Тариэл Капанадзе

Никола Тесла

Изобретения, исследования и труды Николы Тесла





Лекция 4: О СВЕТЕ И ДРУГИХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЯВЛЕНИЯХ

Содержание

1

ВВЕДЕНИЕ — НЕКОТОРЫЕ МЫСЛИ О ГЛАЗАХ

2

ОБ УСТРОЙСТВАХ И МЕТОДАХ КОНВЕРСИИ

3

О ЯВЛЕНИЯХ, ПРОИЗВОДИМЫХ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЙ СИЛОЙ.

4

О ТОКЕ ИЛИ ЯВЛЕНИЯХ ДИНАМИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА

5

ЯВЛЕНИЕ ИМПЕДАНСА

6

ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ РЕЗОНАНСЕ

7

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


ВВЕДЕНИЕ — НЕКОТОРЫЕ МЫСЛИ О ГЛАЗАХ
Когда мы смотрим на мир вокруг нас, на Природу, мы восхищаемся ее красотой и величием.
Каждая вещь, которую мы воспринимаем, даже если она бесконечно мала, олицетворяет собой отдельный мир.
Любая вещь, как и вселенная — это материя и энергия, подвластные закону, это мир, созерцание которого наполняет нас ощущением чуда, и неизбежно побуждает к непрестанным размышлениям и исследованиям.
Однако среди этого огромного мира, среди вещей, которые наши чувства открывают перед нами, самым великолепным, самым привлекательным для нашего воображения, несомненно, является высокоразвитый организм — мыслящее существо.
Если есть что-нибудь, в полной мере способное заставить нас восхищаться искусством Природы, то именно это непостижимое создание, бесчисленными действиями отвечающее внешним влияниям.
Человек всегда хотел понять, как он устроен, всегда стремился глубже проникнуть в тайны природной мастерской — это было вожделенной целью многих мыслителей.

И вот после многих веков напряженных исследований человек пришел к достаточно ясному пониманию того, как функционируют его Органы и чувства.
А среди всей гармонии частей, формирующих материальную, или осязаемую составляющую нашего бытия, среди всех органов и чувств, самым удивительным является глаз.
Это самый ценный, самый необходимый орган среди всех наших органов восприятия.
Глаз — это огромные ворота, через которые знания поступают в наш мозг.
Как ни один другой орган, он состоит в наиболее тесной связи с тем, что мы называем интеллектом.
Глубина этих отношений настолько велика, что мы часто даже говорим, что в глазах отражается душа.
Теория функционирования глаза предлагает нам, и мы будем воспринимать это как факт, что при каждом внешнем воздействии, то есть при каждом проецировании изображения на сетчатку глаза, окончания глазных нервов, предназначенных для передачи этого воздействия мозгу, приходят в состояние особого рода возбуждения, или в состояние вибрации.
Данное утверждение не кажется невероятным потому, что даже тогда, когда мы создаем некий образ в своем воображении, то срабатывает определенный рефлекс, пусть даже очень слабый, который воздействует на строго определенные окончания глазных нервов и, следовательно, на сетчатку глаза.
Будут ли когда-нибудь в нашем распоряжении оптические, или иные средства, при помощи которых мы могли бы анализировать условия возникновения раздражения сетчатки глаза, возникающие под воздействием мысли или рефлекторного движения — вот вопрос, на который хотелось бы получить ответ?

Если бы это стало возможным, тогда мы смогли бы читать мысли человека так же точно, как буквы в открытой книге, что позволило бы решить множество проблем, относящихся к области прикладной медицины, и на что искренне надеются если не многие, то большинство ученых.
Гельмгольц показал, что глазное дно само по себе излучает свет, и смог увидеть в условиях полной темноты движение собственной руки в свете своих глаз.
Это один из наиболее выдающихся экспериментов, отмеченных в истории науки. Возможно, что немногие смогли бы повторить его с удовлетворительным результатом, поскольку, вероятно, свечение глаза связано с необычной деятельностью мозга, и наличием большой силы воображения. Это, если можно так выразиться — свечение самого мозга.
Другой  факт,  имеющий непосредственное отношение к  данной теме, который вероятно, уже отмечался многими с тех пор, как  приобрел популярное выражение, но который я не могу воссоздать в памяти в хронологическом порядке и  представить как  результат  наблюдений — это  то,  что  в  момент,  когда  неожиданная  идея,  или  образ  возникают в  мозгу,  то  в  глазах появляется определенное и иногда  болезненное ощущение блеска, которое  можно  наблюдать в условиях  сумерек.
Слова, что  душа  отражается в глазах, имеет  глубокий смысл, и мы  чувствуем, что  в нем выражена великая истина. Это имеет глубокий смысл даже для людей, которые подобно поэтам и художникам руководствуются исключительно своим  врожденным инстинктом, или  любовью к   Природе,  находят   наслаждение  в  бесцельных  размышлениях  и  в  простом  созерцании природных явлений.
Однако еще больше  это значит  для тех, кто  в духе позитивного научного исследования старается познать первопричины явлений.  В основном это  естествоиспытатели, физики, для которых  глаз является предметом наибольшего восхищения.

Я позволю себе привести два факта, имеющих непосредственное отношение к глазу, дабы напомнить физикам,  которые считают, или  утверждают, что глаз  — это  всего  лишь несовершенный оптический инструмент, забывая при этом, что почти  все свои представления о совершенном, или о том, что им кажется таковым, они получили благодаря именно этому инструменту. Первое: насколько современное состояние научных  знаний позволяет судить, глаз —  это   единственный   орган,   который  подвергается  непосредственному  воздействию  едва уловимой среды, которая, как нас учит наука, должна  заполнять все пространство.
Второе:  глаз — это  наиболее чувствительный из  всех наших  органов, он  несоизмеримо более  чувствителен к внешнему воздействию, нежели  другие.
Орган  слуха воспринимает воздействие тел, имеющих массу;  орган  обоняния — воздействие переносимых частичек материи; органы  вкуса и осязания — непосредственный контакт, или как минимум вмешательство веществ, имеющих массу.
 Все это в равной мере относится даже к тем живым  организмам, у которых  эти  органы  развиты до высшей степени совершенства.
Но удивительно то, что только  орган  зрения способен возбуждаться от того, что другие  органы  не способны распознать.

Помимо того, что этот орган  играет значительную роль во всех проявлениях  природных явлений, он передает  энергию, поддерживает любое  движение и, что сложнее всего, жизнь, и при  этом  обладает  такими свойствами, что даже многоопытный ум ученого  не может  помочь  сформулировать различие между ним  и тем, что называется материей.
Даже если принять во внимание только  это, и тот факт, что глаз, благодаря своей  удивительной мощи, раздвигает узкие  границы нашего  восприятия далеко  за  пределы  нашего  маленького мира, и позволяет объять  мириады других миров, солнц  и звезд в бесконечных просторах вселенной, то этого достаточно для осознания, что это орган высшего порядка, однако, как он работает  — для нас  пока  еще  остается  загадкой.
Насколько нам  известно,  Природа никогда не  производила что-либо более удивительное.
Анализируя и сравнивая то, что он делает, мы можем  составить только  слабое  представление о его необыкновенных возможностях.
Когда  волны  воздействуют на человеческое тело, они  вызывают тепло  или холод, приятное ощущение или боль, или, возможно, другие ощущения, о которых  мы еще не знаем.
 Ощущения бывают  разной силы, а поскольку   уровней   интенсивности  ощущений существует  великое  множество,  то  и  количество различных ощущений уходит своим  числом  в бесконечность.
Мы не можем  дифференцировать наше  чувство  осязания, или  чувство  силы  по величине, или  по интенсивности, за исключением тех случаев, когда  они  очень  велики.
Сейчас  мы уже можем  представить себе, как живой  организм, такой как человеческий, в процессе эволюции, или, говоря  более философским языком, в процессе адаптации к природе, вынужденный использовать, к примеру, только  чувства  осяза ния  или  силы, смог бы развить  эти  чувства  до такой  степени чувствительности или  совершенства, что был бы способен даже на некотором расстоянии определять мельчайшие изменения в температуре тела  — сотую, тысячную и даже  миллионную часть  градуса.
 Но  даже  это  совершенно невероятное качество, не входит ни в какое  сравнение с возможностями глаза, способного различать и мгновенно передавать мозгу бесчисленные отличительные свойства  тела, будь то форма, цвет, или любое другое.
Эта  способность глаза  зиждется  на  двух  вещах:   прямолинейность  распространения возбудителя, благодаря   которому и происходит возбуждение,  а также чувствительность.
Сказать, что глаз чувствительный, значит не сказать ничего. 
 По   сравнению с ним все остальные органы  чудовищно  грубы. 
 Разумеется, орган   обоняния,  который  ведет  собаку   по следу оленя,   орган  осязания,  или  силы,  который  управляет  насекомым   в  его  блужданиях  по свету, орган слуха, который  реагирует на самые незначительные колебания  воздуха — все они чувствительные органы,  но  что  они  могут  по  сравнению с  человеческим глазом? 
 Не  вызывает сомнения   факт,   что,  глаз  реагирует  на  самое  слабое  эхо,  или  реверберацию   среды,  а  также несомненно  то,  что   он   несет   нам   вести   из   внешних,  бесконечно  далеких   миров  на   языке, который  мы   до   сих   пор   не   можем   понять.
 Но   почему?  Потому,   что   мы   живем    в  среде, наполненной воздухом и другими газами,  парами  и веществами  с плотными  массами,  твердыми частичками,  летающими  вокруг  нас. 
 Их  роль  исключительно  велика:  они  тратят  по  пустякам энергию вибрации  еще до того, как она может достигнуть глаза, являются переносчиками разрушительных   бактерий,   попадают   в  наши   легкие   и  другие  органы,   засоряют   каналы   и незаметно, но  неуклонно делают  все, чтобы  сократить нам  жизнь.
 Если  бы  мы  смогли  убрать  с линии   обзора   телескопа    вещества,   обладающие    массой,    то   это   открыло   бы   перед   нами немыслимые  чудеса.

Я думаю, что даже невооруженный глаз в чистой среде смог бы различать небольшие объекты на  расстоянии, измеряемом сотнями, а возможно и тысячами миль.
Однако есть кое-что, еще более  впечатляющее, нежели эти удивительные свойства глаза, рассмотренного исключительно как  оптический инструмент и с точки  зрения физика; то, что впечатляет  нас  больше,  чем  его удивительная  способность  реагировать  на  вибрацию  среды  без участия  плотных  веществ,  и  больше,  чем  его  невероятная  чувствительность и  способность к распознаванию объектов  — это  его значимость  для поддержания  жизни.
 Вне  зависимости  от того, как  относится человек к природе, или  к жизни, он будет изумлен, когда  впервые осознает, насколько   важна    роль    глаза    для    физической   и   умственной   деятельности   человеческого организма.  
А разве может быть иначе,  если человек поймет,  что глаз — это средство,  благодаря которому род человеческий получил те знания, которыми обладает  сейчас, что именно он контролирует все  наши движения и, более  того, наши действия.
Нет иного пути получения  знаний,  кроме как при помощи  глаза.

Что составляет основу всех древних и современных  философских систем,  фактически всей философии человечества?  Я существую, я мыслю; я мыслю, значит я существую.
Но  как  я могу думать  и как  я могу знать, что я существую, если у меня нет глаз?
Для знания  необходимо  понимание, для понимания — идеи, концепции, для  концепций — образы  или  изображения, для  изображений — чувство зрения, и следовательно — орган  зрения.  "А как  же слепые люди?",  — Вы  спросите.
Да , слепые люди могут  отображать в великолепных поэмах формы и сцены из  реальной жизни , из  мира, который   они   не   видят   физически. 
 Слепые   люди   могут   пользоваться   инструментами    с безошибочной точностью,  могут моделировать  самые  быстроходные  суда,  могут делать открытия и изобретать, считать  и конструировать, могут делать  еще более  удивительные вещи, но  все слепые люди,  которые  могли делать такое,  до того как стать слепыми,  были зрячими.

 Природа может добиться  того,  или  иного  результата различными  путями.
 Подобно  волне  в физическом мире, в безбрежном океане среды, распространенной повсюду, так и в мире  живых  организмов, то есть в жизни,  возникший импульс начинает  свое поступательное  движение  вперед.
 Иногда он  летит  со  скоростью света, а иногда  движется так  медленно, что  кажется как  будто  он  замер на многие столетия,  проходя через процессы такой сложности,  которые недоступны  пониманию человеческого разума. 
 Однако  во  всех  формах и  на  всех  стадиях  его  энергия непременно присутствует как неотъемлемая  часть всех процессов.
 Единственный луч света обрушивается  на человеческий   глаз  как  тиран  во  времена  далекого  прошлого,   который  мог  изменить  всю  жизнь человека,  изменить судьбу  целых  наций,  изменить ландшафт на  планете  — настолько замысловаты и сложны  процессы,  происходящие  в Природе.
 Мы не можем объяснить  столь ошеломляющую  гипотезу  величия   Природы   кроме    как   законом   сохранения   энергии,   которому подчиняется  все и во всем бесконечном пространстве. Согласно этому закону,  силы находятся в постоянном равновесии,  и, следовательно, энергия единственной мысли может вызвать движение Вселенной.

Совершенно необязательно, чтобы каждый  индивидуум во всех, или во многих  поколениях, физически обладал  бы  инструментом зрения для  того, чтобы  он  мог  формировать образы   и думать, то есть формировать идеи  и концепции.
Но  время  от времени в процессе эволюции у него непременно должен появляться глаз. Иначе, как нам представляется, невозможно было бы появление  других  мыслей,  как   и  других  концепций,  таких   как:   дух,  интеллект,   разум называйте их как  хотите.  Вполне  возможно, что в каких-то других мирах есть живые  существа, у  которых   функции  глаза   выполнят  другой   орган   с  такими  же  или   более   совершенными свойствами, но  эти  существа  не могут быть людьми.
Что  сейчас   побуждает   всех  нас  к  совершение  каких-либо  сознательных действий,  или движений?
Если я осознаю свое действие, то у меня  должна  быть идея, или концепция, то есть образ, и  как  следствие  — глаз.
 Если  я  не  вполне  осознаю свое  действие, то  это  происходит потому, что образы  неясны, или  неопределенны — затуманены вследствие наложения многих образов. 
 Но  когда  я совершаю то, или  иное  действие, импульс, побуждающий меня  к этому, поступает  изнутри меня, или  извне?

 Величайшие физики не считали  ниже  своего  достоинства постараться дать ответ на этот и на подобные вопросы, и время  от времени не отказывали себе в удовольствии пускаться в отвлеченные и пространные рассуждения.
Возможно, что г-н Гельмгольц больше  других ученых  размышлял о жизни. Лорд  Кельвин выразил уверенность, что жизненный процесс имеет электрическую природу, а любой живой  организм обладает  некой силой, которая и определяет его движения.
По  моему  твердому  убеждению, насколько я могу быть  убежден   в  истинности  любого   физического  явления,  побуждающий  импульс   должен поступать  извне.
 Представьте себе простейший из известных нам организмов, состоящий всего лишь  из  нескольких клеток, а возможно имеются в  Природе еще  более  простые организмы.
Если  бы такой  организм был способен на осмысленные действия, то он мог бы совершать бесчисленное множество совершенно определенных и точных действий. Но в данном случае механизм,  состоящий из  небольшого количества компонентов,  не  может  совершать бесчисленное  множество определенных действий.
 Следовательно импульсы,  которые управляют его движениями, должны  поступать  из окружающей среды.
 Таким  же образом атом, следующий элемент структуры  Вселенной, постоянно мечется  в пространстве под воздействием внешних сил, как лодка в бушующем море.  Если бы он остановил свое движение, то он бы умер.
Тело, находящееся в состоянии покоя, если такое  вообще  существует  — мертвое  вещество тело.
Смерть  тела!  Никогда еще  не  произносилась фраза,  имеющая более  глубокий философский смысл.
 Именно таким  образом сформулировал это профессор Дюар в описании своих экспериментов, где  он  проводил операции с жидким кислородом как  с  водой, а воздух  при обычном давлении посредством замораживания конденсировал и даже приводил в твердое состояние.

Эксперименты, которые, как он сам выразился, были призваны продемонстрировать последний трепет  жизни перед  смертью. 
 В рамках  бесконечной вселенной не  бывает  смерти тела  — все  вынуждено двигаться, вибрировать, а значит  жить.
Я  позволил себе  предшествующие высказывания,  рискуя   ступить   на  почву  метафизики потому, что хотел представить предмет  данной лекции в форме, которая сделала  бы ее небезынтересной для всех, смею  надеяться, что и для аудитории, перед  которой я имею  честь выступать.
А сейчас, возвращаясь к предмету лекции: к этому божественному органу зрения, к незаменимому инструменту размышления  и  интеллектуального наслаждения,  который служит еще  и  для  того,  чтобы  открывать  перед  нами  чудеса  этого  мира. 
 Именно ему  мы  обязаны знаниями,  которыми обладаем. Он побуждает  нас  к физической и умственной деятельности и одновременно контролирует ее.  Но  что на него  воздействует? Свет!  А что такое  свет?
Мы с вами  были  свидетелями больших  успехов во всех областях  научной деятельности, достигнутых за  последние годы.  Эти  достижения оказались настолько выдающимися, что мы не  можем  удержаться  от вопроса: а правда  ли все  это, или  это  сон?  
Много веков  назад  люди жили, думали, исследовали, изобретали и верили, что стремительно взмывают ввысь, тогда как они  всего  лишь  продолжали ползти  со скоростью улитки.
 Так  и мы  можем  заблуждаться. Но воспринимая эти достижения как потенциальные научные факты  мы должны  радоваться достигнутому колоссальному  прогрессу,  и,  судя   по   возможностям,  открывающимся  перед современной наукой, еще больше  тому, что будет.

Мы с вами были свидетелями достижения, которое, несомненно, доставит  большое удовольствие всем  любителям прогресса.
Это не открытие, не изобретение и не достижение в какой-либо   определенной  области.  
 Это   огромный  шаг   вперед   во   всех   областях   научной деятельности одновременно, как теоретических, так и экспериментальных.
Я имею в виду обобщение природных сил и явлений, которое  уже наметило контуры определенной идеи, вырисовывающейся на научном горизонте. Это именно та идея, которая с незапамятных времен занимает самые  прогрессивные умы, и к которой я намерен привлечь Ваше внимание.
Ее я собираюсь продемонстрировать в самом  общем  виде в своих экспериментах, как первый шаг на пути  к ответу  на  вопрос:   "Что  такое  свет?"  и представить его в современном значении этого слова.
Подробно останавливаться на феномене света не входит в планы  моей лекции.
Моей  целью является обратить  Ваше  внимание на определенные классы  световых  эффектов, на некоторые явления, обнаруженные при  изучении этих эффектов.

