НИКОЛА ТЕСЛА. ЛЕКЦИИ. СТАТЬИ.
Шрифт:
Учитывая вышеизложенное, становится ясно, что когда проводник, обладающий высоким сопротивлением, соединен с клеммами источника тока высокой частоты и большой разницы потенциалов, может происходить существенное рассеивание энергии, в особенности на концах проводника, возникающее вследствие воздействия газа, окружающего проводник. Поэтому, сила тока на участке проводника, расположенного на равном удалении от его концов, может быть значительно меньше, нежели на участках, расположенных ближе к его концам. Более того, ток, проходящий по внешним участкам проводника, можно почувствовать кожей, или, как его часто называют, в результате кожного эффекта. Этот эффект может также проявляться в постоянной несжимаемой среде. Если последовательно соединить большое количество ламп накаливания и подключить их к источнику тока такого типа, то мы заметим, что лампы, расположенные ближе к концам цепи горят ярко, а лампы, расположенные в середине цепи могут оставаться полностью темными. Подобно е происходит, как уже отмечалось, исключительно благодаря бомбардировке. Но даже если мы используем постоянный ток с большим напряжением, лампы на концах цепи будут светиться ярче, чем лампы в середине
Я провел эксперимент, который весьма любопытным образом иллюстрирует эффект горизонтальной диффузии. Если очень длинную трубку подсоединить к клемме катушки высокой частоты, то наиболее яркое свечение наблюдается вблизи клеммы, а по мере удаления от клеммы, свечение плавно угасает. Пр и использовании узкой трубки, данный эффект проявляется еще более отчетливо.
У маленькой трубки, диаметром около половины дюйма, и длиной в двенадцать дюймов, один конец которой вытянут в тонкую нить f (Рис. 25) длиной около трех футов. Трубка помещена в латунный патрон Т, который накручивается на клемму Tj индукционной катушки. Разряд, проходящий через трубку, сначала освещает дно, которое составляет ее значительную часть. Но по длинной стеклянной нити разряд пройти не может. Однак о постепенно разреженный газ внутри трубки нагревается и становится боле токопроводящим, в результате чего разряд распространяется через стеклянную нить. Это распространение настолько слабо, что может потребоваться около половины минуты, а то и более для того, чтобы разряд прошел от начала до конца стеклянной нити, и обозначил свое появление ярким свечением на тонком срезе нити. Регулируя величину потенциала на клемме, можно добиться того, чтобы свет распространялся по трубке с любой скоростью. Однак о когда стеклянная нить нагреется, то разряд проходит по всей ее длине мгновенно. Следует отметить интересную деталь: чем выше частота тока, или, другими словами, чем больше горизонтальная диффузия, тем более медленным может быть распространение света по стеклянной нити. Лучше всего проводить этот эксперимент на свежеизготовленной трубке с очень высоким разрежением внутри. После нескольких ра з использования трубки, часто эксперимент не получается вовсе. Возможно1, это вызвано постепенным и медленным нарушением вакуума в трубке. Эт о медленное распространение разряда через очень тонкую стеклянную трубку, представляет собой точный аналог распространения тепла через брусок, нагреваемый с одного конца. Че м быстрее тепло распространяется вширь, тем больше времени потребуется для того, чтобы нагреть противоположную сторону бруска. Когда ток катушки низкой частоты проходит от начала до конца стеклянной нити, то в это время горизонтальная диффузия мала, а разряд проходит мгновенно и без потерь.
После того, как результаты этих экспериментов и наблюдений показали важность того, что атомная структура среды неоднородна, и могут служить для объяснения природы по меньшей мере четырех видов электрических эффектов, производимых этими токами, я могу продемонстрировать Вам эти эффекты. Дл я того, чтобы пробудить у Вас еще больший интерес, я могу провести эти эксперименты способом, который будет для Вас новым. Ка к Вы уже раньше видели, мы можем передавать электрические колебания телу при помощи одного провода, или любого другого проводника. Поскольку человеческое тело является проводником электрического тока, то я могу передавать электрические колебания через свое тело.
