Никола Тесла - НИКОЛА ТЕСЛА. ЛЕКЦИИ. СТАТЬИ.
Я обнаружил, что при использовании обычных низких частот физиологическое воздействие тока, требуемого, чтобы поддерживать определенную степень яркости трубки! длиной четыре фута, снабженной на концах внутренними и внешними конденсаторными обкладками, является настолько мощным, что оно, я думаю, может серьезно повредить тем, кто не привычен к подобным ударам тока. В то же время при частоте чередований 20,000 раз в секунду можно поддерживать ту же степень яркости трубки без какого-либо ощутимого влияния. Это обусловлено, главным образом, тем фактом, что для достижения того же самого: светового эффекта здесь требуется гораздо меньший потенциал, и также большей эффективностью получения света. Очевидно, что в подобных случаях эффективность тем больше, чем выше частота, так как чем быстрее процесс заряжения и разряжения молекул, тем; меньше будут потери энергии в форме невидимого излучения. Но, к сожалению, мы не можем: подняться выше определенной частоты из-за трудности получения и передачи воздействий.
Я уже говорил выше, что тело, помещенное в неоткачаную колбу, можно сильно нагреть, просто подсоединив его к источнику быстро переменного потенциала. В данном случае нагревание, по всей вероятности, объясняется в основном бомбардировкой молекул газа, находящегося в сосуде. Когда колба откачана, нагрев тела происходит гораздо быстрее, и можно без каких-либо трудностей накалить проволоку или нить до любой степени просто подсоединив их к одному выводу катушки соответствующего размера. Так что, если хорошо известный прибор профессора Крукса, состоящий из изогнутой платиновой проволочки с прикрепленными к ней лопастями крыльчатки (Рис. 18), подсоединен к одному выводу катушки — подсоединяется либо один, либо оба конца конца платиновой проволочки — проволочка накаляется почти моментально, и слюдяные вертушки вращаются так, как будто использовался ток от батареи. Если тонкую угольную нить накала или, предпочтительнее, штырек из тугоплавкого металла (Рис. 19), даже если он будет сравнительно слабым проводником, поместить в откачанную колбу, то его можно раскалить очень сильно; и таким образом можно получить простую лампочку, могущую давать любую световую мощность.
Успешная работа такого рода ламп основном зависит от выбора светоиспускающего тела, находящихся внутри колбы. Поскольку в описанных условиях можно использовать жаростойкие предметы — очень плохо проводящие ток и способные в течение долгого времени выдерживать чрезвычайно высокие температуры, — такие осветительные приборы могут стать успешными.
Сначала может показаться, что если колбу с нитью накала либо штырьком из тугоплавкого материала откачать очень хорошо — то есть, настолько, насколько это возможно сделать при помощи самых лучших аппаратов, — то нагревание было бы гораздо менее интенсивным, и что в совершенном вакууме нагревания не будет совсем. Мой опыт этого не подтверждает; совсем наоборот, чем лучше вакуум, тем легче доводятся тела до накаливания. Этот результат интересен по многим причинам.
В самом начале данной работы мне пришла мысль, нельзя ли с помощью чисто конденсаторного эффекта раскалить два предмета из тугоплавкого материала, помещенных в колбу откачанную до такой степени, что не может пройти разряд большой индукционной катушки, работающей как обычно. Очевидно, чтобы достичь такого результата требуются огромные разности потенциалов и очень высокие частоты, что следует из простых расчетов.
Но в том, что касается эффективности, такая лампа обладала бы огромным преимуществом перед обычной лампой накаливания. Хорошо известно, что эффективность лампы в некоторой мене зависит от степени накаливания, и что, если бы мы только могли довести нить во много раз большей степени накаливания, эффективность была бы намного больше. При использовании обычной лампы это неосуществимо из-за разрушения нити накала, и до какой степени целесообразно увеличивать накаливание, было выяснено опытным путем. Невозможно сказать, насколько высокую продуктивность можно было бы получить, если бы нить выдерживала накаливание неограниченно, так как, очевидно, что исследование этого вопроса далее определенной стадии провести нельзя; но есть основания полагать, что она была бы значительно выше. Можно усовершенствовать обычную лампу, использовав короткий и толстый уголь; но тогда необходимы толстые вводные провода, да и помимо этого есть множество других соображений, исходя из которых подобную модификацию совершенно неосуществимой. Но в лампе, которая описывалась выше, вводные провода могут быть очень маленькими, накаливающийся жаростойкий материал может быть в форме брусков, имеющих очень малую излучающую поверхность, чтобы требовалось меньше энергии для поддерживания нужной степени накаливания. И в добавление к этому можно сказать, что необязательно использовать в качестве жаростойкого материала уголь, но он может быть изготовлен из смеси оксидов, например, с углем, или с другим материалом, или можно выбрать из тел, которые практически не проводят и способны выдерживать огромные температуры.