Однако, чтобы  быть  последовательным в  своих  замечаниях,  необходимо отметить,  что  в  соответствии с  концепцией, к  настоящему времени  оцененной  большинством  ученых   как   положительный  результат   теоретических и экспериментальных исследований, различные формы проявления энергии, которые в целом попадают под определение "электрическая энергия", или, более точно  "электромагнитная энергия",   представляют  собой   проявления   энергии,   имеющие  ту   же   природу,   что   и инфракрасное излучение, а также  свет.
 Следовательно, световые, тепловые и другие  явления, можно   назвать   электрическими.
Таким   образом, наука  об  электричестве становится базовой для остальных наук, а исследования в этой  области  имеют  важность для всех.
 День, когда  мы точно  узнаем, что такое  есть  "электричество" будет историческим, а значение его, возможно, будет  превосходить  все   другие   события,  отмеченные  в  истории  человечества.
 Это   время наступит тогда, когда комфорт, жизнедеятельность, а может быть, даже само существование человеческой цивилизации будут зависеть  от этого  поразительного фактора.
Для  поддержания жизнедеятельности и комфорта нам  необходимы тепло, свет и механическая энергия.
Как  мы сейчас  все это получаем?  Мы  получаем  их из топлива, и путем  потребления различного сырья. Что будут делать люди, когда исчезнут леса, когда истощаться угольные  запасы?
Исходя  из современных  научных   знаний,   человечеству  останется  только   один   выход   —  передавать энергию на большие расстояния.

Люди пойдут к водопадам, к приливным и отливным волнам, которые  содержат   в  себе   мизерную  часть   безмерной  природной  энергии.
 Там   они   будут укрощать энергию и передавать ее в населенные пункты  для обогрева  домов, освещения, и для того,  чтобы   заставлять  работать   своих   послушных  рабов   —  машины.
 Но   как   они   будут передавать  эту   энергию,  если   не   посредством  электричества?
   Посудите  сами,   будут  ли комфорт, и даже  само  существование человека зависеть  от электричества, или  нет?
 Я вполне отдаю себе отчет в том, что этот взгляд  не является точкой  зрения практического инженера, но он также  не является точкой  зрения фантазера, поскольку несомненно, что передача  энергии, которая  на   сегодняшний  день   является  не   более   чем   побудительным  мотивом  к  смелым действиям, в один  из дней  превратится в жесткую  необходимость.
Данная  лекция  имеет   еще  более   важное   значение  для  студентов,  изучающих  свет  как явление, поскольку предоставляет возможность всесторонне ознакомиться с определенными современными точками зрения,  отличающимися от тех, которые  он  почерпнет из  множества книг, посвященных данной теме.
 Поэтому, я постараюсь приложить все усилия, чтобы  в серии экспериментов донести  эти взгляды  до умов жаждущих знаний студентов, пусть даже для небольшого их числа.
Для этих целей  было бы достаточно продемонстрировать простой и хорошо  известный эксперимент.
 Я  мог  бы  взять   известное  устройство,  лейденскую  банку,  зарядить  ее  при помощи электростатической машины трения, а затем разрядить.

Далее, объясняя ее состояние при зарядке, условия  передачи энергии при разрядке, заостряя внимание на силы, которые принимают участие  в процессах, и на различные явления, которые они создают, а также подчеркивая  взаимоотношения   сил   и   явлений,  я   вполне    мог   бы   добиться  наглядногопредставления этой современной концепции.
Но  это  должна  быть  экспериментальная демонстрация, которая помимо содержательных включала  бы   в   себя   и   занимательные   моменты,   благодаря  которым,   как,   например,   в вышеупомянутом   случае,   лектор   добивается  поставленной   цели.  
 Поэтому  я   вынужден прибегнуть  к  иному   способу   представления, несомненно,  более   эффектному,  но  при   этом, пожалуй,  более  информативному.  Вместо  электростатической машины трения и  лейденской банки   я   воспользуюсь  в  своих   экспериментах  индукционной   катушкой  с  определенными характеристиками,  которую   я  подробно  описал   в  лекции  перед   Лондонским  Институтом Инженеров Электротехников в 1892 году.
 Эта индукционная катушка способна вырабатывать разность  потенциалов  огромной  величины,  которые  изменяются  с  исключительно  быстрой частотой.
При  помощи этого  аппарата я намереваюсь показать три  совершенно определенных класса   эффектов,  или   явлений,  и  мне   хотелось   бы,  чтобы   каждый   эксперимент  помимо демонстрации уже известных явлений,  в то же время  научил  бы нас  чему-нибудь новому, или преподнес  бы  какие-нибудь  новые   аспекты  этой   интереснейшей  науки. 
   Но   до  этого   мнепредставляется правильным и  полезным остановиться на  описании устройства аппарата и  на методе  получения токов  с высокой разностью потенциалов и высокой частоты, которые применяются в данных  экспериментах.

ОБ УСТРОЙСТВАХ И МЕТОДАХ  КОНВЕРСИИ

Ток высокой частоты получается довольно своеобразным образом. Использованный метод я продемонстрировал двумя годами раньше на экспериментальной лекции перед слушателями Американского Института Инженеров Электротехников.
В лабораторных условиях использовались несколько методов для получения такого тока из постоянного, либо из переменного тока низкой частоты. На рис.1. представлена данная схема, которую я опишу позже более детально.
В целом, план состоял в том, чтобы зарядить конденсаторы от источника прямого или переменного тока (предпочтительно высоковольтного), разрядить их посредством пробивного разряда и пронаблюдать за хорошо известными условиями, необходимыми для поддержания колебаний тока.
С точки зрения общего интереса, проявляемого к высокочастотному току и эффектам, производимых им, мне кажется целесообразным подробно остановиться на этих методах преобразования тока.

Для того чтобы представить Вам четкую идею этого действия, предположим, что задействован подходящий генератор постоянного тока.
Это означает, что генератор может выдавать ток с таким высоким напряжением, чтобы обеспечивать пробой небольшой прослойки воздуха.
Если же этого не происходит, то прибегают к вспомогательным средствам, некоторые из которых будут представлены позднее.
Когда заряд конденсаторов достигает определенной величины, происходит пробой воздушной прослойки, или изолирующего пространства.
Затем возникает скачок тока и расходуется большая часть накопленной электрической энергии.
Вслед за этим конденсаторы быстро заряжаются, и этот процесс повторяется в более или менее быстрой последовательности. Чтобы произошел такой скачок тока, должны соблюдаться некоторые условия.
Понятно, что если скорость заряда конденсатора равна скорости его разряда, то конденсатор работать не будет.
Если скорость разряда меньше равна скорости его заряда, то мощность конденсатора будет несущественна.

Но если, наоборот, скорость разрядки конденсатора будет больше скорости его зарядки, будет получаться скачок тока.

Очевидно, что если скорость, с которой энергия растрачивается при разряде конденсатора, намного превосходит ту, с которой она восполняется конденсатором, то скачки тока будут сравнительно небольшими, и будут происходить через значительные промежутки времени.
Так происходит всегда, когда конденсатор значительной мощности заряжается от сравнительно небольшой машины.
Если скорость подачи и скорость расходования тока не сильно отличаются друг от друга, а скачки тока будут быстро следовать один за другим, то эти скорости будут все более и более уравниваться до пределов, характерных для каждого определенного случая и зависящего от числа произошедших скачков тока.
Таким образом, мы может получить от генератора постоянного тока такую быструю последовательность разрядов, какую пожелаем.

Конечно, чем выше напряжение генератора, тем меньшей емкости конденсаторы можно использовать.
Поэтому, предпочтительно использовать генератор с очень большим напряжением. Кроме того, такой генератор позволяет большую частоту колебаний.
При соблюдении вышеописанных условий, скачки тока могут иметь одно направление, но в большинстве случаев возникает колебание, которое накладывается на основные колебания тока.
Когда созданы такие условия, при которых не возникает осцилляции, то импульсы тока получаются однонаправленными, что обеспечивает преобразование данного тока высокого напряжения в постоянный ток низкого напряжения.
Я думаю, это может найти себе применение на практике.
Этот метод преобразования тока чрезвычайно интересен, и я был поражен его красотой, когда он впервые получился.
В определенных отношениях метод идеален. Для него не требуется никаких механических устройств, он позволяет получать ток любой частоты из обычного тока, постоянного или переменного.
Частота основных разрядов зависит от относительной скорости подачи тока и его расходования, и может легко варьироваться в широком диапазоне простой регулировкой этих параметров.

Частота наложенных колебаний регулируется изменением емкости конденсаторов, величиной самоиндукции и сопротивлением цепи. И вновь напряжение тока можно поднимать до величин, которые могут выдержать изоляционные материалы, комбинируя величины емкости и самоиндукции, либо индукцией во вторичной обмотке, которая должна состоять всего из нескольких витков проволоки.
Поскольку часто возникают условия, при которых прерывания, или колебания не могут устанавливаться самостоятельно, особенно при использовании источника постоянного тока, это дает возможность подключить к схеме прерыватель, оснащенный электрической дугой, и использовать его, как я показывал уже несколько лет назад, в качестве вентилятора, магнита, или иного устройства.
Магнит существенно облегчает преобразование постоянного тока и делает это очень эффективно.
Как я уже отмечал ранее, в ситуации, когда в качестве источника электрической энергии используется генератор переменного тока, желательно, чтобы частота тока была низкой, а сила тока, образующего дугу, высокой. При этом магнит будет работать более эффективно.
Внешний вид такого разрядника с магнитом, который был признан удобным, и после нескольких испытаний был принят для преобразования постоянного тока, изображен на рис.2.
На этом рисунке, N и S являются полюсами очень прочного магнита, который возбуждается катушкой С.
Для удобства регулировки им придали заостренную форму, а винтами SS1 могут быть закреплены в любом положении. Разрядные стержни d d1, утонченные на концах для того, чтобы обеспечивать более точное сближение полюсов магнита, вставляются в латунные опоры b b1 закрепляются в выбранном положении винтами S2S2.
Пружины r r1 и втулки СС1 могут скользить по стержням.
Они служат для установки стержней на определенном расстоянии посредством винтов S3S3, а также для регулировки положения полюсов относительно друг друга.

Для того, чтобы создать электрическую дугу, одну из больших резиновых ручек h h1 быстро толкают рукой, в результате чего концы стержней контактируют друг с другом, но затем немедленно возвращаются в исходное положение пружинами r r1.
Такой механизм часто просто необходим, а именно в случаях, когда ЭДС недостаточно велика для передачи разряда через зазор, а также когда желательно избегать короткого замыкания генератора в результате соприкосновения металлических контактов стержней.
Скорость прерываний тока с помощью магнита зависит от интенсивности магнитного поля и от разности потенциалов на концах дуги.
Прерывания обычно производятся с такой частотой, чтобы получился музыкальный звук.
Несколько лет назад было замечено, что когда мощная индукционная катушка разряжается между полюсами сильного магнита, процесс сопровождается громким звуком, похожим на звук от выстрела небольшого пистолета. Оставалось неясным, почему сила искр увеличивалась при появлении магнитного поля.
Теперь понятно, что ток разрядки, протекающий в течение некоторого времени, многократно прерывается магнитом, тем самым вызывая звук.
Феномен особенно заметен, когда поле тока большого магнита или динамо-машины сталкивается с сильным магнитным полем.
Когда ток, протекающий через изолирующий зазор достаточно велик, он позволяет скользить по концам разрядных стержней кусочкам очень прочного углерода и дает возможность играть электрической дуге между этими кусочками углерода.
Это сохраняет металлические стержни, а кроме того позволяет воздушной прослойке оставаться нагретой, так как углерод плохо проводит тепло.
В результате для поддержания последовательности разрядов требуется меньшая ЭДС в пространстве дуги.

Другой тип разрядного устройства, который может быть применен в некоторых случаях, показан на рис.3.
В данном случае стержни dd1 проходят через отверстия деревянной коробки В , которая изнутри густо покрыта слюдой, что обозначено жирной линией.
Отверстия снабжены слюдяными трубками m1 определенной толщины, которые не должны находиться в контакте со стержнями dd1 . Коробка снабжена крышкой С немного большего размера, боковые стенки которой наклонены к внешним сторонам ящика.
Место, где возникают искры, нагревается маленькой лампой l , находящейся в ящике.
Пластина р, расположенная выше лампы позволяет тяге воздуха проходить только через воздуховод в.
Воздух, поступающий через отверстия 0 0 , или через нижнюю стенку коробки следует путем, показанным стрелками. Когда разрядник приведен в действие, дверца коробки закрыта так, что свет дуги не виден снаружи.
Желательно, насколько это возможно, сделать свет невидимым снаружи, так как он создает помехи в некоторых экспериментах.
Этот тип разрядника прост и очень эффективен при умелом с ним обращении.
Воздух нагревается до определенной температуры, его изолирующие свойства ухудшаются и он становится слабым диэлектриком.
Вследствие этого, электрическая дуга может возникать на значительно большем расстоянии. Конечно, дуга должна быть достаточно изолирована, чтобы разряд, проходящий через изолирующее пространство, был именно пробивной разряд
.
Образующаяся в таких условиях дуга может оказаться очень чувствительной и слабого тока воздуха через воздуховод лампы С может оказаться достаточно для получения быстрых прерываний.
Корректирование результатов достигается путем изменения температуры и скорости протекающего воздуха.
Достичь обеспечения тяги теплого воздуха можно и другими способами, без использования лампы.
Очень простым способом, часто применяемым на практике, является заключение дуги в длинную вертикальную трубку с пластинками сверху и снизу для регулирования температуры и скорости воздушного потока. Необходимо также предпринять некоторые меры для приглушения звука.
Разрежение также сильно влияет на ослабление диэлектрических свойств воздуха. Разрядники подобного типа я использовал в сочетании с магнитом. Для этих целей бралась большая трубка с тяжелыми электродами из углерода или металла, между которыми происходил разряд.
Трубка помещалась в сильное магнитное поле. Когда разрежение, возникающее в трубке достигало определенной точки, то разряд происходил легко, но давление воздуха при этом должно было быть больше обычных 75 мм. рт. ст.

В другом типе разрядника, обладающего всеми вышеупомянутыми свойствами, разряд получается при прохождении между двумя регулируемыми магнитными полюсами.
При этом температура пространства между ними сохраняется повышенной. Здесь следует заметить, что когда используется такое или любое другое прерывающее устройство и ток проходит через первичную обмотку пробивной разрядной катушки, то как правило, не целесообразно получать число прерываний тока в секунду больше чем естественная частота колебаний динамо-машины, поставляющей ток, и который обычно невелик.
Следует также заметить, что несмотря на то, что устройства, упоминаемые в связи с пробивным разрядом, удобны для использования при определенных условиях, тем не менее, иногда они могут вызывать определенные сложные, поскольку вызывают перебои колебаний, а также другие нарушения, которые следует устранять.
К сожалению в этом красивом методе преобразования тока есть недостаток, который к счастью, не является жизненно важным, и который постепенно устраняется.

На мой взгляд, лучшей формой привлечения внимания к этому недостатку и описания плодотворного способа борьбы с ним, будет сравнение электрического процесса с его механическим аналогом.
Описать этот процесс можно следующим образом. Представим себе резервуар с широко раскрывающимся дном, которое закрыто благодаря давящей пружине.
Но оно внезапно и резко раскрывается, как только жидкость в резервуаре достигает определенной высоты. Дадим жидкости попасть с определенной скоростью в резервуар через подающую трубу.
Когда жидкость достигнет критической высоты, пружина поддается и дно резервуара открываемся. Жидкость немедленно проваливается в широкое отверстие, а пружина вновь закрывает дно. Резервуар вновь заполняется и через определенный интервал времени процесс повторяется.
Понятно, что если через трубу жидкость поступает быстрее, чем способно вытечь через дно, оно будет закрыто, и резервуар будет оставаться переполненным.
Если скорости подачи и вытекания равны, дно будет оставаться частично открытым. Никаких колебаний столба жидкости при этом не произойдет, хотя это и возможно, если предпринять некоторые меры.
Но если входная труба подает жидкость недостаточно быстро, будут наблюдаться колебания. В этом случае всякий раз, когда крышка открывается или закрывается, пружина и столб жидкости, при достаточной гибкости пружины и инертности движущихся частей, будут вызывать независимые колебания.

В этой аналогии жидкость можно уподобить электричеству или электрической энергии, резервуар — конденсатору, пружину — диэлектрику, а трубу — проводу, через который электричество поступает в конденсатор. Чтобы сделать эту аналогию совершенно полной, следует предположить, что дно при каждом его открывании, очень сильно ударяется об неэластичную преграду.
Этот удар сопровождается потерей некоторого количества энергии, а кроме того происходит некоторое рассеивание энергии из-за фрикционных потерь. По предыдущей аналогии предполагается, что жидкость находится под постоянным давлением.
Если предположить, что наличие жидкости в резервуаре ритмически изменяется, можно провести аналогию с переменным током. Процессы не могут считаться совершенно идентичными, но в принципе действие одинаково.
Для того чтобы сделать вибрацию экономичной, желательно, насколько это возможно, снизить ударные и фрикционные потери. Что касается последних, которым в электрической аналогии соответствуют потери из-за сопротивления цепей, то избежать их полностью невозможно, но их можно свести к минимуму соответствующим выбором размеров цепей и применением тонких проводников в форме крученых жил.
Но потери энергии, вызываемые первым пробоем диэлектрика и которые в приведенном выше примере соответствуют сильному удару дна об неэластичную преграду, необходимо избегать.
В момент пробоя воздушный зазор имеет очень высокое сопротивление, которое можно снизить до очень маленькой величины следующим образом: по мере увеличения силы тока, увеличивать температуру воздуха.
Потери энергии должны значительно уменьшиться, если поддерживать температуру воздушного зазора очень высокой, но в таком случае не будет происходить пробивного разряда. Умеренно нагревая , пространство лампой или иным способом, мы существенно увеличим экономичность, связанную с образованием дуги.
Использование магнита, или другого прерывающего устройства не снизит потерь энергии в дуге. Подобно тому, как струя воздуха только облегчает выход энергии.

