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Télégraphe électrique. Histoire de l'invention et de la production

L'histoire de la technologie, de la technologie, des objets qui nous entourent

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Télégraphe - un moyen de transmettre un signal par fil, radio ou autres canaux de télécommunication.

Télégraphe électrique
Télégraphe électrique

Jusqu'au milieu du XIXe siècle, le seul moyen de communication entre le continent européen et l'Angleterre, entre l'Amérique et l'Europe, entre l'Europe et les colonies, était la poste à vapeur. Les gens ont été informés d'incidents et d'événements dans d'autres pays avec des semaines entières de retard, voire des mois. Par exemple, les nouvelles d'Europe vers l'Amérique étaient livrées en deux semaines, et ce n'était pas encore le plus long délai. La création du télégraphe répondait donc aux besoins les plus urgents de l'humanité.

Après que cette nouveauté technique est apparue dans toutes les parties du monde et que les lignes télégraphiques ont fait le tour du globe, il n'a fallu que des heures, et parfois même des minutes, pour que les nouvelles sur les fils électriques d'un hémisphère se précipitent dans l'autre. Des rapports politiques et boursiers, des messages personnels et commerciaux le même jour pourraient être livrés aux parties intéressées. Ainsi, le télégraphe devrait être attribué à l'une des inventions les plus importantes de l'histoire de la civilisation, car avec lui l'esprit humain a remporté la plus grande victoire sur la distance.

Mais outre le fait que le télégraphe a ouvert une nouvelle étape dans l'histoire des communications, cette invention est également importante car ici pour la première fois, et, d'ailleurs, à une échelle assez importante, l'énergie électrique a été utilisée. Ce sont les créateurs du télégraphe qui, les premiers, ont prouvé que le courant électrique peut être utilisé pour les besoins humains et, en particulier, pour la transmission de messages. En étudiant l'histoire du télégraphe, on peut voir comment pendant plusieurs décennies la jeune science du courant électrique et de la télégraphie est allée de pair, de sorte que chaque nouvelle découverte en électricité a été immédiatement utilisée par les inventeurs pour diverses méthodes de communication.

Comme vous le savez, les gens se sont familiarisés avec les phénomènes électriques dans les temps anciens. Même Thales, frottant un morceau d'ambre avec de la laine, a ensuite observé comment le Goth attirait à lui de petits corps. La raison de ce phénomène était que lorsqu'il était frotté, une charge électrique était conférée à l'ambre. Au XNUMXème siècle, les gens ont appris à charger des corps avec une machine électrostatique. Il a été rapidement établi qu'il existe deux types de charges électriques: elles ont commencé à être appelées négatives et positives, et on a remarqué que les corps avec le même signe de charge se repoussent et que des signes différents s'attirent.

Pendant longtemps, étudiant les propriétés des charges électriques et des corps chargés, ils n'avaient aucune idée du courant électrique. Il a été découvert, pourrait-on dire, par hasard par le professeur bolognais Galvani en 1786.

Pendant de nombreuses années, Galvani a expérimenté une machine électrostatique, étudiant son effet sur les muscles des animaux - principalement des grenouilles (Galvani a découpé une cuisse de grenouille avec une partie de la colonne vertébrale, une électrode de la machine a conduit à la colonne vertébrale et l'autre à certains muscles, lors du passage de la décharge, le muscle se contracte et le pied se contracte). Une fois, Galvani a suspendu une cuisse de grenouille avec un crochet en cuivre à un treillis de fer d'un balcon et, à son grand étonnement, a remarqué que la jambe se contractait comme si une décharge électrique l'avait traversée. Cette contraction se produisait chaque fois que le crochet était connecté à la grille. Galvani a décidé que dans cette expérience, la source d'électricité était la cuisse de grenouille elle-même. Tout le monde n'était pas d'accord avec cette explication.

Le professeur pisan Volta a été le premier à deviner que l'électricité provient de la combinaison de deux métaux différents en présence d'eau, mais pas pure, mais représentant une solution d'un sel, d'un acide ou d'un alcali (un tel milieu électriquement conducteur s'appelait un électrolyte ). Ainsi, par exemple, si des plaques de cuivre et de zinc sont soudées ensemble et immergées dans un électrolyte, des phénomènes électriques se produiront dans le circuit, qui sont le résultat d'une réaction chimique se produisant dans l'électrolyte.

