НИКОЛА ТЕСЛА. ЛЕКЦИИ. СТАТЬИ.
Шрифт:
Однако могут возникать и довольно необычные электродинамические эффекты, которые, как я уже отмечал ранее, могут усиливаться при усилении поля в очень малом пространстве. Известно, и это также отмечалось ранее, что если поддерживать электродвижущую силу величиной в несколько тысяч вольт между двумя точками токопроводящего бруска или петли длиной всего лишь в несколько дюймов, то в проводниках, расположенных рядом с ними, возникает электродвижущая сила примерно той же величины. И действительно, я обнаружил, что вполне возможно передавать таким способом электрический разряд в лампе, внутри которой вакуум. Несмотря на то, что необходимая величина электродвижущей силы составляла от десяти до двадцати тысяч вольт, в течение долгого времени я проводил эксперименты в этом направлении с целью добиться получения света новым, более экономичным способом. Но результаты испытаний не оставили сомнений в том, что такой способ освещения требует огромных энергетических затрат. Имея в своем распоряжении только мой аппарат, я сосредоточил свои усилия именно в этом направлении: поиске другого метода передачи электрической энергии. Спустя некоторое время (в июне 1891 г.) профессор Дж. Томсон описал эксперименты, которые были очевидным итогом длительных исследований, и предоставил много новой и интересной информации. Это побудило меня вернуться к изысканиям в этой области и продолжить свои эксперименты. Вскоре все мои усилия были сконцентрированы на получении в малом пространстве индуктивного поля наибольшей интенсивности. Постепенно внося усовершенствования в аппарат, я добился удивительных результатов. Например, если конец тяжелого железного бруска поместить в
Когда я впервые наблюдал это удивительное зрелище, я заинтересовался воздействием этого эффекта на живую ткань. Разумеется, я принял все, какие мог меры предосторожности, так как был осведомлен, что контуре диаметром всего несколько дюймов возникает электродвижущая сила величиной более чем в десять тысяч вольт, и такого напряжения более чем достаточно для того, чтобы вызвать ток, разрушающий живую ткань. Это доказывалось еще и тем, что предметы, обладающие сравнительно низкой электропроводностью, быстро нагревались и даже частично разрушались. Можете представить себе мое удивление, когда я обнаружил, что могу поместить руку, или другую часть своего тела в контур и удерживать;ее там без какого-либо ущерба для себя. Побуждаемый желанием сделать новые и полезные наблюдения, я неоднократно с готовностью и бессознательно проводил эксперименты, сопряженные с некоторым риском, которого едва ли можно избежать в лабораторных работах. И хотя я всегда полагал, и пребываю в этой уверенности до сих пор, что никогда не предпринимал ничего более опасного, способного нанести вред моему здоровью, нежели то, что я поместил свою голову в пространство, где действовали столь разрушительные силы. Когда; я сделал это, то ничего не почувствовал, затем повторил еще и еще раз — результат остался прежним. Но я твердо убежден, что проводить такой эксперимент чрезвычайно опасно, и если кто-либо зайдет в своих действиях хотя бы на шаг дальше меня, то вполне может причинить себе серьезный вред. Однако при определенных условиях может происходить то, что в схожей ситуации наблюдалось с вакуумной лампой. Если ее поместить в поле контура, находящегося под высоким напряжением, но слишком длинного, то ток при этом не образуется и лампа остается холодной и практически не потребляет энергию. Но в момент первого же изменения тока, большая часть энергии колебаний устремится к точке потребления. Если в результате каких-либо действий установится электропроводная цепь внутри живой ткани, или костях головы, то это неизбежно приведет к разрушению ткани и к смерти безрассудного экспериментатора. Такой способ убийства, если он окажется востребованным, должен быть абсолютно безболезненным. Однако почему же живая ткань остается неповрежденной в столь агрессивной среде? Можно сказать, что ток не проходит из-за сильной самоиндукции, продуцируемой массой с большой электропроводностью. Но это не аргумент, так как масса металла имеет значительно большую самоиндукцию и при этом нагревается. Тогда можно предположить, что причиной является высокое сопротивление ткани. Но и это не является причиной, поскольку все свидетельствует в пользу того, что живая ткань обладает достаточно хорошей электропроводностью, к тому же тела, обладающие примерно тем же сопротивлением, нагреваются до высокой температуры. Может быть причина безвредности осцилляции в отношение живой ткани кроется в ее в высшей степени специфическом нагревании. Но даже грубая количественная оценка результатов экспериментов, проведенных с другими телами, показывает, что эта точка зрения тоже ошибочна. Единственное правдоподобное объяснение, которое я мог бы предложить, заключается в том, что живая ткань является конденсатором. Только этим можно объяснить отсутствие вредного воздействия. Однако следует отметить, что как только образуется неоднородная цепь, к примеру, если взять в руки полосу металла и таким образом сформировать замкнутый контур, то становится ощутимым прохождение тока через руки и отчетливо проявляются другие физиологические эффекты. Разумеется, самое сильное поле возникает тогда, когда возбуждающий контур образован только одним витком проволоки, за исключением случаев, когда соединения составляют значительную часть всей длины цепи. В этом случае экспериментатору следует установить минимально необходимое количество витков и ясно представлять себе, что он теряет при увеличении количества витков, и что приобретает от увеличения общей длины цепи. Необходимо понимать, что если возбуждающая катушка содержит значительное количество витков и имеет небольшую длину, то в этом случае могут преобладать эффекты электростатической индукции, а также между первым и последним витком может возникнуть большая разность потенциалов — сто тысяч вольт и более. Однако последний эффект присутствует всегда, даже если задействуется только один виток.
