Выходец из крестьян, Усагин работал мальчиком в лавке своего отчима. Но торговля не увлекала его, ему хотелось заняться наукой. Мальчик на свои деньги покупает различные приборы и в маленькой каморке хлебного лабаза пробует сам делать физические опыты. Ему страшно хочется выбраться из лавки, попасть в такое место, где бы он мог заниматься наукой. Юноша посещает Любимова. Любимов заинтересовался талантливым самородком и стал хлопотать о том, чтобы его приняли учеником лаборанта в лицеи. Отчим долгое время не соглашается отпустить своего пасынка, и только после того, как Любимов явился лично в лавку, надев все свои ордена, чтобы произвести больше впечатления на несговорчивого отчима, тот сдался, и Ваня Усагин начал свою деятельность в лабораториях лицея.
Усагин — необыкновенный экспериментатор. Этот могучий человек с большими и, казалось бы, такими неуклюжими руками мог делать поистине ювелирные вещи. Столетов сразу же понял, какой клад он получил в лице Ивана Филипповича. Усагин не только великолепно владел экспериментом, он был еще и крупный изобретатель. В 1882 году Иван Филиппович сделал крупнейшее изобретение: он создал трансформатор — устройство, с помощью которого можно переменный ток низкого напряжения превращать в ток высокого напряжения и наоборот.
Это свое изобретение Усагин применил для освещения Всероссийской промышленно-художественной выставки в Москве. Председатель жюри выставки К. А. Тимирязев подписал Усагину особый диплом: «За успешные опыты электрического освещения через посредство отдельной индукции и в поощрение дальнейшей разработки этого метода».
Позже Усагин получил и еще один диплом — «За открытие трансформации токов».
Возглавив кафедру общей физики, Столетов немедленно возбудил вопрос о необходимости перестройки старой, темной, низкой физической аудитории. Продолжал он хлопотать и о расширении физической лаборатории.
Борясь за русскую физику, Столетов пускал в дело не только свое красноречие, но и свой талант журналиста. В 1881 году он пишет свою знаменитую статью «Физические лаборатории у нас и за границей». В этой статье он предъявляет правительству счет не только от московских физиков. Он говорит от имени всех русских университетов. Счет этот подтвержден неопровержимыми сведениями. Столетов отлично осведомлен о состоянии физики в других университетах. Сохранились письма, показывающие, как детально сообщали о своих делах Столетову иногородние физики. В одном из них физик В. В. Лермантов рассказывает Столетову о своей лаборатории, сетуя на то, что его физический кабинет «может служить только «спартанским» примером». В другом М. П. Авенариус дает подробное описание своей лаборатории.
В своей статье «Физические лаборатории у нас и за границей» Столетов с горечью пишет о том ужасном положении, в котором находятся русские университеты.
«В старейшем русском университете, — приводит пример Столетов, — аудитория лишена солнечного света, почти лишена и дневного, имеет 150 мест, приблизительно для четверти наличного числа слушателей, и представляет, как бы по особому заказу, всевозможные неудобства. Коллекция бедная, и нужно много тысяч, чтобы ее пополнить и благообразить».
Заключая статью, Столетов пишет: «Какая мораль вытекает из всего сказанного, какие заботы для правительства и для общества, если желают поднять уровень науки в стране (не на бумаге, а на деле), это, кажется, не требует дальнейших пояснений…»
Столетов настаивает на том, чтобы университетское начальство отпустило средства на переустройство аудитории, он энергично выступает на заседании университетского совета, и, наконец, его хлопоты увенчиваются успехом.
«Благодаря познаниям, труду и настойчивости Александра Григорьевича, — писал А. П. Соколов, — физическая аудитория преобразовывается, делается скоро совсем неузнаваемой, образцовой… Вместо полутемного, неуклюжего помещения мы имеем обширную высокую и светлую залу, вмещающую в себя около 400 человек слушателей. Аудитория снабжена всеми необходимыми лекционными приспособлениями: газом, водою из городского водопровода, прекрасным электрическим освещением. Имеются большой гелиостат для солнечного света, газовый двигатель и динамо-машина для постоянных и переменных токов, большой экспериментальный стол, хорошо действующая система затемнения аудитории, экраны, доски и пр. Достаточно сказать, что во время последнего IX съезда естествоиспытателей и врачей в Москве в 1893–1894 году съехавшиеся к нам со всех концов России ученые гости выражали единодушно свое удивление и восторг от нашей аудитории, а проф. Петербургского университета И. И. Боргман охарактеризовал ее одним словом — «чудная» аудитория».
В 1884 году Столетов добился расширения лаборатории. Ей был отведен весь верхний этаж ректорского дома.
Столетов начинает пропагандировать мысль о необходимости постройки специального физического института. Лаборатория, которую он основал в 1872 году, это еще не то, о чем он мечтает. Он хочет создать настоящий дворец науки, где было бы все приспособлено для работы исследователя.