Воздух или газ вообще, в этом отношении ведет себя странно. Когда два тела заряжаются до очень высоких значений разности потенциалов, затем происходит пробивной разряд через воздушный зазор, то в этот момент по воздуху может распространяться любое количество энергии.
Очевидно, далее эта энергия гасится материальными частицами; в результате столкновений и взаимного влияния молекул друг на друга. Обмен молекулами в пространстве происходит с невообразимой скоростью.
Когда происходит мощный разряд между электродами, они могут оставаться совершенно холодными, а потери энергии в воздухе могут достигать любых размеров. Вполне реально при большой разности потенциалов рассеять в пространство некоторую мощность через разрядную дугу так, что температура электродов не повысится.
Практически все фрикционные потери энергии происходят в воздухе. Если не допускать обмен молекул в воздушной среде, например, поместить газ в герметически закрытый сосуд, то можно быстро довести газ внутри сосуда до высокой температуры даже при очень маленьком разряде.
Трудно оценить, насколько много энергии теряется в звуковых волнах, как слышимых, так и неслышимых, при возникновении сильного разряда. Когда ток, проходящий через пространство между электродами велик, они могут быстро нагреться, но это не позволяет надлежащим образом измерить потери энергии в дуге, поскольку потери энергии, проходящей через зазор, могут быть сравнительно малы.
Несомненно, что воздух или газ вообще, по крайней мере, при обычном давлении не являются лучшей средой, в которой может происходить пробойный разряд.

Атмосферный воздух и другие газы, находясь под высоким давлением, больше подходят в качестве среды для зазора. Я провел длительные эксперименты в этом направлении.
К сожалению, они тяжело осуществимы из-за трудностей и больших затрат, связанных с получением сжатого воздуха. Но даже если средой, в которой происходит разряд, являются жидкость или твердое тело, некоторые потери имеют место, хотя они и меньше чем в воздухе.
На самом деле, неизвестно тело, которое бы не разрушались в дуге. Среди ученых остается открытым вопрос, может ли вообще дуговой разряд происходить в воздухе без отрыва частиц электродов.
Я полагаю, что когда ток очень мал, а дуга велика, то относительно большое количество тепла расходуется при разрушении электродов, которые отчасти из-за этого могут оставаться совершенно холодными.
Идеальная среда для разрядного промежутка должна только трескается, а идеальный материал для электродов не должен разрушаться. При маленьком токе, протекающем через разрядный промежуток, наилучшим материалом для электродов является алюминий, но он не годится для большой силы тока.
Пробивной разряд в воздухе, или более или менее обычных условиях не представляет собой нечто напоминающее растрескивание.
Правильнее было бы сравнить его с прохождение бесчисленного количества пуль через массу, обладающую большой фрикционной устойчивость этому воздействию, что сопровождается значительной потерей энергии.

Среда, которая должна только трескаться при электростатическом напряжении, а это возможно в случае абсолютного вакуума, такая как чистый эфир, должна вызывать очень небольшие потери в разрядном пространстве, настолько маленькие, что ими можно пренебречь.
Поэтому, по крайней мере, теоретически, растрескивание может произойти в результате очень малого смещения.
В продолговатой вакуумной лампе, снабженной двумя алюминиевыми клеммами, действуя с большой осторожностью, я преуспел в получении такого вакуума, что вторичный разряд пробивной разрядной катушки проходил через лампу в виде тонких потоков искр.
Любопытно, что разряд полностью игнорировал клеммы и начинался на двух алюминиевых пластинках, которые служили электродами.
Такой, почти полный вакуум может поддерживаться в течение очень короткого промежутка времени.
Возвращаясь к идеальной среде, представьте для наглядности кусочек стекла или похожего материала, зажатого в тиски и сжимаемого все больше и больше. В определенный момент времени усиливающееся давление заставит стекло треснуть.
Потери энергии при разбиении стекла практически ничтожны, хотя сила приложена большая.
Теперь представьте, что стекло обладает свойством восстанавливаться после уменьшения давления.
Так ведет себя диэлектрик в разрядном пространстве.

Но ввиду того, что должны происходить некоторые потери в разрядном пространстве, среда, которая должна быть постоянной, должна пропускать разряд с большой скоростью. В предыдущем примере стекло хорошо закрыто, это означает, что диэлектрик в разрядном пространстве обладает хорошей изолирующей способностью.
Когда стекло трескается, то это сигнализирует о том, что среда в разрядном пространстве стала хорошим проводником.
Диэлектрик должен очень существенно менять свое сопротивление в зависимости от изменений электродвижущей силы в разрядном пространстве.
Это состояние было достигнуто, но очень несовершенным способом: нагреванием воздуха до определенной критической температуры, которая зависит от ЭДС , проходящей через разрядное пространство.
Но дело в том, что воздух не обеспечивает пробивной разряд, при резких изменениях этого условия.
В частности, резкому всплеску тока всегда предшествует слабый ток, который сначала повышается постепенно, а затем относительно быстро.
Вот почему период изменения значительно выше, при пробое, например, через стекло, нежели через воздух, или иной материал со схожими диэлектрическими свойствами.

Поэтому, в качестве среды для прохождения разряда, предпочтительнее выбирать твердое тело или даже жидкость. Трудносебе представить твердое тело, которое обладает способностью восстанавливаться после растрескивания. Но жидкость, особенно под высоким давлением, фактически обладает свойствами, присущими твердому телу, но при этом не трескается.
Следовательно, жидкий изолятор может быть более подходящим диэлектриком, чем воздух. Следуя этой идее, было проведены испытания большого количество различных типов разрядных устройств, в которых использованы такие изоляторы, иногда даже при большем давлении.
Мне представляется важным более подробно остановиться на одном из устройств, использованных в эксперименте. Одно из таких разрядных устройств изображено на рис.4а и 4b.
Полый металлический шкив Р (рис.4а) закреплен на валу а, который вращается со значительной скоростью. Внутри шкива, но не соприкасаясь с ним, расположен тонкий диск h (который для большей наглядности показан толстым). Диск закреплен в прочной резиновой форме, в которую вставлены два металлических сегмента S S, с металлическими удлинителями е е, в которые ввинчены проводящие клеммы t t, покрытые толстыми трубками из прочной резины tt.

Резиновый диск h с его металлическими сегментами SS обработан на токарном станке и вся его: поверхность отполирована так, чтобы исключить любое возможное фрикционное сопротивление при движении в жидкости.
В полости шкива находится изолирующая жидкость, которая разлита тонким слоем так, что достигает открытой стороны фланца f, который плотно ввинчен во внешнюю поверхность шкива.
Контакты t t, подключены к противоположным контактам батареи конденсатора так, чтобы разряд проходил через жидкость. Когда шкив вращается, жидкость растекается против обода шкива и ее давление значительно усиливается.
Таким простым способом разрядное пространство заполняется средой, поведение которой практически подобно твердому веществу, и которая обладает качеством немедленно заполнять возникающие трещины.
Кроме того, она циркулирует через разрядное пространство с большой скоростью. Очень сильные эффекты были получены с использованием разрядных устройств этого типа с жидкостными прерывателями самых разных форм.
Как и ожидалось, обнаружилось, что при определенной длине провода получалась искра, длина которой превосходила длину искры в случае, когда в качестве прерывающего устройства использовался воздух. Обычно в типе описанного выше разрядного устройства скорость и соответственно, давление жидкости ограничены по причине трения жидкости.
Но практически получаемая I скорость более чем достаточна для получения числа прерываний, подходящих для обычно используемых цепей. В таких случаях металлический шкив Р снабжался выступами, направленными внутрь, и по скорости вращения шкива можно было подсчитать получившееся число прерываний.

Кроме того, продолжались эксперименты с жидкостями различной изолирующей способности, с целью снизить потери мощности в дуге. Когда изолирующая жидкость умеренно нагревалась, уменьшались и потери мощности в дуге.
В экспериментах с различными разрядными устройствами этого типа была отмечена важная деталь. Например, было обнаружено, что поскольку созданные условия благоприятны для образования искр большой длины, получающийся таким образом ток не лучшим образом подходит для получения световых эффектов.
Опыт показал, что для таких целей больше подходит гармоническое повышение и понижение потенциала.
Будь то твердое тело, которое раскалено или фосфоресцирует, будь то энергия, передаваемая катушкой конденсатора через стекло, совершенно ясно, что гармоническое повышение и понижение потенциала действует менее разрушительно, а вакуум удерживается более длительное время. Это легко объясняется тем, что идущий в вакууме процесс имеет электролитическую природу.
На схеме, изображенной на рис.1, на которую я уже ссылался, проиллюстрированы наиболее часто встречающиеся на практике случаи. Имеется ток, постоянный или переменный, получаемый от источника электроснабжения.
Для экспериментатора в изолированной лаборатории подходит использование описанной выше машины G, которая может вырабатывать оба вида тока. Кроме того, предпочтение отдается этой машине потому, что экспериментатор использует большое количество электрических схем, а также потому, что она может оказаться полезной и удобной в случаях, когда требуется менять направление тока в разных фазах эксперимента.

На схеме D представляет собой цепь прямого, а А - цепь переменного тока. В каждой из них показаны три ответвления цепи, каждое из которых снабжено двойным переключателем линии S S S S S S.
Сначала рассмотрим преобразование постоянного тока; представляет собой простейший случай. Если ЭДС генератора достаточна для пробоя небольшого воздушного пространства, по крайней мере, когда последний нагревается или иным способом понижается его изоляция, то в этом случае не составляет особого труда поддерживать вибрацию с хорошей экономичностью, правильно регулируя емкость, самоиндукцию и сопротивление цепи L, содержащей устройства l l m.
В этом случае магнит N S можно с успехом объединить с воздушным пространством.
Разрядное устройство dd с магнитом может быть расположено любым из способов, указанных на схеме жирной, или пунктирной линиями.
Цепь с соединениями и устройствами предполагает наличие показателей, пригодных для получения и поддерживания колебаний.
Обычно ЭД С в цепи или в ответвлении составляет 100 вольт или около того.
Этого недостаточно, чтобы произошел пробой через разрядное пространство. Для исправления этого недостатка можно использовать много различных способов, повышая ЭДС через разрядное пространство.
Возможно, что простейшим из них является последовательное включение большой катушки самоиндукции к цепи L. При возникновении дуги, например, через разрядное устройство, изображенное на рис.2, магнит тут же выдует ее.

Теперь дополнительный ток разряда с большой ЭДС пробьет пространство и вновь создается путь с низким сопротивлением для прохождения тока от динамо-машины. Это вызовет внезапный всплеск тока, идущего от динамо-машины воздействие тока, идущего из динамо-машины и ослабление возмущение излишнего тока.
Этот процесс повторяется очень быстро. Таким образом, мне удалось поддерживать колебания через разрядное пространство на уровне 50 вольт и даже меньше.
Но такое преобразование не рекомендуется по причине слишком сильного тока, проходящего через зазор, и возникающего в результате этого нагревания электродов.
Кроме того, полученная таким образом частота очень низка из-за высокого уровня самоиндукции, возникающей в цепи.
Очень желательно чтобы ЭДС была как можно больше, во-первых для тог, чтобы увеличить экономичность преобразования, а вовторых, чтобы получить высокую частоту.
Конечно, разность потенциалов в этих электрических осцилляциях приравнивается к силе натяжения в механических колебаниях пружины.
Чтобы получить очень быструю вибрацию в цепи с некоторой инерцией, необходима большая сила натяжения или разность потенциалов.
Между прочим, когда ЭДС очень велика, возникает необходимость в использовании конденсатора, который обычно используется в цепях, но емкость его должна быть небольшой. Это даст дополнительные преимущества.
Для того, чтобы увеличить ЭДС до значений во много раз превышающих те, которые получают при обычном распределении тока, используют вращающийся трансформатор g так, как показано на рис.la, либо включают другую машину с высокой разностью потенциалов для того, чтобы мотор работал от генератора G.
Последний способ предпочтителен, так как эти изменения легко внести и применить. Подключения высоковольтных проводов похожи на подключения в ответвлении , за исключением того, что конденсатор С, который должен быть регулируемым, подключен к цепи высокого напряжения.

Также в эксперименте обычно используют катушку с регулируемой самоиндукцией, которую последовательно включают в цепь. Когда напряжение тока очень велико, обычно применяют магнит в соединении с разрядным устройством, сравнительно малой мощности.
Варьируя размерами цепи легко установить параметры, при которых поддерживаются колебания. Использование постоянной ЭДС в высокочастотных преобразованиях имеет некоторые преимущества по сравнению с использованием переменной ЭДС: более простая регулировка и контроль значений ЭДС.
Но, к сожалению, величина ЭДС ограничивается величиной получаемого напряжения. Обмотка также может быть легко повреждена от воздействия искр, которые возникает между частями якоря, или коммутатора при очень большой осцилляции.
Кроме того, такие трансформаторы дороги в изготовлении. Как показывает опыт, лучше придерживаться схемы, изображенной на рис.IIIа.
В этом устройстве использован вращающийся трансформатор g для преобразования постоянного тока низкого напряжения в переменный низкочастотный ток, преимущественно тоже с низким напряжением. Напряжение тока затем повышается в стационарном трансформаторе Т. Вторичная обмотка S трансформатора подключена к регулируемому конденсатору С, который разряжается через зазор, или разрядник d d, и может располагаться одним из указанных на схеме способов.
Также как и в предыдущих случаях, ток высокой частоты получают со вторичной обмотки S пробивной разрядной катушки. Это, несомненно, самый дешевый и наиболее удобный способ преобразования постоянного тока.

Три ответвления цепи А представляют собой часто встречающиеся в практике способы преобразования переменного тока. На рис.1b, конденсатор С, как правило большой емкости; включен в цепь L содержащую устройствa TT.
Предполагается, что устройства т m обладают высокой самоиндукцией, для того чтобы передавать частоту тока более или менее схожую с частотой тока динамо-машины. В данном случае разрядное устройство d d должно иметь число прерываний в секунду равное удвоенной частоте динамо-машины.
Если же этого нет, то, по крайней мере, число прерываний должно быть кратно или равно частоте динамо машины.
На рис.1b можно увидеть, что преобразование в ток высокого напряжения можно добиться, когда разрядное устройство d d исключено из цепи. Но эффекты, получаемые током, резко повышающимся до высоких значений, как в пробойном разряде, существенно отличаются от тех, которые получаются токами, поступающими от динамо-машины, повышающимися и понижающимися гармонически.
Например, в данном случае число прерываний могло быть равно удвоенной частоте динамо-машины, или, другими словами, могло иметь такое же число основных колебаний, как если бы они были получены без разрядного пространства. Возможно также, что при этом не возникали бы более быстрые накладные колебания.
А поскольку напряжение в разных точках цепи различно, то вряд ли мы найдем два случая, где импеданс и другие явления, которые зависят от частоты изменения, походили бы друг на друга. Таким образом, при работе с токами пробойного разряда, главным элементом, который следует принимать во внимание, является не частота, а скорость изменения в единицу времени.

При низкой частоте в определенных условиях могут быть получены такие же эффекты, как и при высокой частоте, если при этом обеспечена достаточно высокая скорость изменения.
Так, если низкочастотный ток возрастает до разности потенциалов, скажем, 75 000 вольт, и ток высокого напряжения проходит через несколько нитей накала, обладающих высоким сопротивлением последовательно соединенных ламп, то важность разреженного газа, окружающего нити накала становится очевидной.
Ниже об этом будет рассказано подробней. Как мы увидим позже, если ток низкой частоты в несколько тысяч ампер проходит через металлический брусок, то наблюдается поразительный феномен импеданса, такой же как и с током высокой частоты.
Однако очевидно, что с током низкой частоты невозможно получить такую же скорость изменения в единицу времени, как и с током высокой частоты, следовательно, эффекты производимые последним более заметны.
Мне кажется целесообразным сделать несколько предварительных замечаний в отношение недавно описанных эффектов. Совершенно случайно обнаружилось, что большинство этих эффектов происходят также с токами высокой частоты.
Частота сама по себе ничего не означает, исключая случаи когда рассматривается не возбужденная гармоническая осцилляция. В ответвлении цепи Шb расположение компонентов схоже с тем, что показано на ответвлении Ib. Различие состоит в том, что ток, разряжающийся через зазор d d, используется для индуцирования тока во вторичной обмотке S трансформатора Т.



В этом случае вторичная обмотка должна быть снабжена регулируемым конденсатором для ее настройки с первичной обмоткой. Ответвление цепи IIb представляет собой схему преобразования переменного тока высокой частоты, который используется наиболее часто, и который оказался наиболее удобным в применении. В этой схеме делается акцент на то, что было уже рассмотрено ранее, и описывать их здесь нет необходимости.
Некоторые из этих результатов получены с использованием высокочастотного генератора переменного тока. Описание этой машины я приводил в своем выступлении перед аудиторией Американского Института Инженеров-электриков, а также в периодической печати того периода, в частности в журнале Electrical Engineer от 18 марта 1891 года. Теперь я перейду к экспериментам.

О ЯВЛЕНИЯХ, ПРОИЗВОДИМЫХ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЙ СИЛОЙ.

Первый класс эффектов, которые я собираюсь показывать Вам — это эффекты, производимые электростатической силой. Это сила, которая управляет движением атомов, обуславливает их столкновения и порождает энергию тепла и света.
Эта сила также служит причиной агрегации атомов бесконечным количеством способов, в соответствии с фантастическими проектами Природы, и образует все те изумительные структуры, которые мы видим вокруг себя.
Если наши нынешние представления верны, то это наиболее важная для нас сила в Природе. Как термин, электростатика может подразумевать устойчивое электрическое состояние, но нужно заметить, что в наших экспериментах эта сила не постоянна, она изменяется с частотой, которую можно рассматривать как умеренную — миллион раз в секунду, или около того.
Это позволяет мне воспроизвести множество эффектов, которые с силой постоянной величины произвести невозможно.
Когда два токопроводящих тела изолированы и заряжены, мы говорим, что между ними действует электростатическая сила. Эта сила проявляет себя в притяжении, отталкивании и напряжении, возникающих в телах, пространстве, или внешней среде.
Напряжение в воздухе, или в другой среде, разделяющей два токопроводящих тела, может быть настолько велико, что может произойти прорыв, и тогда мы видим искры, пучки света, или, как их иначе называют, стримеры.

