Как электричество «поставили на счетчик»: история прибора, который есть в каждом доме

Знали ли вы, что электричество не всегда умели измерять так, как мы привыкли сегодня?

Сейчас достаточно посмотреть на счетчик, чтобы узнать, сколько электроэнергии потратил дом. А вот в XIX веке такой прибор был настоящей инженерной задачей: электричество невидимо, но расход нужно было каким-то образом посчитать. Как?.. Когда в городах появились первые электрические лампы, электроэнергию сначала продавали по подписке: чем больше ламп было подключено, тем выше была плата. Но постепенно такой подход перестал работать, потому что приборов становилось все больше, и люди хотели включать их независимо друг от друга. Стало очевидно, что нужен настоящий учет.

Одним из первых решений стал прибор Сэмюэла Гардинера, запатентованный в 1872 году. Он напоминал часы с электромагнитом: пока по цепи шел ток, механизм отсчитывал время. Фактически такой счетчик измерял не электрическую энергию, а продолжительность работы подключенных устройств.

Затем появился гораздо более необычный способ: Томас Эдисон использовал химический счетчик, основанный на законе электролиза Фарадея. Через раствор пропускали электрический ток, и на одном из электродов осаждался металл. Чем больше электрического заряда проходило через раствор, тем сильнее изменялась масса электродов. Раз в месяц их можно было взвесить и по изменению массы определить, сколько электричества прошло через цепь.

Но такой способ требовал постоянного обслуживания. Поэтому инженеры продолжали искать более удобные решения. В 1883 году немецкий физик Герман Арон создал счетчик с двумя маятниками. Электрический ток влиял на ход одного из них, и разница между движением двух маятников превращалась с помощью механизма в показания на циферблате. 

А в XX веке появились индукционные счетчики — знакомые многим приборы с вращающимся металлическим диском. В них переменный ток создает магнитное поле, которое приводит алюминиевый диск во вращение. Чем больше электрическая энергия передается потребителю, тем быстрее диск вращается. Счетный механизм подсчитывает количество оборотов и переводит их в привычные нам киловатт-часы. Сегодня такие механические счетчики постепенно уступают место электронным.

В современных приборах уже ничего не вращается: датчики измеряют электрические величины, а электроника вычисляет количество потребленной энергии. Некоторые счетчики умеют учитывать расход в разное время суток и автоматически передавать показания.

Получается удивительная история: сначала электричество «считали» по времени работы ламп, потом буквально взвешивали результат электролиза, затем измеряли обороты металлического диска — а сегодня все это делает электроника.

И главное, что изменилось не только устройство счетчика, но и само наше представление об электричестве. Обычная цифра на дисплее — это результат работы целой цепочки физических явлений: электрического тока, магнитного поля, механического движения или измерения электрических параметров.

Источник материала: «Энергия+» — онлайн-журнал об энергетике для всех тех, кто любит науку и технологии. Заглядывайте в него, чтобы найти еще больше интересного!