Лекции

Тесла Никола

Если держать конец трубки правой рукой, она будет ярко светиться, но перехватив трубку в середине левой рукой, можно погасить участок трубки, находящийся между руками. Удивительный эффект прекращения свечения трубки можно получить, проведя рукой вдоль трубки и в тоже время плавно убирая ее от катушки, правильно угадав расстояние, чтобы трубка и после этого оставалась темной.

Если первичную обмотку катушки расположить сбоку, как показано на рисунке 166, например, и вакуумную трубку вводить с другого конца внутрь, трубка будет интенсивно светиться, так как увеличивается конденсаторный эффект, и в этом положении очень четко видны полоски. Во всех описанных опытах и многих других действие явно электростатическое.

Эффект экранирования также указывает на электростатическую природу этих явлений и демонстрирует кое-что в плане электризации на расстоянии. Например, если трубку поместить в направлении оси катушки и отделить их друг от друга металлической пластиной с изолятором, трубка в

целом засветится ярче, а если трубка будет находиться слишком далеко от катушки, ее всё же можно заставить светиться, поместив между ней и катушкой такую пластину. Сила эффекта в некоторой степени зависит от размеров пластины. Но если пластину заземлить, это промежуточное положение всегда будет гасить трубку, даже если она будет находиться недалеко от катушки. В целом, промежуточное положение предмета между трубкой и катушкой увеличивает или уменьшает яркость свечения трубки или ее способность загораться, в зависимости от того, увеличивается или уменьшается электризация. При экспериментах с изолированной пластиной она не должна быть слишком большой, в противном случае она будет оказывать ослабляющее действие, так как обладает способностью отдавать энергию окружающей среде.

Если трубку зажечь на каком-то расстоянии от катушки, и поместить между ними резиновую или другую изолирующую пластину, трубка может погаснуть. Промежуточное положение диэлектрика в данном случае немного повышает индукцию, но сильно ослабляет электризацию сквозь воздух.

Тогда во всех случаях, когда мы возбуждаем свечение вакуумных трубок при помощи такой катушки, это явление происходит вследствие быстро меняющегося электростатического потенциала; и более того, оно может относиться на счет гармонических колебаний, производимых непосредственно самой машиной, а не наложениями колебаний, которые, как полагают, присутствуют. Такие наложенные колебания невозможны, когда мы используем машину переменного тока. Если пружину постепенно сжимать и отпускать, она не совершает самостоятельных колебаний; для этого ее надо внезапно отпустить. То же самое происходит и с переменными токами в динамо-машине; среда гармонично подвергается напряжению и расслаблению, вырабатывая только один тип волн; внезапное замыкание или обрыв, или внезапный пробой диэлектрика, как при разряде лейденских банок, необходим для получения наложенных волн.

Во всех только что описанных опытах можно использовать безэлектродные трубки, и с их помощью нетрудно получить достаточное освещение для чтения. Световой эффект, однако, значительно усиливается, если применять фосфоресцирующие материалы, такие, как иттрий, урановое стекло, и т. д. Здесь можно столкнуться с трудностями, так как эти материалы при мощных воздействиях постепенно уменьшаются в количестве, и предпочтительнее работать с твердым веществом.

Чтобы не зависеть от эффекта индукции на расстоянии, зажечь трубку можно при помощи внешнего — или, если есть желание, и внутреннего — слоя конденсатора, подвесив трубку в любом месте в комнате на проводе, соединенном с одним выводом катушки. Таким способом можно добиться мягкого освещения. Однако идеальным освещением комнаты было бы создание таких условий, когда осветительный прибор можно передвигать куда угодно и он загорался бы везде и его не надо было бы подключать. Мне удалось этого достичь, создав в комнате мощное высокочастотное электростатическое поле.

С этой целью я подвесил лист металла на расстоянии от потолка на изолирующих шнурах и соединил его с одним из выводов катушки, другой же вывод заземлил. Я подвешивал и два листа, как показано на рисунке 29, каждый из них соединен с одним из выводов катушки и их размеры тщательно рассчитаны. Вакуумную трубку теперь можно держать в руке в любом месте между этими листами, даже немного за их пределами, — она всегда светится. Рис. 29

В таком электростатическом поле проявляются интересные явления, особенно если частота низкая, а потенциал высокий. Кроме указанных световых эффектов можно наблюдать, что любой изолированный проводник искрит, если к нему поднести руку или другой предмет, и искры довольно мощные. Когда большой проводник укреплен на изолирующей подставке и к нему поднести руку, чувствуется вибрация, вызванная движением молекул воздуха, можно также наблюдать светящиеся потоки, если руку поднести к какому-либо выступу. Если прикоснуться одним или двумя контактами телефонной трубки изолированного проводника некоторых размеров, телефон издаёт громкий звук; он также гудит, когда провод определенной длины прикасается к одному или обоим выводам, а при мощных полях звук имеет место даже без провода.

