториях,

аристократических салонах, кабинетах врачей.

В одном из старинных журналов есть описание магнитного органа, установленного в

соборе американского города Гарден-сити. В этом органе клапаны открывались при

помощи специальных магнитов. Когда органист нажимал клавишу, в цепь магнита

подавался ток, магнит притягивал стерженек, прикрепленный к клапану той трубки,

которая должна была звучать. Этот процесс происходил так быстро, что трубку

можно было бы заставить звучать шестьсот раз в минуту. На таком магнитном органе

можно было исполнять весьма виртуозные вещи.

Уже в 1869 г. магниты широко использовали в приводе жаккардовых станков и для

пробивания отверстий в металлических плитах. Но прежде всего, конечно,

электромагниты стали использовать по прямому назначению — для подъема тяжелых

железных предметов. Сначала подъемные магниты исследовались в научных

лабораториях. Еще в 1864 г. в Свободной академии Нью-Йорка был создан

электромагнит, весящий 260 кг, "который поднял семерых человек однажды и сколько

он еще может поднять — никто не знает". Этот магнит, сделанный Чарльзом и

Чесдером, представлял собой два стержня круглого сечения из мягкого железа

диаметром 10 см и длиной по 1 м, соединенных в виде буквы V. На стержни было

намотано 80 кг медной проволоки, изолированной хлопчатобумажной тканью. Для

передвижения магнита по помещению использовалась вагонетка.

Вскоре после того, как было построено еще несколько таких крупных магнитов и все

могли убедиться в их силе, надежности, компактности и удобстве, было предложено

использовать электромагниты для подъема железных и стальных деталей на

металлургических и металлообрабатывающих заводах. Вот как описывается рождение

магнитного крана на сталелитейных заводах в Кливленде в питтсбургской газете

"Пресс" за 1888 г.

"Для проверки магнита в производственных условиях он был подвешен на тросе к

цеховому крану. Подвеска осуществлялась с помощью веревки, поскольку железная

цепь намагничивалась и мешала работе. Для возбуждения магнита было достаточно

тока 5,5…6 ампер. При этом легко поднимался груз 320 килограммов, который мог

быть легко сброшен при выключении тока… В цехе, где был пущен магнит,

рассчитывали получить работу по переноске железа 14 или 15 человек. С пуском

магнита они оказались по отношению к нему в позиции Отелло, поскольку один

мальчик с помощью кнопки стал теперь выполнять всю работу всей этой банды".

Сквозь грубоватый юмор питтсбургского журналиста просвечивает не слишком

привлекательная картина технического прогресса при капитализме. Впрочем, с

помощью магнитов некоторым из ставших в цехе ненужными рабочих была найдена

работа по магнитной очистке территории завода и улиц. Этих рабочих называли

"магнитными Биллами". В их обязанности входило носить на спине батарею, питающую

электричеством магнит, который "Билл" держал в руках. С помощью этого магнита он

собирал с земли железные опилки, гвозди и мелкие железные детали.

С развитием автомобильного транспорта "магнитный Билл" был заменен "магнитным

Фордом", который ездил по плохим дорогам того времени и собирал с дороги все,

что могло вызвать прокол камеры. Особенно большое применение "магнитные Форды"

нашли во время первой мировой войны, когда резина была весьма дефицитной.

"Магнитный Форд" экономически себя оправдывал. Так, доктор Браун из форта Байярд

в Нью-Мексико, применив в 1928 г. на автомобиле магнит диаметром 30 см, сократил

количество проколов у своей машины на 75 % и собрал за короткое время 2 т

гвоздей.

В журнале "Сайнтифик Америкэн" дается описание "магнитного Форда": на любую

старую автомашину на высоте 5…10 см над землей подвешивается один или

несколько небольших магнитов, которые "прощупывают" пространство перед колесами

машины и между ними. С помощью одной такой машины за год было собрано около 12,5

т железа, "причем в Северной Дакоте сбор составлял 6,5 фунтов на милю, в то

время как в Южной Дакоте — лишь 1,75 фунта на милю".

В России магниту было найдено весьма своеобразное применение — вплоть до

революции "Общество конно-железных дорог и омнибусов" использовало магниты для

очистки овса, шедшего на корм лошадям, от железных гвоздей. Во всей Европе и

Америке магниты широко применялись на мельницах для очистки зерна.