Когда человек помещается внутрь такого контура, любые кусочки металла, какими бы маленькими они ни были, нагреваются до ощутимой температуры
Без сомнения, они и должны нагреваться — особенно, если сделаны из железа — находясь внутри живой ткани, что может представлять собой новый метод хирургического лечения. Возможно, таким образом можно будет стерилизовать раны, определять местонахождение и даже извлекать из тела металлические предметы, а также проводить другие хирургические операции.
Большинство из перечисленных результатов, а также многие другие, до сих пор рассматривающиеся как выдающиеся, стали возможны только благодаря использованию разряда конденсатора. Все это выглядит весьма правдоподобно, но даже среди тех, кто работает в этих областях, найдется немного специалистов, которые по достоинству оценили бы такой замечательный инструмент как конденсатор. Позвольте мне изложить идею этого эффекта. Возьмем некий конденсатор, достаточно маленький, чтобы он умещался в кармане, который при правильном использовании может создавать электрическое напряжение, при необходимости в сотни раз превосходящее то, что способны вырабатывать самые большие существующие электростатические машины. Либо возьмем тот же конденсатор и использовав его иным образом, получаем ток такой мощности, на фоне которого ток самого мощного |сварочного аппарата, выглядит незначительным. Те же, кто заражен популярными идеями получения напряжения с электростатических машин, а электрического тока с коммерческих трансформаторов, будут поражены данным заявлением — убедитесь в истинности сказанного, увидев все это собственными глазами. Добиться таких результатов довольно легко, поскольку конденсатор может разряжаться в течение очень короткого промежутка времени. Ничего похожего на эти свойства физической науке не известно. Ни сжатая пружина, ни аккумуляторная батарея, ни любо другое устройство, способное сохранять энергию, не может делать того, что может конденсатор. В противном случае, с их помощью уже были бы созданы вещи, которые кажутся нам сейчас недостижимыми. Наиболее близким по свойствам конденсатору является динамит. Но даже самый мощный взрыв этого соединения, не идет ни в какое сравнение с мощностью разряда конденсатора. Давление, которое образуется в результате детонации химического соединения, измеряется в десятках тонн на квадратный дюйм, а то, что может произойти в результате разряда конденсатора, может измеряться в тысячах тонн на квадратный дюйм. И если бы был изобретен химический состав, который взрывался бы так же быстро, как разряжается конденсатор в условиях, вполне реализуемых на сегодняшний день, то одной унции этого вещества было бы достаточно, чтобы вывести из строя самый большой линкор.
Инструмент, обладающий такими выдающимися свойствами, может найти себе достойное применение в повседневной жизни. Я давно в этом убежден, и прекрасно понимаю, что предстоит преодолеть немало трудностей, прежде чем будут
Я опасаюсь, что это изложение, описывающее то, как много усилий тратилось на кажущиеся незначительными детали, не передает основную мысль, которую я хотел бы донести до Вас. Вынужден признать, что мое терпение находилось на пределе. Наконец, я был удовлетворен получившимся устройством, которое оказалось простым и надежным в эксплуатации, которое практически не требовало к себе внимания, и было способно эффективно преобразовывать значительные объемы электрической энергии при хорошей экономичности. Это не самое лучшее, что можно было сделать, но вполне удовлетворительно, и я чувствую, что справился с этой труднейшей задачей.