Насколько эти принципы применимы практически, покажет будущее. Может возникнуть мнение, что электростатические явления непригодны для работы на расстоянии. Напротив, проявления электромагнитной индукции, если их применять для производства света, более пригодны. Правда, электростатические явления теряют силу в кубе по мере удаления от катушки, в то время как электромагнитная индукция просто уменьшается

на расстоянии. Но если мы установим принудительное электростатическое поле, всё будет по-другому, так как вместо разностного воздействия выводов мы имеем их совокупное действие. Кроме того, я бы обратил ваше внимание на то, что в переменном электростатическом поле проводник, такой, как вакуумная трубка, например, имеет тенденцию в основном поглощать энергию, в то время как в электромагнитном переменном поле проводник поглощает наименьшее количество энергии, а волны отражаются с наименьшими потерями. Это одна из причин, по которой трудно возбудить вакуумную трубку на расстоянии при помощи электромагнитной индукции. Я наматывал катушки большого диаметра и с большим количеством витков и подключал трубку Гейсслера к выводам катушки с целью зажечь трубку на расстоянии; но даже при помощи мощных индуктивных воздействий, получаемых при помощи разряда лейденской банки, трубка не светилась, если была далеко от катушки, хотя это позволило мне сделать кое-какие выводы относительно габаритов последней. Я также заметил, что даже самые мощные разряды лейденской банки способны создать лишь слабенькое освещение в запаянной вакуумной трубке, и даже эти явления после тщательного изучения я вынужден был отнести к электростатическим.

Тогда как мы можем надеяться получить нужный результат на расстоянии при помощи электромагнитного воздействия, когда даже в непосредственной близости от источника возбуждения при наивыгоднейших условиях мы можем добиться лишь слабого свечения?

Правда, при действии на расстоянии нам помогает резонанс. Мы можем соединить вакуумную трубку или любой другой осветительный прибор с изолированной системой надлежащей мощности и тогда станет возможно увеличить эффект количественно и только количественно, ибо мы не получим больше энергии через наш прибор. Итак, мы можем при помощи резонанса получить требуемую электродвижущую силу в вакуумной трубке и иметь слабое свечение, но мы не сможем получить достаточно энергии для того, чтобы иметь достаточно света, и простые подсчеты, основанные на результатах опытов, показывают, что даже если вся энергия, которую трубка получит на определенном расстоянии, будет полностью преобразована в свет, вряд ли его количество будет практически достаточным. Отсюда возникает необходимость направлять энергию с помощью проводников к месту преобразования. Но поступая так, мы не можем отойти от той методики, что используется в настоящее время, и всё, что мы можем сделать, — усовершенствовать технику.

Эти соображения подсказывают, что этот идеальный способ освещения можно осуществить на практике, только используя электростатику. В таком случае нам понадобятся очень мощные проявления электростатической индукции, а аппаратура, следовательно, должна быть способной вырабатывать высокое напряжение, меняющее свое значение с предельной скоростью. Нам тем более нужны высокие частоты, раз мы хотим иметь низкое напряжение. Прибегая к помощи механических устройств, мы можем добиться только низких частот; следовательно, надо идти в обход, пользуясь другими средствами. Разряд конденсатора дает нам возможность получения гораздо более высокой частоты, чем получаемой механически, и я, естественно пользовался конденсаторами в вышеописанных опытах.

Когда выводы катушки высокого напряжения (рисунок 30) посредством дуги подключаются к лейденской банке и последняя отдельными разрядами разряжается в цепь, мы можем рассматривать дугу, имеющую место между выводами катушки, как источник переменного тока, и тогда нам приходится иметь дело с подобной системой, состоящей из генератора такого тока, и контура, соединенного с ним, и конденсатора, выполняющего роль моста. Конденсатор в таких случаях — самый настоящий преобразователь, и поскольку частота очень высока, можно получить любое соотношение токов в обеих частях системы. На самом деле, аналогия не так уж полна, ибо в пробивном разряде мы имеем в основе своей моментальное изменение относительно низкой частоты и наложенные гармонические колебания, а законы, управляющие течением тока, в них не тождественны.

Когда мы действуем таким способом, соотношение преобразования не должна быть слишком большим, так как потери в дуге возрастают пропорционально квадрату силы тока, а если банку разряжать через толстые и короткие проводники, чтобы получить очень быстрые колебания, значительная часть энергии теряется. С другой стороны, низкие скорости непрактичны по многим очевидным причинам.

Так как преобразованные токи текут по замкнутому контуру, электростатические эффекты обязательно малы и, следовательно, я преобразую их в токи и эффекты необходимого характера. Предпочтительная схема подключения показана на рисунке 31. Способ работы делает возможным при помощи небольших и дешевых устройств получать огромную разность потенциалов, которую ранее получали при помощи больших и дорогих катушек. Для этого надо взять обычную маленькую катушку, соединить ее с конденсатором и разрядным контуром, которая образует первичную обмотку дополнительной маленькой катушки, и преобразовывать в большую сторону. Так как индуктивность первичных цепей очень мала, вторичная обмотка не должна иметь много витков. При соответствующем выборе элементов, можно получить замечательные результаты.