Одним из крупнейших подъемных электромагнитов стал магнит, построенный в 1903 г.

в США. С его помощью можно было поднять груз в 20 т, т. е. железнодорожный вагон.

Несколько позже был построен еще более мощный электромагнит, способный поднять

75 т, другими словами, целый паровоз.

Один из крупнейших электромагнитов, грузом которого была железная "баба" массой

20 т ("скулодробитель" — английский эквивалент "бабы"), был предназначен для

разрушения бракованного литья. Электромагнит в этом случае имел серьезные

преимущества, поскольку освобождение "бабы" при необходимости ее сброса вниз

производилось просто поворотом выключателя.

Широко известен рекламный снимок, сделанный одной из немецких фирм, производящих

магниты. Рабочий удерживается, уцепившись за стоящую вертикально цепь,

прикрепленную к полу. Шар, укрепленный на другом конце железной цепи,

притягивается к магниту так сильно, что цепь остается натянутой, несмотря на то,

что на ней повис человек. Железный шар не прикасается к магниту, и это говорит о

колоссальной притягивающей силе этого магнита, так как с увеличением расстояния

от притягиваемого предмета до магнита сила притяжения резко падает. Прокладывая

между подковообразным магнитом и притянутым им телом лист бумаги, мы тем самым

снижаем силу притяжения в 2 раза.

Широкое использование подъемных магнитов началось после того, как японцы

чрезвычайно успешно применили их в массовом масштабе на судостроительной верфи в

Иокогаме в 20-х годах нашего столетия.

Магнитная очистка зерна на мельницах стала прообразом чрезвычайно важного в

настоящее время применения магнитов. Речь идет о так называемых магнитных

сепараторах. Принцип их действия состоит в том, что смесь руды и пустой породы

подается по конвейеру мимо полюсов магнита. Если пустая порода магнитна, она

будет извлечена из смеси. Принцип магнитного сепаратора предложен еще в 1792 г.,

т. е. до изобретения электромагнита. Затем на аналогичный сепаратор с

электромагнитами был выдан патент в 1847 г. Артуру Воллу. За Воллом последовал в

1854 г. Шено, получивший патент на сепаратор с вращающимися магнитами.

В настоящее время магнитный метод разделения применяют во многих отраслях

горнодобывающей промышленности, в частности в угледобывающей, где он начинает

конкурировать с так называемым мокрым методом обогащения.

Почти повсеместно уголь обогащают в специальных отсадочных или флотационных

установках. И отсадочный, и флотационный методы являются мокрыми, так как

процесс обогащения происходит в воде, в результате чего и порода, и угольный

концентрат нуждаются в сушке. Кроме того, мокрые методы требуют большого расхода

(нескольких тысяч кубометров) воды, очистки загрязненной воды и предотвращения

смерзания частиц в районах с суровым климатом.

Почти все неиспользуемые в угле примеси магнитны. Это дает возможность избежать

мокрых процессов, установив по ходу движения ленты с размельченной породой

магнитный ребристый ролик, который захватывает примеси и выносит их из породы.

Такой метод очистки, позволивший снизить зольность угольной мелочи с 12…17 до

7…8 %, был впервые предложен и испытан в Советском Союзе.

А как очистить породу, например, от пирита, который немагнитен? Здесь ученые

тоже нашли выход — пирит пропаривается в паровоздушной среде при

270…300 °C и покрывается слоем магнитных окислов.

Другой тип сепаратора был изобретен в 80-х годах прошлого века Эдисоном.

Говорят, что это произошло во время одной из ежедневных утренних прогулок

Эдисона. Гуляя по берегу Лонг-Айленда, Эдисон заметил, что песок пляжа содержит

частички окиси железа. Если сыпать такой песок между полюсами магнитов, можно

легко отделить немагнитные частицы от окиси железа. Эта идея Эдисона решила одну

из проблем того времени: что делать с залежами руды, в которой содержание железа

невелико?

Эдисон предложил преобразовать руду таким образом, чтобы она стала похожей на

легко разделяемый песок пляжа, попросту говоря, размолоть ее. После размола в

дробилках руда поступает в башню и ссыпается с ее вершины. При падении частицы

встречают все усиливающиеся магнитные поля нескольких мощных электромагнитов.

Магнитная окись железа оседает на магнитах и снимается с их наконечников, а

пустая порода беспрепятственно падает вниз.

