Николас Джозеф Каллан (22 декабря 1799 — 10 января 1864) — ирландский католический священник и физик . Он был профессором естественной философии в колледже Мейнут в графстве Килдэр с 1834 года и наиболее известен своими работами над индукционной катушкой . [1]
Он родился и вырос в Дандолке , графство Лаут , где посещал школу при академии. Его местный приходской священник, отец Эндрю Левинс, затем взял его в свои руки в качестве прислужника и служителя мессы и увидел, как он начал священство в Наванской семинарии. Он поступил в Мейнут-колледж в 1816 году. На третьем году обучения в Мейнуте Каллан изучал естественную и экспериментальную философию под руководством Корнелиуса Денвира . Он ввел экспериментальный метод в свое обучение и интересовался электричеством и магнетизмом . [1]
Каллан был рукоположен в священники в 1823 году и отправился в Рим, чтобы учиться в университете Сапиенца , получив степень доктора богословия в 1826 году. Находясь в Риме, он познакомился с работами пионеров в области электричества, таких как Луиджи Гальвани (1737–1798), который был пионер биоэлектричества и Алессандро Вольта (1745–1827), особенно известный благодаря разработке электрической батареи . В 1826 году Каллан вернулся в Мейнут в качестве нового профессора естественной философии (теперь называемой физикой ), где он также начал работать с электричеством в своей подвальной лаборатории колледжа. [2]
.jpg/1280px-Callan's_Induction_Coil_(1845).jpg)
Под влиянием Уильяма Стерджена и Майкла Фарадея Каллан начал работу над идеей индукционной катушки в 1834 году. Он изобрел первую индукционную катушку в 1836 году. [3] [4] [5] Индукционная катушка производит прерывистый переменный ток высокого напряжения. от низковольтного источника постоянного тока . Он имеет первичную катушку, состоящую из нескольких витков толстого провода, намотанного на железный сердечник и подвергнутого воздействию низкого напряжения (обычно от батареи ). Поверх намотана вторичная катушка, состоящая из множества витков тонкой проволоки. Железный якорь и замыкающий механизм неоднократно прерывают ток в первичной обмотке, создавая во вторичной цепи высоковольтный быстропеременный ток.
Каллан изобрел индукционную катушку, потому что ему нужно было генерировать более высокий уровень электроэнергии, чем доступен в настоящее время. Он взял кусок мягкого железа длиной около 2 футов (0,61 м) и обмотал его двумя отрезками медной проволоки, каждый длиной около 200 футов (61 м). Каллан соединил начало первой катушки с началом второй. Наконец, он подключил батарею, намного меньшую, чем только что описанное огромное устройство, к началу и концу обмотки. Он обнаружил, что когда контакт батареи был нарушен, можно было почувствовать удар между первой клеммой первой катушки и второй клеммой второй катушки.
Дальнейшие эксперименты показали, как катушка может увеличить мощность разряда маленькой батареи до уровня большой батареи. Итак, Каллан попробовал сделать катушку большего размера. Имея батарею всего из 14 семидюймовых (178 мм) пластин, устройство производило мощность, достаточную для поражения электрическим током, «настолько сильного, что человек, принявший его, ощущал его воздействие в течение нескольких дней». Каллан думал о своем творении как о своего рода электромагните ; но на самом деле он сделал примитивный индукционный трансформатор.
Индукционная катушка Каллана также использовала прерыватель , который состоял из качающейся проволоки, которая неоднократно погружалась в небольшую чашку с ртутью (аналогично прерывателям, которые использовал Чарльз Пейдж ). Из-за действия прерывателя, который мог замыкать и прерывать ток, идущий в катушку, он назвал свое устройство «повторителем». Фактически это устройство стало первым в мире трансформатором . [6] Каллан индуцировал высокое напряжение во втором проводе, начиная с низкого напряжения в соседнем первом проводе. И чем быстрее он прерывал ток, тем больше искра. В 1837 году он изготовил свою гигантскую индукционную машину: используя часовой механизм, прерывающий ток 20 раз в секунду, он генерировал 15-дюймовые (380 мм) искры напряжением около 60 000 вольт и самый большой искусственный разряд электричества, который когда-либо наблюдался.
Каллан экспериментировал с разработкой батарей после того, как обнаружил, что доступные ему в то время модели недостаточны для исследований в области электромагнетизма. В «Ежегоднике фактов в науке и искусстве», опубликованном в 1849 году, [7] есть статья под названием «Батарея Мейнута», которая начинается словами: «Мы заметили эту новую и дешевую гальваническую батарею в Ежегоднике фактов, 1848, стр. 14,5. Изобретатель, преподобный Д. Каллан, профессор естественной философии в Мейнутском колледже, сообщил журналу Philosophical Magazine, № 219, о некоторых дополнительных экспериментах, сравнивающих мощность чугунной (или Мейнутской) батареи. с рощей такого же размера». В некоторых предыдущих батареях использовались редкие металлы, такие как платина, или невосприимчивые материалы, такие как углерод и цинк. Каллан обнаружил, что вместо платины или углерода можно использовать недорогой чугун. Для своей батареи Мейнута он использовал чугунное литье для внешнего корпуса и поместил цинковую пластину в пористый горшок (горшок, в котором была внутренняя и внешняя камеры для хранения двух разных типов кислоты) в центре. Используя одну ячейку с жидкостью, он избавился от пористого горшка и двух разных жидкостей. Ему удалось построить батарею с помощью всего лишь одного раствора.
Экспериментируя с батареями, Каллан также построил самую большую на тот момент батарею в мире. Чтобы построить эту батарею, он объединил 577 отдельных батарей ( «элементов» ), на которые было потрачено более 30 галлонов кислоты. [8] Поскольку инструменты для измерения тока или напряжения еще не были изобретены, Каллан измерил мощность батареи, измерив, какой вес мог поднять его электромагнит при питании от батареи. Используя свою гигантскую батарею, электромагнит Каллана поднял 2 тонны. [9] Батарея Мэйнута была запущена в коммерческое производство в Лондоне. Каллан также открыл раннюю форму гальванизации для защиты железа от ржавчины, когда экспериментировал с конструкцией батарей, и запатентовал эту идею. [10]
Он умер в 1864 году и похоронен на кладбище колледжа Святого Патрика в Мейнуте.
В его честь было названо здание Каллан в северном кампусе NUI Maynooth , университета, который до 1997 года был частью колледжа Святого Патрика . Кроме того, Каллан-холл в южном кампусе в течение 1990-х годов использовался для чтения лекций по естественным наукам на первом курсе, включая экспериментальную и математическую физику, химию и биологию. Премия памяти Николаса Каллана — это ежегодная премия, вручаемая лучшему студенту последнего курса факультета экспериментальной физики.
(его переводы)