Moritz Hermann von Jacobi

Moritz Hermann von Jacobi
Født		9. sep. 1801[1] Potsdam[2]
Død		11. mars 1874[3][1] (72 år) St. Petersburg[2]
Beskjeftigelse		Fysiker, oppfinner, universitetslærer, elektrotekniker
Utdannet ved		Georg-August-Universität Göttingen Humboldt-Universität zu Berlin Det keiserlige universitet i Dorpat
Søsken		Carl Gustav Jacob Jacobi
Barn		Nikolaj Borisowitsch Yakobi Vladimir Yakobi
Nasjonalitet		Det russiske keiserdømmet (1839–)[4][3] Kongeriket Preussen
Gravlagt		Smolenskaya lutherske kirkegård[5][6]
Medlem av		6 oppføringer Det russiske vitenskapsakademi (1842–)[4][3] Accademia Nazionale dei Lincei (1853–)[7] Det prøyssiske vitenskapsakademiet (1859–)[8] Royal Academy of Medicine of Belgium (1842–)[9] Accademia delle Scienze di Torino (1841–)[2] Göttingens vitenskapsakademi (1864–) (korresponderende medlem)[10]
Utmerkelser		Demidov-prisen (1840) Kongelig eller adelig tittel (1864) (deles ut av: Aleksander II av Russland) Verdensutstillingen i Paris i 1867 (1867) (utmerkelse: gullmedalje)
Signatur
Moritz Hermann von Jacobi på Commons

Moritz Hermann (Boris Semjonovitsj) von Jacobi (russisk: Борис Семёнович (Морис-Герман) Якоби, født 21. september 1801 i Potsdam i kongeriket Preussen, død 10. mars 1874 i St. Petersburg i det russiske keiserdømmet) var en tysk/russisk ingeniør og fysiker. Familien var jødisk.

Jacobi hadde sitt arbeid og virke hovedsakelig i Russland. Han gjorde fremskritt innenfor utviklingen av elektriske motorer og telegrafi, og dessuten oppfant han galvanoplastikken (også kalt elektrotypi), en form for trykking. Jacobi var en av pionerene innenfor elektroteknikken og offentliggjorde en rekke vitenskapelige artikler om sine oppdagelser. Han regnes som den første som laget en elektrisk motor som hadde praktisk nytte, samt som en foregangsmann innen eksperimenter.

Moritz Hermann von Jacobi, også omtalt som Moritz Hermann de Jacobi,^[11][12] ble født den 21. september 1801 i Potsdam i Amt Potsdam i kongeriket Preussen, og levde store deler av sitt voksne liv i St. Petersburg i Russland.^[13]

Jacobi kom fra en tysk jødisk familie. Hans far var Simon Jacobi, som var personlig bankmann til kong Fredrik Vilhelm III av Preussen. Hans yngre bror var matematikeren Carl Gustav Jacobi.^[14][15] Moritz' jødiske navn var Moses. Familien var vel ansett og tilhørte den jødiske overklassen. Hjemme snakket familien Jacobi fransk og engelsk. Broren Eduard overtok hele bankvirksomheten etter faren, og da banken gikk konkurs i 1841, tapte alle barna av Simon Jacobi sin arv. Eduard Jacobi ble dømt til fengsel etter konkursen og Alexander von Humboldt gikk da til kongen og ba om benådning for Eduard.^[16]

Hans foreldre fikk Jacobi til å studerte arkitektur ved Georg-August-Universität Göttingen (diplom i 1829), og han arbeidet en tid ved Potsdams bygningskontor. Mens han arbeidet med byggesaker, begynte å han å studere elektrisitet og magnetisme, og leste verker av André-Marie Ampère og Michael Faraday.^[13] I 1833 fikk han praksis i Königsberg i daværende Østpreussen, der hans yngre bror Carl Gustav Jacobi var en ledende professor i matematikk. Her begynte han å vende sin oppmerksomhet mot fysikk og kjemi. I 1835 ble han utnevnt til professor i byggekunst ved Universitetet i Tartu i Estland, hvor han ble gift med Anna Grigorjewna Kochanowskaja^[17]. I 1835 ble Jacobi tildelt æresdoktorgrad ved universitetet i Königsberg.^[13]