Эти стримеры образуются в большом количестве, когда сила, протекающая через воздух, быстро изменяется. Я наглядно покажу действие этой электростатической силы в новейшем эксперименте, в котором я использую индукционную катушку, о которой я уже говорил ранее.
Катушка размещается в контейнере, заполненном маслом, и устанавливается под столом. Два конца провода вторичной обмотки проходят через две толстых столбика из прочной резины, которые выдаются на некоторую высоту над уровнем стола.
Концы или клеммы вторично обмотки необходимо хорошо заизолировать с помощью прочной резины, поскольку даже сухое дерево является плохим изолятором для тока с огромной разностью потенциалов. На одной из клемм катушки я разместил большую сферу, сделанную из листа латуни, которую подсоединил к большой изолированной латунной пластине.
Это позволило мне выполнять эксперимент при условиях, которые, как вы увидите, наиболее подходят для этого эксперимента. Затем я привел катушку в действие и приблизил свободную клемму к металлическому предмету, находящемуся в моей руке, так, чтобы не получить ожогов. Когда я приблизил металлический предмет на расстояние в восемь или десять дюймов, стремительный поток искр вырвался с конца провода вторичной обмотки, который проходил через резиновую трубку.

Искрение прекращалось, когда металл в моей руке соприкасался с проводом. Теперь моя рука находилась под действием сильного электрического тока с колебаниями около одного миллиона раз в секунду.
Все вокруг меня заполнилось электростатической силой, молекулы воздуха и частицы пыли подверглись этому воздействию и сильно бились о мое тело. Возбуждение частиц было таким сильным, что когда выключили свет, можно было увидеть потоки слабого света, появившиеся на некоторых частях моего тела.
Когда такой стример вспыхивает на какой либо части тела, он вызывает ощущение, подобное уколу иглы. Когда разность потенциалов достаточно велика, а частота колебаний, наоборот, мала, то кожа может получить серьезные ;. повреждения от воздействия огромного напряжения.
Кровь с большой силой будет хлестать наружу в виде тонкой струи или брызг, настолько малых, что они будут невидимы, точно также как масло, находящееся на положительной клемме машины Гольца.
Разрыв кожи, хотя это рис.5 и может показаться невозможным сначала, вполне возможен, так как ткани, расположенные под поверхностью кожи, являются несравнимо лучшими проводниками, чем сама кожа. По крайней мере, это кажется правдоподобным, исходя из некоторых наблюдений.
Я могу сделать эти потоки света видимыми для всех, если прикоснусь металлическим предметом к одной из клемм и приближу мою свободную руку к латунной сфере, которая подсоединена ко второй клемме катушки. Когда рука приближается, воздух между ней и сферой возбуждается сильнее, и вы видите потоки света, исходящие с кончиков моих пальцев и с руки в целом (рис.5).
Если бы я еще ближе поднес руку, то к ней слетали бы сильные искры со сферы, и это могло бы быть опасным. Стримеры не доставляют никакого неудобства, за исключением того, что кончики пальцев чувствуют сильное тепло.
Эти стримеры не следует сравнивать с теми, которые вырабатываются электрофорным генератором, так как во многих отношениях их поведение различно.
Я подсоединил латунную сферу и пластину к одной из клемм для того, чтобы предотвратить образование видимых стримеров на клемме, а также для того, чтобы предотвратить распространение искр на значительное расстояние. Кроме того, такой контакт благоприятно сказывается на работе катушки.
Потоки света, испускание которых с моих рук вы наблюдаете, обусловлено разностью потенциалов величиной около 200 000 вольт, изменяющейся довольно нерегулярно, иногда до миллиона раз в секунду.

Для того чтобы окружить пеленой света все мое тело потребуются колебания такой же амплитуды, но скорость их должна быть в четыре раза больше. Для этого требуется напряжение более 3 000 000 вольт.
Но это пламя не должно меня обжигать, совсем наоборот, вероятность повреждения уменьшается.
Даже сотой части такой энергии, направленной по-другому, достаточно, чтобы убить человека.
Величина энергии, которая таким образом может проходить через тело человека, зависит от частоты и потенциала тока. Делая оба этих показателя очень большими, можно пропускать через тело человека огромное количество энергии без малейшего для него дискомфорта, за исключением, возможно, руки, по которой движется ток.
Причиной того, что тело не испытывает боль и ему не причиняется вред, является то, что повсюду, где ток протекает через тело, его поток направлен под прямым углом к поверхности тела.
Поэтому тело экспериментатора является огромным рассекателем потока и его плотность очень мала, за исключением руки, где плотность может  быть  значительной.
Но  если  только  небольшая часть энергии будет направлена так, что ток будет проходить через тело так, как при  низкой частоте, полученный удар может быть смертельным.

Я думаю, что постоянный или  низкочастотный переменный ток  в принципе опасен  из-за того, что  его  распределение через  тело непостоянно. Он должен  разделяться на  мельчайшие ручейки с большой плотностью, из-за  чего повреждаются жизненно важные  органы.
Не сомневаюсь, что такой  процесс происходит, хотя никаких подтверждений не было  обнаружено при проведении эксперимента. Постоянный ток причиняет повреждения, но еще более болезненным  является переменный ток  с  очень  низкой  частотой.
Основанием выразить это мнение, которое  родилось в результате  длительного эксперимента и наблюдений постоянного и переменного  токов,  явился  явный  интерес к  этому  предмету,  выражающийся  в  ошибочных идеях, ежедневно выдвигаемых в журналах  по  этому  вопросу.
Я могу проиллюстрировать эффект электростатической силы при помощи другого замечательного эксперимента, но  перед  этим  я должен  привлечь ваше  внимание к одному  или двум фактам. Ранее  я сказал, что  когда  среда  между  двумя  электростатически заряженными телами   напряжена  до   определенного   предела,  то   это   вызывает  действие,   или,   говоря популярным языком, противоположные электрические заряды  объединяются и нейтрализуют друг друга.

 Это разрушение среды  всегда  происходит, когда  сила, действующая между телами, постоянна или  варьируется с умеренной скоростью. Если  же изменения скорости существенно больше, то такое  деструктивное действие   не  происходит вне  зависимости от того, насколько велика   эта   сила. 
 Вся   энергия   расходуется  на   излучение,  конвекцию,   механическое  или химическое действие. Таким  образом, длина  искры, или  наибольшее расстояние, на  котором может  возникнуть искра  между электростатически заряженными телами  является тем меньше, чем  больше   изменения  скорости заряда.
  Но это  правило  может  быть истинно только для обычных случаев, когда сравниваемые скорости варьируются в широком диапазоне.
Я экспериментально покажу вам   различие  в   эффектах,   получаемых  при   быстром изменении силы, при  постоянной силе, или  при  умеренном изменении силы. У меня есть две большие латунные пластины р р, согнутые  в кольца(рис.6а  и  рис.6b), которые  закреплены в передвижных изолирующих держателях, стоящих на столе.
Пластины присоединены к концам вторичной обмотки катушки, похожей на ту, что использовалась ранее.
 
Я разместил пластины на расстоянии в десять  или двенадцать дюймов  друг от друга и включил катушку. Я увидел, что пространство  между   пластинами  размером около двух кубических футов заполнилось ровным светом, рис.6а.
Этот свет обусловлен стримерами, которые вы могли  видеть  в первом  эксперименте, но теперь  он был более  интенсивным. Я уже акцентировал внимание на важности стримеров в коммерческих приборах, но они очень  важны и в чисто  научных  исследованиях.
Часто  их плохо  видно, но  они  всегда  есть, они  поглощают энергию  и  изменяют действие   приборов.  Когда   стримеры  интенсивны,  как  сейчас,  они   в больших  количествах производят озон  и, кроме  того, как отметил  профессор Крукс, азотистую кислоту.
Это химическая реакция такая быстрая, что когда работает катушка, такая  как в нашем случае, то в скором  времени атмосфера в маленькой комнате становится невыносимой из-за вредного воздействия на глаза и горло.

 Но при умеренном воздействии стримеры замечательно освежают  атмосферу подобно грозе, и опыты, бесспорно, оказывают благоприятное действие.
В этом  эксперименте сила, действующая между пластинами, изменяется по интенсивности и  с  очень   большой  скоростью.  Теперь   я  сделаю   скорость  изменения  в  единицу   времени значительно меньше. Этого  эффекта я достигаю, пропуская разряд  через  первичную обмотку индукционной  катушки  с   меньшей  частотой,  а  также   уменьшая  скорость  колебаний  во вторичной  обмотке.
 Первый  результат   достигается  путем  уменьшения  ЭДС  в  воздушном пространстве первичной цепи, а второй, путем сближения двух латунных  пластин на расстояния около  трех или  четырех  дюймов. Когда катушка работает, вы уже не видите  стримеры или  свет между пластинами, хотя среда  между ними  находится под огромным напряжением.
Я продолжу  увеличивать напряжение, повышая ЭДС в первичной цепи, и вы увидите, как расходуется  воздух  и  помещение  освещается  фейерверком  блестящих,  сухих, шумных искр, рис.6Ь. Эти искры  могли быть получены также и при постоянной (не изменяющейся) силе;  это явление хорошо  знакомо уже многие  годы, хотя и получалось при  помощи совершенно другого прибора.
При  описании этих двух явлений с такими разительными отличиями, я намеренно говорил   о  силе,  действующей  между  пластинами.  В  соответствии с  общепринятой точкой зрения было  бы  правильным сказать, что  это  была  переменная ЭДС , действующая между пластинами. Этот термин совершенно правилен и применим во всех случаях, когда очевидна, по крайней мере, возможность зависимости между электрическими состояниями пластин или электрическое действие  возникает из-за  их близости друг к другу.
 Но  если  пластины удалены на бесконечное или предельное расстояние друг от друга, то нет ни возможности, ни какой-либо необходимости в такой  зависимости. Я предпочитаю использовать термин "электростатическая сила"   и  говорить,  что  такая   сила  действует   вокруг   каждой   пластины,  или   вообще   любого электрически изолированного тела.
Неудобно использовать это выражение как термин для устойчивого электрического состояния, но правильная терминология со временем разрешит этутрудность.


Я теперь возвращаюсь к эксперименту, о котором я уже упомянул и которым я хочу иллюстрировать поразительный эффект, производимый быстро изменяющейся электростатической силой.
Я присоединяю к концу провода,(рис.7), который соединен с одной из клемм вторичной обмотки индукционной катушки, вакуумную лампу b. Эта лампа содержит тонкую углеродную нить накала, которая соединена с платиновой проволокой W, запаянной в стекле. Проволока выходит наружу из лампы и соединяется с проводом.
Вакуум в лампе может быть получен при помощи обычной аппаратуры, и достигать любых значений.
За мгновение до этого вы стали очевидцами распада воздуха между заряженными латунными пластинами. Вы знаете, что стеклянная пластина или любой другой изолирующий материал будут пробиваться похожим образом.

А если взять металлическое покрытие и прикрепить его на внешней стороне лампы, или поблизости от нее, а затем соединить этого покрытия с клеммой катушки, то вы будьте готовы увидеть, как поддается стекло, когда напряжение достигло определенного уровня.
Даже когда покрытие не соединяется с другой клеммой, но контактирует с изолирующей пластиной, тем не менее, вы будете ожидать разламывания стекла. Однако вы с удивлением обнаружите, что под действием изменяющихся электростатических сил стекло не выдерживает, если все другие тела удалены из лампы.
Фактически, мы полагаем, что все окружающие тела, которые мы воспринимаем, могут быть удалены на бесконечное расстояние, и это никак не повлияет на результат.
Когда катушка начинает работать, стекло неизменно дает трещину в области перемычки, или в другом узком месте, и вакуум быстро исчезает. Такое повреждение не должно происходить при действии постоянной силы, даже если она во много раз больше.
Трещина является следствием возбуждения молекул газа в лампе и вне ее. Это возбуждение, которое обычно наиболее сильно в узком, остром месте канала вблизи перемычки, вызывает нагрев и разрыв стекла.
Однако, этот разрыв не будет происходить даже при изменении силы, если среда, заполняющая лампу и наружная среда совершенно однородны. Повреждение происходит значительно быстрее, если верх лампы выведен в тонкое волокно. В лампах, применяемых с этими катушками, такие узкие каналы должны быть удалены.

Когда проводящее тело погружено в воздух или похожую изолирующую среду, содержащую или состоящую из маленьких свободно двигающихся частиц, способных наэлектризовываться, и когда электризация тела происходит с очень большой скоростью (с такой, что справедливо утверждение, что электростатическая сила действует вокруг тела с изменяющейся интенсивностью), то маленькие частицы притягиваются и отталкиваются, и их сильное воздействие на тело может вызвать механическое движение последнего.
Явления этого типа заслуживают внимания, так как они не наблюдались при использовании ранее применяемой аппаратуры. Если очень легкую токопроводящую сферу подвесить на очень тонком проводе и зарядить до постоянной, но большой величины разности потенциалов, то она останется неподвижной.
Даже если разность потенциалов будет сильно изменяться, но при этом распределение маленьких частиц материи, молекул или атомов будет равномерным, то сфера не будет двигаться. Но если одна сторона проводящей сферы будет покрыта толстым изолирующим слоем, то воздействие частиц на сферу приведет к ее движению, как правило, неравномерному. рис.8а.
Подобным способом, как я показал в предыдущем случае, вращается вентилятор из листа металла рис.8b, частично покрытый изолирующим материалом и помещенный на клемму катушки так, что он может поворачиваться. Все эти явления, которые вы наблюдали, и другие, которые вы увидите позже, обусловлены наличием среды, подобной воздуху и не встречаются в плотной среде. Действие воздуха может быть лучше проиллюстрировано следующим экспериментом.

Я беру стеклянную трубку t, рис.9, около одного дюйма в диаметре, в нижнем конце которой имеется платиновый провод w, к которому прикреплена тонкая нить накала f. Я соединяю провод с клеммой катушки и включаю ее.
Теперь платиновый провод заряжается положительно и отрицательно в быстрой последовательности. Провод и воздух в трубке быстро нагреваются под действием частиц, которое может быть настолько сильным, что нить накаливания раскаляется добела. Но если я налью масло в трубку так, чтобы покрыть им провод, действие прекратится, и нагревания не будет заметно. Причина в том, что масло это практически непрерывная среда.
Видимый разряд в такой плотной среде происходит с частотой, несравнимо рис.9. рис.10. меньшей, чем в воздухе, следовательно, работа в такой среде будет незначительной. Но масло должно вести себя иначе при больших частотах, и тогда может быть выполнена значительно большая работа.
Впервые был замечен так называемый электрический феномен, выражающийся в притяжении и отталкивании между соизмеримыми телами, а также другие проявления действия этой силы. Но хотя они были известны нам многие столетия точная природа задействованного здесь механизма все еще остается неизвестной, и даже не получила удовлетворительного объяснения.
Какой тип этого механизма? Мы не скрываем удивления при наблюдении двух магнитов, притягивающихся и отталкивающихся с силой в сотни фунтов при кажущейся пустоте между ними.

В наших коммерческих динамо-машинах магниты способны удерживать в воздухе тонны веса. Но что значат даже эти силы, действующие между магнитами по сравнении огромным притяжением и отталкиванием, производимым электростатической силой, величине интенсивности которой, очевидно, нет предела.
В разряде молнии тела часто заряжаются до такой высокой разности потенциалов, что они отбрасываются с невообразимой силой, рвутся на части или распадаются на фрагменты.
Но даже эти эффекты не сравнятся с притяжением и отталкиванием, существующими между заряженными атомами и молекулами, и которые достаточны для того, чтобы их скорость достигала многих километров в секунду, так что при сильном столкновении тела раскаляются добела и испаряются.
Особенно интересно для мыслителя, который интересуется природой этой силы, будет заметить, что несмотря на то, что действие между отдельными молекулами ли атомами происходит в любых состояниях, притяжение и отталкивание соизмеримых по величине тел предполагает наличие изолирующей среды.
Так, если воздух, разреженный или нагретый, обнаруживает большую или меньшую проводимость, то действие между двумя заряженными телами практически прекращается, в то время как взаимодействие между отдельными атомами продолжает происходить.
Эксперимент может послужить иллюстрацией и средством показать другие интересные детали. Некоторое время назад я показал, что нить накаливания или провод, установленные в лампе и подключенные к одной из клемм вторичной катушки высокого напряжения вращаются, при этом верхняя часть нити накала описывает круг.

Это колебание было очень энергичным, когда воздух в лампочке находился при обычном давлении, и стало менее энергичным, когда воздух в лампочке стал сильно сжат. Оно прекращалось полностью, когда воздух разрежался до такой степени, что приобретал относительно неплохую проводимость. Я установил, что при сильном вакууме в лампе колебаний не происходит. Но я предположил, что колебания, которые я приписал электростатическому действию между стенками лампы и нитью накала, будут иметь место и при сильном разрежении воздуха.
Для того, чтобы проверить это в более благоприятных условиях, была сконструирована лампа, похожая на ту, что изображена рис.10. Она состоит из шара b, на шейке которого закреплена платиновая проволока W, к которой присоединена нить накала f.
В нижней части шара трубка / окружает нить накала. Разрежение воздуха производилось обычно используемыми для этого приборами.
Эта лампа оправдала мое ожидание в том, что нить накала должна вибрировать и раскаляться при включении тока. Она также показала другую интересную особенность, имеющую отношение к предыдущим замечаниям.
А именно: когда нить накала оставалась раскаленной некоторое время, узкая трубка и пространство внутри нее нагревались до высокой температуры. При этом газ в трубке становился токопроводящим, а электростатическое притяжение между стеклом и нитью накала становилось очень слабым, или исчезало совсем, и нить накала успокаивалась.

Когда нить накала успокаивалась, она накалялась еще более сильно. Вероятно, это происходит из-за того, что она занимает положение в центре трубки, где молекулярная бомбардировка была более интенсивна, а также отчасти из-за того, что отдельные столкновения были более сильными, и никакая часть задействованной энергии не преобразовывалась в механическое движение.
Поскольку, в соответствии с общепринятой точкой зрения, в этом эксперименте накаливание должно приписываться воздействию частиц, молекул, или атомов в нагретом пространстве, следовательно, как объяснение данному действию, эти частицы должны вести себя как независимые носители электрического заряда, погруженные в изолирующую среду.
При этом нет силы притяжения между стеклом трубки и нитью накала, так как пространство в трубке, в целом, обладает электропроводностью. В этой связи достаточно интересно наблюдать, как притяжение между двумя заряженными телами может прекратиться по причине ослабления изолирующего действия среды, в которую они погружены, и как между телами может возникнуть отталкивание.
Это можно правдоподобно объяснить. Когда тела находятся на некотором расстоянии друг от друга в плохо проводящей среде, такой как слабо нагретый или разреженный воздух, и они вдруг заряжаются, то к ним передаются противоположные электрические заряды.
Эти заряды более или менее уравниваются благодаря утечке через воздух. Но если тела заряжены одинаково, то у них меньше возможностей для такой утечки, следовательно, отталкивание, наблюдаемое в этом случае, будет сильнее, чем притяжение.
Однако, как показал профессор Крукс, силы отталкивания в газообразной среде усиливаются молекулярной бомбардировкой.

