Статьи
Шрифт:
Для того, чтобы продемонстрировать это явление, у мня имеются два круглых контура Си С (Рис. 10) из довольно толстого провода, один около 80 сантиметров в диаметре, а другой — около 30 сантиметров. К каждому из выводов катушки я подключил один из этих контуров. Поддерживающие провода изогнуты таким образом, что контуры можно насколько возможно точно поместить в одной плоскости. Если в помещении выключить освещение и включить катушку, то Вы увидите, что все пространство между проводами заполнено потоками, образующими светящийся диск, и интенсивность потоков настолько велика, что диск виден даже на довольно большом расстоянии. Внешний контур мог бы быть значительно большего диаметра, нежели тот, что сейчас перед Вами. На самом деле, с этой катушкой я использовал контуры гораздо большего диаметра, и мне удавалось получать ярко светящуюся поверхность, покрывающую площадь более одного квадратного метра, что для такой маленькой катушки
Частота колебаний тока и быстрота чередований искр между шарами в заметной степени влияют на вид потоков. Когда частота очень низкая, воздух поддается воздействию более или менее так же, как при постоянной разнице потенциалов, и потоки состоят из отдельных нитей, обычно перемежающихся тонкими искрами, которые видимо соответствуют последовательным разрядам, происходящим между шарами. Но когда частота очень большая, и дуга разряда производит очень низкий, но ровный звук, — показывая тем самым и что есть колебания, и что чередование искр происходит с большой скоростью, — тогда образующиеся светящиеся потоки совершенно однородны. Для получения такого результата следует использовать очень маленькие катушки и банки очень малой емкости. Я беру две трубки из толстого богемского стекла диаметром около 5 сантиметров и около 20 сантиметров длиной. В каждую из этих трубок я засовываю первичную обмотку из очень толстого медного провода. Сверху на каждую трубку я наматываю вторичную обмотку из гораздо более тонкого провода с гуттаперчевым покрытием. Две вторичных обмотки я соединяю последовательно, а первичные обмотки лучше соединить параллельно. Затем я помещаю трубки в большой стеклянный сосуд на расстоянии
10-15 сантиметров друг от друга на изолированных креплениях и заполняю сосуд прокипяченным маслом. Уровень масла возвышается над трубками примерно на дюйм. Свободные концы вторичной обмотки выводятся наружу из масла и располагаются параллельно друг другу на расстоянии около 10 сантиметров. Зачищенные концы должны находиться в масле. Для создания разрядов через первичную обмотку можно использовать две четырехпинтовые банки, соединенные последовательно. Когда проведена необходимая регулировка длины проводов над поверхностью масла и расстояния между ними, а также разрядной дуги, то между проводами образуется совершенно ровная, без какой-либо структуры светящаяся поверхность, подобная обычному разряду в трубке со умеренной степенью откачки.
Я совершенно сознательно остановился столь подробно на этом кажущемся незначительным эксперименте. Опыты подобного рода приводит экспериментатора к поразительному умозаключению, что для прохождения обычных светящихся разрядов через газ ы не требуется какая-либо определенная степень разреженности газа, но что газ может находиться при обычном и даже при повышенном давлении. Для осуществления этого важна очень высокая частота; высокий потенциал также необходим, но это только второстепенное и сопутствующее требование. Эти эксперименты учат нас, что в попытках открыть новые методы получения света посредством возбуждения атомов, или молекул, газа нам не следует ограничиваться в своих исследованиях вакуумной трубкой, а можно вполне серьезно рассматривать возможность получения световых эффектов вообще без использования каких- либо сосудов, в воздухе при обычном давлении.
Вероятно, подобные разряды очень высокой частоты, которые заставляют воздух светиться при обычных давлениях, нам часто доводится наблюдать в Природе. У меня нет сомнения, что если, как считают многие, северное сияние возникает в результате резких космических возмущений, таких как взрывы на поверхности Солнца, которые вызывают колебания электростатического заряда Земли с чрезвычайно высокой частотой, то наблюдаемое красное свечение не ограничивается верхними воздушными слоями, но разряд проходит по причине его высокой частоты также и в плотную атмосферу в виде свечения, подобного тому, которое мы обычно получаем в слабо откачанной трубке. Если бы частота была очень низкой, и даже более того, если бы заряд не колебался вовсе, плотный воздух пробивался бы так же, как при разряде молнии. Признаки такого пробоя нижних плотных слоев воздуха неоднократно наблюдались при появлении этого удивительного явления. Но если такой пробой действительно возникает, то объяснить его можно только фундаментальными возмущениями, число которых очень невелико, потому что колебания,
производимые ими, были бы слишком быстрыми для того, чтобы произошел пробойный разряд. Это первичные и нерегулярные импульсы, которые воздействуют на наши приборы; накладывающиеся колебания, скорее всего, проходят незамеченными.
