Статьи

Тесла Никола

Если период колебаний окажется слишком маленьким, как по всей вероятности полагают большинство ученых, то динамо-машина будет бесполезна, и придется изготовить надлежащий электрический осцилля- тор. Но, возможно, и в этом случае окажется невозможным получить столь быстрые колебания. Однак о вне зависимости от того, возможно, это, или нет, содержит земля заряд, или нет, и каков может быть период колебаний — не подлежит ни малейшему сомнению тот факт, и мы дня- ми имели тому доказательство, что можно вырабатывать электрическое возбуждение достаточно мощное, чтобы его можно было принимать при помощи удобных инструментов в любой точке земной поверхности.

Предположим, что источник переменного тока подключен так, как показано на Рис. 21: одной своей клеммой к земле (удобней всего к магистралям водоснабжения), а другой к телу с большой поверхностью Р.Пр и возникновении электрических колебаний, произойдет движение электрического тока в направлении тела Ри от него. Переменный ток, проходя по земле, будет сосредоточиваться в, и рассредоточиваться от точки С— точки, где установлено соединение с землей. Таким образом, произойдет возбуждение в соседних точках на земной поверхности, расположенных в определенном радиусе. Но сила возбуждения уменьшается с увеличением расстояния. Следовательно, расстояние, на котором данный эффект можно будет воспринимать, будет зависеть от количества электричества, находящегося в движении. Одни м из ограничений величины потенциала тела Рявляется

площадь его поверхности, поэтому они изолировано, а для того, чтобы зарядить его, необходим источник энергии большой мощности. Необходимо также создать условия, при которых генератор или источник Sсоздавал бы одно и то же движение электричества, как если бы его цепь была замкнута. Таким образом, при наличии соответствующего оборудования, определенно вполне реально передавать Земле электрические колебания по крайней мере, при малом периоде. Остается только догадываться, на каком удалении от источника эти колебания можно принимать. Я бы хотел поведать вам еще об одном соображении, непосредственно касающегося вопроса об отношении земли к электрическому возбуждению. Несомненно, что в данном эксперименте, на поверхности земли может иметь место определенная плотность электричества, но очень-очень маленькая, в силу размеров земли. Это доказывается тем, что атмосферный воздух не является сильным дестабилизирующим фактором, то есть при распространении электрических колебаний по воздуху не происходят больших потерь энергии, что могло бы иметь место в случае, если бы плотность электричества на поверхности земли была бы большой. Теоретически, для того, чтобы создать возбуждение, которое можно было бы принимать на большом расстоянии от источника, или даже в любой точке земной поверхности, не требуется большого количества энергии. Сегодня уже совершенно ясно, что в любой точке, находящейся в рамках определенного радиуса удаления от источника о, при помощи резонанса можно привести в действие устройство с надлежащим образом подобранными параметрами самоиндукции и емкости. Но можно сделать не только это. Можно синхронизовать работу источника S с работой другого источника Sj,подобного первому, или любого количества таких источников. Это даст возможность усиливать колебания и распространять их по большой территории, либо осуществлять транспортировку электрической энергии, произведенной источником Sj,к источнику Sпри условии, что они работают в противофазе. Я думаю, что нет сомнений в том, что при помощи резонанса, вполне возможно в городских условиях приводить в действие электрические устройства от электрического осциллятора, находящегося в центральной точке, через систему трубопроводов, или по земле. Однако практическое решение этой проблемы принесло бы несоизмеримо меньше благ людям, нежели претворение в жизнь программы, позволяющей передавать информацию, а, возможно, и энергию, через землю, или окружающую среду. Рис 21. Если это в целом возможно, то расстояние уже не имеет никакого значения. В первую очередь необходимо изготовить соответствующие устройства, при помощи которых мы начнем наше наступление на эту проблему. Я посвятил немало времени и умственного напряжения данной теме, и полностью убежден, что это можно осуществить. Я также надеюсь, что мы доживем до того момента, когда это будет реализовано.