Благодаря этому изобретению Эдисона залежи железной руды в штате Нью-Джерси,

ранее считавшиеся промышленно бросовыми, стали рентабельными, для их разработки

был построен целый город, названный по имени изобретателя — Эдисон-Сити.

Магнитные сепараторы применяют и в сельском хозяйстве для отделения семян

клевера, льна, люцерны от семян сорняков. Инженеры воспользовались здесь оружием

"врага" и обратили его против него самого. Дело в том, что семена сорняков

(горчака, плевела), как правило, более шероховаты, их поверхность покрыта

миниатюрными зацепками, позволяющими семенам прикрепляться к шерсти животных,

одежде людей и т. п., что помогает сорнякам в их быстром распространении. Если

засыпать загрязненные сорняками семена мелкими железными опилками, то опилки

скопятся на семенах сорняков, в то время как гладкие семена злаков останутся

чистыми. Теперь достаточно легко очистить зерно от сорняков в устройстве типа

магнитного сепаратора.

Очень сходный по существу метод используется сейчас и при поимке преступника.

Часто потожировые отпечатки пальцев, оставленные нарушителями на месте

преступления, очень слабы и вдобавок ко всему оставлены на каком-нибудь

материале с грубой фактурой: досках, фанере, картоне. Криминалист В.Сорокин

предложил вместо существующего способа опыления следов цветными порошками

использовать в подобных случаях магнитную кисть, представляющую собой небольшой

магнит с узким полюсом, который проносят над исследуемой поверхностью в

нескольких направлениях.

Перед этим магнит опускают в сосуд с мельчайшими железными опилками. Опилки

облепляют полюс в виде всем известной "бороды" магнита. Эта борода и играет роль

тончайших щетинок кисти. При проведении магнитной кистью над загрязненной

поверхностью железные пылинки прилипают к потожировому веществу следа и

окрашивают его в характерный темно-серый цвет. Незагрязненная поверхность

остается чистой. Окрашенные железной пылью отпечатки пальцев очень хорошо

копируются на дактилоскопическую пленку.

Это не единственное применение магнита в криминалистике. В журнале "Советская

милиция" сообщалось о портативном мощном электромагните, применяемом для добычи

вещественных доказательств со дна водоемов. В том же номере описывался случай,

когда следователю с помощью такого электромагнита удалось обнаружить на дне

заброшенного пруда топор, которым было совершено преступление.

Этот же принцип используют для подъема железных предметов с затонувших судов.

Подъемные магниты очень широко используют там, где необходимы особо большие

усилия и несложные крепления. Например, в знаменитом батискафе профессора

Пикара, исследовавшего глубочайшие океанские впадины, мощный электромагнит был

применен для удержания железного балласта. В случае аварии Пикар мог разомкнуть

цепь питания электромагнита и, освободив батискаф от балласта, немедленно

всплыть.

Электромагниты использовались и на транспорте. Так, для улучшения сцепления

колес вагонеток с рельсами (увеличение трения) инженеры еще в 1910 г. применили

подмагничивание колес с помощью электромагнитов. Используя электромагниты,

удалось увеличить коэффициент трения и, следовательно, массу перевозимого груза.

Этим, безусловно, не ограничиваются возможности применения магнитов на

транспорте. Существует, например, идея, выдвинутая инженерами фирмы

"Вестингауз", предложившими использовать "магнитные подушки" для электровоза. В

конструкции американских инженеров магниты, вмонтированные в корпус электровоза,

создадут отталкивание между электровозом и железными направляющими рельсами, что

позволит обойтись без колес и повысить скорость поездов до 1000 км/ч. Испытания

моделей таких электровозов дали обнадеживающие результаты. Во многих странах уже

созданы экспериментальные поезда "на магнитной подушке".

Электромагниты можно также использовать для стыковки кораблей в космосе. Другим

немаловажным применением электромагнитов может стать магнитная обувь

космонавтов, незаменимая, по-видимому, не только в условиях невесомости, но и

при ремонтных работах на земле.

В годы войны беспокойная мысль конструкторов электромагнитов сразу же "нащупала"

возможность применения их в военных целях. Непосредственно перед войной были

изобретены магнитные мины, т. е. мины, боек которых приводился в действие

поворотом магнитной стрелки, влекомой стальной махиной корабля.