I 1837 flyttet Jacobi til St. Petersburg etter at tsar Nikolaj anmodet han om å tiltre ved Det russiske vitenskapsakademi, hvor han fikk en stilling som adjunkt.^[18] Han startet her opp eksperimenter med å lage en praktisk anvendbar elektrisk motor, noe som ble generøst støttet av tsaren. Senere startet et samarbeid med fysikeren Emil Lenz, og i de neste tiårene utforsket de flere elektromagnetiske fenomener sammen. Dette resulterte i mange vitenskapelige avhandlinger.^[19] I 1850 ble han adlet, og senere fikk han en høy stilling ved finansdepartementet i datidens russiske keiserdømme.^[17]

Jacobi fikk russisk statsborgerskap i 1848. Han døde den 10. mars 1874 i St. Petersburg,^[13][19] og ble begravd på Smolenskaya lutherske kirkegård.^[15]

Jacobi engasjerte seg i en rekke studier relatert til elektrisitet, et vitenskapsfelt som på denne tiden gjorde stadige fremskritt, også når det gjaldt praktiske anvendelser. Selv om de fleste av resultatene av hans arbeid ble publisert og var allment tilgjengelige, ble deres innflytelse i samtiden minimal. En årsak til dette kan være at hans bosted St. Petersburg var for langt unna sentrene for utviklingen innenfor elektrisitet, som på denne tiden var Frankrike og England. En annen årsak kan være at hans oppfinnelser var premature, det vil si at annen teknologi ennå ikke hadde utviklet seg nok til å støtte dem.^[18]

Blant hans mest interessante arbeider var utforskningen av kraften som en elektromagnet kan fremskaffe som funksjon av ulike parametre, som elektrisk strøm, tykkelsen på tråden i viklingen, antall vindinger i viklingen, viklingens diameter og jernkjernens tykkelse. Dette ble rapportert til Det russiske vitenskapsakademi i 1838 og til Royal Society to år senere. Oppdagelsene fikk stor praktisk verdi i utformingen av motorer og generatorer. Lignende studier ble gjennomført mer inngående av Henry Augustus Rowland og John Hopkinson nesten et halvt århundre senere.^[18]

Jacobi oppfant også et galvanisk element som direkte omdannet kull til elektrisk energi. Innretningen besto av kull og jern i smeltet kalksalpeter. Oppfinnelsen fikk ingen praktisk betydning, men ble utgangspunkt for andres forsøk.^[14] Jacobi gjorde først forsøk med batterier med elektroder av platina. Senere laget han batterier med elektroder av bly nedsenket i svovelsyre, noe som ga langt større kapasitet. Han forsket også på elektrolyse av jern og forgylling.^[13]

I 1867 var han russisk delegat til en kongress for standardisering av måleenheter. Han var en sterk talsmann for det metriske systemet.^[17]

Jacobi brukte mye tid på eksperimentene sine med elektriske motorer. I januar 1834 skrev han et brev til redaktør Poggendorff i bladet Annalen der Physik und Chemie om sine forsøk med en motor drevet av elektrisitet. Konstruksjonen var basert på hesteskoformede elektromagneter. Dette skjedde mens han fremdeles bodde i Königsberg. I mai samme år greide han å utvikle en motor som kunne løfte en vekt på 10–12 pund med en hastighet på én fot i sekundet. Dette tilsvarer en ytelse på rundt 15 W. På denne tiden var det flere andre som drev med det samme, men ingen greide å lage en motor som kunne yte mer enn noen få watt. For eksempel hadde den amerikanske smeden Thomas Davenport lagd en motor som kunne yte 4,5 W i august 1837. Jacobis motor satte verdensrekord i ytelse; denne ble stående i fire år. Den nye rekorden ble satt av ham selv i september 1838 med enda en ny motor.^[19][20]