La circonstance suivante était très importante ici - si auparavant les scientifiques ne pouvaient recevoir que des décharges électriques instantanées, ils avaient maintenant affaire à un phénomène fondamentalement nouveau - le courant électrique continu. Le courant, contrairement à la décharge, pouvait être observé pendant de longues périodes de temps (jusqu'à ce que la réaction chimique se produise dans l'électrolyte jusqu'au bout), il pouvait être expérimenté, et enfin il pouvait être utilisé. Certes, le courant qui s'est formé entre une paire de plaques s'est avéré faible, mais Volta a appris à l'amplifier. En 1800, en connectant plusieurs de ces paires ensemble, il reçut la première pile électrique de l'histoire, appelée colonne voltaïque. Cette batterie se composait de plaques de cuivre et de zinc posées les unes sur les autres, entre lesquelles se trouvaient des morceaux de feutre humectés d'une solution saline.

En enquêtant sur l'état électrique d'une telle colonne, Volta a découvert que sur des paires moyennes, la tension électrique est presque totalement imperceptible, mais qu'elle augmente sur des plaques plus éloignées. Par conséquent, la tension dans la batterie était d'autant plus grande que le nombre de paires était important. Jusqu'à ce que les pôles de cette colonne soient connectés les uns aux autres, aucune action n'y a été trouvée, mais lorsque les extrémités ont été fermées avec un fil métallique, une réaction chimique a commencé dans la batterie et un courant électrique est apparu dans le fil. La création de la première batterie électrique fut un événement de la plus haute importance. Depuis ce temps, le courant électrique est devenu le sujet de l'étude la plus approfondie par de nombreux scientifiques. Après cela, des inventeurs sont apparus qui ont essayé d'utiliser le phénomène nouvellement découvert pour les besoins humains.

On sait que le courant électrique est un mouvement ordonné de particules chargées. Par exemple, dans un métal c'est le mouvement des électrons, dans les électrolytes c'est le mouvement des ions positifs et négatifs, etc. Le passage du courant à travers un milieu conducteur s'accompagne d'un certain nombre de phénomènes, appelés actions du courant. Les plus importants d'entre eux sont thermiques, chimiques et magnétiques. Parlant de l'utilisation de l'électricité, nous entendons généralement que l'un ou l'autre des effets du courant trouve son application (par exemple, dans une lampe à incandescence - thermique, dans un moteur électrique - magnétique, dans l'électrolyse - chimique). Étant donné qu'initialement le courant électrique a été découvert à la suite d'une réaction chimique, l'effet chimique du courant a tout d'abord attiré l'attention.

Il a été remarqué que lorsque le courant traverse les électrolytes, on observe la libération de substances contenues dans la solution, ou bulles de gaz. Lors du passage du courant dans l'eau, il était possible, par exemple, de le décomposer en ses éléments constitutifs - l'hydrogène et l'oxygène (cette réaction est appelée électrolyse de l'eau). C'est cette action du courant qui a formé la base des premiers télégraphes électriques, qu'on appelle donc électrochimiques.

En 1809, le premier projet d'un tel télégraphe fut présenté à l'Académie bavaroise. Son inventeur, Semering, a suggéré d'utiliser des bulles de gaz pour les équipements de communication qui étaient libérées lorsque le courant traversait de l'eau acidifiée. Le télégraphe Semering se composait de: 1) colonne voltaïque A; 2) alphabet B, dans lequel les lettres correspondaient à 24 fils séparés connectés à la colonne voltaïque au moyen d'un fil coincé dans les trous des broches (sur B2 cette connexion est représentée en vue agrandie, et sur B3 une vue de dessus est donné); 3) corde E à partir de 24 fils torsadés ensemble; 4) l'alphabet C1, qui correspond parfaitement à l'ensemble B et est placé à la station recevant les dépêches (ici, des fils individuels passés au fond d'un vase en verre avec de l'eau (C3 représente le plan de ce vase) ; 5) le réveil D, constitué d'un levier avec une cuillère (il est agrandi présenté en C2).