О ТОКЕ ИЛИ ЯВЛЕНИЯХ ДИНАМИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА

Насколько мне известно, такие эффекты возникают главным образом в результате изменений электростатической силы в изолированной среде, например, в воздухе. Когда такая сила воздействует на токопроводящее тело достаточно больших размеров, она вызывает внутри этого тела или на его поверхности движение электричества и создает электрический ток, который в свою очередь создает другой вид явлений. Некоторые из них я сейчас постараюсь Вам продемонстрировать.
Для представления второго класса электрических эффектов, я позволю себе выбрать те их них, которые можно воспроизвести без обратной цепи, и надеюсь вызвать у Вас еще больший интерес тем, что представлю эти явления в более или менее новом аспекте.
В течение долгого времени, очевидно, в связи с отсутствием достаточного опыта работы с переменным током, бытовало мнение, что электрический ток представляет собой нечто циркулирующее в рамках токопроводящего тела.
Поэтому, когда впервые стало ясно, что электрический ток может идти по токопроводящему пути даже если последний прерывается, то этот факт вызвал изумление.
Более того, еще большее изумление вызвало то, что иногда легче обеспечить прохождение тока при таких условиях, нежели через замкнутый путь. Но эта старая идея постепенно угасла даже среди практиков, и вскоре была полностью забыта.


Если подсоединить изолированную металлическую пластину Р, см. рис.11, к одной из клемм Т индукционной катушки при помощи провода, то, несмотря на то, что эта пластина очень хорошо заизолирована, при подключении катушки к цепи, по проводам течет ток. Сначала мне хотелось представить Вам доказательства того, что при этом именно ток течет проводам.
Для того, чтобы продемонстрировать это, вполне достаточно поместить между клеммой катушки и изолированной пластиной платиновую, или мельхиоровую проволоку W, которая под действием тока раскалится добела.
Для такого опыта необходимы довольно большая пластина и электрические импульсы очень высокого напряжения и частоты.
Другой способ состоит в следующем: возьмем катушку С, рис.11, содержащую большое количество витков тонкого изолированного провода и включим ее в цепь, по которой ток идет к пластине. Когда я подсоединил один конец катушки к проводу, ведущему к другой изолированной пластине Р1, а другой конец к клемме T1 индукционной катушки, то, при активации всей цепи, через катушку пошел ток, а его присутствие можно было продемонстрировать самыми разными способами.
Например, я вставляю в катушку железный стержень i. Поскольку ток обладает очень высокой частотой и некоторой силой, а при столь высоких частотах гистерезис и потери тока очень велики, то вскоре железный стержень нагреется до высокой температуры.
Можно взять стержень определенного размера, изготовленного из слоистого металла, или цельный — существенного значения не имеет, а обычная металлическая проволока, толщиной 1/16 или 1/8 дюйма, вполне подходит для этих целей.

Во время работы индукционной катушки, ток проходит по дополнительной катушке, и через несколько секунд железная проволока i нагревается до температуры, достаточной, чтобы растопить сургуч, который нанесен на полоску бумаги, и которым последняя крепится к проводу.
При этом бумага падает вниз. При помощи аппарата, который находится здесь, можно провести и другие, более интересные опыты такого рода. Для этого задействуется вторичная обмотка S, см. рис.12, которая изготовлена из толстой проволоки, намотанной на катушку, похожую на ту, которая использовалась в предыдущем эксперименте.
В предыдущем эксперименте сила тока, протекающего через катушку С была очень низкой, тем не менее, благодаря наличию большого количества витков стало возможным возникновение сильного теплового эффекта на проволоке.
Если бы я пропустил этот ток через проводник с целью продемонстрировать эффект нагревания последнего, то, возможно, силы тока такой величины оказалось бы недостаточно для достижения желаемого результата.
Но с катушкой, имеющей вторичную обмотку, я могу преобразовывать слабый ток, но с высоким напряжением, который проходит через первичную обмотку Р, в ток с большей силой, но меньшим напряжением, который уже может вызвать ожидаемый эффект.
В маленькую стеклянную трубку я поместил платиновую проволоку W, свернутую в змеевик. Такая форма проволоки обусловлена исключительно соображениями защиты ее от внешнего механического воздействия. На каждом конце трубки имеется впаянная клемма из толстой проволоки, с которыми соединены концы платиновой проволоки W.
Я подключил клеммы вторичной катушки к клеммам трубки и, как и ранее, поместил первичную обмотку р между изолированной пластиной P1 и клеммой T1 индукционной катушки.
При замыкании цепи, как только индукционная катушка начинает действовать, платиновая проволока W мгновенно раскаляется, и может оплавиться, даже если она очень толстая.
Вместо платиновой проволоки в данном случае я использовал обычную 50-вольтовую лампу в 16 свечей.
Как только я включил в работу индукционную катушку нить накала лампы раскалилась. При этом нет необходимости использовать изолированную пластину, лампа(Рис.13) раскаляется даже если пластина P1 отключена.
Для того, чтобы снизить электростатическую индукцию, или для иных целей, можно также подключить вторичную катушку к первичной так, как это показано пунктирной линией на рис.13.

А сейчас я хотел бы заострить Ваше внимание на некоторых данных наблюдения за лампой. Первое, я отключил одну из клемм лампы от вторичной обмотки S.
Как только в цепи появился индукционный ток, вспыхнул яркий свет. Этот свет образовался благодаря электростатической индукции. При охвате лампы рукой свечение усиливается.
Это объясняется тем, что емкость тела экспериментатора добавляется к емкости вторичной цепи. По своему эффекту вторичная обмотка эквивалентна металлическому покрытию, которое могло бы быть расположено рядом с первичной обмоткой.
Если вторичную обмотку, или ее эквивалент- покрытие, расположить симметрично по отношению к первичной, то при обычных условиях электростатическая индукция будет равна нулю.
Это происходит потому, что при использовании первичной обратной цепи, обе половины нейтрализуют друг друга. На самом деле, вторичная обмотка располагается симметрично по отношению к первичной, однако, когда только один конец первичной обмотки подсоединен к индукционной катушке, то действие двух ее половин становится не равнозначным.

В результате, возникает электростатическая индукция и вспыхивает свет в лампе. Можно почти полностью компенсировать действие двух половин первичной обмотки, если подсоединить ее другой, свободный конец к изолированной пластине, как в предыдущем эксперименте.
Когда мы подключаем пластину, свечение прекращается. Если использовать пластину меньших размеров, то свечение не будет исчезать полностью, а нагрев воздух в лампе будет способствовать свечению нити накала, когда вторичная обмотка замкнута.
Для того, чтобы продемонстрировать другую особенность, я подключил катушки определенным образом.
Сначала я подключил обе клеммы лампы ко вторичной обмотке, затем один конец первичной обмотки— к клемме T1 индукционной катушки, а другой конец— к изолированной пластине Р1, как и ранее.
При подаче тока лампа загорелась ярким светом. На рис.14b изображении эта схема, где С— катушка из тонкой проволоки, a s — вторичная обмотка из толстой проволоки, намотанная поверх катушки.
Если отключить изолированную пластину P1, что изолирует один конец а первичной обмотки, то нить накала лампы станет темной, то есть яркость света уменьшится (рис.14а).
Снова подсоединив пластину Р1 и увеличив частоту тока, я добился того, что нить накала стала темной, почти красной (рис.15b) . Я еще раз отсоединил пластину.
Напрашивается естественный вывод, что при отключении пластины, ток, проходящий через первичную обмотку, ослабевает, что в свою очередь снижает электродвижущую силу во вторичной обмотке S, в результате чего снижается яркость лампы.
В таком случае, такой же результат можно было бы легко получить слегка подрегулировав катушки, а также изменив частоту и напряжение тока.
Но, возможно, куда больший интерес представляет тот факт, что при отключении пластины, яркость свечения лампы увеличивалась (рис.15а).
В этом случае вся энергия, которую получает первичная обмотка, попадает в нее как заряд электрической батареи в океанский кабель, но большая часть этой энергии возвращается через вторичную обмотку и вызывает свечение лампы.
Ток, проходящий через первичную обмотку, имеет наивысшую силу в точке b, где происходит контакт с индукционной катушкой, и теряет свою силу на пути к точке а. В данной ситуации динамический индуктивный эффект на вторичной катушке S больше, чем ранее, когда пластина была подключена к первичной обмотке.

Эти результаты могли образоваться по нескольким причинам.
Например: при подключенной пластине P1, реакция со стороны катушки С могла быть такой, что потенциал на клемме T1 индукционной катушки уменьшился, и таким образом ослабил силу тока, текущего через первичную обмотку катушки С.
Либо, отключение пластины могло привести к уменьшению емкостного эффекта в отношение первичной обмотки катушки до такой степени, что уменьшилась сила тока, протекающего через нее, несмотря на то, что потенциал на клемме Т1 индукционной катушки мог оставаться той же величины, а то и более.
Либо, данный результат мог образоваться вследствие изменения фазы токов в первичной и вторичной обмотках, и последующей реакции. Но главным определяющим фактором является соотношение самоиндукции, емкости катушки С, пластины Р1, а также частоты тока.
Однако повышенная яркость нити накала на рис.15а частично обуславливается нагревом разреженного газа в лампе, вызванном электростатической индукцией, которая, как было отмечено ранее, больше при отсоединенной пластине.

Есть еще и другая особенность, на, которую я хотел бы обратить Ваше внимание. Когда изолированная пластина отключена и вторичная обмотка катушки открыта, то при приближении ко вторичной обмотке небольшого предмета видно, как из нее вылетают небольшие искорки, демонстрируя тем самым, что электростатическая индукция в данный момент очень мала.
Но если вторичная обмотка замкнута, или подключена к лампе, нить накала которой ярко светится, то при приближении ко вторичной обмотке небольшого предмета возникают довольно мощные искры. В этом случае электростатическая индукция намного больше, поскольку замкнутая вторичная обмотка обуславливает наличие большого тока в первичной обмотке, особенно в той ее половине, которая соединена с индукционной катушкой.
Если в этот момент обхватить лампу рукой, то емкость вторичной обмотки по отношению к первичной увеличится на величину емкости тела человека, и яркость свечения нити накала увеличится.
Возникновение белого накала в данном случае обусловлено двумя факторами: прохождением тока через нить накала и молекулярной бомбардировкой разреженного газа в лампе.
Наблюдения за предыдущими опытами принесли довольно интересные результаты.
Если я могу обеспечить прохождение электрического тока по проводу подключив только один его конец к источнику электрической энергии, значит, я могу этим током индуцировать другой ток, намагнитить железный стержень, и, короче говоря, проделать все операции, которые я мог бы осуществить при использовании обратной цепи, даже заставить вращаться электродвигатель при помощи только одного провода.

Ранее я уже описывал конструкцию простого электрического двигателя, который состоит из одной катушки возбуждения, железного стержня и диска.
На рис.16 изображен несколько видоизмененный способ работы подобных электродвигателей переменного тока.
Эти двигатели приводятся в движение переменным током индуцированным в трансформаторе, у которого один выход подключен к клемме двигателя, а другой к различным цепям, вырабатывающим ток, различающийся по фазе, и приводящий в движение двигатели определенного класса.
Имея перед собой данную иллюстрацию, думается, что достаточно нескольких слов для описания этой схемы. На рис.16 II изображена первичная катушка Р, соединенная одним своим выходом с контуром L, идущим от клеммы Т1 трансформатора высокого напряжения.
Ток, проходящий по первичной обмотке Р возбуждает индукционный ток во вторичной обмотке S, изготовленной из толстой проволоки, в цепи которой имеется катушка С. Далее ток, возникающий во вторичной обмотке, передает электромагнитную энергию железному стержню i, который желательно, но не обязательно, состоит из нескольких частей, и заставляет вращаться диск d.
Такой двигатель, на рис.16 II он схематически изображен под литерой М2, называется Магнитно-инерционным двигателем". Но такое определение может быть вынесено теми, кто Полагает, что вращение двигателя вызвано вихревыми потоками, возникающими в момент, когда стержень i вдвигается в индукционное поле обмотки.
Для того, чтобы такой двигатель, какой изображен на рисунке, мог эффективно работать, частота тока не должна быть слишком высокой, не более четырех или пяти тысяч колебаний в секунду, хотя вращение будет происходить и при десяти тысячах колебаний в секунду, и даже более.
На рис.16 I электродвигатель с двумя цепями возбуждения схематически изображен под литерой М1. Цепь А соединена с контуром L, и последовательно с первичной обмоткой Р, свободный выход которой может быть подключен к пластине Р1. Такое соединение отмечено на схеме пунктирными линиями. Другая цепь двигателя В соединена со вторичной обмоткой S, которая состоит в индуктивной связи с первичной обмоткой Р.
Переменный ток, через клемму Т1 трансформатора, проходит через открытый контур L, а также через цепь А, и первичную обмотку Р.
При прохождении через первичную обмотку ток индуцирует вторичный ток в цепи S, который отличается от тока в первичной обмотке по фазе на 90 градусов, или около того, и может привести в движение якорь, который индуктивно связан с цепями А и В.


На рис.16 III изображен подобный электродвигатель, с двумя цепями возбуждения: A1 и В1. Первичная обмотка Р, одним своим выходом подключенная к контуру L, имеет вторичную обмотку S, желательно чтобы она была намотана так, чтобы обеспечивать достаточно высокую электродвижущую силу, и к которой подключены две цепи возбуждения двигателя: одна непосредственно к выходам вторичной обмотки, а другая к конденсатору С, при помощи которого и достигается разница в фазах у тока, проходящего через цепи А1 и В1.
На рис.16 IV изображена другая схема подключения. Две первичные обмотки P1 и Р2 подключены к контуру L: одна через конденсатор малой емкости С, а другая напрямую.
Первичные обмотки имеют вторичные S1 и S2, которые подключены последовательно к цепям возбуждения А2 и В2, а также к двигателю М3.
Конденсатор С, как и в предыдущих случаях, служит для обеспечения разницы в фазах у токов, проходящих через цепи двигателя. Так как подобные фазовые двигатели известны достаточно широко, то на иллюстрации они изображены схематически.
Поскольку не было отмечено каких-либо трудностей в работе электродвигателей, функционирующих таким, или подобным образом, и, несмотря на то, что на сегодняшний день такие эксперименты представляют только научный интерес, возможно, что в самом недалеком будущем мы увидим их в практическом применении.

Полагаю, что были бы уместны некоторые замечания в отношении всех устройств, функционирующих при помощи только одного провода. Совершенно очевидно, что в устройствах, работающих от тока высокой частоты— по меньшей мере тогда, когда присутствует электродвижущая сила большой мощности— использование заземления куда более предпочтительнее обратного провода.
Использование заземление при слабом токе, или при токе низкой частоты не рекомендуется потому, что эти факторы вызывают химические реакции разрушающего действия на самом заземлении, а также негативно влияют на работу электрических цепей.
Однако при токе высокой частоты, эти негативные проявления практически отсутствуют. Даже если рассматривать заземление как ненужный элемент в ситуации, когда имеется электродвижущая сила большой мощности, в скором времени будут созданы условия, при которых передача электрического тока чрез открытое соединение окажется более экономичной, нежели через закрытое.
Человеку, мало знакомому с результатами подобных экспериментов может показаться, что промышленное применение такого способа передачи электрической энергии, то есть с использованием только одного провода— дело далекого будущего, однако, оно не покажется таковым для тех, кто потратил некоторое время на изучение природы этих явлений. В самом деле, я не вижу причин, которые могли бы помешать осуществлению такого плана.
Также было бы неверным полагать, что для претворения в жизнь такого плана, обязательно требуется очень высокая частота. Напряжения в 30 000 вольт вполне достаточно для того, чтобы передавать электрический ток низкой частоты по одному проводу.
Результаты экспериментов, проведенных мной, позволяют делать такие заключения. Как показали лабораторные опыты, можно легко управлять током очень высокой частоты способом, представленным на рис.17.

Там показаны две обмотки: PP1, каждая из которых одним своим выходом соединена с контуром L , а другим с конденсаторными пластинами С и С1 , соответственно.
Рядом с ними расположены другие конденсаторные пластины С1 и С1 . Первая из них соединена с контуром L , а вторая с большой изолированной пластиной P2
Поверх первичных обмоток намотаны вторичные S и S1 , изготовленные из толстой проволоки, и которые подсоединены к устройствам d и l соответственно.
При изменении расстояния между конденсаторными пластинами С и С1 , а также С и С1 , изменяется сила тока, проходящего по вторичным обмоткам S и S .
При этом наблюдается необычная особенность — очень высокая чувствительность: даже очень небольшое изменение расстояния между пластинами вызывает весьма значительное изменение силы тока.
А в условиях резонанса, чувствительность и вовсе огромна, то есть в условиях, когда частота тока равна частоте в первичной обмотке, отсутствует пластина на свободном конце, а вторичная обмотка замкнута. Например: я создал такие условия, когда при подходе человека к катушке, довольно значительно менялась яркость лампы, подключенной ко вторичной обмотке.
Разумеется, такие эксперименты сегодня вызывают только научный интерес, однако в скором времени они могут приобрести и практическое значение.

Использование тока очень высокой частоты в электродвигателях невозможно, по причине необходимости использования железных сердечников. Но можно использовать резкие разряды тока низкой частоты, и таким образом получить определенные преимущества, присущие токам высокой частоты, при этом без того, чтобы железный сердечник стал совсем неспособен следовать изменениям, и вызывая тем очень большой потери энергии на сердечнике. Мой опыт показал, что вполне возможно приводить в движение двигатели переменного тока при помощи таких пробивных низкочастотных разрядов конденсаторов.
Двигатели определенного класса, с которыми мне довелось работать несколько лет назад, у которых были замкнутые вторичные цепи, при прохождении разряда через катушки возбуждения, вращались весьма энергично.
Одна из причин, почему эти двигатели работали столь хорошо, состоит в том, что разность фаз между токами первичной и вторичной обмоток составляла 90 градусов, что в целом не обеспечивало равномерных взлетов и падений тока низкой частоты.
Возможно, будет небезынтересно продемонстрировать эксперимент с одним двигателем такого класса, поскольку бытует мнение, что пробивные разряды не подходят для этих целей.

