Регуляторы представляли собой довольно сложные приспособления. Они состояли из электромагнита, а также других деталей, например, из ряда зубчатых колес и пружин, напоминающих часовой механизм. Один из таких регуляторов изображен на рис.1 (см. приложение). Сложность механизма приводила к нечеткой работе регуляторов и к частой их поломке. Необходимо также иметь в виду, что режим электрической дуги постоянно изменялся не только вследствие изменения расстояния между концами углей, но также и при каждом колебании напряжении электрической цепи, питающей лампу. Поэтому регулировка была недостаточной, и применение электрической духи требовало постоянного вмешательства человека.

Кроме того, от каждого источника электрического тока можно было питать только одну дугу. При параллельном включении горела всегда только одна дуга. При последовательном соединении несколько дуговых горелок регулятор одной дуги мешал работе другой: в одних дугах угли смыкались, в других они расходились на большие расстояния - и вся цепь гасла.

Применять для питания каждой "электрической горелки" свою отдельную маленькую электрическую машину было не только сложно и не удобно, но и очень невыгодно. Маленькие машины были очень не экономны по сравнению с большими. Стоимость их также была много выше, чем стоимость одной большой машины. Все это удорожало как установку, так и эксплуатацию электрического освещения при помощи электрической дуги. Поэтому целых 70 лет после открытия Петрова электрическое освещение все еще представляло собой дорогую эффектную забаву и применялось только в парадных случаях, наравне с фейерверком. В старых книгах можно найти описания иллюминации в Москве в 1856 году. Можно найти описание "электрических солнц", используемых для световых эффектов в театрах. Электрическое освещение при помощи дуги находило более широкое применение лишь там, где большие расходы на источники электрической энергии и необходимость постоянного ухода и наблюдения за горелками и регуляторами искупались эффектом, достигаемым при ярком освещении больших пространств в ночное время для производства каких-либо важных строительных работ.

Чтобы сделать возможным широкое использование электрического тока для освещения, электрики того времени должны были найти способ сохранения постоянного расстояния между углями дуги. И добиться, как тогда выражались, "дробления электрического света" от одной большой электрической машины; или же, применяя для освещения метод накаливания твёрдых тел, добиться, чтобы "тело накала" не сгорало и не разрушалось слишком быстро.

Лишь в 70-х годах XIXстолетия три русских изобретателя - Павел Николаевич Яблочков, Александр Николаевич Лодыгин и Владимир Николаевич Чиколев - почти в одно и то же время, но каждый по-своему, решили эти задачи. Они сделали электрическое освещение практически применимым, и среди них Яблочков довёл свою "свечу" и свою систему освещения до широкого применения во всей Европе.

Работы этих трёх выдающихся русских электротехников тесно переплетались между собой. Поэтому, говоря о Яблочкове, нельзя не упомянуть о работах Лодыгина и Чиколева.

А.Н. Лодыгин в своих работах исходил из представления, что в электрической дуге, горящей между двумя угольными электродами, светятся, главным образом, раскалённые током концы углей, а свечение воздуха в дуге сравнительно очень мало. Кроме того, согласно воззрениям того времени, он полагал, что на поддержание электрического тока через дугу требуется дополнительная затрата энергии (на преодоление "поляризации" дуги, как тогда выражались). Поэтому Лодыгин пришёл к мысли отказаться от использования электрической дуги для освещения, а просто сомкнуть оба угольных стержня и пропускать через них ток. Для того чтобы избежать сгорания угля в кислороде воздуха, Лодыгин первоначально считал достаточным поместить более или менее толстый угольный стерженёк в плотно укупоренную стеклянную колбу, как это показано на рис.2 (см. приложение). Он полагал, что часть стерженька будет затрачена на соединение с кислородом воздуха внутри колбы, а затем горение и разрушение угольного штабика прекратится, и лампой можно будет пользоваться в течение достаточно продолжительного времени. Осуществив эту идею, Лодыгин первый в мире вынес лампу накаливания из тиши научных кабинетов и лабораторий на улицу и на опыте показал возможность уличного освещения "электрическим светом". В один из тёмных осенних вечеров 1872 года жители Петербурга имели возможность любоваться ярким светом двух электрических фонарей на одной из обычно погружённых в мрак улиц в районе Песков. Этот день справедливо считается датой рождения лампы накаливания.

