Никола Тесла - Лекции
Конечно, необязательно, когда требуется накалить заключенное в колбу тело при помощи таких токов, чтобы оно было проводником, так как даже и совершенный изолятор может быстро накаляться. Для этого достаточно обернуть электрод изолирующим материалом, как, например, в лампе, показанной на рисунке 21, где тонкая нить накаливания обернута изолятором и поддерживает элемент такого же материала на своей верхушке. В начале бомбардировка идет за счет индукции через диэлектрик до тех пор, пока он не нагреется достаточно для того, чтобы стать проводником, и тогда бомбардировка продолжается как обычно.
В лампах, сконструированных, как показано на рисунке 23, применяется другой метод. В данном случае диэлектрик т укреплен на некотором расстоянии над угольным элементом. Угольный элемент соединен с подводящим проводом, который проходит сквозь стеклянную ножку, обернутую в несколько слоев слюды. Алюминиевая трубка а, как обычно, применяется для экранирования. Она устроена так, чтобы выступать на высоту угольного элемента и только диэлектрик т возвышается над ней. Бомбардировке в начале подвергается верхняя часть угольного элемента, а нижнюю часть защищает алюминий. Однако, как только диэлектрик т нагревается, он становится хорошим проводником и тогда превращается в центр бомбардировки, так как он более всего открыт для нее.
Во время таких опытов я сконструировал много ламп с одним проводом или без внутреннего электрода, в которых излучение проецировалось или фокусировалось на элементе накаливания. На рисунке 24 показана одна из таких ламп. Она состоит из сферической колбы L, у которой есть длинная горловина п сверху для усиления действия в некоторых случаях при помощи внешнего проводникового покрытия. Колба L внизу имеет небольшую круглую головку Ъ, которая служит для того, чтобы крепко ее удерживать в гнезде S, изготовленном из изоляционного материала, куда колба вклеена. Тонкая нить накаливания f, соединенная с проводом w проходит через центр колбы L. Нить накаляется в середине, где бомбардировка, исходящая снизу, наиболее интенсивна. Нижняя часть колбы до того уровня, куда достает край гнезда S, сделана токопроводящей при помощи фольги или чего-то подобного, а внешний электрод соединен с выводом катушки. Конструкция, показанная на рисунке 24, оказалась несовершенной для накаливания нити или элемента накаливания, находившихся в центре колбы, но хорошо работала, когда стояла цель — получить свечение.
Во время многих опытов, когда различные предметы устанавливались в колбах, как например, на рисунке 23, были сделаны интересные наблюдения.
Помимо прочего выяснилось, что независимо от того, где начиналась бомбардировка, как только достигалась высокая температура, оказывалось, что один предмет принимает на себя основную часть ударов, а другой предмет или другие предметы были разгружены. Это качество зависит в основном от точки плавления и от способности тела к «испарению» или к расщеплению — под последним термином понимается не только испускание атомов, но и распад на более крупные частицы. Это наблюдение соответствовало общепринятым понятиям. В колбе, откуда почти полностью откачан воздух, электричество истекает от электрода при помощи независимых носителей, которыми могут быть атомы и молекулы остатков воздуха, а могут быть атомы, молекулы и более крупные частицы самого электрода. Если электрод состоит из материалов различного характера и один из этих материалов более подвержен распаду, чем остальные, то по большей части носители тока происходят от этого материала, который легче нагревается, а, нагреваясь быстрее, быстрее и распадается.
Мне кажется, что подобный процесс имеет место и в лампах с однородным электродом, и я полагаю, что это основная причина распада. Должны быть какие-нибудь неровности, даже если поверхность отшлифована, что, конечно, невозможно в случае большинства тугоплавких материалов, которые применяются в качестве электродов. Предположим, что кончик электрода нагревается, тут же основная часть разряда начинает проходить через эту точку и небольшой кусочек электрода плавится и испаряется. Теперь возможно, что вследствие этого быстрого разрушения в точке атаки падает температура или возникает контрсила, как в дуге; в любом случае местный распад сталкивается с ограничениями, характерными для опыта, и тот же процесс происходит в другом месте. Нам электрод кажется равномерно светящимся, но на нем есть точки, которые постоянно перемещаются, в которых температура гораздо выше средней, и это значительно усиливает процесс распада. То, что нечто подобное происходит, по крайней мере когда температура электрода немного ниже, можно подтвердить следующим опытом. Хорошенько откачаем воздух из колбы, так, чтобы при довольно высоком потенциале разряд не мог пройти, то есть не светящийся, ибо слабый, невидимый разряд происходит всегда, при любых условиях. Теперь медленно увеличим потенциал, включая ток в первичной обмотке не более чем на мгновение. В какой-то момент в колбе появятся две, три или полдюжины светящихся точек. Эти места на стекле очевидно подвергаются более интенсивной бомбардировке, чем остальные, а это объясняется неравномерностью электрической плотности, что вызвано острыми выступами или, в общем, неровностями электрода. Но светящиеся участки постоянно перемещаются, что особенно хорошо видно, если удается их создать, а это говорит о том, что форма электрода постоянно меняется.