О СВЕТОВЫХ ЯВЛЕНИЯХ, ВЫЗЫВАЕМЫХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫМ ТОКОМ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ, И ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ ПО ЭТОМУ ВОПРОСУ

Возвращаясь к световым эффектам, которые были основным предметом исследования, бы- ло бы правильным разделить все эффекты на четыре класса: 1. Нагрев твердого тела до белого каления. 2. Свечение. 3. Накал, или фосфоресценция разреженного газа. 4. Яркий свет в газо- вой среде при обычном давлении. Первый вопрос: "Чем вызваны эти световые эффекты?". Для того, чтобы дать исчерпывающий ответ на этот вопрос в свете принятых концепций, с учетом имеющегося опыта, и для того, чтобы вызвать дополнительный интерес к этой показательной лекции, мне необходимо подробно остановиться на одной особенности, которая мне представ- ляется очень важной, поскольку она обещает, помимо всего прочего, пролить больше света на природу большинства явлений, вызываемых электрическим током высокой частоты. Как я уже отмечал, очень важно, чтобы проводник, через который проходит переменный ток высокой ча- стоты, находился в атмосфере разреженного газа, либо в атомической среде в целом, посколь- ку это влияет на нагревание проводника током. Мои эксперименты, описанные некоторое время тому назад, показали, что чем больше частота и разность потенциалов, тем большее значение приобретает разреженный газ, в который погружен проводник, как фактор, влияющий на на- грев. Однако разность потенциалов, что я также уже отмечал, является более важным элемен- том, нежели частота. Если и разность потенциалов, и частота достаточно высоки, то благодаря наличию разреженного газа можно добиться почти полного нагревания. В предстоящих экспе- риментах будет продемонстрировано, как влияет разреженный газ, или в общем смысле, газ при обычном давлении и при других показателях давления, на накал, или на другие световые эффекты, вызванные подобного рода током.

Я взял две обычные 50-вольтовые лампы в 16 свечей с одинаковыми показателями по всем параметрам. Их отличие состояло в том, что у одной из них была открыта верхняя часть, так что воздух заполнил колбу лампы, а другая оставалась в своем промышленном исполнении и со- хранила соответствующую степень разряженности воздуха внутри колбы. Когда я подсоединил лампу с разряженным воздухом к клеммам вторичной обмотки катушки, которую я уже исполь- зовал, как, например, в экспериментах, изображенных на Рис. 15а, и включил ток, то нить на- кала, как Вы уже видели раньше, раскалилась добела. Когда я, вместо предыдущей, подключил вторую лампу, заполненную обычным воздухом, то нить накала также стала излучать свечение, но значительно менее яркое. Это т эксперимент лишь частично подтверждает истинность ут- верждений, которые я изложил выше. Здес ь отчетливо продемонстрирована важность наличия вокруг нити накала разреженного воздуха, но не настолько, насколько хотелось бы. Дело в том, что вторичная обмотка катушки, состоящая всего лишь из 150 витков, предназначена для вы- работки низкого напряжения, и, следовательно, разность потенциалов на клеммах лампы была низкой. Если бы я воспользовался другой катушкой, с большим количеством витков на вторич- ной обмотке, то эффект был бы более заметным, так как, как уже отмечалось ранее, он частич- но зависит от разности потенциалов. Но так как эффект подобный этому зависит также от частоты, было бы справедливым утверждение, что он зависит от периода времени, в пределах которого происходит изменение разности потенциалов. Че м больше изменение, тем более важ- ное значение приобретает газ как элемент нагрева. Я могу добиться более высокой частоты из- менений другим способом, которым, можно развеять любые возражения, которые могли бы возникнуть в отношении только что показанного эксперимента, даже если обе лампы соедине- ны последовательно, или множество ламп подключено к катушке. Но при этом последствия ре- акций, возникающих между первичной и вторичной катушками, не столь очевидны. Этого результата я добился заряжая блок конденсаторов через обычный трансформатор, который ра- ботал от источника переменного тока, а затем разряжая конденсаторы напрямую через цепь с малой самоиндукцией. Схема соединения показана на Рис. 19а, 19b и 19с.

На Рис. 22а, 22b и 22с тяжелые медные бруски В Вjсоединены с противоположными слоями блока конденсаторов, или, в общем, таким образом, чтобы через них проходил бы ток высокой частоты, или неожиданный разряд.