Télégraphe électrique
Télégraphe électrique apparent

Lorsque Semering a voulu télégraphier, il a d'abord signalé une autre station à l'aide d'un réveil et pour cela il a collé deux pôles du conducteur dans les boucles des lettres B et C. Le courant a traversé le conducteur et l'eau dans le récipient en verre C1, le décomposant. Des bulles s'accumulaient sous le creux de l'estomac et le soulevaient pour qu'il prenne la position indiquée par la ligne pointillée. Dans cette position, une boule de plomb mobile, sous l'influence de sa propre gravité, a roulé dans un entonnoir et est descendue le long de celui-ci dans une tasse, provoquant une alarme. Après que tout ait été préparé à la station de réception pour recevoir l'envoi, l'expéditeur a connecté les pôles du fil de telle manière que le courant électrique passe séquentiellement à travers toutes les lettres qui composent le message transmis, et les bulles ont été séparées à la lettres correspondantes de l'autre station. Par la suite, ce télégraphe a grandement simplifié Schweiger, réduisant le nombre de fils à seulement deux.

Schweiger a introduit diverses combinaisons dans la transmission du courant. Par exemple, une durée différente du courant et, par conséquent, une durée différente de décomposition de l'eau. Mais ce télégraphe était encore trop compliqué : regarder le dégagement des bulles de gaz était très fatigant. Les travaux allaient lentement. Par conséquent, le télégraphe électrochimique n'a jamais reçu d'application pratique.

L'étape suivante du développement de la télégraphie est associée à la découverte de l'action magnétique du courant. En 1820, le physicien danois Oersted, lors d'une de ses conférences, découvre par hasard qu'un conducteur de courant électrique affecte une aiguille magnétique, c'est-à-dire qu'il se comporte comme un aimant. Intéressé par cela, Oersted a rapidement découvert qu'un aimant d'une certaine force interagit avec un conducteur à travers lequel passe un courant électrique - l'attire ou le repousse. La même année, le scientifique français Argo a fait une autre découverte importante. Le fil à travers lequel il a fait passer un courant électrique s'est avéré accidentellement plongé dans une boîte de limaille de fer. La sciure collait au fil comme s'il s'agissait d'un aimant. Lorsque le courant a été coupé, la sciure est tombée.

Après avoir étudié ce phénomène, Argo a créé le premier électroaimant - l'un des appareils électriques les plus importants utilisés dans de nombreux appareils électriques. L'électroaimant le plus simple préparera facilement tout le monde. Pour ce faire, vous devez prendre une barre de fer (de préférence du fer "doux" non durci) et enrouler étroitement un fil de cuivre isolé autour d'elle (ce fil s'appelle l'enroulement d'un électroaimant). Si nous attachons maintenant les extrémités de l'enroulement à la batterie, la barre sera magnétisée et se comportera comme un aimant permanent bien connu, c'est-à-dire qu'elle attirera de petits objets en fer. Avec la disparition du courant dans l'enroulement lors de l'ouverture du circuit, la barre se démagnétise instantanément. Habituellement, un électroaimant est une bobine à l'intérieur de laquelle est inséré un noyau de fer.

Observant l'interaction de l'électricité et du magnétisme, Schweiger invente le galvanoscope dans les mêmes années 1820. Cet appareil consistait en une seule bobine de fil, à l'intérieur de laquelle une aiguille magnétique était placée à l'état horizontal. Lorsqu'un courant électrique traversait le conducteur, la flèche déviait sur le côté. En 1833, Nervandar inventa le galvanomètre, dans lequel le courant était mesuré directement à partir de l'angle de déviation d'une aiguille magnétique. En faisant passer un courant d'intensité connue, il était possible d'obtenir une déviation connue de l'aiguille du galvanomètre. Le système des télégraphes électromagnétiques a été construit sur cet effet.