Такой электродвигатель изображен на рис.18. Он включает в себя довольно большой железный сердечник i с пазами в верхней части, в которые впрессованы медные шайбы С С.
В непосредственной близости от сердечника находится свободно передвигаемый диск D. Сердечник оснащен первичной катушкой возбуждения С1, выходы a и b которой подключены к клеммам вторичной обмотки S обычного трансформатора.
Первичная обмотка Р трансформатора подключена к распределительной сети переменного тока, или к генератору G тока низкой, или средней частоты.
Клеммы вторичной обмотки S подключены к конденсатору С, разряды которого проходят через воздушный зазор d d, и который может быть подключен последовательно, или параллельно к катушке С1.
Если все параметры соблюдены правильно, то диск D вращается с заметным усилием, а железный сердечник i не подвергается ощутимому нагреву.
А при использовании переменного тока, вырабатываемым высокочастотным альтернатором, наоборот, металлический сердечник быстро нагревается, а диск вращается со значительно меньшим усилием.
Для того, чтобы провести эксперимент должным образом, следует в первую очередь удостовериться, что диск D находится в состоянии покоя, когда в воздушном зазоре d d нет разрядов.
Рекомендуется использовать железный стержень больших размеров, а конденсатор большой емкости для того, чтобы свести к минимуму наложение колебаний, а то и полностью свести их на нет. Изучая эти совершенно элементарные действия, я обнаружил, что вполне возможно такими пробивными разрядами приводить в действие электродвигатели постоянного тока, соединенные последовательно, либо параллельно. Причем, делать это можно как используя, так и не используя обратный провод.

ЯВЛЕНИЕ ИМПЕДАНСА


Среди множества феноменов, наблюдаемых у электрического тока, возможно, наиболее интересным является импеданс проводников к токам с очень высокой частотой колебаний.
В своем первом выступлении перед аудиторией Американского Института Инженеров-Электриков я описал несколько поразительных наблюдений. В частности я продемонстрировал, что при прохождении такого тока, или неожиданных разрядов через толстый металлический брусок, на бруске могут быть точки, отстоящие друг от друга всего на несколько дюймов, разность потенциалов между которыми оказывается достаточной для того, чтобы поддерживать яркое свечение обычной лампы накаливания.
Я также объяснил необычное поведение разреженного газа, окружающего проводник, возникающее вследствие таких неожиданных всплесков тока.
С тех пор эти явления были изучены более тщательно, а пара новых экспериментов оказались настолько интересны, что заслуживают того, чтобы на них подробно остановились.
На рис.19а, изображена схема, где В и В1 очень толстые медные стержни, соответственно соединенные своими нижними концами с пластинами С и С1 конденсатора.
Противоположные пластины конденсатора подключены к клеммам вторичной обмотки высоковольтного трансформатора. На первичную обмотку трансформатора подается переменный ток от обычной низкочастотной динамо-машины, либо от распределительной сети.

Как обычно, конденсатор разряжается через воздушный зазор d d. Оказалось, что при наличии частых колебаний, довольно легко можно проделать следующий, весьма любопытный эксперимент.
Стержни В и В1 соединены по верху лампой низкого напряжения l3, чуть ниже, с помощью крепежей С С размещена 50-вольтовая лампа 12, еще ниже расположена другая 100-вольтовая лампа I1; и наконец, на строго определенном расстоянии от последней лампы— вакуумная трубка Т.
Осторожно перемещая эти устройства по стержням, вполне возможно добиться того, чтобы каждое из них светилось в соответствии с определенной ей мощностью, несмотря на то, что все они соединены параллельно между двумя толстыми медными стержнями и требуют для работы совершенно различное напряжение.
Разумеется, этот эксперимент требует определенного времени на подготовку, но его очень легко осуществить.
На рис.19b и 19с представлены схемы двух других экспериментов, которые в отличие от предыдущего, не требуют точной регулировки. На рис.19b две лампы, 100-вольтовая и 50- вольтовая, расположены определенны образом: 100-вольтовая лампа находится ниже 130- вольтовой.

Когда между точками d d проскакивает дуга и скачкообразные разряды проходят через стержни В и B 1, то, как правило, 50-вольтовая лампа излучает яркий свет, по крайней мере такого результата можно добиться без особого труда, тогда как 100-вольтовая лампа едва светится, или вообще остается темной, рис.19b
Но если стержни В и В1 соединить толстым поперечным стержнем В2 , то легко можно добиться того, чтобы 100-вольтовая лампа работала на полную мощность, а 50-вольтовая оставалась темной, рис.19с.
Как я уже отмечал ранее, данные результаты не следует объяснять только частотой, это в большей мере относится к периоду времени, в течение которого и происходят изменения, который может быть очень большим, особенно при низкой частоте тока.
Имеется еще множество различных результатов, которые представляют не меньший интерес, особенно для тех, кто в своей практике использует только ток слабой силы. Возможно, здесь они найдут ключ к разгадке тайны природы электрического тока.
В предыдущих экспериментах я уже имел возможность продемонстрировать некоторые явления, и, возможно, было бы целесообразно изучить их более детально.
Однако для того, чтобы придать данному исследованию более законченный вид, я думаю, что необходимо в первую очередь сделать несколько замечании в отношении электрического резонанса, который наблюдался при проведении всех этих экспериментов.

ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ РЕЗОНАНСЕ

Эффект резонанса все чаще и чаще упоминается инженерами, и приобретает все большую важность при практическом использовании всех типов аппаратов, работающих от переменного тока.
Поэтому в отношении этих эффектов следует привести несколько общих замечаний. Общеизвестно, что при успешном применении эффекта резонанса в практической работе устройств, отпадает необходимость в использовании обратного провода, поскольку электрические колебания могут передаваться по одному проводу, а иногда даже лучше, чем с использованием двух проводов.
Первый вопрос, на который следует дать ответ, звучит так: "Можно ли целенаправленно создавать чистые резонансные эффекты?"
И теоретические расчеты и экспериментальная практика показывают, что в Природе подобное невозможно.
Это связано с тем, что при увеличении интенсивности колебаний, быстро возрастает негативное воздействие на тело, где происходят колебания, а также на окружающую его среду.
Поэтому необходимо контролировать колебания, в противном случае они могут возрастать до бесконечности. Пожалуй, что невозможность создания чистого резонанса, является очень удачным обстоятельством. В противном случае, трудно даже предположить , какими опасностями может грозить даже самый невинный эксперимент.

Но вполне возможно произвести резонанс определенного уровня. Величина данного эффекта ограничивается недостаточной проводимостью и эластичностью среды, или фрикционными потерями в целом.
Чем меньше потери, тем значительнее эффект. То же самое относится и к механическим колебаниям. Можно вызвать колебания в толстом стальном стержне при помощи водяных капель, падающих на него с определенными интервалами.
В стеклянной среде, которая более эластична, эффект резонанса проявляется еще сильнее. Можно сделать так, чтобы стеклянный бокал i разлетелся вдребезги, если направить в него звук определенного тона.
Электрический резонанс достигается более совершенным способом. Чем меньше сопротивление, или импеданс, токопроводящего пути, тем выше диэлектрик.
Если лейденская банка разряжается через короткий витой кабель, изготовленный из тонкой проволоки, то это означает, что для достижения резонансного эффекта, возможно, созданы самые лучшие условия, и поэтому он проявляется наиболее отчетливо.
Это не относится к динамо-машинам, трансформаторам и их цепям, а также к другим аппаратам промышленного изготовления, где наличие железных сердечников сильно препятствует возникновению резонанса, и даже делает его невозможным.
Что касается Лейденских банок, при помощи которых часто демонстрируется эффект резонанса, я бы хотел сказать, что наблюдаемые эффекты часто всего лишь приписываются, и редко когда возникают действительно в результате резонанса.
Здесь очень легко допустить ошибку в выводах. Это можно продемонстрировать при помощи нижеследующего эксперимента.

Возьмем, к примеру, две большие изолированные пластины, или сферы, которые обозначим как А и В.
Поместим их на определенном небольшом расстоянии друг от друга, затем зарядим их при помощи фрикционного, или электрофорного генератора до потенциалов такой величины, чтобы даже при не большом увеличении разницы потенциалов, происходил пробой воздуха, или изолирующего пространства между ними.
Этого легко добиться, если предварительно немного потренироваться. Теперь возьмем другую пластину, имеющую изолированную рукоятку, и соединенную при помощи провода с одной из клемм вторичной обмотки высокого напряжения индукционной катушки, которая запитывается от генератора переменного тока, желательно высокочастотного.
Если эту пластину поднести к одному из заряженных тел А, или В, то между ними будут происходить разряды.
Но для этого необходимо, по меньшей мере, чтобы потенциал катушки, соединенной с пластиной, был достаточно высок.
Объяснение этому кроется в том, что пластина индуктивно воздействует на тела А и В, и вызывает искровой разряд между ними. При возникновении искры, заряды, которые до этого нагнетались на тела элекрофорным генератором, неизбежно теряются, поскольку тела вошли в электрический контакт через образовавшуюся дугу.

Эта дуга образуется вне зависимости того, есть резонанс, или нет. Но даже если искра не образуется, то при приближении пластины возникает переменная электродвижущая сила между телами. Таким образом, приближение пластины, своим индуктивным воздействием, по меньшей мере, способствует возникновению пробоя воздушной прослойки.
С тем же успехом, вместо сфер, или пластин А и В мы можем использовать покрытия Лейденской банки, а вместо reнератора— предпочтительно генератор переменного тока высокой частоты, потому что он лучше всего подходит для этого эксперимента, и особенно для его аргументации— мы можем» использовать другую Лейденскую банку, или набор банок.
Во время разряда Лейденских банок через цепь с низким сопротивлением, через нее проходит ток очень высокой частоты.
Теперь пластину можно подключить к одному из покрытий второй банки. И если ее поднести к первой банке, предварительно зарядив ее от электрофорного генератора до высокого потенциала, то мы получим тот же результат, что и в первом случае, а первая банка разрядится через небольшую воздушную прослойку над разряженной второй банкой.
Но обе банки и их цепи нужно настроить так, чтобы они отличались друг от друга как низкий бас от комариного писка.
А так как маленькие искры будут проскакивать сквозь прослойку воздуха, то последний будет, по меньшей мере, в значительной степени напряжен, вследствие переменной электродвижущей силы, образовавшейся в результате индукции, которая возникает при разрядке одной из банок. И опять была допущена такая же ошибка.

Если цепи двух банок соединены параллельно и замыкают друг друга, и если во время эксперимента банки разряжались одна за другой, а к цепи, над которой эксперимент прошел неудачно, была подключена катушка с проволокой, то вывод, что эксперимент не удался вследствие неточной настройки цепей, далек от истины.
Для двух цепей, выступающих в роли пластин конденсатора, добавление катушки к одной из них равнозначно установке перемычки между ними в виде конденсатора малой емкости в месте размещения катушки. В результате уменьшится переменная электродвижущая сила в области воздушной прослойки, что может привести к прекращению искрообразования в этой области.
Все эти замечания, как и множество других, которые можно было бы добавить к имеющимся, но которые опускаются из-за опасения отвлечь внимание аудитории от основного предмета обсуждения, адресованы неопытным студентам, у которых может сложиться неоправданно высокое мнение о собственном опыте, полученном в результате наблюдений за успешными экспериментами.
Данные замечания не следует рассматривать опытным исследователям как новые научные достижения.
Для того, чтобы получать надежные данные наблюдения за эффектами электрического резонанса, весьма желательно, а то и необходимо, использовать альтернатор, вырабатывающий ток, всплески и падения которого гармоничны, поскольку при работе с током, колебания которого прерывисты, полученные данные не всегда заслуживают доверия, так как многие явления, которые зависят от периода колебаний, могут быть воспроизведены на самых разных частотах. Но, даже проводя исследования с использованием надлежащего альтернатора, ученые могут допускать ошибки.

При подключении электрической цепи к альтернатору возникает множество величин, относящихся к емкости и самоиндукции, которые вместе могут удовлетворять условиям резонанса.
Так в механике существует несметное количество камертонов, которые относятся к звукам определенной высоты, а также сжатых пружин, имеющих строго определенный период колебаний.
Но наилучший эффект резонанса может быть получен при условии, что движение распространяется в условиях наибольшей свободы.
В настоящее время в механике, при изучении распространения колебаний в обычных условиях, то есть в воздухе, сравнительно мало значения придается тому, насколько один камертон больше другого, поскольку потери в воздушной среде не столь значительны.
Разумеется, можно поместить камертон в сосуд с разреженным газом, тем самым уменьшить сопротивление воздуха до минимума и добиться лучшего резонансного действия. Разница будет не столь велика.
Однако, если поместить камертон в ртуть, то разница будет огромной. В электрических колебаниях огромное значение придается созданию условий для наиболее свободного распространения колебаний.
Величина резонансного эффекта зависит, при прочих равных условиях, от количества электричества, задействованного в движении, или, иначе, от силы тока, текущего через цепь.
Но цепь противодействует прохождению тока своим импедансом, и поэтому, для того, чтобы получить наилучший результат, необходимо снизить импеданс до минимума.

Преодолеть сопротивление полностью невозможно, но можно частично, потому что преодолеть омическое сопротивление преодолеть нельзя. Когда частота импульсов очень высока, то движение тока обуславливается практически только самоиндукцией.
Сейчас преодолеть самоиндукцию можно, если объединить ее с емкостью. Если отношения между ёмкостью и самоиндукцией установить таким образом, чтобы на используемой ими частоте они взаимно аннулировали друг друга, то есть чтобы установились значения, удовлетворяющие условиям возникновения резонанса, и пропустить большое количество электричества через внешнюю цепь, то будет достигнут наилучший результат.
Подключить конденсатор последовательно к катушке самоиндукции не составляет труда. Совершенно очевидно, что в таких комбинациях, применительно к определенной частоте и только в отношении основных колебаний, условия для получения наилучшего результата, достигаются, когда конденсатор подключен параллельно к катушке самоиндукции, причем значительно более лучшие, нежели при последовательном соединении.
На практике их можно комбинировать. Для проведения эксперимента при параллельном подключении конденсатора к 1 катушке, можно взять катушку с малой самоиндукцией и конденсатор большой емкости, либо конденсатор малой емкости и катушку с большой самоиндукцией.
Последний вариант предпочтительнее, поскольку довольно неудобно настраивать большую емкость маленькими шагами. При использовании катушки с очень большой самоиндукцией, предельная емкость конденсатора снижается до очень малой величины, а емкость самой катушки может оказаться значительной.
Совсем несложно, а тем более зная некоторые хитрости, изготовить катушку, сопротивление которой снижено до величины омического сопротивления.
Известно также, что для любой катушки можно подобрать частоту, при которой она пропускает максимальное количество тока.
Результаты наблюдений за взаимоотношениями между самоиндукцией, емкостью и частотой приобретают большое значение применительно к устройствам, работающим от переменного тока, таких как трансформаторы и электродвигатели потому, что если правильно подобрать элементы, можно избежать необходимости использования дорогостоящего конденсатора.

Потому и невозможно пропустить через катушки электродвигателя переменного тока при нормальных рабочих условиях необходимое количество тока со слабой электродвижущей силой, и полностью избавиться от паразитного тока.
И чём больше электродвигатель, тем легче осуществить этот план, однако, для этого необходимо задействовать ток очень высокого напряжения и высокой частоты.
На рис.20 представлен план, которому следовали при изучении резонансных эффектов с использованием высокочастотного генератора переменного тока, где С1— катушка, состоящая из большого количества витков, которая для удобства настройки разделена на множество небольших секций.
Окончательная настройка иногда проводилась при помощи нескольких тонких железных проводов (хотя это и не рекомендуется), либо при помощи вторичной обмотки. Катушка С11 одним своим выходом соединена с контуром " L" , идущим от генератора G, а другим выходом с одной из пластин С конденсатора СС1.
Пластина С1 конденсатора подключена к значительно большей по размерам пластине Р11. Таким образом, параметры емкости и самоиндукции оказались настроены на частоту динамо-машины.
Что касается возрастания потенциала при резонансе, то, разумеется, теоретически он может вырасти до любого значения, поскольку это зависит от самоиндукции и сопротивления.
Но на практике величина потенциала ограничивается параметрами самоиндукции и сопротивления, а также другими обстоятельствами.

Можно начать, скажем, с 1,000 вольт и увеличить величину электродвижущей силы в 50 раз, но невозможно начать со 100,000 вольт и увеличить ее в 10 раз потому, что потери в среде очень велики, особенно при высокой частоте.
Вполне реально начинать эксперимент, например, с двух вольт, получаемых от цепи высокой, или низкой частоты, либо от динамо-машины и увеличить величину электродвижущей силы в несколько сот раз.
Таким образом, катушки соответствующих размеров могут быть подключены к сетевой розетке динамо-машины со слабой электродвижущей силой только одним своим выходом.
Однако, даже если цепь машины не замкнута, в обычном значении этого термина, то при возникновении соответствующего резонансного эффекта динамо-машина может сгореть.
Мне не удавалось добиться самому, как и наблюдать, что кто-то сумел получать такую величину потенциала от тока, вырабатываемого динамо-машиной.
Но вполне возможно, и совсем не кажется невероятным, что если использовать ток от аппарата, содержащего железо, то негативное влияние железа может стать причиной, по которой эти теоретические возможности окажутся нереализуемыми.
И если это так, то я могу объяснить сие исключительно гистерезисом, а также потерями от токов Фуко в сердечнике.