Другим, значительно более проблематичным предложением стала старая идея

использовать электромагнит для ловли ядер противника. Предполагалось осуществить

эту идею следующим образом: на корабле "лицом" к противнику устанавливается

мощный электромагнит, полюс которого покрыт прочной броней. Ядра неприятеля

притягиваются этим магнитом и попадают на броню. Остальная часть корабля может

быть незащищенной.

Конечно, такой проект вряд ли осуществим. Стрельба со своего корабля будет

малоэффективной, так как траектория будет искажаться магнитом, вследствие чего

прицельный огонь станет невозможным. Далее, и это особенно важно в данном

случае, для искривления пути неприятельских ядер понадобится такой мощный

магнит, который и в настоящее время ученые построить не в состоянии.

Следует, однако, отметить, что проект защиты фортов от ядер противника не

остался лишь на бумаге. Магнит-броня, заранее обреченный на бездействие, был

построен. Это произошло потому, что техника расчетов магнитного поля в прошлом

веке была недостаточно разработанной, и заранее знать, каково будет поле магнита

и, следовательно, его эффективность, было нельзя. В 1887 г. майор американского

флота Кинг приказал сделать гигантский электромагнит из двух крупнейших

береговых орудий калибром 36 см, поставленных рядом в форте Виллетс-Пойнт.

Магнитная цепь замыкалась с помощью притороченных к пушкам железнодорожных

рельсов. Пушки, каждая из которых была по 5 м длиной и весила 25 т, были

обмотаны многожильным торпедным кабелем длиной 14 миль. Для питания

использовался электрогенератор, обычно применявшийся для ламп прожекторов. При

включении тока к жерлам пушек притягивались толстые стальные плиты, которые

могли быть оторваны лишь при усилии 10 т. У жерла пушки могли висеть, как

гроздь, одно под другим четыре ядра, каждое массой 120 кг. Те, у кого в карманах

или руках были небольшие стальные предметы, начинали чувствовать приближение к

пушке за 2 м. Действие же пушек на магнитную стрелку, как писали авторы,

распространялось более чем на 10 км! Что же касалось неприятельских ядер… их

пушка не притягивала.

Надежды майора Кинга на то, что магнитная пушка станет полезной уже тем, что

будет "сбивать с толку" стрелки компасов неприятельских кораблей при их подходе

к форту, тоже были необоснованными. Дело в том, что на самих кораблях имеются

сотни различных магнитов и массивных стальных устройств, которые, не будь

приняты специальные меры, не дали бы возможности правильно вести судно.

Существует специальная наука "компасное дело", которая разрабатывает способы

защиты от магнитных полей своих корабельных устройств не то что от поля, хотя и

мощного, но далекого магнита — гигантской магнитной пушки.

Особым толчком к развитию этой науки послужили аварии у берегов Ирландии в

1860 г. двух пассажирских пароходов, сопровождающиеся большим числом жертв; эти

аварии произошли из-за погрешностей компасов.

Идея использовать магнитное притяжение находила все новых приверженцев не только

среди ученых, инженеров, писателей, но и… среди мистификаторов. Вот одна из

нашумевших историй.

Как-то в одном европейском военном ведомстве произошел большой переполох.

Ведомство всегда осаждали изобретатели, предлагая то сверхдальнобойные пушки, то

сверхмощные взрывчатые вещества. И на этот раз изобретатель представил новое

взрывчатое вещество. Но удивительное было не в этом. В отличие от других

изобретателей он попросил посмотреть на свое изобретение в действии. Была

составлена авторитетная комиссия, которая прибыла в лабораторию изобретателя.

Посреди лаборатории стоял стол. На этот стол насыпали щепотку новой взрывчатки,

на которую ставили тяжелый, в несколько пудов, кусок железа. Изобретатель

замыкал ток в цепи, "поджигавшей" новую взрывчатку, и громадная железная глыба

подлетала к потолку. Падая обратно, она в щепы разбивала стол.

Военные были потрясены. Об открытии узнали газетчики. Всю прессу наводнили

сообщения о новом сверхмощном взрывчатом веществе, которое сулило переворот в

военном деле. Но вот что было удивительно — руководитель военного ведомства не

привлек к ответу газетчиков, разгласивших новую военную тайну. Наоборот, он

всячески поощрял их.