I november 1834 sendte han en rapport til Det franske vitenskapsakademiet i Paris om sine forsøk. I denne forklarte han at han hadde lyktes i å skape rotasjon ved hjelp av elektrisitet i mai 1834. Thomas Davenport skrev i sin memoarer at han fikk til det samme i juli 1834. Oppfinnelsene gjort av disse to skjedde helt uavhengig av hverandre.^[12] Humboldt selv skal ha vært til stede da Jacobi demonstrerte den elektriske motoren i mai 1834, og han sørget for at Preussens myndigheter bevilget midler til Jacobis eksperimenter.^[13] Våren 1835 fikk han utgitt en detaljert vitenskapelig avhandling om disse eksperimentene. For dette fikk han et æresdoktorat ved universitetet i Königsberg. Jacobi sa eksplisitt i avhandlingen fra 1835 at han ikke var den eneste oppfinneren av elektromotoren, ved å vise til at andre oppfinnelser gjort av Botto og Dal Negro hadde vært til inspirasjon. Det regnes som sikkert at Jacobi var den første til å konstruere en anvendbar elektrisk motor.^[20]

Det store gjennombruddet med en elektrisk motor ble demonstrert den 13. september 1838. Jacobi demonstrerte denne dagen anvendelsen av sin motor med så stor ytelse at den kunne drive en båt med skovlhjul på elven Neva. Båten var 8 m (28 fot) lang, og var lastet med sinkbatterier med en samlet vekt på 200 kg. Batteriene besto av 320 par plater og ble satt opp på båtens sider i egne beholdere. Båten hadde med 12 russiske tjenestemenn, holdt en fart på 2,5 km/h og gikk en rute på 7,5 km. Det vil si at motoren kunne yte rundt 300 W. Jacobi kjørte rundt i flere dager med båten. Det ble skrevet avisartikler om dette, og det ble blant annet nevnt at etter to til tre måneders drift var sinkforbruket 24 pund.^[19][21] Motoren besto av to sett med elektromagneter, åtte i hvert sett, hvorav det ene settet var fastspent og det andre var montert på et hjul. Strøm gikk fra batteriet til de roterende magnetene via en kommutator. Jacobis kommutator var bedre utformet enn Davenports og var svært lik den som ble utbredt senere. Dette var første gang en båt ble drevet av en elektrisk motor. Vekten av de mange batteriene gjorde imidlertid farkosten lite praktisk.^[12] Den russiske marinen var interessert i å utnytte Jacobis motor til fremdrift på sjøen, og vitenskapsakademiets komité for å studere Jacobis oppfinnelser ble ledet av admiral Adam Johann von Krusenstern.^[13]

Den 8. august 1839 hadde Jacobi forbedret motorkonstruksjonen, og også denne gangen var det en båt som ble brukt under demonstrasjonen. Nå kunne motoren yte fire ganger mer enn året før, noe som vil si at den utviklet rundt 1 kW. Båten fikk dermed en fart på 4 km/h. I oktober to år senere ble det foretatt enda en ny båttur med en ytterligere forbedret motor, men da ga motoren bare såvidt noe mer enn den forrige utgaven.^[19]

Etter dette fortsatte Jacobi med teoretiske studier av elektriske motorer, og resultatene publiserte han i flere vitenskapelige artikler.^[19]

Jacobi kom frem til loven kjent som Teoremet for maksimal effektoverføring, eller impedanstilpasning, som sier at:

«Maksimal effekt som kan overføres fra en kilde til en last, oppstår når den indre motstand i kilden er lik motstanden i lasten, når den ytre motstand kan varieres, og den indre motstand er konstant.»^[18][22]

Skal maksimal effektoverføring fra en kilde med en fast indre motstand til en last oppstå, må altså motstanden av lasten være den samme som den til kilden. Denne loven kan brukes når en elektrisk last, som for eksempel en elektrisk motor, skal forsynes fra et batteri. Den indre motstanden er i dette tilfellet resistiviteten i batteriet. Loven er forøvrig sentral i elektronikk, antenneteknikk og en rekke andre fagdisipliner.

