Если обычные провода теряют по пути 30 % энергии, просто нагревая воздух, то сверхпроводящие за счет отсутствия сопротивления не теряют энергии вовсе, а значит, повышают выработку электричества на треть. Более того, материалы с высоким уровнем проводимости позволяют строить генераторы и двигатели с очень значительным коэффициентом полезного действия. Поэтому сверхпроводники становятся очень востребованными в энергетике.
В начале 2000-х в датском Копенгагене в обычную трехфазную сеть внедрили 30-метровый сверхпроводник, и то же самое сделали в американском Детройте, только длина кабеля была вчетверо больше. Так, постепенно сверхпроводники занимают заслуженное почетное место в мире технологий.
Мы давно уже привыкли, что по проводам в наших домах течет переменный ток, подразумевающий регулярную смену направления движения электронов и их заряда, а значит — скачки напряжения в цепи. Между тем еще в позапрошлом столетии ученые сомневались, стоит ли использовать переменный ток или же лучше выбрать постоянный.
В начале 1830-х английский физик Майкл Фарадей сообщил об открытии электромагнитной индукции, на которой и основано действие переменного тока, а год спустя ему пришло письмо от некого Р. М. с проектом синхронного генератора — механизма по превращению энергии вращательного движения в энергию переменного тока. Фарадею проект понравился, и он переслал письмо со своими комментариями в научный журнал, где некогда публиковалась и его статья: авось анонимный инженер читает издание регулярно и найдет там материал о генераторе. Судя по всему, Р. М. публикацию увидел, поскольку через несколько месяцев выслал уточнения к проекту и более детальное описание механизма, в котором, впрочем, не предусматривалось схемы для преобразования переменного тока в постоянный, однонаправленный и ровный по уровню напряжения. Потому для связи, освещения и химических реакций такой генератор не подходил.
Французский мастер Ипполит Пикси устранил этот недочет, собрав динамо-машину на основе идеи Р. М. (то есть вращающегося магнита, возбуждающего ток в двух неподвижных катушках проволоки) и добавив соединенный с магнитом щеточный коммутатор, призванный выпрямлять переменный ток. За последующие 40 лет были созданы разные вариации генераторов. Изобретатели увеличивали количество природных магнитов и катушек, даже использовали мощные электромагниты — железные стержни в проволочной обмотке, работавшие от обычного магнита.
В 1870 г. бельгиец Зеноб Грамм сконструировал самовозбуждающийся генератор, который представлял собой кольцо-якорь между двух электромагнитов. Обмотки магнитов одна за другой соединялись с обмоткой кольца, а кольцо — с валом, движимым паровой машиной. На выходе щетки коммутатора сглаживали переменный ток, и в пункт назначения он поступал без заметных скачков напряжения. На Венской всемирной выставке 1873 г. случайно обнаружилось, что динамо Грамма может служить не только генератором, вырабатывающим ток посредством якоря, но и двигателем — если пропускать ток через якорь. Впоследствии генераторы Грамма использовались для питания «свечей Яблочкова» — усовершенствованных дуговых ламп, где электродами служили угольные стержни, разделенные диэлектриком (глиной или гипсом с примесью металла). Постоянный ток для таких ламп не годился: из-за него один электрод сгорал быстрее другого, — а вот переменный то и дело менял местами катод и анод, так что стержни «таяли» одновременно. Поскольку от одного генератора работало сразу несколько ламп, Грамм оснастил электрическую сеть дополнительными индукционными катушками — трансформаторами, которые могли менять напряжение там, где это нужно.