Демонстрация Лодыгиным электрического освещения имела большой успех и была повторена им в Галерной гавани и других местах Петербурга.

Лодыгин приобрёл патент на свою лампу не только в России, но и в Америке. Впоследствии, основываясь на работах Лодыгина, американский суд решил спор между изобретателем Эдисоном и его конкурентом Сваном тем, что аннулировал патенты обоих.

Известно, что расчёты Лодыгина на то, что кислород воздуха не будет проникать снаружи в колбу его первых ламп, и уголёк не будет разрушаться, не оправдались. Тогда Лодыгин построил другой, более совершенный, но и более сложный тип лампы, с масляной укупоркой колбы и большим медным цилиндром внутри неё для уменьшения объёма воздуха. Но построить лампу с угольным телом накала, способную гореть в течение промежутка времени, достаточного для практического её использования, Лодыгину удалось только через несколько лет. В этой лампе, показанной на рис.3 (см. приложение), воздух из колбы был удален воздушным насосом, простые угольные палочки были впервые заменены стерженьками, специально изготовленными путем прокаливания палочек из твердых пород дерева, обсыпанных угольным порошком и прокаленных в тигле без доступа воздуха. Подобного рода лампами было осуществлено пробное освещение одного из больших петербургских магазинов. Эти лампы Лодыгина были также использованы во время подводных работ при постройке Литейного моста через Неву.

Достигнутые успехи позволяли приступить к выпуску ламп накаливания. Но деньги, собранные учрежденным Лодыгиным паевым товариществом, давно уже были израсходованы. Поэтому ему не только не удалось реализовать свое ценное изобретение на практике, но и пришлось для добывания средств поступить слесарем-инструментальщиком в петербургский Арсенал.

Благодаря энергии, настойчивости и недюжинным способностям Лодыгину все же удалось пробиться на более широкую дорогу инженера. До 1884 года он работал инженером в Петербурге, а затем поступил на завод, изготовляющий лампы накаливания в Париже. В тоже время он не оставил своих собственных работ по усовершенствованию лампы накаливания и вскоре одержал крупную победу над Эдисоном. В 1890 году Лодыгин заявил в Америке патент на лампы накаливания, в которых он предложил заменить угольную нить нитью из тугоплавких металлов: вольфрама, молибдена или тантала. Лодыгин указал способ изготовления таких нитей путем электролитического осаждения названных выше металлов на очень тонкой нити из другого, более мягкого металла, полученной обычным методом (путем протягивания). В 1900 году лампы Лодыгина с молибденовыми нитями были выставлены на всемирной Парижской выставке и имели там большой успех. В 1906 году самой крупной американской фирме по изготовлению ламп накаливания пришлось купить патент Лодыгина для того, чтобы иметь право приступить к изготовлению современных нам ламп накаливания с металлическими нитями. Таким образом, Лодыгин не только на несколько лет раньше зарубежных изобретателей построил образцы вполне годных ламп накаливания с угольной нитью, но ему неоспоримо принадлежит также и приоритет изобретения более современных ламп с металлическими нитями. Эти лампы уже более тридцати лет тому назад вытеснили лампы с угольной нитью.

Дальнейшая деятельность А.Н. Лодыгина в качестве инженера-изобретателя имело место в области металлургии и других отраслей технике, и протекала в Америке. После успеха ламп с металлической нитью Лодыгин вернулся в Россию. Он рассчитывал применить свой большой технический и жизненный опыт на родине для развития в ней передовой техники. Но правящие круги царской России шли на поводу у иностранцев и действовали по их указке. Они вовсе не собирались развивать передовую технику в собственной стране.