Всё это указывает на возможность получить с помощью подобной лампы намного более высокую эффективность, чем достижима с помощью обычных ламп. Как показывает мой опыт, бруски доводятся до высокой степени накаливания при гораздо меньших потенциалах, чем это определяемые из расчетов, и бруски можно располагать гораздо более удаленно друг от друга. Мы легко можем предположить, и это вполне вероятно, что бомбардировка молекулами — важный элемент в нагреве, даже если колба самым тщательным образом откачана, как это было у меня. Потому что хотя количество молекул, говоря сравнительно, незначительно, кроме этого из-за того, что средний свободный пробег очень велик, столкновений меньше, и молекулы могут развить гораздо более высокие скорости, так что благодаря этой причине тепловой эффект может быть достаточно значительным, как в экспериментах Крукса с излучающим веществом.
Но в то же время возможно и то, что мы здесь имеем дело с возросшей легкостью потери заряда в высоком вакууме, когда потенциал быстро переменяется, в каковом случае основное нагревание было бы благодаря пульсации зарядов в нагретых телах. Или же, иначе, наблюдае- мые факты могут главным образом объясняться эффекту острий, о котором я говорил ранее, вследствие которого бруски или нити накала, помещенные в вакуум, эквивалентны конденсато- рам с площадью во много раз большей, чем вычисленная из их геометрическим размеров. Уче- ные до сих пор расходятся во мнениях по поводу того, должна или не должна происходить потеря заряда в совершенном вакууме, или, другими словами, является эфир проводником или пет. Если бы было верно первое, то тонкая нить, помещенная в полностью откачаную колбу и подсоединенная к источнику огромного постоянного потенциала, накалялась бы.
В соответствии с вышеописанным принципом я сделал и использовал различные виды ламп с жаростойкими телами в форме нитей (Рис. 20) или брусков (Рис. 21), и в этом направлении ведутся исследования. Без всякого труда достигается такая высокая степень накаливания, при которой обычный уголь, по всей видимости, плавится и испаряется. Если бы можно было достичь абсолютного вакуума, такая лампа, хотя не работающая от обычно используемых аппаратов, но запитываемая токами соответствующего характера становилась бы источником света, который никогда бы не портился и был бы намного эффективнее, чем обычная лампа накаливания. Конечно, такого совершенства не достичь никогда, и очень медленное разрушение и постепенное уменьшение в размере всегда происходит, как в нитях накала. Но становится невозможно внезапное и преждевременное отключение из-за перегорания нити, особенно когда накаливаемые предметы сделаны в форме блоков.
При таких быстро переменяющихся потенциалах, однако, нет необходимости заключать в колбу два бруска, но можно использовать один брусок, как на Рис. 19, или нить (Рис. 22). Напряжение в данном случае, конечно, должно быть выше, но оно получается легко, и кроме того совсем не всегда является опасным.
Легкость, с которой нить или брусок в такой лампе доводятся до каления, при прочих равных условиях, зависит от размера колбы. Если бы можно было получить совершенный вакуум, размер колбы значения бы не имел, потому что тогда накаливание было бы полностью вызвано пульсацией зарядов, и вся энергия бы отдавалась в окружающую среду в виде излучения. Но на практике этого происходить не может. В колбе всегда остается некоторое количество газа, и откачку можно произвести до высочайшей степени, все же при использовании таких высоких потенциалов пространство внутри лампы накаливания должно рассматриваться как проводящее. И я допускаю, что при оценке количества энергии, которое может отдаваться нитью накала окружающей среде мы можем рассматривать внутреннюю поверхность лампы как одну обкладку конденсатора, а воздух и другие объекты, окружающие лампу, как другую обкладку. Без сомнения, в том случае, когда чередования очень низки, заметная часть энергии отдается через электризацию окружающего воздуха.
