Джон Флеминг

Джон Флеминг (John Ambrose Fleming, 29 ноября 1849, Ланкастер, Великобритания — 18 апреля 1945, Сидмут, Великобритания) — британский инженер-электрик и физик, известный прежде всего как изобретатель вакуумного диода (кенотрона), первого электронного вентиля, и создатель мнемонического правила для определения направления индуцированного тока (правило правой руки Флеминга). Его работы заложили основы электроники и радиотехники.

Биография

Ранние годы и образование

Джон Амброз Флеминг родился в семье конгрегационалистского священника Джеймса Флеминга и его жены Мэри Энн. С детства проявлял интерес к механике и электричеству. Получил начальное образование в школе при Ланкастерской грамматической школе, а затем в Университетском колледже Лондона. В 1870 году окончил Королевский колледж Лондона, где изучал математику и физику.

Для углубления знаний в области электротехники Флеминг поступил в Кембриджский университет, где учился в колледже Святого Иоанна под руководством Джеймса Клерка Максвелла. В 1877 году он получил степень доктора наук (D.Sc.) в Лондонском университете.

Профессиональная деятельность

В 1881 году Флеминг начал работать консультантом в компании Edison Electric Light Company в Лондоне, где занимался вопросами электрического освещения. В 1882 году он перешёл в компанию Swan Electric Light Company, где участвовал в разработке и внедрении ламп накаливания.

В 1885 году Флеминг был назначен профессором электротехники в Университетском колледже Лондона, где проработал до выхода на пенсию в 1926 году. В этот период он активно занимался исследованиями в области электромагнетизма, радиотехники и электроники.

В 1899 году Флеминг стал научным консультантом компании Marconi Wireless Telegraph Company, где работал над усовершенствованием радиопередатчиков и приёмников. Он сотрудничал с Гульельмо Маркони, участвуя в разработке системы трансатлантической радиосвязи.

Последние годы

После выхода на пенсию Флеминг продолжал научную и общественную деятельность. Он был активным сторонником христианского фундаментализма и выступал против теории эволюции. В 1930-х годах он опубликовал несколько книг, в том числе «The Wonders of Wireless» и «Memories of a Scientific Life». Умер 18 апреля 1945 года в возрасте 95 лет.

Научные достижения

Изобретение вакуумного диода

В 1904 году, работая над улучшением детекторов радиосигналов, Флеминг изобрёл вакуумный диод — двухэлектродную лампу, которая пропускала электрический ток только в одном направлении. Это устройство, названное им «осцилляционным вентилем» (позже — кенотрон), стало первым электронным прибором, способным выпрямлять переменный ток.

Диод Флеминга состоял из вакуумной стеклянной колбы, внутри которой находились два электрода: катод (нить накала) и анод (металлическая пластина). При нагреве катода испускались электроны, которые при положительном потенциале на аноде притягивались к нему, создавая ток. При отрицательном потенциале ток не проходил. Это свойство позволило использовать диод для детектирования радиосигналов и выпрямления тока.

Изобретение Флеминга стало основой для последующего развития электроники. В 1906 году Ли де Форест добавил третий электрод (сетку) в диод, создав триод — первый усилительный прибор.

Правило правой руки Флеминга

В 1880-х годах Флеминг разработал мнемоническое правило для определения направления индуцированного тока в проводнике, движущемся в магнитном поле. Правило формулируется следующим образом: если расположить правую руку так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь, а большой палец указывал направление движения проводника, то четыре пальца укажут направление индуцированного тока. Это правило широко используется в электротехнике и физике.

Другие работы

Флеминг внёс вклад в теорию электромагнетизма, разработав методы расчёта индуктивности и ёмкости в электрических цепях. Он также занимался исследованиями в области радиопередачи, предложив конструкцию антенны для дальней связи. В 1906 году он опубликовал книгу «The Principles of Electric Wave Telegraphy», ставшую одним из первых учебников по радиотехнике.

Применение изобретений

Радиотехника

Вакуумный диод Флеминга использовался в радиоприёмниках для детектирования амплитудно-модулированных сигналов. До его изобретения применялись нелинейные детекторы (например, когереры и кристаллические детекторы), которые были менее стабильны и чувствительны. Диод обеспечивал более надёжное и точное детектирование, что способствовало развитию коммерческого радиовещания.

Электроника

Диод Флеминга стал первым электронным вентилем, открыв путь к созданию более сложных вакуумных ламп. Впоследствии на его основе были разработаны триоды, тетроды и пентоды, которые использовались в усилителях, генераторах и вычислительных машинах. До появления полупроводниковых приборов в середине XX века вакуумные лампы оставались основой электроники.

Промышленность

Выпрямители на основе вакуумных диодов применялись в промышленности для преобразования переменного тока в постоянный в электролизных установках, зарядных устройствах и системах электроснабжения. Однако из-за низкой эффективности и больших габаритов они были вытеснены полупроводниковыми выпрямителями в 1960-х годах.

Признание и награды

За свои научные достижения Джон Флеминг был удостоен ряда наград:

• Медаль Хьюза (1910) — за изобретение вакуумного диода.
• Медаль Фарадея (1928) — за вклад в электротехнику.
• Рыцарское звание (1929) — за заслуги в области науки и техники.
• Медаль Франклина (1935) — за исследования в области радиотехники.

Он также был членом Королевского общества (с 1892 года) и почётным членом нескольких научных организаций.

Критика и споры

Несмотря на признание, изобретение Флеминга иногда оспаривалось. В 1906 году Ли де Форест подал патент на триод, утверждая, что его устройство принципиально отличается от диода. Флеминг участвовал в судебных разбирательствах, защищая приоритет своего изобретения. В итоге патент Флеминга на диод был признан действительным, хотя триод де Фореста стал самостоятельным изобретением.

В поздние годы Флеминг подвергался критике за свои религиозные взгляды и выступления против эволюционной теории. Некоторые коллеги считали его позицию ненаучной, что не повлияло на признание его технических достижений.

Интересные факты

• Флеминг был одним из первых, кто предложил использовать термин «электроника» для обозначения области науки, связанной с вакуумными лампами.
• Он разработал мнемоническое правило для левой руки, определяющее направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле (правило левой руки Флеминга).
• В 1940 году, в возрасте 90 лет, Флеминг опубликовал книгу «The Origin of the Universe and the Nature of Man», в которой защищал креационизм.
• Его имя носит кратер на обратной стороне Луны (кратер Флеминг).

Источники

• Fleming, J. A. (1934). Memories of a Scientific Life. London: Marshall, Morgan & Scott.
• Fleming, J. A. (1906). The Principles of Electric Wave Telegraphy. London: Longmans, Green & Co.
• Burns, R. W. (1998). The Life and Times of John Ambrose Fleming. London: Institution of Electrical Engineers.
• Oxford Dictionary of National Biography (2004). John Ambrose Fleming.
• IEEE Global History Network (2012). John Ambrose Fleming.