Когда обычный низкочастотный разряд пропускается через умеренно разреженный воздух, то воздух приобретает пурпурный оттенок. Если при помощи тех или иных средств мы увеличим интенсивность колебаний атомов, или молекул, то цвет воздуха сменится на белый. Похожее изменение происходит при обычных давлениях при электрических импульсах очень высокой частоты. Если молекулы воздуха вокруг провода умеренно возбуждены, то образующийся кистевой разряд имеет красный или фиолетовый цвет. Если же колебания делаются достаточно интенсивными, то потоки становятся белыми. Мы можем добиться этого различными способами. В эксперименте, продемонстрированном ранее, с двумя проводами, протянутыми через зал, я старался достигнуть результата подняв до очень высоких значений и частоту, и потенциал. В эксперименте с тонкими проводами, приклеенными к резиновым пластинам, я сконцентрировал воздействие
Самая любопытная форма разряда получается в эксперименте с такой катушкой, когда частота и потенциал поднимаются до предела. Чтобы выполнить этот эксперимент, необходимо, чтобы каждая часть катушки была очень хорошо заизолирована, и на воздухе находились только две маленькие сферы — а еще лучше, два стальных диска с острыми краями (d dРис. 11) диаметром не больше нескольких сантиметров. Применяемая здесь катушка погружена в масло, а концы вторичной обмотки, выходящие наружу из масла, покрыты очень толстой непроницаемой для воздуха оболочкой из твердой резины. Любые трещины, если таковые появляются, должны быть тщательно заделаны для того, чтобы кистевой разряд не мог возникнуть нигде, кроме как на маленьких сферах, или пластинах, которые высунуты на воздух. В данном случае, поскольку отсутствуют какие-либо большие пластины или иные тела с большой емкостью, подключенные к клеммам, катушка способна на очень быстрые колебания. Потенциал можно поднимать, насколько считает нужным экспериментатор, путем увеличения скорости изменения первичного тока. Если катушка не сильно отличается от этой, то лучше всего соединить две первичных обмотки параллельно; но если вторичная обмотка будет иметь гораздо большее число витков, то тогда лучше соединять первичные обмотки последовательно. В противном случае колебания могут оказаться слишком частыми для вторичной обмотки. В этих условиях с краев дисков извергаются нечеткие белые потоки, которые наподобие фантомов расходятся во все стороны. Если эта катушка сделана хорошо, то длина их около 25–30 сантиметров. Если поднести к ним руку, то никаких ощущений нет. Искра, которая может вызвать удар электрическим током, проскакивает с вывода только если руку поднести совсем близко. Если тем или иным образом сделать колебания тока в первичной обмотке прерывистыми, то это вызовет соответствующее трепетание потоков, и тогда руку или другое проводящее тело можно подносить значительно ближе к выводу, не рискуя вызвать проскок искры.
Среди множества очень красивых явлений, которые воспроизвести при помощи этой катушки, я выбрал только те, которые обнаруживают особенности, имеющие определенную новизну, и могут привести нас к некоторым интересным умозаключениям. Ни для кого не составит особого труда с ее помощью получить в лаборатории много других явлений, еще более приятных для глаз, нежели представленные здесь, но они не содержат в себе никакой новизны.
Ранние эксперименты описывают появления искр, полученных с помощью обычной большой индукционной катушки, падающих на изолированную пластину, разделяющую выводы. Совсем недавно Сименс провел некоторые эксперименты, в которых были получены прекрасные эффекты, с большим интересом наблюдавшиеся множеством людей. Несомненно, большие катушки, даже если они работают от токов низких частот, могут производить очень красивые эффекты. Тем не менее, даже самая большая когда-либо сделанная катушка не смогла бы дать даже тот величественный эффект потоков и искр, получаемый с помощью такой вот катушки с пробойным разрядом, надлежащим образом настроенной. Для общего представления, катушка, такая как эта, может легко покрыть полностью потоками пластину диаметром 1 метр. Чтобы провести подобные эксперименты наилучшим образом, следует взять очень тонкую резиновую или стеклянную пластину, на одну сторону приклеить узкое кольцо большого диаметра из оловянной фольги, а на другую — круглую шайбу, чтобы центр шайбы совпадал с центром кольца, и желательно, чтобы площадь шайбы и площадь кольца были примерно одинаковыми, для хорошей сбалансированности катушки. Шайба и кольцо должны быть подсоединены к выводам хорошо изолированными тонкими проводами. Легко наблюдать эффект емкости, получая полотно из однородных потоков, либо изящную сеть из тонких серебряных нитей, либо же массу шумных сверкающих искр, полностью покрывающих пластину.
С тех пор, как в начале прошлого года в своей статье для Американского Электротехнического Института я изложил идею о преобразовании при помощи пробойного разряда, интерес к этой теме стал значительным. Пробойный разряд дает нам возможность производить любую разность потенциалов при помощи недорогих катушек, которые работают от обычных распределительных сетей, и, что может быть еще более ценно, позволяет преобразовывать токи любой частоты в токи любой более низкой или более высокой частоты. Но главная его ценность, возможно, состоит в той помощи, которую он может оказать нам в исследовании явлений фосфоресценции, которые катушка пробойного разряда может возбуждать в бесчисленном количестве случаев, где обычная катушка, даже самая большая, не работает.
Принимая во внимание многочисленные возможности практического использования таких катушек, а также их лабораторного применения для научных исследований, не покажутся излишними, надеюсь, некоторые дополнительные замечания, касающиеся их конструктивных особенностей.
Разумеется, совершенно необходимо использовать в конструкции таких катушек провод, покрытый самой лучшей изоляцией.
Хорошие катушки получаются, если для их изготовления использовать провод, покрытый несколькими слоями хлопка, затем подвергнуть катушку кипячению в чистом воске в течении продолжительного периода времени, а после остудить при умеренном давлении. Преимущество такой катушки в том, что с ней легко обращаться, но по сравнению с катушкой, целиком погруженной в масло, она вероятно уступает в качестве результатов. Помимо этого, по- видимому, наличие большого количества воска негативно влияет на катушку, тогда как в случае масла этого нет. Возможно, это объясняется тем, что в жидкости диэлектрические потери ниже.