Le premier télégraphe de ce type a été inventé par un sujet russe, le baron Schilling. En 1835, il a fait la démonstration de son télégraphe à pointeur lors d'un congrès de scientifiques naturels à Bonn. Le dispositif de transmission de Schilling consistait en un clavier à 16 touches qui servait à fermer le courant. Le dispositif de réception consistait en 6 galvanomètres à aiguilles magnétiques suspendus à des fils de soie à partir de râteliers en cuivre ; au-dessus des flèches, des drapeaux en papier bicolore étaient fixés sur des fils, dont un côté était peint en blanc, l'autre en noir. Les deux stations télégraphiques Schilling étaient reliées par huit fils; parmi ceux-ci, six étaient reliés à des galvanomètres, un servait au courant inverse et un à l'appareil de dessin (cloche électrique). Lorsqu'une touche était enfoncée à la station émettrice et que le courant était allumé, la flèche correspondante était déviée à la station réceptrice. Différentes positions de drapeaux noirs et blancs sur différents disques ont donné des combinaisons conditionnelles correspondant à des lettres de l'alphabet ou à des chiffres. Plus tard, Schilling améliora son appareil, et 36 déviations différentes de son unique aiguille magnétique correspondaient à 36 signaux conditionnels.

Télégraphe électrique
Télégraphe électromagnétique de Schilling

La démonstration des expériences de Schilling a été suivie par l'Anglais William Cook. En 1837, il améliora quelque peu l'appareil de Schilling (la flèche de Cook, à chaque déviation, pointait vers l'une ou l'autre lettre représentée au tableau, des mots et des phrases entières étaient formés à partir de ces lettres) et tenta d'organiser un message télégraphique en Angleterre. En général, les télégraphes, qui fonctionnaient sur le principe d'un galvanomètre, recevaient une certaine diffusion, mais très limitée. Leur principal inconvénient était la complexité de fonctionnement (l'opérateur télégraphique devait capter rapidement et avec précision les vibrations des flèches à l'œil nu, ce qui était assez fatigant), ainsi que le fait qu'ils n'enregistraient pas les messages transmis sur papier. Par conséquent, la voie principale du développement de la communication télégraphique a pris une autre direction. Cependant, la construction des premières lignes télégraphiques a permis de résoudre certains problèmes importants concernant la transmission des signaux électriques sur de longues distances.

Le fil rendant très difficile la diffusion du télégraphe, l'inventeur allemand Steingel a essayé de se limiter à un seul fil et de ramener le courant le long des voies ferrées. À cette fin, il a mené des expériences entre Nuremberg et Furth et a découvert qu'il n'y avait pas du tout besoin d'un fil de retour, puisqu'il suffisait de mettre à la terre l'autre extrémité du fil pour transmettre un message. Après cela, ils ont commencé à mettre à la terre le pôle positif de la batterie à une station et le pôle négatif à l'autre, éliminant ainsi la nécessité de conduire un deuxième fil, comme cela se faisait auparavant. En 1838, Steingel construisit une ligne télégraphique à Munich d'environ 5 km de long, utilisant la terre comme conducteur pour le courant de retour.

Mais pour que le télégraphe devienne un appareil de communication fiable, il était nécessaire de créer un appareil capable d'enregistrer les informations transmises. Le premier appareil de ce type doté d'un dispositif d'auto-enregistrement a été inventé en 1837 par l'américain Morse.

Télégraphe électrique
Le premier télégraphe électromagnétique de Morse

Morse était un artiste de profession. En 1832, lors d'un long voyage d'Europe en Amérique, il se familiarise avec le dispositif d'un électroaimant. Puis il eut l'idée de l'utiliser pour la signalisation. À la fin du voyage, il avait déjà réussi à trouver un appareil avec tous les accessoires nécessaires - un électroaimant, une bande de papier mobile, ainsi que son célèbre alphabet, composé d'un système de points et de tirets. Mais il a fallu de nombreuses années de travail acharné avant que Morse ne parvienne à créer un modèle fonctionnel de l'appareil télégraphique. L'affaire était compliquée par le fait qu'à cette époque en Amérique, il était très difficile de se procurer des appareils électriques. Littéralement, Morse devait tout faire lui-même ou avec l'aide de ses amis de l'Université de New York (où il fut invité en 1835 en tant que professeur de littérature et de beaux-arts). Morse a pris un morceau de fer doux de la forge et l'a plié en forme de fer à cheval. Le fil de cuivre isolé n'était pas encore connu. Morse a acheté plusieurs mètres de fil et l'a isolé avec du papier.

