В конце 19 века электричество стало одним из самых важных открытий в истории науки и техники. Быстрое развитие электротехники невозможно представить без значительных научных и технических достижений многих выдающихся ученых и изобретателей, среди которых Чарльз Протеус Штейнмец играет ключевую роль.
Штейнмец работал в важный период развития электротехники, когда ученые и изобретатели во всем мире исследовали электрические явления и создавали новые устройства. Он был одним из тех ученых, сумевших применить свои знания и умения в создании новых устройств и технологий, которые имели огромное значение для дальнейшего развития электротехники.
В этой статье мы рассмотрим жизнь и научные достижения Чарльза Протеуса Штейнмеца, а также его вклад в развитие электротехники. Мы посмотрим на то, как его изобретения и открытия изменили нашу жизнь, и как его идеи продолжают влиять на развитие электротехники в наши дни.
Чарльз Протеус Штейнмец (1865 - 1923)
Краткая биография Чарльза Протеуса Штейнмеца
Чарльз Протеус Штейнмец был выдающимся американским математиком и инженером-электриком немецкого происхождения.
Он родился как Карл Август Рудольф Штайнмец 9 апреля 1865 года в Бреслау, Пруссия (ныне Вроцлав, Польша) в семье Каролины и Карла Генриха Штайнмец.
Штейнмец проявил необычайный талант в области математики и физики еще в школе, посещая гимназию Йоханнеса и удивляя своих учителей своими знаниями. Он продолжил свое образование в Университете Берлина и Университете Гёттингена, где получил степень доктора философии в области математики.
После окончания университета в 1885 году Штейнмец работал на различных инженерных позициях в Германии и Швейцарии. В 1888 году он переехал в США и начал работать инженером-электриком в Нью-Йорке.
В 1889 году Штейнмец стал членом IEEE (Института инженеров электротехники и электроники), а 1901 году он стал его президентом.
В 1893 году он стал профессором электротехники в Юнион-колледже в Шенектади, штат Нью-Йорк.
В 1901 году Штейнмец стал первым инженером-электриком General Electric Company, который получил степень доктора философии. Его диссертация посвящена математическому анализу систем электропередачи.
В 1916 году Штейнмец был назначен начальником отдела исследований General Electric, в котором он оставался до конца жизни. Его работа принесла многочисленные технологические новшества и значительно повлияла на развитие всей электрической промышленности США.
Чарльз Протеус Штейнмец был известен как инженер-волшебник благодаря своим необычайным способностям в области электротехники и изобретательности в решении сложных технических проблем. Он очень быстро стал одним из наиболее уважаемых и влиятельных инженеров в General Electric Company, где его талант и знания приводили к созданию новых технологий и устройств.
Он также был признан во всем мире за свой вклад в теорию переменного тока, а его работа в области анализа установившегося состояния и переходных процессов в переменном токе, а также в области гистерезиса имела огромное значение для развития электротехники в целом.
Два величайших изобретателя - Эдисон и Штейнмец в начале 20 века
Штейнмец оставил значительное наследие в виде более чем 200 патентов на различные изобретения. Его патенты на изобретения включают оригинальную систему распределения переменного тока, динамо с индуктором, трехфазный индукционный счетчик, асинхронный двигатель, систему распределения электроэнергии, индукционную печь и многое другое.
Он был автором большого количества научных статей, а также нескольких книг по теории электричества и магнетизма.
Штейнмец был признан своими коллегами и уважаем как один из величайших инженеров и ученых своего времени. Он был избран в Национальную академию наук США, а также был награжден множеством престижных наград и почетных званий.
Ученый был агностиком и умер 26 октября 1923 года, его похоронили на кладбище Вейл в Скенектади.
Личная жизнь
Чарльз Протеус Штейнмец был карликом и горбуном. Он страдал кифозом – наследственным заболеванием, передававшимся по мужской линии его семьи.