Лодыгину вновь пришлось уехать за границу.

Годы учебы и деятельности Яблочкова в России

Павел Николаевич Яблочков родился 26 сентября 1847 года в семье саратовского помещика. Склонность к физическим опытам и к использованию экспериментального материала этой области науки для изобретения полезных приборов пробудилась у П.Н. Яблочкова с ранних лет. Он построил механический прибор, приходивший в движение при вращении колес повозки и позволяющий отсчитывать пройденный этой повозкой путь.

Родители направили Яблочкова для обучения сперва в Саратовскую гимназию, а через некоторое время "он проявил большие способности и успехи в математических науках" - в Николаевское инженерное училище в Петербурге. Они мечтали для него о блестящей военной карьере.

Благодаря хорошему подбору преподавателей инженерное училище дало Яблочкову более широкое и углубленное техническое образование, чем могла дать классическая гимназия тех времен. В училище основательно изучались математика, физика и химия. Хорошо было поставлено обучение иностранным языкам.

В 1866 году П.Н. Яблочков окончил Николаевское училище и был назначен младшим офицером в 5-й саперный батальон в Киевскую крепость. Но его не прельщала военная карьера. При первой же возможности, через год после окончания училища, он по болезни уволился со строевой военной службы. Желая пополнить свои знания по электротехнике, которая очень его интересовала, он воспользовался правами, которое давало ему военное звание, для того чтобы поступить в офицерские Гальванические классы в Петербурге. Преподавание в этих классах стояло на большой высоте. Яблочков познакомился там с новейшими достижениями в области изучения и технического применения электрического тока и серьезно дополнил свою теоретическую и практическую подготовку. Каждый офицер, окончивший Гальванические классы, обязан был прослужить после этого в инженерных войсках в течение года без права на преждевременное увольнение или продолжительный отпуск. Поэтому Яблочков был вновь зачислен в 5-й саперный батальон.

Отбыв обязательный срок военной службы, Яблочков в 1870 году окончательно уволился в запас. Ему было предложено место начальника телеграфа тогда еще строившейся Московско-Курской железной дороги. Он с радостью принял эту должность, так как она давала ему возможность использовать мастерскую телеграфа для осуществления задуманных им опытов и проверки своих изобретательских идей. В то время в России еще не существовало других электротехнических мастерских или лабораторий.

К этому периоду жизни П.Н. Яблочкова относятся его первые встречи с выдающимся русским электриком В.Н. Чиколевым. Так же как и Яблочков, Чиколев обладал крупным изобретательским талантом, но имел более углубленную научную подготовку. Он окончил физико-математический факультет Московского университета и первоначально предназначал себя к научно-преподавательской деятельности и уже готовился к экзамену на ученую степень магистра. Но вскоре, увлекшись электротехникой, Чиколев отказался от ученой карьеры, покинул место ассистента при кафедре физики в Петровской сельскохозяйственной академии и всецело посвятил себя практической и популяризаторской деятельности.

Громадной заслугой Чиколева являются не столько его многочисленные изобретения, сколько его большая работа как электротехника-теоретика и его огромная и разносторонняя популяризаторская деятельность. Чикалев в 1872 году был одним из наиболее деятельных инициаторов и организаторов электротехнического отдела Политехнического музея в Москве. Этот музей был уже в то время одним из важнейших рассадников технических знаний в России.

В 1880 году группа русских электротехников от имени Русского технического общества начала издавать первый в России электротехнический журнал - "Электричество". Душой и первым редактором этого журнала был В.Н. Чиколев.

Все написанные им статьи и книги были пронизаны уверенностью в возможности всестороннего применения электричества в быту и технике.