La première grande déception lui est arrivée lorsqu'une aimantation insuffisante de l'électroaimant a été découverte. Cela était dû au petit nombre de tours du fil autour du noyau.Ce n'est qu'après avoir lu le livre du professeur Henry que Morse a pu corriger ses erreurs et assemblé le premier modèle de travail de son appareil. Sur un cadre en bois fixé à la table, il installe un électroaimant et un mouvement d'horlogerie qui mettent en mouvement la bande de papier. Il a attaché l'ancre (ressort) d'un aimant et un crayon au pendule de l'horloge. Produite à l'aide d'un appareil spécial, une clé télégraphique, fermant et ouvrant le courant faisait osciller le pendule d'avant en arrière, et le crayon dessinait des tirets sur la bande de papier en mouvement, qui correspondaient aux signes conventionnels donnés par le courant.

Ce fut un grand succès, mais de nouvelles difficultés surgirent. Lors de la transmission d'un signal sur une longue distance, en raison de la résistance du fil, la force du signal s'est tellement affaiblie qu'il ne pouvait plus contrôler l'aimant. Pour surmonter cette difficulté, Morse a inventé un contacteur électromagnétique spécial, le soi-disant relais. Le relais était un électroaimant extrêmement sensible qui répondait même aux courants les plus faibles provenant de la ligne. A chaque attraction de l'armature, le relais fermait le courant de la batterie locale en le faisant passer à travers l'électroaimant de l'instrument d'écriture.

Télégraphe électrique
Relais

Télégraphe électrique
Schéma d'activation d'un relais dans un circuit de station télégraphique

Ainsi Morse a inventé toutes les parties principales de son télégraphe. Il termina les travaux en 1837. Il lui a fallu encore six ans pour de vaines tentatives d'intéresser le gouvernement américain à son invention. Rien qu'en 1843, le Congrès américain a décidé d'allouer 30 64 $ à la construction de la première ligne télégraphique de 24 km entre Washington et Baltimore. Au début, il était enterré, mais il s'est ensuite avéré que l'isolant ne pouvait pas résister à l'humidité. J'ai dû corriger la situation de toute urgence et tirer le fil au-dessus du sol. Le 1844 mai XNUMX, le premier télégramme est envoyé solennellement. En quatre ans, des lignes télégraphiques étaient en place dans la plupart des États.

L'appareil télégraphique Morse s'est avéré extrêmement pratique et facile à utiliser. Bientôt, il reçut la plus large distribution à travers le monde et apporta à son créateur une renommée et une fortune bien méritées. Sa conception est très simple. Les principales parties de l'appareil étaient le dispositif de transmission - la clé et le dispositif de réception - l'instrument d'écriture.

Télégraphe électrique
Clé morse

La clé Morse consistait en un levier métallique qui tournait autour d'un axe horizontal. À la fois sur l'essieu avant et sur l'essieu arrière, il y avait de petits cônes métalliques, dont chacun touchait les plaques situées en dessous, à la suite de quoi le courant était fermé. Pour imaginer le fonctionnement de la clé, désignons tous ses contacts par des chiffres. Soit le cône avant soit 1 et le cône arrière - 3. Les plaques situées sous eux, respectivement, seront considérées comme les 2e et 4e contacts. En position clé, lorsque la poignée n'est pas abaissée, les contacts 3 et 4 sont fermés, et 1 et 2 sont ouverts. La plaque 2 est connectée au conducteur de la batterie. Un fil métallique est relié au corps du levier à un poste distant, tandis que la platine 4 est reliée à l'instrument d'écriture. À la station de réception, le fil de réception va à l'aimant de réception.

Télégraphe électrique
Schéma de commutation sur les stations télégraphiques Morse

Lorsqu'un télégramme arrivait, le courant électrique passait par les leviers de la clé de telle manière qu'il venait du fil vers la plaque 4 puis vers l'instrument d'écriture (les contacts 1 et 2 étaient alors déconnectés). , les contacts 3 et 4 ont été déconnectés. Ensuite, le courant de la batterie, lorsque les contacts 1 et 2 étaient fermés, est allé à la station de réception. Si le télégraphiste fermait le circuit pendant une courte période, un court signal passait; s'il maintenait la touche enfoncée plus longtemps, le signal était plus long.