Изобретатель получил солидную сумму денег и… скрылся в неизвестном

направлении. Это показалось подозрительным, и эксперты произвели обследование

заброшенной лаборатории. И вот что оказалось: прямо над потолком лаборатории, в

комнате наверху, был установлен мощный электромагнит. Замыкая цепь для взрыва,

изобретатель замыкал цепь электромагнита. Железная глыба подскакивала к потолку,

к магниту. Для того чтобы глыба "не прилипла" к потолку, цепь электромагнита

тотчас же разрывалась, и глыба летела вниз.

Знал ли руководитель военного ведомства об этом, остается загадкой. Однако

психологическое воздействие на другие страны газетная шумиха оказала большое.

Другой мистификатор путешествовал по Европе. В середине 80-х годов пронеслась

волна об ученом слоне, который умел не только складывать и вычитать, но даже

умножать, делить и извлекать корни. Делалось это следующим образом.

Дрессировщик, например, спрашивал слона: "Сколько будет семью восемь?" Перед

слоном стояла доска с цифрами. После вопроса слон брал хоботом указку и уверенно

показывал цифру 56. Точно так же производились деление и извлечение квадратного

корня. Фокус также был достаточно прост: под каждой цифрой на доске был спрятан

небольшой электромагнит. Когда слону задавался вопрос, в обмотку магнита,

расположенного под цифрой, означающей правильный ответ, подавался ток. Железная

указка в хоботе слона сама притягивалась к правильной цифре. Ответ получался

автоматически. Несмотря на всю простоту этой "дрессировки", секрет фокуса долгое

время не могли раскрыть, и "ученый слон" пользовался громадным успехом.

В средние века весьма распространенным иллюзионным номером были так называемые

послушные рыбы, изготовлявшиеся из дерева. Они плавали в бассейне и повиновались

малейшему мановению руки фокусника, который заставлял их двигаться во

всевозможных направлениях. Секрет фокуса был чрезвычайно прост: в рукаве у

фокусника был спрятан магнит, а в головы рыб вставлены кусочки железа. Один из

вариантов этого фокуса вы можете приобрести в "Детском мире" — это игра

"Удильщик".

Более близкими к нам по времени были манипуляции англичанина Джонаса. Его

коронный номер: Джонас предлагал некоторым зрителям положить часы на стол, после

чего он, не прикасаясь к ним, произвольно менял положение стрелок. Трюк,

естественно, проводился с помощью магнита.

Современным воплощением такой идеи являются хорошо известные электрикам

электромагнитные муфты, с помощью которых можно вращать устройства, отделенные

от двигателя какой-нибудь преградой, например стеной.

До сих пор не ясен трюк с магнитом, который проделывал в своем "Храме

очарований, или механическом, оптическом и физическом кабинете Гамулецкого де

Колла" известный русский иллюзионист Гамулецкий. Его "кабинет",

просуществовавший до 1842 г., прославился помимо всего прочего и тем, что

посетители, поднимавшиеся по украшенной канделябрами и устланной коврами

лестнице, еще издалека могли заметить на верхней площадке лестницы золоченую

фигуру ангела, выполненную в натуральный человеческий рост, которая парила в

горизонтальном положении над дверью кабинета не будучи подвешенной. В этом мог

убедиться каждый желающий. Когда посетители вступали на площадку, ангел поднимал

руку, подносил ко рту валторну и "играл на ней, шевеля пальцами самым

естественным образом".

"Десять лет, — говорил Гамулецкий, — я трудился, чтобы найти точку и вес магнита

и железа, дабы удержать ангела в воздухе. Помимо трудов немало и средств

употребил я на это чудо".

По-видимому, роль атрибута иллюзионистов как нельзя более подходила

таинственному камню — магниту.

На рубеже XIX и XX столетий необыкновенной популярностью пользовались так

называемые спиритические сеансы. Сеансы эти проводились по-разному, однако суть

их всех сводилась к тому, что спирит или медиум, ведущий этот сеанс, получал тем

или иным способом "сигналы" из загробного мира. С помощью этих сигналов

участники спиритических сеансов могли "связаться" с любым умершим лицом —

великими полководцами и куртизанками древности, умершими родственниками и т. п.

Сигналы из загробного мира были различными. Иногда это были толчки стола, на

котором лежали руки людей — участников сеанса.

Секрет стола был необычайно прост — в его ножке помещалась батарея, а под

столешницей — небольшой электромагнит с якорем. Лицо, ведущее спиритический

сеанс, могло посредством особой кнопки замыкать цепь электромагнита, и якорь

магнита ударял по столешнице.