Сначала, в некоторых своих предыдущих экспериментах, я подключал свое тело к одной из клемм трансформатора высокого напряжения, и брал в руку лампу с разреженным воздухом внутри, в которую был вмонтирован угольный электрод. Этот электрод располагался на платиновой проволоке и выходил за пределы стеклянной колбы, то есть наружу. Как только включался трансформатор, этот угольный электрод раскалялся добела (Рис. 26). Я мог поместить на лампу абажур из токопроводящего материала для усиления эффекта, но в этом не было необходимости. Также не было необходимости устанавливать соединение электрода с рукой через провод, проходящий сквозь стекло, поскольку через стекло могло проходить достаточное количество индуктивной электрической энергии для того, чтобы обеспечить белое каление электрода.
Затем, я взял лампу с сильно разреженным газом, внутри которой находилось сильно фосфоресцирующее тело. На д этим телом располагается маленькая алюминиевая пластина на платиновой проволоке, выходящей наружу. Когда ток проходил через мое тело, то вызывал сильное свечение в лампе (Рис. 27). Когда я вновь взял в руку простую трубку с разреженным воздухом внутри, то точно также, газ внутри трубки стал излучать свет (Рис. 28). Наконец, я могу взять в руку провод, оголенный, или покрытый толстым слоем изоляции — в данном случае это несущественно. Пр и этом интенсивность электрических колебаний настолько высока, что на поверхности провода возникает светящаяся пленка (Рис. 29).
Я думаю, что на этих явлениях необходимо остановиться немного подробнее. В первом случае я буду рассматривать свечение электрода, или свечение твердого тела в целом, и приведу несколько фактов, которые имеют непосредственное отношение ко всем этим явлениям. Уже отмечалось раньше, что при подключении одного конца тонкого проводника, такого как нить накала лампы, к клемме трансформатора высокого напряжения, нить накала начинает излучать свечение, вызванное двумя факторами: током проводимости и бомбардировкой. Чем короче и толще нить накала, тем более важной становится бомбардировка. И если представить себе нить накала в форме капли, то в этом случае тепловой эффект будет достигаться исключительно бомбардировкой.
Так, в ранее продемонстрированном эксперименте, электрод накаляется из-за ритмичного воздействия свободно движущихся маленьких тел в лампе. Эти тела могут быть молекулами оставшегося газа, частичками пыли или фрагментами оторвавшегося электрода. Очевидно, что нагревание кнопки существенно зависит от давления в лампе, при котором
Я полагаю, что одной из главной причин этого является то, что при наличии импульсов очень высокой частоты происходит менее интенсивный обмен молекулами между частицами, свободно движущимися вокруг электрода, и поэтому нагретая в лампе среда лучше удерживается в районе электрода. Если изготовить двойную лампу, такую как на рисунке 30; состоящую из большой сферы В и маленькой b, каждая из которых содержит нить накала, установленную на платиновой проволоке W и W1, то при условии, что обе нити накала абсолютно одинаковы, обнаружится, что для поддержания определенной степени накала нити в сфере "b" требуется значительно меньше энергии, нежели для нити сферы В. Это является следствием ограниченной возможности движения частиц вокруг электрода. Кроме того, установлено, что в этом случае нить накала в сфере b меньше разрушается при работе в течение определенного периода времени в режиме белого каления. Из этого факта необходимо сделать вывод, что газ в маленькой лампе нагревается сильнее, поэтому становится лучшим проводником и требуется меньшая работа, чтобы воздействовать на электрод, так как бомбардировка становится менее интенсивной при увеличении электропроводности газа. Конечно, в этой конструкции маленькая лампа становится очень горячей и когда она нагревается до очень высокой температуры, то увеличивается конвекция и тепловое излучение наружу. Я уже имел возможность продемонстрировать лампы, которых этого недостаток значительно уменьшен. В этом случае, очень маленькая лампа, содержащая тугоплавкую кнопку, была смонтирована внутри большой лампы, а воздушное пространство между их стенками было сильно разрежено.