Télégraphe électrique
Instrument d'écriture télégraphique Morse

L'instrument d'écriture de la station de réception convertit ces signaux en un système de points et de tirets. Il a travaillé comme suit. De la station émettrice, le courant circulait dans les bobines M et M1. Les morceaux de fer qu'ils contenaient étaient magnétisés et attiraient la plaque de fer B. En conséquence, la broche O, située sur l'autre bras A, était pressée contre la bande de papier P, qui était enroulée depuis le cercle R au moyen de rouleaux. V et W dans le sens indiqué par la flèche. En même temps, le bout de l'épingle, sur lequel se trouvait un crayon, écrivait des points ou des tirets sur le ruban, selon qu'il était pressé pendant une courte ou une longue période. Dès que le courant s'est arrêté (cela s'est produit chaque fois que l'opérateur télégraphique de la station émettrice a ouvert le circuit avec une clé), le ressort f a tiré la goupille vers le bas, à la suite de quoi la plaque B s'est éloignée de l'électroaimant. Le mouvement des rouleaux V et W provenait d'un mécanisme d'horloge, qui était entraîné en abaissant le poids G. Le degré de déviation du levier pouvait être ajusté à l'aide des vis m et n.

L'inconvénient de l'appareil Morse était que les messages transmis par celui-ci n'étaient compréhensibles que par des professionnels familiarisés avec le code Morse. À l'avenir, de nombreux inventeurs ont travaillé à la création de dispositifs d'impression directe qui enregistrent non pas des combinaisons conditionnelles, mais les mots du télégramme eux-mêmes. L'appareil d'impression de lettres de Yuz, inventé en 1855, se généralise. Ses parties principales étaient : 1) un clavier avec un contact tournant et une carte avec un trou (il s'agit d'un accessoire de l'émetteur) ; 2) une roue à lettres avec un dispositif de frappe (il s'agit d'un récepteur). Le clavier avait 28 touches, avec lesquelles il était possible de transmettre 52 caractères.

Télégraphe électrique
La typographie de Yuz

Chaque clé était reliée par un système de leviers à une tige de cuivre. Dans la position habituelle, toutes ces tiges étaient dans des nids et tous les nids étaient situés sur la planche en cercle. Au-dessus de ces douilles, un contacteur, dit chariot, tournait à une vitesse de 2 tours par seconde. Il était entraîné par une masse descendante de 60 kg et un système d'engrenages.Au poste de réception, la roue des lettres tournait exactement à la même vitesse. Sur son bord se trouvaient des dents avec des signes. La rotation du chariot et de la roue s'est produite de manière synchrone, c'est-à-dire qu'au moment où le chariot est passé au-dessus du nid correspondant à une certaine lettre ou signe, le même signe s'est avéré être dans la partie la plus basse de la roue au-dessus de la bande de papier . Lorsqu'une touche était enfoncée, l'une des tiges de cuivre se levait et dépassait de sa douille. Lorsque la charrette l'a touché, le circuit était bouclé. Le courant électrique atteignit instantanément la station de réception et, traversant les enroulements de l'électroaimant, fit monter la bande de papier (qui se déplaçait à vitesse constante) et toucher la dent inférieure de la roue d'impression. Ainsi, la lettre souhaitée a été imprimée sur la bande. Malgré l'apparente complexité, le télégraphe de Yuz a fonctionné assez rapidement et un télégraphiste expérimenté a transmis jusqu'à 40 mots par minute dessus.

Originaires des années 40 du XIXe siècle, les communications télégraphiques se sont développées rapidement au cours des décennies suivantes. Les fils télégraphiques traversaient les continents et les océans. En 1850, l'Angleterre et la France étaient reliées par un câble sous-marin. Le succès de la première ligne sous-marine en provoqua plusieurs autres : entre l'Angleterre et l'Irlande, l'Angleterre et la Hollande, l'Italie et la Sardaigne, etc.

En 1858, après une série de tentatives infructueuses, un câble transatlantique est posé entre l'Europe et l'Amérique. Cependant, il n'a travaillé que trois semaines, après quoi la connexion a été coupée. Ce n'est qu'en 1866 qu'une liaison télégraphique permanente fut finalement établie entre l'Ancien et le Nouveau Monde. Désormais, les événements qui se déroulaient en Amérique devenaient connus en Europe le même jour, et vice versa.

Au cours des années suivantes, la construction rapide de lignes télégraphiques s'est poursuivie dans le monde entier. Leur longueur totale rien qu'en Europe était de 700 XNUMX km.

Auteur : Ryzhov K.V.

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