С особенно большим энтузиазмом В.Н. Чиколев проповедовал идею о применении электричества для получения света. Он неоднократно предсказывал скорую победу и быстрое распространение электрического света. Так, на одной из своих публичных лекций в Политехническом музее в Москве он сказал: "Конечно, не детям нашим, а нам самим придется быть свидетелями широкого распространения электрического освещения". Не прошло и четырех лет, как эти слова были блестяще оправданы успехами, достигнутыми П.Н. Яблочковым. Но в 1875 году, когда эти слова были произнесены, они казались фантазией. "Как теперь помню, - писал позднее (в 1895 году) в одной из своих статей Чиколев, - какие возражения, какие нападки за публичное сообщение моих личных увлечений вызвала моя фраза". Статью "История электрического освещения", написанную в 1880 году, Чиколев заканчивает словами: "Несколько лет тому назад я заслужил упрек в увлечении, когда в одном публичном чтении в Москве выразил уверенность, что в самом близком будущем прекрасный электрический свет перестанет быть блестящей игрушкой и завоюет себе серьезное положение в нашей жизни. Теперь я позволю себе предсказать весьма недалекое осуществление канализации электричества. Мы сами, а не дети наши должны быть свидетелями этого события, которое будет иметь неисчислимые, беспредельные последствия". Эти слова Чиколева имели в виду прокладку сетей электрического тока - электрификацию страны.

Благодаря такому энтузиазму и широкой здоровой творческой фантазии Чиколева встреча с ним оказала решающее влияние на направление всей изобретательской деятельности Яблочкова.

Яблочков познакомился с Чиколевым на одной из бесед по вопросам электротехники, которые Чиколев проводил в Политехническом музее. Особенно сильное впечатление произвели на Яблочкова попытки Чиколева изобрести конструкцию надежного регулятора электрической дуги, основанного на новом, предложенном Чиколевым, "дифференциальном" принципе. Идея этого принципа заключалась в том, что расстояние между углями определялось действием не одного, а двух электромагнитов. Через обмотку одного из них проходил ток дуги, через обмотку другого - ток, ответвленный от основной цепи, параллельно дуге. Таким образом, первый электромагнит отзывался на изменение расстояния между концами углей, а второй - на колебание напряжения сети, питающей дугу. Чиколев предложил несколько типов дифференциального регулятора, каждый из которых был все более и более совершенным. В окончательном виде дифференциальный регулятор был разработан и построен им в 1879 году.

Работы Чиколева над дифференциальным регулятором побудили Яблочкова сконцентрировать все свое внимание на том цикле работ, который привел его к изобретению "свечи". Яблочков изготовил для сильно нуждавшегося тогда в экспериментальной базе Чиколева по его чертежу один экземпляр дифференциального регулятора, и сам стал усиленно думать над возможностью применения электрической дуги для освещения. Увлеченный этими мыслями, Яблочков проделал в 1874 году в несколько необычных условиях опыт применения электрической дуги с несовершенным регулятором старого типа в железнодорожном деле. Опыт удался. Но Яблочков, неотрывно продежуривший ночь или две при поставленном на передней площадке паровоза электрическом фонаре и все время корректировавший от руки действие "автоматического" регулятора, лишний раз убедился в невозможности широкого применения такого способа электрического освещения.

В том же 1874 году, чтобы иметь больше времени для своей исследовательской и изобретательской деятельности, Яблочков решился на смелый шаг: оставил казенную службу и открыл в Москве на небольшие личные средства мастерскую физических приборов. Его надежды на успех предприятия не оправдались. Он разорился. Но несмотря на настроения родных и на свою неудачу, Яблочков не вернулся к проторенной служебной дорожке, а остался верен идеям ученого и изобретателя. Тогда родственники отказали ему в, какой бы то ни было, материальной поддержке.

Убедившись, что в царской России ему ничего не удастся сделать, Яблочков решил уехать за границу и попытаться там приложить свои силы на любимом поприще.

Жизнь за рубежом