В общем, если электродвижущая сила слаба, то ее нужно усиливать. Обычно это делается при помощи индукционной катушки обычной формы, но в некоторых случаях можно использовать устройство, изображенное на рис.II.
В этом случае, катушка С состоит из большого числа секций, часть из которых используются в качестве первичной обмотки. Таким образом, и первичная и вторичная обмотки становятся регулируемыми.
Один выход этой катушки подключен к контуру L1, а другой контур L соединен с промежуточной частью катушки.
Такая катушка с регулируемыми первичной и вторичной обмотками, также может оказаться удобной для проведения экспериментов с пробивными электрическими разрядами.
Я бы хотел сказать несколько слов в отношении предмета, который в контексте резонансных явлений и проблемы передачи энергии по одному проводу, занимает все мои мысли, и который касается всеобщего благосостояния.
Я имею в виду передачу четких сигналов, а возможно даже энергии, на любое расстояние без использования проводов.
На днях я пришел еще к большему убеждению, что подобная схема реализуема.
Я отдаю себе отчет в том, что большинство ученых не поверят в возможность достижения этих результатов на практике и немедленно, однако, как мне думается, все понимают, что разработки последних лет нескольких специалистов заслуживают более пристального внимания, и проведения экспериментов в этом направлении.

Моя убежденность возросла до такой степени, что я уже больше не рассматриваю этот проект по передаче энергии, или информации как исключительно теоретическую возможность.
Мне она представляется как серьезная электротехническая задача, которой необходимо посвятить хотя бы несколько дней.
Идея передачи информации без использования проводов возникла как естественное продолжение самых последних результатов исследований электрической энергии.
Несколько энтузиастов выразили убежденность, что вполне возможно создать телефонию по воздуху на любое расстояние при помощи индукции.
Моя фантазия не зашла так далеко, но я твердо убежден, что при помощи мощных машин можно нарушать электростатические условия земли и таким образом передавать информацию и возможно даже энергию.
В самом деле, что мешает практическому выполнению данной схемы? Сейчас мы уже знаем, что электрические колебания можно передавать посредством одного провода.
Тогда почему бы не попробовать использовать для этих целей землю? Мы не должны пугаться фактора расстояния.
Для утомленного путника, считающего верстовые столбы, земля может показаться очень большой. Однако для самого счастливого человека - астронома, устремляющего свой пристальный взгляд в небеса, по сравнению с теми масштабами, земля кажется совсем маленькой.

И я думаю, что для электрика, когда он задумывается над тем, с какой скоростью распространяются электрические колебания по земле, все представления о расстоянии пропадают напрочь.
Самое главное, что в первую очередь нужно узнать— это емкость земли, и каков ее электрический заряд, если ее наэлектризовать?
Поскольку мы не располагаем доказательствами того, что в космосе не существуют тела, имеющие определенный электрический заряд, а также другие тела с противоположным зарядом, находящиеся недалеко от первых, то существует слабая вероятность того, что земля представляет собой именно такое тело, которое в результате какого-то процесса отделилось от остальных— это общепризнанная гипотеза происхождения земли.
А если это так, то она должна нести в себе определенный электрический заряд, как происходит при механическом разделении тел.
Если она является заряженным телом, изолированным в пространстве, то тогда ее емкость должна быть очень маленькой, менее одной тысячной фарады.

Однако верхний слой атмосферы является токопроводящим. Следовательно, возможно, что открытом космосе, за границами атмосферы есть среда, которая имеет противоположный заряд.
В этом случае емкость земли может оказаться несоизмеримо больше. В любом случае, очень важно узнать, какое количество электричества содержит земля.
Трудно сказать, обретем ли мы когда-нибудь столь необходимые знания? Но если и сможем, то только при помощи электрического резонанса.
Если мы когда-нибудь сможем установить период зарядки земли, период возбуждения колебаний по отношению к противоположно заряженной системе, или известной цепи, мы обретем знания, которые, возможно, будет иметь наибольшую значимость для благосостояния человечества.
Я предлагаю постараться определить этот период при помощи электрического осциллятора, либо при помощи источника переменного электрического тока.
Одна из клемм источника должна быть подключена к земле, например, к городской системе водоснабжения, а другая— к изолированному телу с большой поверхностью.
Возможно, что внешний токопроводящий слой атмосферы, или открытый космос имеют противоположный земле заряд, тогда они с землей образуют конденсатор огромной емкости. В этом случае период колебаний может оказаться очень низким, тогда динамо-машина переменного тока вполне может подойти для целей эксперимента.
Затем , я бы преобразовал электрический ток в максимально возможный потенциал и подсоединил бы выходы вторичной обмотки высокого напряжения к земле и к изолированному телу.

Изменя я частоту тока и тщательно фиксируя величину потенциала изолированного тела, а также наблюдая за возбуждениями на различных соседних точках земной поверхности, можно заметить явление резонанса.
Если период колебаний окажется слишком маленьким, как по всей вероятности полагают большинство ученых, то динамо-машина будет бесполезна, и придется изготовить надлежащий электрический осциллятор.
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 днями 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.
При возникновении электрических колебаний, произойдет движение электрического тока в направлении тела Р и 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.

Одним из ограничений величины потенциала тела Р является 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 S создавал 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 S1, 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 S1, к источнику S при 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. рис21.
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, было 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 газовой 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 представляется 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 частоты, находился в атмосфере разреженного газа, либо в атомической среде в целом, поскольку 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 нагрев.
Однако разность потенциалов, что я также уже отмечал, является более важным элементом, нежели частота.
Если и разность потенциалов, и частота достаточно высоки, то благодаря наличию разреженного газа можно добиться почти полного нагревания. В предстоящих экспериментах 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 сохранила соответствующую степень разряженности воздуха внутри колбы.
Когда я подсоединил лампу с разряженным воздухом к клеммам вторичной обмотки катушки, которую я уже использовал, как, например, в экспериментах, изображенных на рис.15а, и включил ток, то нить накала, 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.
Этот эксперимент лишь частично подтверждает истинность утверждений, которые я изложил выше.
Здесь 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 выработки низкого напряжения, и, следовательно, разность потенциалов на клеммах лампы была низкой.
Если бы я воспользовался другой катушкой, с большим количеством витков на вторичной обмотке, то эффект был бы более заметным, так как, как уже отмечалось ранее, он частично 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.
Чем больше изменение, тем более важное значение приобретает газ как элемент нагрева.
Я могу добиться более высокой частоты изменений другим способом, которым, можно развеять любые возражения, которые могли бы возникнуть в отношении только что показанного эксперимента, даже если обе лампы соединены последовательно, или множество ламп подключено к катушке.
Но при этом последствия реакций, возникающих между первичной и вторичной катушками, не столь очевидны.
Этого результата я добился заряжая блок конденсаторов через обычный трансформатор, который работал 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 В1 соединены 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 С С.
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 раскаляется. Но этот результат можно было бы приписать одной из множества возможных реакций.
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 разреженный газ, сияет ярким светом, тогда как вторая лампа, в колбе которой воздух под обычным давлением, остается темной, как и раньше.
Однако было бы ошибочным полагать, что последняя лампа потребляет меньшую часть энергии, подаваемую на обе лампы. Наоборот, она может потреблять весьма значительную часть энергии и может быть даже горячее той, что светит ярко.

В этом эксперименте разность потенциалов на клеммах ламп изменяется, по теоретическим расчетам, 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 скорость.
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, искра 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 В1 так 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 L светит столь же ярко, как и в предыдущем эксперименте, а нить накала лампы с обычным воздухом L1 также 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.22,b когда использовался ток очень высокой частоты.
В этих экспериментах газ действует в двух противоположных направлениях, непосредственно влияя на степень нагрева нитей накаливания: конвекция и бомбардировка.
Чем выше частота и напряжение тока, тем большее значимой становится бомбардировка, а конвекция, наоборот— с увеличением частоты должна уменьшаться.
При постоянном токе бомбардировки практически не происходит, и следовательно конвекция может существенно влиять на степень 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 разреженным, 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 конвекции, а эффект становится более заметен при меньшей толщине нити накала. Некоторое время тому назад профессор Айртон и г-н Килгур опубликовали результаты количественных исследований, относящихся к термальной лучеиспускаемости, при излучении и конвекции, в которых был ясно продемонстрирован положительный эффект использования тонких проводов.

Этот эффект можно красиво продемонстрировать, если подготовить несколько маленьких, коротких стеклянных трубок, внутрь которых вдоль продольной оси поместить самую тонкую из платиновых проволок, которую можно достать.
Если в этих трубках создать максимально возможное 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 разрежение, при котором конвекция была бы нулевой, то тогда без особого труда можно было бы вычислить количество тепла выделяемого при конвекции и излучении, используя количественные 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 W был неравномерный, 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 W с 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 на 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.
Если не принимать во внимание эффект, вызываемый конвекцией, то выделяются две явные причины, которые вызывают накал проволоки, или нити накаливания: ток проводимости и бомбардировка.
При слабом токе мы имеем дело только с первой из указанных причин, а тепловое действие минимально потому, что минимально сопротивление для слабого тока.

При изменении силы тока, увеличивается сопротивление, и как следствие усиливается тепловой эффект. Если частота тока очень высока, то сопротивление может возрасти до такой степени, что нить накала раскаляется до белого каления даже при очень слабой силе тока.
Таким образом, мы можем взять короткий и толстый брикет угля, или другой материал, и довести его до белого каления при помощи тока, сила которого несоизмеримо меньше той, которая требуется для достижения белого каления нити накала обычной лампы при помощи постоянного тока, или тока низкой частоты.
Это очень важный результат, который наглядно показывает, как быстро меняются наши взгляды на этот счет и насколько быстро увеличивается объем наших знаний.
Если рассматривать явление свечения накала только в рамках его практического успеха, то для этого совершенно необходимо соблюдение двух условий: нить накала должна быть тонкой и обладать высоким сопротивлением.

Но сейчас мы уже знаем, что сопротивление нити накала для тока слабой силы не имеет никакого значения. Нить накала может быть также толстой и короткой, поскольку ее можно довести до состояния белого каления при помощи тока слабой силы, если ее поместить в среду разреженного газа.
Всё это зависит от частоты и напряжения тока.
Из этого можно сделать заключение, что использование тока высокой частоты для работы ламп накаливания предоставляет очевидные преимущества: он позволяет использовать короткую и толстую нить накала и ток слабой силы.
Если проволоку, или пить накала поместить в однородную среду, то нагрев происходит благодаря току проводимости.
Но если ее поместить в сосуд с вакуумом, то это означает изменение условий работы кардинальным образом.
В однородной среде газ начинает работать, а для теплового эффекта, как это было продемонстрировано во множестве экспериментов, ток проводимости имеет намного меньшую значимость, по сравнению с бомбардировкой.
Это особенно важно, когда система не представляет собой замкнутую электрическую цепь и, разумеется, при очень высокой разности потенциалов.
Представьте себе тонкую нить накала, помещенную в сосуд с вакуумом, один конец которой соединен с клеммой катушки высокого напряжения, а другой конец с большой изолированной пластиной.
Несмотря на то, что цепь не замкнута, нить накала, как я уже показывал ранее, раскаляется до белого каления. Если частота и разность потенциалов сравнительно невелики, то нить накала нагревается током, проходящим через нее.
Если увеличить частоту, и что более важно, разность потенциалов, то необходимость в использовании изолированной пластины остается, но очень небольшая, и ее вполне можно исключить.

А поскольку в этом случае нить накала будет оставаться раскаленной, то можно сделать вывод, что нагрев происходит благодаря бомбардировке.
Практический вариант сочетания обоих эффектов: тока проводимости и бомбардировки, представлен на рис.24.
На этом рисунке представлена обычная лампа с очень тонкой нитью накала, один конец которой соединен с защитным экраном, выполняющего функции изолированной пластины, а другой конец соединен с клеммой источника высокого напряжения.
Не стоит полагать, что только разреженный газ является значимым фактором для нагревания проводника переменным током, газ при обычном давлении тоже может быть очень важен, если разность потенциалов и частота тока чрезмерны.
По этому вопросу я уже отмечал, что когда проводник оплавляется в результате удара молнии, то ток, проходящий через него, может очень слабым.
Возможно, его было бы недостаточно для ощутимого нагрева проводника, находящегося в однородной среде.
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.
Подобное 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 цепи.
В этом случае не происходит ритмичной бомбардировки, а результат достигается исключительно вследствие утечки энергии. Утечка, или рассеивание энергии в пространство при высоком напряжении весьма ощутимы при использовании ламп накаливания, однако, подобные потери еще более значительны при использовании электрической дуги в качестве источника пламени.
В целом, безусловно, рассеивание энергии при использовании постоянного тока, значительно меньше, чем при использовании переменного тока.
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.
При 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 T1 индукционной катушки.
Разряд, проходящий через трубку, сначала освещает дно, которое составляет ее значительную часть. Но по длинной стеклянной нити разряд пройти не может.
Однако 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.

Однако 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 раз использования трубки, часто эксперимент не получается вовсе. Возможно, это вызвано постепенным и медленным нарушением вакуума в трубке. Это медленное распространение разряда через очень тонкую стеклянную трубку, представляет собой точный аналог распространения тепла через брусок, нагреваемый с одного конца.
Чем 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.
Для 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. Над 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.
При 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 движутся свободные частицы или атомное вещество.
Нагревание еще более увеличивает число соударений в секунду и усиливает энергию каждого взаимодействия. Кроме того, электрод будет нагреваться даже в том случае, если он будет подсоединен к источнику устойчивого потенциала.
В этом случае электрический ток будет переноситься от электрода свободно передвигающимися, или летающими вокруг частицами.
Количество электричества, при прохождении через электрод будет достаточно, чтобы довести его до белого накала. Но в этом случае бомбардировка не будет иметь большого значения.
По этой причине требуется относительно большое количество энергии, поступающей на электрод, дабы обеспечить поддержание состояния белого каления при постоянной разности потенциалов.
Чем больше частота электрических импульсов, тем более экономично можно поддерживать накал электрода.
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 изготовлены несколько ламп, изображенных на рис.31. В сферу b была вмонтирована тонкая нить накала (или электрод) на платиновой проволоке W, проходящей через стеклянную ножку и выходящая из сферы наружу.

Нить накала была окружена металлическим ситом S. В процессе проведения экспериментов с такими лампами было обнаружено, что сито с широкими ячейками явно не оказывает ни малейшего воздействия на процесс бомбардировки сферы b.
Когда вакуум был сильным, тень от сита ясно проецировалась на сферу, и последний нагревался за короткий период времени. В нескольких лампах сито S подсоединялось к платиновой проволоке, запаянной в стекло.
Когда эту проволоку подсоединяли к другой клемме индукционной катушки (в этом случае ЭДС поддерживали на низком уровне), или к изолированной пластине, то бомбардировка внешнего шара уменьшалась. Когда брали сито с мелкими ячейками, бомбардировка большого шара также уменьшалась.
Но даже тогда, когда создавалось еще большее разрежение воздуха, а разность потенциалов трансформатора увеличивали, то увеличивалась интенсивность бомбардировки сферы и нагрев происходил быстрее, несмотря на то, что не было видно тени от сетки, вследствие меньших размеров ячеек.
Но стеклянная трубка или другое плотное тело, расположенное вокруг нити накала, может полностью прекратить бомбардировку и некоторое время внешняя сфера b будет оставаться совсем холодной.
Конечно, когда стеклянная 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 металлическую сетку без воздействия со стороны последней.

Дело 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 получаемая от обычной катушки, то и скорость частиц в лампе или другом источнике света должна 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 одному миллиметру.
Если они могли бы взаимодействовать на таком расстоянии, то обмен в наэлектризованной 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 разреженного газа будет таким, как при электризации тел, которые можем наблюдать.

Горячее тело внутри вакуумной лампы всегда производит атомную бомбардировку, но оно не имеет определенного ритма, необходимого для того, чтобы его молекулы могли совершать колебания всех видов.
Если лампа, содержащая кнопку или нить накала, с большой осторожностью разрежена максимально сильно и используется лучшими специалистами, то можно наблюдать, что разряд сначала не может произойти, но спустя некоторое время, вероятно, когда в лампе образуется некоторый заряд, разряд все-таки происходит и электрод накаляется.
Фактически получается, что чем выше разреженность газа, тем легче получить белый накал. Кажется, что нет других причин, по которым накаливание не могло бы быть приписано этим случаям, за исключением бомбардировки или похожего действия разреженного газа или частиц другого вещества.
Но играет ли важную роль то, что воздух в лампе разрежают с большими предосторожностями? Тогда допустим, что вакуум в лампе идеален, если это является ключевым вопросом.
Является ли среда, заполняющая все пространство сплошной или атомной? Если она имеет атомную структуру, то когда происходит нагревание электрода, или нити накала в вакууме, сосуд может оказаться слишком большим для эфирной бомбардировки.
Нагревание проводника вообще, зависит от того, какой ток, высокой частоты или с высокой разностью потенциалов, имеет место, и будет подвергаться изменениям со стороны среды. Кроме того, существуют также кожные эффекты, т.е. явное увеличение омического сопротивления и т. д., что допускает, по крайней мере, различные объяснения.

Очевидно, будет более правильно в соответствии со многими наблюдаемыми явлениями, связанными с высокочастотным током, считать, что все пространство заполнено свободными атомами, нежели утверждать что оно, пустое и холодное, лишено их.
Так и должно быть, если среда плотная, тогда там не может быть ни тепла, ни света. Передается ли энергий независимыми носителями или через колебания плотной среды?
Этот важный вопрос еще не получил положительного ответа. Но большинство эффектов, которые здесь обсуждаются.1 особенно световые эффекты, накаливание или свечение, подразумевают наличие свободных: атомов и были бы без них невозможны.
Что касается огнеупорной кнопки (или нити накала) в разреженном ресивере, который является одним из объектов нашего исследования, то результаты главных экспериментов, которые могли бы служить руководством при создании таких ламп, можно суммировать следующим образом:
1. Кнопка должна быть как можно меньшей по размеру, сферической и иметь гладкую или полированную поверхность. Она должна быть сделана из огнеупорного материала, который лучше сопротивляется процессу испарения.
2. Основание под кнопкой должно быть очень тонким и экранировано алюминием и листом слюды так, как я это описал раньше.
3. Разрежение лампы должно быть максимальным.
4. Частота тока должна быть максимальной, какую только можно получить.
5. Ток должен гармонически повышаться и понижаться, без внезапных прерываний.
6. Температура нагревание должна быть ограничена температурой плавления кнопки. Это достигается путем заключения ее в маленькую лампу или другим способом.
7. Пространство между стенками маленькой лампы и внешнего шара должно быть сильно разрежено.
Большинство соображений, которые относятся к накаливанию твердого тела, с полным основанием могут быть отнесены и к свечению.