Теперь врачи смогут получить инструмент, удовлетворяющий многим требованиям. Они смогут использовать его при электротерапии в большинстве из вышеперечисленных случаев. В комплект прибора будут входить несколько катушек, которые будут пригодны для любых целей. Прибор сможет выдавать любой ток и любое напряжение. Каждая такая катушка будет состоять всего из нескольких витков провода, поэтому затраты на их производство будут довольно незначительны. Прибор также позволит генерировать рентгеновские лучи значительно большей мощности, чем те которые вырабатываются обычным аппаратом. Трубка должна поставляться от тех изготовителей, которые обеспечивают качество продукции, и позволяют концентрировать большее количество энергии на электродах. Как только это будет сделано, никаких помех не окажется на пути всестороннего и эффективного использования этого прекрасного открытия, которое должно в конце концов найти себе применение не только в руках хирурга, но и электротерапевта, и что наиболее важно, бактериолога. I
Чтобы передать общую идею инструмента, в котором воплощены многие последние усовершенствования, я буду ссылаться на Рис. 9, иллюстрирующий основные части прибора. Показан вид сбоку и частично вид сверху в вертикальном поперечном разрезе. Расположение частей такое же, как и в предыдущих случаях. Только возбуждающая катушка с вибрирующим прерывателем заменена улучшенным прерывателем цепи, на который была сделана ссылка
Это устройство включает в себя литую форму Л с выступающей втулкой В, которая поддерживает свободно вращающийся вал а. На валу расположен якорь, помещенный в поле постоянного магнита М, а наверху находится полый железный шкив D, в котором и находится прерыватель цепи. Внутри вала a, концентрически по отношению к нему, установлен такой же, но меньшего размера вал Ь, также свободно вращающийся в шарикоподшипнике; и поддерживающий груз Е. Груз расположен с одной стороны, поэтому валы а и b отклонены от вертикали. Когда шкив вращается, груз остается неподвижным. Прикрепленное в грузу Е устройство R, выполненное в форме ковша с очень тонкими стенками, суженого на ближнем к шкиву конце, и расширеного на противоположном. Небольшое количество ртути помещено в шкив, который вращается против узкого конца ковша. При этом часть жидкости забрасывается тонкой и широкой струей к центру шкива. Верхняя часть последнего герметично закрыта железной шайбой. Эта шайба удерживает на стальном пруте L диск F, сделанный из того же металла, что и шайба, с помощью большого числа тонких скользящих контактов К. Прут] L изолирован шайбами N от шкива, а для удобства заполнения ртутью предусмотрен маленький винт о. Болт L, представляющий собой одну из клемм прерывателя цепи, соединен медной полосой с первичным контуром р. Другой конец первичного контура ведет к одной из клемм конденсатора С, расположенного в отделении ящика Л. Другие отделения ящика зарезервированы для выключателя S и места под инструменты. Другая клемма конденсатора подключается к литой форме А и через нее к шкиву D. Когда шкив вращается, скользящие контакты К начинают быстро двигаться к и от контакта вместе с потоком ртути, тем самым быстро замыкая и размыкая цепь. Такое устройство легко может производить десять тысяч прерываний в секунду и даже больше. Вторичный контур состоит из двух отдельных катушек. Они расположены так, что могут выскальзывать, а полоса металла в середине соединяет их с первичным контуром. Это сделано для того, чтобы предохранить вторичный контур от поломки, когда одна из клемм перегружается, как это часто случается в работающих рентгеновских лампах. Катушка такой формы может выдерживать значительно большую разность потенциалов, чем обычная катушка.
Сфера и якорь двигателя изготовлены из пластин, что позволяет использовать двигатель в цепях как постоянного, так и переменного тока. Валы установлены как можно ближе к вертикали — в таком положении им требуется меньше смазки. Таким образом, единственная деталь, которая требует к себе некоторого внимания, — это коммутатор двигателя, однако, при наличии постоянного источника переменного тока, возможные проблемы отпадают сами собой.
Соединения цепи данного устройства уже были продемонстрированы, а режим работы описан в периодической печати. Обычный способ соединения отображен на Рис. 8, где А2А2 — клеммы питающей цепи, L — самоиндукционная катушка для повышения напряжения, которая последовательно соединена с конденсатором С и первичным контуром Р Р. Оставшиеся литеры обозначают соответствующие части устройства, изображенного на Рис. 9.
НАУЧНЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СТАТЬИ
ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕМЕННЫХ ТОКОВ ОЧЕНЬ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ*
Журналы по электричеству становятся все более и более интересными. Каждый день наблюдаются новые факты и встают новые проблемы, овладевающие вниманием инженеров. В последних номерах английских журналов, особенно в Electrician, было поднято несколько новых вопросов, которые привлекли к себе более чем просто обычное внимание. Выступление Профессора Крукса оживило интерес к его красивым и искусно выполненным экспериментам, эффект, наблюдавшийся на электросетях Ферранти, побудил выразить свои мнения нескольких ведущих Английских электротехников, а М-р. Свинбурн указал на некоторые интересные моменты в связи с конденсаторами и возбуждением в динамо.