Вольтметры и вольтаметры

Вольтметр и вольтаметр. Два термина с похожим звучанием, но с разным содержанием. Сегодня никому не нужно объяснять, что такое вольтметр. Но совсем другое дело — вольтаметр. Этот термин настолько основательно забыт, что редакторы в издательствах порой считают его опиской и заменяют на «вольтметр», даже не уведомляя об этом автора. Лично со мной такая ситуация имела место дважды.

Так что же такое вольтаметр, точнее «серебряный вольтаметр»? Начнем с того, что вольтаметр — это средство измерения не электрического напряжения, а силы постоянного электрического тока. Первые единицы электрических величин появились в тридцатых-сороковых годах XIX столетия. Носили они, чаще всего, случайный характер. Так, для измерений напряжения применяли «даниель» и «бунзен» — единицы, равные ЭДС соответствующих гальванических элементов.

При этом многие ученые пользовались своими собственными единицами.

В 1860 г. немецкий электротехник и предприниматель Вернер Сименс создал высокостабильный ртутный эталон единицы электрического сопротивления, представлявший из себя заполненную ртутью стеклянную трубку определенной длины и сечения. Так появилась еще одна единица — «сименс».

В 1861 г. Британская ассоциация для развития науки организовала специальную комиссию по электрическим единицам, в состав которой вошли ученые с мировым именем — В. Томсон (лорд Кельвин), Д. Максвелл, В. Сименс и другие. В основу своей деятельности они положили абсолютную систему (СГСМ), но поскольку ее единицы оказались слишком велики или слишком малы для практики, то комиссия установила практические единицы, образованные путем умножения единиц СГСМ на 10 в соответствующей положительной или отрицательной степени. В 1863 г. комиссия приняла практические единицы — ом (10⁹ единиц СГСМ) и вольт (10⁸ единиц СГСМ), а в 1867 г. — фарад (10^-9 единиц СГСМ).

Легко заметить, что ампер еще отсутствует в совокупности практических электрических единиц.

Официальное принятие этих практических единиц многими странами, в т.ч. и Россией, связано с Первым международным конгрессом электриков в 1881 г. Конгрессом была учреждена «Комиссия единиц», в которую вошли: Столетов (от России), Гельмгольц, В. Томсон, Релей, Кирхгоф, Клаузиус, Беккерель и другие ученые. Особенно острая дискуссия разгорелась по вопросу выбора практической единицы сопротивления. По предложению Столетова было принято следующее постановление об электрических единицах (названных абсолютными практическими):

«...1. Для электрических измерений принимаются основные единицы СГС — сантиметр, грамм-масса, секунда (были сохранены обе системы — СГСМ и СГСЭ, но некоторое предпочтение было отдано СГСМ, чтобы не порывать связи с трудами Британской ассоциации — Л.Б.).

2. Практические единицы ом и вольт сохраняют настоящие определения: 10⁹ для ома и 10⁸ для вольта.

3. Единица сопротивления (ом) будет представлена колонкой ртути в квадратный миллиметр сечения при температуре нуль — стоградусного термометра.

4. Международной комиссии поручено определить с помощью новых опытов, для практики, длину колонки ртути в квадратный миллиметр сечения и при температуре нуль по стоградуснику, которая представляет собой ом.

5. Ток, произведенный вольтом в оме, называется ампером.

6. Количество электричества называется кулоном, если оно определено условием: ампер дает кулон в секунду.

7. Емкость называется фарадом, если она определена условием: кулон в одном фараде дает вольт».

На этом история электрических единиц не закончилась. Уже в 1884 г. Международная конференция электриков — МКЭ — приняла новое решение, установив, что ампер равен 0,1 единицы СГСМ и приняв его в качестве основной единицы наряду с омом. При изготовлении эталонов для абсолютных практических электрических единиц возникли многочисленные трудности, поэтому в 1893 г. МКЭ ввел новые практические электрические единицы, получившие название «международных».

Международный ампер стал равным «силе не изменяющегося электрического тока, который выделял бы 0,001118 грамм серебра в секунду, проходя через водный раствор азотнокислого серебра». Эти единицы просуществовали до 1948 г.

Соответствующий эталон имел довольно простое устройство: сосуд с раствором азотнокислого серебра, в который погружены две серебряных пластинки. При прохождении тока одна из них растворяется, «худеет»! На второй осаждается серебро, она «толстеет». Периодически взвешивая пластинки, легко вычислить число ампер-часов, «прошедших через сосуд». Это устройство и называлось «серебряным вольтаметром».

Вольтаметры применялись не только в метрологических учреждениях, но и в быту. Дело в том, что пионер электрификации Т.А. Эдисон долгие годы не признавал переменный ток. Поэтому первые электростанции (в том числе, и в России) вырабатывали постоянный ток. В каждой электрифицированной квартире, в прихожей, на полочке, стоял вольтаметр. Контролер эдисоновской компании имел при себе весы и разновес. Он вынимал из вольтаметра серебряные пластинки, взвешивал их и вычислял, сколько электричества использовано (т.е. на сколько изменились их массы). Затем ставил пластинки на место, поменяв их местами, и весь цикл повторялся. Таким образом, электричество «отпускалось на вес».

На этом история ампера и его определений не закончилась, но это уже тема другой статьи...

In this article the author intriguingly tells about a history of some electrical measuring units, as well as about one of the original direct-current meters — voltameter.

Автор(ы): Брянский Л.Н.
Номер журнала: КИПиС 2000 № 6