На самом деле, в разреженном сосуде свечение, как правило, первоначально возбуждается благодаря сильному биению потока атомов на светящееся тело.
Даже во многих случаях, когда нет подтверждения такой бомбардировки, свечение возбуждается, как я думаю, сильным воздействием атомов, которые не обязательно отлетают от электрода, но также индуктивно воздействуют на среду или цепи других атомов.
Также механические удары могут играть важную роль при возбуждении свечения в лампе, что можно увидеть из следующего эксперимента.
Если взять лампу, какая изображена на рисунке10, с большими предосторожностями разредить ее до такой степени, чтобы разряд не мог произойти, то нить накала будет воздействовать посредством электростатической индукций на трубку t, и в последней будут возникать колебания.
Если трубка О достаточно широка, около дюйма в диаметре, нить накала может колебаться настолько сильно, что каждый раз, когда она будет ударяется о стеклянную трубку, будет возникать свечение.
Но свечение прекращается, когда волокно успокаивается. Колебания могут прекращаться и вновь возобновляться при изменении частоты тока.
Теперь нить накала имеет собственный период колебаний, и если частота тока такова, что они резонируют, вибрация начинается легко, даже если разность потенциалов тока мала. Я часто наблюдал, как нить накала в лампе разрушается при таком механическом резонансе.

Как правило, нить накала вибрирует так быстро, что ее не видно и сначала экспериментатор может быть озадачен. Когда эксперимент подобный этому, выполнен тщательно, необходимая разность потенциалов тока может быть очень небольшой, и по этой причине я делаю вывод что, свечение обусловлено механическим ударом нити накала о стекло так, как это получается при ударе куска сахара об нож.
Механический удар, производимый атомами вещества, легко заметить, если держать в руке лампу, имеющую кнопку и при этом внезапно включить ток. Я думаю, что лампа даже может разрушиться из-за возникающего при этом резонанса.
Конечно, из ранее проведенных экспериментов понятно, что стеклянная трубка, находящаяся в контакте с нитью накала, сохраняет заряд определенного знака в точке контакта.
Если теперь нить накала снова соприкоснется со стеклом в этой точке, несмотря на то, что она имеет противоположный заряд, при испускании света заряды гасят друг друга. Но от такого объяснения нет никакой пользы. Бесспорно, что первоначальный разряд, подающийся к атомам или к стеклу, может играть определенную роль в возбуждении свечения.

Так, например, если светящуюся лампу сначала возбудить высокочастотной катушкой, подсоединив ее к одной из клемм катушки и измерить степень освещенности, а затем сильно зарядить лампу на машине Гольца, подключив ее к положительной клемме машины, можно заметить, что когда лампа была подсоединена в клемме высокочастотной катушки, свечение было более интенсивным.
В другом случае я рассматривал возможность такого явления свечения в лампе, производя накаливание бесконечно тонкого слоя вещества на поверхности светящегося тела.
Несомненно, взаимодействие атомов является достаточно сильным, чтобы получить интенсивное накаливание в результате их столкновения, поэтому тело быстро достигает высокой температуры при его значительном объеме.
Если такие эффекты существуют, то лучшим известным устройством для получения свечения в лампе, является катушка пробойного разряда, дающая чрезвычайно большую разность потенциалов, с которой работают основные разрядники, а именно около 25 -30 раз в секунду.
Этого достаточно для получения свечения, которое для глаза кажется непрерывным. Установлено, что такая катушка возбуждает свечение при любых условиях и при любой степени разрежения газа.
Я наблюдал эффекты, которые приводили к свечению даже при обычном атмосферном давлении. Это происходило, когда разность потенциалов была чрезвычайно велика.
Но если свечение происходит в результате выравнивания зарядов атомов (независимо от их величины), то чем больше частота импульсов, или изменений в электризации, тем более экономичным будет производства света.

Давно известен и заслуживает внимания тот факт, что все светящиеся тела являются плохими проводниками электрического тока и тепла, и что все тела перестают испускать свет при нагревании до определенной температуры. Проводники, наоборот, не обладают этим качеством.
Но есть несколько исключений из этого правила. Одним из них является углерод. Беккерель заметил, что углерод испускает свечение при определенной температуре, которая предшествует той, когда электрод имеет темно-красный цвет.
Это явление легко наблюдать в лампе, в которую вмонтирован довольно большой угольный электрод (например, шар около шести миллиметров в диаметре).
Если ток включен в течение нескольких секунд, белоснежная вуаль покрывает электрод перед тем, как он станет темно-красного цвета.
Похожий эффект замечен и при экспериментах с другими проводящими телами, но многие ученые не связывают это явление с выделением света.
Остается решить связано ли собственно накаливание, и возникающее при этом свечение с взаимодействием между атомами, или же с механическими соударениями.
В действительности, все условия, при которых сохраняется тенденция к локализации и увеличению эффекта нагревания в точке взаимодействия, всегда благоприятны для возникновения свечения.
Так, если электрод очень маленький, но удовлетворяет общим условиям эксперимента, т.е. имеет большую электрическую плотность при высокой разности потенциалов, если сильно разрежен газ, т.е. условия подразумевают высокую скорость атомов или вещества, и следовательно сильные соударения частиц, то свечение будет интенсивным.

Если лампа снабжена большим и маленьким электродами, подключенными к клемме индукционной катушки, то маленький электрод будет производить свечение, а большой нет, потому, что у него меньше электрическая плотность, и следовательно меньше скорость атомов.
Лампу с большим электродом можно взять в руку, когда электрод подключен к клемме катушки, и она не будет светиться. Но если вместо этого дотронуться до нее концом оголенного провода, лампа сразу же начнет светиться из-за высокой плотности в точки контакта.
При низких частотах кажется, что газ с более высоким атомным весом производит более интенсивное свечение, чем газ с меньшим атомным весом как, например, водород.
Результаты наблюдений за высокими частотами недостаточно достоверны, чтобы сделать вывод.
Как известно, кислород вызывает чрезвычайно сильные эффекты, которые частично можно приписать его химическому действию.
Кажется, что в лампе с водородом возбуждение происходит легче всего.
Электроды, которые легче разрушаются, производят в лампе более интенсивное свечение, но при этом условия эксперимента непостоянны из-за ослабления вакуума и оседания электродного вещества на светящейся поверхности.

Некоторые жидкости, такие как масло, вызывают великолепные эффекты свечения (или флуоресценции), но действие, происходит только в течение нескольких секунд. Так, если на лампу, которая имеет следы масла на стенках, подать ток, то свечение будет продолжается только несколько секунд, до тех пор, пока масло не испарится.
Сульфид цинка кажется наиболее чувствительным к свечению cреди всех испытанных веществ. Образцы вещества, полученные благодаря любезности профессора Генри из Парижа, применялись во многих из этих ламп.
Одним из недостатков этого сульфида является то, что он теряет свои качества при испускании света, когда температура не является высокой. Поэтому он может использоваться только для получения света слабой интенсивности.
Следует отметить вот какое наблюдение. При сильной бомбардировке алюминиевый электрод чернеет, но довольно необычно, потому, что он возвращается к своему первоначальному состоянию после остывания.
Наиболее важным фактом, полученным при проведении исследований, оказалось то, что во всех случаях для возбуждения свечения с минимальными затратами энергии, необходимо создать определенные условия.
А именно, не имеют значения: частота тока, степени разреженности и материал, из которого изготовлены предметы, находящиеся в лампе, величина потенциала в ситуации, когда происходит возбуждение лампы от одной клеммы, или разница потенциалов, в ситуации, когда происходит возбуждение лампы от двух клемм, который дает, наилучший экономический показатель.

Если разность потенциалов возрастает, то может происходить значительный расход энергии без получения света, а если ее уменьшить, то производство света не будет таким экономичным.
Точное условие, при котором будет получен наилучший результат, зависит от многих вещей, имеющих другую природу. Их еще предстоит исследовать в других экспериментах. Мы непременно найдем такие условия, которые обеспечат работу ламп накаливания наилучшим образом.
Теперь перейдем к наиболее интересному из этих явлений — накаливанию или свечению газов при низком или обычном атмосферном давлении. Мы должны найти объяснение этому явлению в условиях, когда происходят соударение, или взаимодействие атомов.
Точно также как молекулы, или атомы ударяясь о твердое тело вызывают свечение, или заставляют его нагреваться, так и сталкиваясь между собой они производят похожий эффект.
Но это очень слабое и грубое объяснение механизма явления. Свет вызывается колебаниями, которые происходят с невообразимой скоростью.

Если мы посчитаем, количество энергии содержащейся в форме известных излучений в определенном пространстве, силу, которую необходимо приложить, чтобы получить такую скорость колебаний, то мы обнаружим, что несмотря на то, что плотность эфира намного меньше, чем в любом из известных нам тел, даже чем в водороде, его сила поражает воображение.
Что же это за сила, которая при механических единицах измерения может исчисляться тысячами тонн на квадратный дюйм?
С современной точки зрения — это электростатическая сила.
Невозможно понять, как тело измеримых размеров могло бы зарядиться до такой высокой разности потенциалов, чтобы сила была достаточной для получения таких колебаний.
Раньше, если бы такой заряд сообщили телу, то он разрушил бы его до атомов.
Солнце излучает свет и тепло так же, как обычное пламя или нить накала. Но ни одно из этих явлений не объясняет силу, с которой Солнце объединяется в тело как целое.
Объяснить это мы может только одним способом, а именно, сравнив его с атомом.
Атом такой маленький, что если бы он заряжался, вступая в контакт с электрическим телом, и заряд передавался бы следующему атому по таким же правилам, как и тела, имеющие измеримые размеры, он должен был бы полностью сохранить количество электричества, которое было бы соизмеримо с этими силами и огромными скоростями колебаний. Но в этом плане атом стоит несколько особняком— он всегда сохраняет один и тот же "заряд".

Похоже, что резонирующие колебания играют важную роль во всех проявлениях энергии в природе.
В пространстве вся материя колеблется и встречаются все скорости колебаний, от низких музыкальных звуков до наивысших тонов химических лучей.
Следовательно, для атома или комплекса атомов, независимо от их периода, должны найтись колебания, с которыми они будут в резонансе.
Когда мы обсуждаем высокую скорость световых колебаний, мы отдаем себе отчет в том, что невозможно получить такие колебания непосредственно при помощи какой-либо аппаратуры, имеющей измеримые величины.
Это вынуждает нас прибегнуть к единственно возможному средству производства световых волн- электричеству.
То есть Воздействовать на молекулы и атомы газа так, чтобы заставить их сталкиваться и вибрировать.
Затем мы должны задать себе вопрос: "Как можно воздействовать на молекулы, или атомы?"
Известно, что на них можно воздействовать электростатической силой, что подтверждается результатами многих экспериментов.
Изменяя электростатическую силу, мы можем возбуждать атомы и заставлять их сталкиваться, что сопровождается выделением тепла и света.
Это является бесспорным доказательством того, что мы можем воздействовать на них по-другому.
Если световой разряд происходит в запаянной вакуумной трубке, выстраиваться ли атомы в определенном порядке по отношению к другими атомам, или же электростатическая сила действует по прямой линии от атома к атому?

Только недавно я исследовал взаимное действие между двумя цепями, которые имеют очень высокие скорости колебаний.
Когда батарея из нескольких аккумуляторных банок (с С с С , рис.32 ) разряжается через первичную обмотку Р с низким сопротивлением (рис.19а, 19 b, 19 с) , при частоте колебаний около миллиона раз в секунду, то возникает огромная разность потенциалов между двумя точками на первичной обмотке отстоящими друг от друга всего на несколько дюймов.
Эта разность потенциалов может составлять около 10,000 вольт на дюйм, если не больше, давая максимальную величину ЭДС.
Таким образом, вторичная обмотка S подвержена воздействию электростатической индукции, которая в таких экстремальных условиях приобретает большую значимость, нежели электродинамическая индукция.
Для таких внезапных импульсов первичная и вторичная обмотки являются плохими проводниками, поэтому большая разность потенциалов может быть получена при возникновении электростатической индукции между смежными точками вторичной обмотки.
Затем может проскочить искра между проводами и стримерами, которую видно в темноте, если постараться вызвать световой разряд через искровое пространство d d.

Если теперь мы заменим запаянную вакуумную трубку на металлический вторичную обмотку S , то разности потенциалов, получающейся в трубке в результате электростатической индукции от первичной обмотки, будет вполне достаточно для того, чтобы возбудить части этой обмотки.
Но так как дочки с определенной разностью потенциалов на первичной обмотке не зафиксированы, и вообще они постоянно меняют свое положение, то в трубке образуется светящаяся полоса, которая, очевидно, не соприкасается со стеклом, как это и должно бы быть если бы точки максимальной и минимальной разности потенциалов были зафиксированы на первичной обмотке.
Я не исключаю того, что существует трубка, возбуждаемая только электродинамической индукцией но, по моему мнению, пока нет никаких положительных доказательств того, что атомы газа в запаянной трубке могут структурироваться в цепи под действием электродвижущего импульса, производимого электродинамической индукцией в трубке.

До сих пор я так и не смог создать полоски в трубке, однако в дальнейшем, при любой степени разрежения, когда бороздки расположены под прямыми углами к предполагаемому направлению разряда или оси трубки, я отчетливо наблюдал, как в большой трубке образуется широкая светящаяся полоса, образуемая разрядом, проходящим от батареи по проводам, окружающим лампу. Это круг слабого света между двумя светящимися полосами, одна из которых была более интенсивна, чем другая.
Кроме того, как показывает мой опыт, я не думаю, что такой газовый разряд в закрытой трубке может колебаться как единая масса.
Я убежден, что никакой разряд, проходя через трубку не может вызвать в ней колебания. Поведение атомов газа очень странно в отношении непредсказуемости электрических импульсов.
Газ кажется не способным обладать какой-либо ощутимой инертностью в отношении таких импульсов, поскольку чем больше частота импульсов, тем с свободнее разряд проходит через газ.
Если газ не обладает никакой инертностью, то он не может колебаться.
Для свободных колебаний необходимо наличие хотя бы небольшой инертности газа.
Из этого я сделал вывод, что если разряд молнии происходит между двумя облаками, тaм не может быть никакой осцилляции, как этого можно было бы ожидать, принимая во внимание значительную электрическую емкость облаков.
Но если разряд молнии попадает в землю, колебания появляются, но не в облаках, а в земле.

В газовом разряде каждый атом колеблется со своей собственной скоростью, но нет колебаний электропроводной газовой массы как единого целого.
Это важное соображение касается большой проблемы— экономичного получения света. Из этого следует, что для достижения этого результата мы должны использовать импульсы очень высокой частоты и, кроме того, необходима большая разность потенциалов.
Известно, что кислород дает более интенсивный свет в трубке.
Не потому ли, что атомы кислорода обладают некоторой инертностью, и колебания не затухают немедленно? Но тогда, были бы xopoши и азот, и хлор, и пары многих других веществ, значительно лучших, чем кислород, если бы в игру не вступали магнитные свойства последнего.
Или же процессы в трубке имеют электролитическую природу? Об этом определенно говорят многие наблюдения, наиболее важных из которых является то, что вещество всегда уносится от электрода, а вакуум в колбе не может поддерживаться постоянно.

Если такой процесс происходит в действительности, тогда наоборот, мы должны прибегнуть к высоким частотам с тем, чтобы свести электролитическое воздействие к минимуму, если уж его невозможно устранить полностью. Неоспоримо, что при очень высоких частотах с гармоническими колебаниями импульсов, подобных тем, что мы получали от генератора переменного тока, негативных проявлений меньше, и вакуум более постоянен.
При использовании пробивной разрядной катушки происходят внезапные всплески потенциа- ла, вакуум ослабляется быстрее, электроды разрушаются за очень короткое время.
Это наблюдалось в некоторых коротких трубках, которые были оснащены тяжелыми угольными блоками
В В1 , подсоединенными к платиновым проволокам W W1 (см. рис.33).
Такие трубки применялись в экспериментах с пробойным разрядом вместо обычного воздушного пространства.
Под действием сильного магнитного поля, в которое помещалась трубка, частицы углерода осаждались тонкими сплошными линиями в середине трубки, как показано на рисунке.
Появление этих линий приписывалось отклонению или искажению заряда магнитным полем, но почему осадок получался больше там, где поле было наиболее интенсивным?

Примечательно, что наличие сильного магнитного поля усиливает разрушение электродов, возможно, из-за быстрых прерываний, которыми между электродами создается действительно высокая ЭДС.
Остается сказать о световых эффектах, получаемых в газовой среде при низком или обычном давлении.
Исходя из представленных выше экспериментов, мы не можем сказать, что достаточно знаем природу этого великолепного явления.
Но исследования в этом направлении продвигаются особенно рьяно. Каждое направление научных поисков имеет свою прелесть, но изучение электричества обладает особой притягательностью.
Нет эксперимента или наблюдения любого типа в области этой замечательной науки, которые не имели бы для нас большой привлекательности.
Тем не менее, мне кажется, что среди всех многочисленных изумительных вещей, которые мы наблюдаем, вакуумная трубка, возбуждаемая электрическим импульсом от отдаленного источника, разрывающая темноту и освещающая комнату своим красивым светом, является наиболее великолепным явлением, которое только может открыться нашему взгляду.
Еще более интересно когда, уменьшая основной разряд при прохождении его через разрядное пространство до очень маленькой величины и двигая трубку, мы получаем все виды узоров из светящихся линий.
Так, в качестве развлечения, я беру длинную прямую трубку, или квадратную, либо квадратную, присоединенную к прямой, и вращая их в руке, имитирую движение спиц колеса, волны Грамма, повороты барабана, вращение двигателя переменного тока и т.д. (рис.34).

Наблюдаемый на расстоянии, эффект кажется слабым, и значительная часть его красоты теряется, но находясь рядом или удерживая трубку в руке, не можешь противостоять его очарованию.
При представлении этих незначимых результатов, я не пытался систематизировать и согласовывать их, как это должно быть в строгом научном исследовании, в котором каждый последующий результат должен быть логическим продолжением предыдущего, для того, чтобы усердный читатель или внимательный слушатель могли следовать за моей мыслью.
Я предпочел сконцентрировать свои силы в основном на выдвижении новейших фактов и идей, которые могут послужить материалом для дальнейших исследований другими, и это может послужить извинением за отсутствие гармонии.
Объяснения этих явлений были даны с добрыми чувствами и с надеждой на то, что какой- нибудь студент сочтет, что изложенные факты нуждаются в лучшей интерпретации. Не будет никакого вреда от того, если студент воспримет неверную точку зрения, но когда ошибается множество умов, мир дорого платит за такие ошибки.


free counters

Яндекс.Метрика