Я подключил обычную 50-вольтовую лампу накаливания к брускам при помощи крепежей СС. Во время прохождения разрядов через лампу, нить накаливания оставалась раскаленной, несмотря на то, что ток, проходящий через нее, был очень мал, и его вряд ли было бы достаточно для производства видимого эффекта в условиях обычного использования лампы. Вместо не в данном эксперименте я подключил к брускам другую лампу, точно такую же, как и первая только с нарушенной изоляцией, в результате чего она оказалась заполненной воздухом под обычном давлении. В этом случае, когда разряды проходят через нить накаливания, она не рас- каляется. Но этот результат можно было бы приписать одной из множества возможных реак- ций. Поэтому я расположил лампы параллельно, так, как это показано на Рис 22а. При прохождении разрядов через

обе лампы, нить накала лампы L,с колбой содержащей разрежен- ный газ, сияет ярким светом, тогда как вторая лампа, в колбе которой воздух под обычным дав- лением, остается темной, как и раньше. Однако было бы ошибочным полагать, что последняя лампа потребляет меньшую часть энергии, подаваемую на обе лампы. Наоборот, она может по- треблять весьма значительную часть энергии и может быть даже горячее той, что светит ярко. В этом эксперименте разность потенциалов на клеммах ламп изменяется, по теоретическим рас- четам, от трех до четырех миллионов раз в секунду. Когда концы нитей накаливания наэлект ризованы соответствующим образом, и газ в колбах приходит в неистовое движение, то значительная часть подаваемой электрической энергии преобразуется в тепловую энергию. В лампе с обычным давлением воздуха находится в несколько миллионов раз больше молекул воз духа, нежели в лампе с разряженным воздухом. Бомбардировка молекулами воздуха, которая наиболее интенсивна на концах нити накаливания, на шейке лампы, потребляет значительную часть энергии не производя при этом видимого эффекта. Дело в том, что чем больше молекул тем эффективнее бомбардировка, но эффективность каждой отдельной молекулы очень низка в силу того, что находясь в тесном окружении себе подобных они не могут развить большую ско- рость. В лампе с разреженным газом, напротив, скорости очень высоки, а соответственно и эффективность отдельных молекул, что и обуславливает производство видимого эффекта, несмотря на то, что конвекция тепла в первой лампе больше. Сила тока, протекающего через обе лампы очень мала — несоизмеримо меньше той, которая им потребовалась бы для работы в обычной низкочастотной цепи. Однако разность потенциалов на концах нити накала очень высока и может достигать 20,000 вольт и более, если нить имеет прямую форму, а ее концы расположены достаточно далеко друг от друга. В обычной лампе, в большинстве случаев, ис- кра между концами нити накаливания, или между платиновыми проводами вне ее, возникает при значительно меньшей разнице потенциалов.

Можно было бы возразить, что в этом эксперименте при параллельном соединении ламп, лампа с разряженным воздухом может отбирать большую часть электрической энергии, и в этом случае наблюдаемый эффект не мог бы быть безусловно ассоциирован с действием газа в лампах. Подобные сомнения развеялись, если бы я подсоединил лампы последовательно — результат был бы тот же. После того как все подключения выполнены и разряды пошли через нити накала ламп, вновь отмечается, что нить накала лампы L/,с обычным давлением газа, остается темной, тогда как лампа L,с разреженным газом светит даже ярче, чем при нормальных для нее условиях работы, см. Рис. 22b. Если следовать общим представлениям, тo сила тока, проходящего через нити накаливания обеих ламп, должна быть одинаковой, поскольку присутствие газа вокруг нитей накаливания не влияет на него.

А сейчас я бы хотел заострить Ваше внимание еще на одном интересном свойстве, наглядно демонстрирующем эффект, зависящий от частоты изменения потенциала электрического тока. Возьмем две лампы, последовательно соединенные между собой, и подключим их к брускам В Вjтак же, как и в предыдущем эксперименте, Рис 22b, но при этом значительно уменьшим частоту тока, которая ранее была очень высокой. Это можно сделать при помощи катушки самоиндукции, добавив ее в цепь, по которой проходят разряды, либо путем увеличения емкости конденсаторов. Пустив низкочастотные разряды конденсаторов через лампы, мы обнаруживаем, что лампа с разреженным воздухом Lсветит столь же ярко, как и в предыдущем эксперименте, а нить накала лампы с обычным воздухом L jтакже нагревается, хотя и не столь сильно как другая. Уменьшая силу тока, мы можем довести накал нити у лампы с не разреженным воздухом до красноты, но накал нити у лампы с разреженным воздухом останется ярким, Рис 22с, и это при том, что степень накала намного меньше, чем в ситуации, изложенной на Рис 22Ь, когда использовался ток очень высокой частоты.