Когда большой шар подключен к насосу, вакуум между стенками создается постоянно, все время, пока насос работает. Внешний шар остается совершенно холодным, в то время как электрод в маленьком шаре раскален добела. Но когда насос перестал работать, а электрод оставался раскаленным достаточно длительное время, то большой шар тоже стал нагреваться. Поэтому я предположил, что если вакуумное пространство (как обнаружил Проф. Дюар}, не проводит тепло, то оно просто благодаря скорости нашего движения в пространстве, или, вообще, вследствие движения среды относительно нас, в постоянных условиях не может поддерживаться без постоянно возобновляемой среды. По всей видимости, вакуум не может находиться в постоянном состоянии вокруг горячего тела.
В вышеупомянутых конструкциях, маленькая внутренняя лампа должна, по крайней мере, на первых стадиях, защищать от бомбардировки внешнюю, большую лампу. Я подумал, а как поведет себя в этой ситуации металлический сетчатый фильтр, и для этих целей были изготов- лены несколько ламп, изображенных на рис. 31. В сферу b была вмонтирована тонкая нить на кала (или электрод) на платиновой проволоке W, проходящей через стеклянную ножку и выхо- дящая из сферы наружу. Нит ь накала/был а окружена металлическим ситом S. В процессе про- ведения экспериментов с такими лампами было обнаружено, что сито с широкими ячейками явно не оказывает ни малейшего воздействия на процесс бомбардировки сферы b. Когда ваку- ум был сильным, тень от сита ясно проецировалась на сферу, и последний нагревался за корот- кий период времени. В нескольких лампах сито S подсоединялось к платиновой проволоке, запаянной в стекло. Когда эту проволоку подсоединяли к другой клемме индукционной катуш- ки (в этом случае ЭД С поддерживали на низком уровне), или к изолированной пластине, то бомбардировка внешнего шара уменьшалась. Когда брали сито с мелкими ячейками, бомбарди- ровка большого шара также уменьшалась. Но даже тогда, когда создавалось еще большее раз- режение воздуха, а разность потенциалов трансформатора увеличивали, то увеличивалась интенсивность бомбардировки сферы и нагрев происходил быстрее, несмотря на то, что не бы- ло видно тени от сетки, вследствие меньших размеров ячеек. Но стеклянная трубка или другое плотное тело, расположенное вокруг нити накала, может полностью прекратить бомбардиров- ку и некоторое время внешняя сфера b будет оставаться совсем холодной. Конечно, когда стек- лянная трубка очень сильно нагрета, бомбардировка внешнего шара не останется незамеченной. Эксперимент с этими лампами показал, что скорость задействованных молекул или частиц должна быть значительной (хотя она совершенно незначительна по сравнению со световыми частицами), в противном случае трудно понять, как они могут проходить через тонкую метал- лическую сетку без воздействия со стороны последней. Дел о в том, что было обнаружено, что такие мелкие частички как атомы не могут воздействовать непосредственно на соизмеримом расстоянии. Что касается скорости задействованных атомов, то лорд Кельвин недавно оценил ее примерно в один километр в секунду, или около того в обычной лампе Крукса. Поскольку разность потенциалов, получаемая от катушки с пробойным разрядом, намного выше, чем по- лучаемая от обычной катушки, то и скорость частиц в лампе или другом источнике света долж- на быть больше, когда они работают от такой катушки. Предположим, что скорость частиц составляет около пяти километров в секунду и постоянна на всем протяжении траектории, как это и должно происходить в сосуде с сильным разрежением воздуха. Затем, если изменения электризации электродов будет происходить с частотой около пяти миллионов раз в секунду, то наибольшее расстояние между частицами, удаляющимися от электрода, будет равняться одно- му миллиметру. Если они могли бы взаимодействовать на таком расстоянии, то обмен в наэле- ктризованной среде, или среди атомов был бы очень медленным, и не было бы бомбардировки внешней лампы. По крайне мере, так должно быть, если действие электрода на атомы разре- женного газа будет таким, как при электризации тел, которые можем наблюдать. Горячее тело внутри вакуумной лампы всегда производит атомную бомбардировку, но оно не имеет опреде- ленного ритма, необходимого для того, чтобы его молекулы могли совершать колебания всех ви- дов.