Еще в молодом возрасте Штейнмец принял решение оставаться холостым, чтобы предотвратить передачу деформации позвоночника будущим поколениям.
Но когда его лаборант Хайден объявил о своем желании жениться и искать собственное жилье, Штейнмец предложил ему жить в своем большом доме, который включал исследовательскую лабораторию, оранжерею и офис.
Это необычное решение в начале сработало для всех сторон, и после рождения троих детей Хайденов, Штейнмец официально усыновил Джозефа Хейдена, став дедушкой для детей и проводя время с ними, рассказывая им фантастические истории и демонстрируя научные эксперименты.
Чарльз Штейнмец с внуками Мидж, Билли, Джо и его приемным сыном Джозефом Хайденом в 1914 году
Дружба Штейнмеца и Эдисона
Чарльз Протер Штейнмец и Томас Эдисон были коллегами, соперниками и друзьями в одном лице.
Их знакомство началось в 1889 году, когда Штейнмец был приглашен Эдисоном в его лабораторию в Менло-Парке, штат Нью-Джерси, чтобы помочь ему решить проблемы, связанные с его генератором постоянного тока. С их первой встречи они подружились и начали общаться о научных и технических вопросах.
Эдисон был очень впечатлен знаниями Штейнмеца в области математики и теории электричества и предложил ему работу в качестве консультанта. Штейнмец согласился и начал работать на Эдисона.
С годами Штейнмец и Эдисон выработали глубокое взаимное уважение и восхищение работой друг друга. Штейнмец высоко оценил практические инженерные навыки Эдисона и его способность превращать идеи в работающие изобретения, в то время как Эдисон восхищался теоретическим пониманием Штейнмеца электричества и его способностью решать сложные математические задачи.
В одном из писем Эдисон написал о Штейнмеце: "Он имеет настоящий дар гения и является одним из наиболее выдающихся электриков, когда-либо живших на земле".
Томас Эдисон и Чарльз П. Штейнмец в лаборатории
Бронзовая статуя Чарльза Штейнмеца с Томасом Эдисоном в натуральную величину - их часто называют «отцами электричества»
Научные достижения
Штейнмец был человеком с огромным умом и приверженностью науке. Он обладал необычайными способностями к решению сложных математических проблем и разработке новых идей.
После переезда в Соединенные Штаты, Штейнмец начал работать у Рудольфа Эйкемейера в Йонкерсе, штат Нью-Йорк. Он стал известен своими работами в области магнитного гистерезиса, благодоря чему и получил всемирное профессиональное признание.
Фирма Эйкемейера занималась разработкой трансформаторов для передачи электроэнергии и других механических и электрических устройств. В 1893 году компания была куплена General Electric Company вместе со всеми ее патентами и разработками.
В GE Штейнмец быстро стал известен как инженер-волшебник. Он был одним из первых ученых, которые использовали математические модели для исследования электрических систем. Его работы на эту тему были представлены на конференциях в Германии и США, и он считается одним из основателей современной теории электрических систем.
Работа Штейнмеца привнесла революцию в теорию и анализ цепей переменного тока. Ранее эти задачи решались с помощью сложных и трудоемких методов, основанных на расчетах.
В своей новаторской статье "Комплексные величины и их использование в электротехнике", представленной в июле 1893 года и опубликованной в Американском институте инженеров-электриков (AIEE), Штейнмец упростил эти сложные методы до "простой задачи алгебры".
Он систематизировал использование векторного представления комплексных чисел в учебных текстах по электротехнике, используя строчную букву "j" для обозначения оператора поворота на 90 градусов в анализе систем переменного тока.
Его фундаментальные книги и многие другие документы AIEE "научили целое поколение инженеров тому, как бороться с явлениями переменного тока".
Систематические эксперименты, проведенные им, привели к разработке теории переходных процессов переменного тока. В своих исследованиях он использовал методы математического моделирования, чтобы выявить зависимости между параметрами цепи и формой переходных процессов.