I 1838 fant Jacobi opp den såkalte galvanoplastikken, også kalt elektrisk trykking (eller elektrotypi^[23]), som er en fremgangsmåte for fremstilling av trykkplater ved hjelp av galvanisering.^[18] Hans bok om galvanoplastikk ble utgitt på tysk og russisk samtidig, og ble straks oversatt til engelsk og fransk. Jacobi mottok Demidoff-prisen for oppfinnelsen, og på Verdensutstillingen i Paris (1867) ble han tildelt gullmedaljen.^[13] Metoden ble også benyttet for å lage statuer uten å måtte støpe dem med flytende metall.^[15] Denne teknikken var mye brukt helt til begynnelsen av 1900-tallet, da offsettrykk tok over.

Jacobi involverte seg også i utviklingen av den elektriske telegrafen. I 1839 utviklet han et instrument ganske likt Samuel Morses mottager.^[18] I 1842–1845 stod han bak byggingen av en telegraflinje mellom St. Petersburg og Tsarskoje Selo med det som trolig var verdens første underjordiske telegrafkabel.^[13][15] Ulike eksperimentelle telegraflinjer ble bygget i denne tiden, men noen praktisk telegrafi ble ikke innført i Russland før i 1850-årene, da med Siemens og Halske-systemet.^[18]

Jacobi var en av pionerene innenfor elektroteknikken og regnes som den første som laget en elektrisk motor som hadde praktisk nytte.^[24]

Jacobis maskiner ble bygget i en tid da eksperimenter som metode så smått begynte å ta form. Å skaffe til veie kunnskap gjennom å konstruere maskiner var en omstridt metode på begynnelsen av 1800-tallet. Vitenskapsfolk som drev med eksperimenter, fikk etter hvert anerkjennelse innenfor akademia og kulturen.^[25] Jacobi var en av de første betydningsfulle elektroteknikerne og en begavet fysiker, og han visste hvordan en skulle søke og anvende sin teoretiske kunnskap i praksis.^[17]

Ved Karlsruhe tekniske universitet (se lenke under) er det utstilt en kopi av Jacobis første motor. Det finnes også kopier ved Polyteknisk museum i Moskva og ved Deutsches Museum i München.^[19]

Jacobi offentliggjorde en rekke vitenskapelige artikler om sine oppdagelser.^[24] Publiserte artikler i utvalg:

• Mémoires sur l'application de l'électromag-nétisme au mouvement des machines, 1835
• Die Galvanoplastik, 1840
• Über die Gesetze der Electromagnete in: Pogg. Ann. 47, 1839
• Sammen med Emil Lenz: Über das chemische und magnetische Galvanometer, ebd. 48, 1839
• Sammen med Emil Lenz: Über die Anziehung der Electromagnete, ebd., 61, 1844
• Galvanische und electromagnetische Versuche, ebd. 66, 1845
• Über electro-telegraphische Leitungen, ebd. 66, 1846
• Bericht über die Entwicklung der Galvanoplastik, in: Bull, de l'Ac. Impériale des Sciences de Saint-Pétersbourg 1, 1843
• Sur la théorie des machines électro-magnétiques, ebd. 9, 1851
• Sur la nécessité d'exprimer la force des courants électriques et la résistance des circuites en unités unaniment et généralement adoptées, ebd. 16, 1858.

• (en) Moritz Hermann von Jacobi – kategori av bilder, video eller lyd på Commons
• (en) Moritz Hermann von Jacobi – galleri av bilder, video eller lyd på Commons
• Katz, Eugenii,. «Moritz Hermann Jacobi». Arkivert fra originalen 6. oktober 2006.  Arkivert 12. februar 2006 hos Wayback Machine.; Department of Chemistry, The Hebrew University of Jerusalem
• Jacobi's motor – The first real electric motor of 1834; Karlsruhe Institute of Technology
• – Video: The first Electric Motor