Из этих опытов я делаю вывод: для наибольшей износоустойчивости элемент накаливания в колбе должен иметь круглую форму и поверхность его должна быть хорошо отшлифована. Такой маленький шарик можно изготовить из алмаза или другого кристалла, но лучше всего оплавить при высокой температуре какой-либо оксид, например двуокись циркония, так, чтобы он принял вид капли, а затем поместить его в колбу при температуре ниже его точки плавления.
Интересные и полезные результаты можно без сомнения получить в направлении крайней степени нагрева. Как можно получить такие высокие температуры? Как они достигаются в природе? При столкновениях небесных тел, при высоких скоростях и ударах. При столкновении можно достичь любой степени нагрева. Во время химического процесса мы ограничены. При соединении кислорода и водорода, они, образно говоря, падают с определенной высоты. Мы не можем достичь высокой температура при помощи газовой горелки, так же, как и при помощи печи, но в вакуумной колбе мы можем сконцентрировать любое количество энергии на маленьком элементе. Оставим практичность воплощения в стороне, и станет понятно, что таким способом, я полагаю, мы можем получить самую высокую температуру. Но тут мы сталкиваемся с огромной проблемой, а именно: тело распадается прежде, чем оплавится и образует каплю. Эта проблема существует в основном применительно к оксидам, таким, как двуокись циркония, так как их нельзя сжать настолько, чтобы они быстро не распались. Я неоднократно пытался оплавить двуокись циркония, помещая его в чашку или в угольную дугу, как показано на рисунке 23. Он светился очень ярко, и частицы, испускавшиеся из угольной чашки были заметно белого цвета; но независимо от того, был ли он сжат слоями или растерт в порошок с углем, он улетучивался раньше, чем плавился. Угольная чашка с двуокисью циркония помещалась очень низко в горловине большой колбы, так как нагрев стекла испускаемыми частицами оксида бал настолько быстрым, что во время первой попытки колба треснула мгновенно, как только пустили ток, нагрев стекла испускаемыми частицами всегда был сильнее, когда в угольной чашке содержалось вещество, которое быстро улетучивалось, полагаю потому, что в таких случаях, при одинаковом потенциале, достигаются более высокие скорости, а также потому, что за единицу времени улетучивается большее количество вещества — то есть, большее количество частиц ударяется о стекло.
С указанной трудностью, однако, не столкнешься, если в угольную чашку поместить вещество, устойчивое к разрушению. Например, если оксид сперва расплавить в кислородной горелке, а затем поместить в колбу, он быстро плавился и принимал форму капли.
В целом во время плавки были замечены прекрасные световые эффекты, которые трудно описать. Рисунок 23 должен проиллюстрировать эффект, наблюдавшийся с рубиновой каплей. Сначала можно наблюдать узкий столб белого света, который проецировался на верхнюю часть колбы и образовывал неровное световое пятно. Когда кончик рубина оплавляется, свечение становится очень мощным; но по мере того, как всё больше атомов испускается с поверхности капли, стекло нагревается и «устает» и теперь светится только кромка пятна. Таким образом формируется очень яркая и четко очерченная линия, соответствующая внешним очертаниям капли, и начинает медленно распространяться по колбе по мере того, как капля растет. Когда эта масса начинает кипеть, образуются пузырьки и небольшие пустоты, дающие на поверхности колбы темные пятна. Колбу можно, не боясь, перевернуть вверх дном, так как капля обладает вязкостью.