В этих экспериментах газ действует в двух противоположных направлениях, непосредст- венно влияя на степень нагрева нитей накаливания: конвекция и бомбардировка. Чем выше ча- стота и напряжение тока, тем большее значимой становится бомбардировка, а конвекция, наоборот — с увеличением частоты должна уменьшаться. При постоянном токе бомбардиров- ки практически не происходит, и следовательно конвекция может существенно влиять на сте- пень накала. В результате мы наблюдаем картину похожую на предыдущую. Таким образом, если две одинаковые лампы, одна из которых с разреженным газом внутри, а другая с не раз- реженным, подсоединены последовательно, или параллельно к генератору постоянного тока, то для того, чтобы нить накала лампы с не разреженным газом оставалась раскаленной требуется электрический ток значительно большей силы. Это происходит исключительно благодаря кон- векции, а эффект становится более заметен при меньшей толщине нити накала. Некоторое вре- мя тому назад профессор Айртон и г-н Килгур опубликовали результаты количественных исследований, относящихся к термальной лучеиспускаемости, при излучении и конвекции, в ко- торых был ясно продемонстрирован положительный эффект использования тонких проводов. Этот эффект можно красиво продемонстрировать, если подготовить несколько маленьких, ко- ротких стеклянных трубок, внутрь которых вдоль продольной оси поместить самую тонкую из платиновых проволок, которую можно достать. Если в этих трубках создать максимально воз- можное разрежение воздуха, затем несколько трубок соединить параллельно и подключить к генератору постоянного тока, то во всех этих трубках можно поддерживать накал, затрачивая намного меньше электрического тока, нежели это необходимо для поддержания накала в одной трубке, в которой не создано разрежение воздуха. Если бы было возможно создать такое раз- режение, при котором конвекция была бы нулевой, то тогда без особого труда можно было бы вычислить количество тепла выделяемого при конвекции и излучении, используя количествен- ные термальные измерения. Если задействовать источник электрических импульсов высокой частоты и очень высокого напряжения, то можно было бы взять большее количество трубок и проводов для поддержания в них накала при помощи электрического тока такой силы, которой явно не хватило бы на то, чтобы нагреть провод такого же размера, находящего в окружении воздуха под обычным давлением.

Я бы хотел в данной лекции описать результат, который еще более интересен и который был получен в результате наблюдений за этими явлениями. Как уже отмечалось, небольшие изменения плотности воздуха приводят к значительным изменениям в степени накала проводов; Поэтому я предположил, что поскольку в трубке, через которую проходит световой разряд, плотность газа не одинакова в разных местах, то очень тонкий провод, помещенный внутрь трубки, может достигать высшей степени накала в местах, где плотность газа меньше, и достигать меньшей степени накала в местах с большей плотностью, где конвекция больше, а бомбардировка меньше. Поэтому была изготовлена трубка t,см. Рис. 23, внутри которой имелась очень тонкая платиновая проволока W.Плотность воздуха в трубке была средней степени разреженности. Когда она была подключена к клеммам высокочастотной катушки, то обнаружилось, что, на самом деле, накал платиновой проволоки Wбыл не равномерный, см. Рис. 23. Впоследствии было изготовлено некоторое количество таких трубок с одной, или несколькими проволоками внутри, и каждая из них демонстрировала тот же результат.

Самый лучший эффект был отмечен, когда в трубке произошел полосатый разряд. Подобный эффект также проявился когда полосы были невидимы, демонстрируя тем самым, что даже в этом случае плотность газа в трубке была не однородной. В целом, расположение полос было таково, что участки с большей разреженностью соответствовали местам на проволоке Wс белым накалом, или с наибольшей яркостью. В некоторых случая было замечено, что яркие участки на проволоке оказались покрыты плотными участками полосатого разряда, они обозначены литерой l на Рис. 23, однако, этот эффект был едва различим. Данный факт довольно убедительно объясняется тем, что конвекция в плотных и разреженных местах разнилась не очень сильно, а бомбардировка была более интенсивной в местах с большей плотностью полосатого разряда. В действительности, часто наблюдалась картина, когда при определенных условиях тонкая проволока раскалялась добела в трубке, где разреженность воздуха была невысокой. Это происходило тогда, когда напряжение па катушке было недостаточно высоким для вакуума, и могло быть вызвано различными причинами. Но во всех случаях это любопытное явление накала исчезало, когда температура трубки, или, точнее, проволоки становилась равномерной.