Штейнмец с другими инженерами и учеными на радиостанции Маркони RCA 23 апреля 1921 года
Штейнмец также продвинулся в понимании молнии и разработал теорию ее возникновения и действия на электроустановки.
Его систематические эксперименты привели к созданию "рукотворной молнии" в первой лаборатории, построенной размером с футбольное поле и с использованием генераторов на 120 000 вольт.
Он также построил молниеотвод, чтобы привлечь естественную молнию, чтобы изучить ее закономерности и эффекты, что привело к появлению нескольких теорий.
В целом, работа Штейнмеца оказала огромное влияние на развитие теории и практики электротехники и электроэнергетики.
Его теория переходных процессов и использование комплексных величин значительно упростили анализ цепей переменного тока и дали новые возможности для проектирования и совершенствования электротехнических устройств.
Его исследования молнии также привели к появлению новых методов защиты электроустановок от перенапряжений и электрических разрядов.
Штейнмец и Эйнштейн в 1921 году
"Штейнмец был человеком с незаурядным интеллектом и огромным талантом, его научные достижения имеют важное значение для всей современной электротехники." - Альберт Эйнштейн
Память о Штенмеце
Одной из высших технических наград, присуждаемой в области электротехники и электроники, является "Премия IEEE Чарльза Протеуса Штейнмеца", которая присуждается за большой вклад в стандартизацию в этой области.
В память о Чарльзе Протеусе Штейнмеце была начата серия лекций в 1925 году, которые проводились почти в Юнион-колледже и собирали вместе известных личностей, таких как лауреат Нобелевской премии, физик-экспериментатор Роберт А. Милликен, изобретатель вертолета Игорь Сикорский, пионер атомной подводной лодки адмирал Хайман Г. Риковер, лауреат Нобелевской премии изобретатель полупроводников Уильям Шокли и "отец-основатель" Интернета Леонард Клейнрок.
Имя ученого носит множество учреждений и объектов в США, включая стипендии и школы.
Одним из наиболее значимых является ежегодная Стипендия Чарльза П. Штейнмеца, которая присуждается колледжем General Electric Company с момента его основания в 1923 году.
Кроме того, существует дополнительная Мемориальная стипендия Чарльза П. Штейнмеца, которая была учреждена в Союзе Марджори Хайден, дочери Джозефа и Коррин Хайден, и присуждается студентам, специализирующимся в области инженерии или физики.
Колледж Юнион приобрел в 1971 году автомобиль Detroit Electric "Duplex Drive Brougham" 1914 года выпуска, который когда-то принадлежал Чарльзу П. Штейнмецу. Он был восстановлен и используется на церемониях в кампусе. Автомобиль Steinmetz постоянно экспонируется в коридоре первого этажа между зданиями Wold Center и FW Olin.
Школа Steinmetz College Prep в Чикаго и государственная школа Скенектади Steinmetz Career and Leadership Academy были названы в честь Чарльза П. Штейнмеца. Общественный парк на севере Скенектади, штат Нью-Йорк, был также назван в его честь в 1931 году.
Почтовые марки США 1983 года
Чарльз Протеус Штейнмец - репликат на золоте
В 1983 году почтовое отделение США включило Чарльза П. Штейнмеца в серию почтовых марок, посвященных американским изобретателям.
В мае 2015 года на площади на углу бульваров Эри и Саут-Ферри-стрит в Скенектади была открыта бронзовая статуя Чарльза Стейнмеца в натуральную величину, встречающего Томаса Эдисона, работы скульптора и литейщика Декстера Бенедикта.
Кстати, это не единственный парный памятник знаменитым ученым-электротехникам. Более 120 лет назад, в 1899 году, в немецком Геттингене был открыт парный памятник Фридриху Гауссу и Вильгельму Эдуарду Веберу. Об этом смотрите здесь: Вильгельм Эдуард Вебер - биография изобретателя телеграфа и создателя системы единиц в области электричества и магнетизма