Уильям Стерджен

Уильям Стерджен (англ. William Sturgeon; 22 мая 1783, Уиттингтон, Ланкашир — 4 декабря 1850, Манчестер) — английский физик и изобретатель, пионер в области электромагнетизма. Наиболее известен созданием первого электромагнита (1825) и изобретением коммутатора (1832), что заложило основы для развития электротехники и создания электродвигателей.

Биография

Ранние годы и образование

Уильям Стерджен родился в семье сапожника в Уиттингтоне, графство Ланкашир. В 1799 году он поступил учеником к сапожнику, но вскоре оставил это ремесло и в 1802 году записался в Королевскую артиллерию. Во время службы он самостоятельно изучал математику, физику и латынь, читая научные труды в свободное время. В 1820 году, после демобилизации, Стерджен поселился в Вулвиче, где начал заниматься экспериментальной физикой и изготовлением научных приборов.

Научная карьера

С 1825 года Стерджен читал публичные лекции по натурфилософии в различных городах Англии. В 1836 году он основал и стал первым редактором журнала Annals of Electricity, Magnetism, and Chemistry, который издавался до 1843 года. В 1840 году Стерджен был назначен суперинтендантом Королевского института в Манчестере, где продолжал исследования до конца жизни. Несмотря на значительный вклад в науку, он умер в бедности в 1850 году.

Научные достижения

Создание первого электромагнита

В 1825 году Стерджен продемонстрировал первый в мире электромагнит. Его конструкция представляла собой железный стержень, изогнутый в форме подковы, покрытый слоем лака для изоляции и обмотанный медной проволокой. При пропускании электрического тока от гальванической батареи стержень намагничивался и мог удерживать груз массой около 4 кг. При отключении тока магнетизм исчезал. Это изобретение впервые доказало возможность создания сильных и управляемых магнитных полей с помощью электричества.

Изобретение коммутатора

В 1832 году Стерджен изобрёл коммутатор — устройство для изменения направления электрического тока в цепи. Это изобретение стало ключевым для создания первых электродвигателей постоянного тока, так как позволяло преобразовывать возвратно-поступательное движение во вращательное. Коммутатор Стерджена представлял собой вращающийся цилиндр с контактами, которые переключали полярность тока.

Другие изобретения и исследования

• Электродвигатель (1832): Стерджен создал один из первых прототипов электродвигателя, в котором использовал свой электромагнит и коммутатор. Устройство вращало небольшой шкив со скоростью 30–40 оборотов в минуту.
• Гальванометр: Разработал чувствительный прибор для измерения слабых электрических токов.
• Электромагнитная катушка: Усовершенствовал конструкцию катушек, увеличив их эффективность за счёт использования изолированной проволоки.
• Метеорологические исследования: Проводил наблюдения за атмосферным электричеством и магнитными бурями.

Влияние на науку и технику

Работы Стерджена оказали прямое влияние на развитие электротехники. Его электромагнит был усовершенствован американским изобретателем Джозефом Генри, который в 1831 году создал более мощный электромагнит, способный удерживать до 1 тонны груза. Изобретение коммутатора позволило создать практичные электродвигатели, которые впоследствии были развиты Томасом Дэвенпортом и другими изобретателями.

Стерджен также внёс вклад в популяризацию науки: его лекции и журнал Annals of Electricity способствовали распространению знаний об электричестве и магнетизме среди инженеров и учёных.

Интересные факты

• Стерджен изготовил свой первый электромагнит из подковы, взятой от старой лошадиной упряжи.
• Он был одним из первых, кто использовал изолированную медную проволоку для намотки катушек, что предотвращало короткое замыкание.
• Несмотря на бедность, Стерджен отказался от выгодного патента на своё изобретение, считая, что научные открытия должны быть общедоступными.
• В честь Уильяма Стерджена назван кратер на Луне (Стерджен, диаметр 11 км) и минерал стердженит.

Критика и ограничения

Некоторые современники критиковали Стерджена за недостаточную математическую строгость его работ. Его конструкции были относительно простыми и не всегда эффективными по сравнению с более поздними разработками. Однако историки науки признают его пионерскую роль в создании устройств, ставших основой для промышленной электротехники.

Источники

• Dictionary of National Biography. London: Smith, Elder & Co., 1885–1900.
• William Sturgeon: The First Electromagnet. The Royal Institution, 2019.
• Annals of Electricity, Magnetism, and Chemistry (1836–1843).
• The Electrician (1861–1952), серия статей о ранних электромагнитах.
• A History of the Electrical Engineering. IET, 2008.